1. 電爐(lu)-有電弧式電爐和高頻感應式電爐。前者是利用在電極和廢料、合金鐵之間形成的電弧的熱量進行精煉;后者是在坩堝周圍纏上線圈,依靠感應電流進行精煉。
2. 連續鑄造-連續鑄造亦稱CC,是將熔化的鋼水澆注到鑄模內,在用水進行冷卻同時,利用輥道運送到下一個工位,連續地制成坯料(如板坯、方坯、鋼錠)。生產不銹鋼是由不銹鋼專業生產廠開始的,特別是含有Cr-Ni的奧氏體系列不銹鋼,使用電爐生產是高效的,到現在這種技術還在繼續使用。因為不銹鋼料頭、廢屑、邊角余料其價格比較高,舊物回收業者也到市中心地帶進行回收(參照地球環境、廢棄物再利用章節)。圖5-1表示生產不銹鋼的工藝流程。不銹鋼生產廠將購進的料頭邊角余料、廢屑等和在制造工程中產生的料頭、邊角余料、廢屑等作為原料,再加人鐵合金進行熔化。電爐則是最適當的熔化爐。作為鐵合金一般的是使用鐵鉻合金和鐵鎳合金。

使用(yong)電(dian)爐(lu)所熔化的不銹鋼(gang),因為(wei)含(han)碳量高,所以(yi),要(yao)使用(yong)AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等(deng)所謂的脫氣(qi)設備(亦稱爐(lu)外精(jing)煉爐(lu))進行(xing)脫碳、脫氣(qi)處理。同(tong)時還要(yao)按(an)標(biao)準的要(yao)求,調整(zheng)其化學成分。AOD、VOD的概念(nian)圖如圖5-2所示。因為(wei)不銹鋼(gang)是(shi)含(han)有鉻的鋼(gang),向爐(lu)內(nei)吹(chui)入(ru)氧(yang)進行(xing)脫碳時,為(wei)了同(tong)時提取(qu)出形(xing)成的鉻的氧(yang)化物,需要(yao)降低爐(lu)內(nei)的一氧(yang)化碳分壓。

在(zai)(zai)(zai)(zai)脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)設(she)備AOD,是使(shi)用(yong)氬(Ar)進(jin)行(xing)稀(xi)釋而降低(di)分壓(ya),使(shi)用(yong)氧氣(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)。對奧氏體(ti)(ti)系列(lie)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)一(yi)直是使(shi)用(yong)這種(zhong)高效率(lv)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)處理(li)工(gong)(gong)藝(yi)。最近,在(zai)(zai)(zai)(zai)真空(kong)狀態下進(jin)行(xing)處理(li)的(de)真空(kong)AOD也設(she)備化了。另外,VOD或(huo)RH都(dou)是以真空(kong)方式進(jin)行(xing)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)處理(li)的(de)設(she)備,它們適(shi)合于生(sheng)產(chan)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)系列(lie)中的(de)超低(di)碳(tan)和(he)超低(di)氮的(de)鋼(gang)種(zhong)。專(zhuan)業(ye)生(sheng)產(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)日本(ben)(ben)冶金工(gong)(gong)業(ye)公司和(he)日本(ben)(ben)金屬(shu)工(gong)(gong)業(ye)公司,一(yi)直以電爐(lu)-AOD為主,特殊鋼(gang)種(zhong)則使(shi)用(yong)VOD對鋼(gang)進(jin)行(xing)熔(rong)化。有(you)高爐(lu)設(she)備的(de)生(sheng)產(chan)廠參(can)與(yu)了生(sheng)產(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)初期,使(shi)用(yong)生(sheng)產(chan)普通鋼(gang)的(de)基本(ben)(ben)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流程,靈活地(di)運用(yong)高爐(lu)-轉爐(lu)-脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)設(she)備,繼而在(zai)(zai)(zai)(zai)電爐(lu)進(jin)行(xing)熔(rong)化后,在(zai)(zai)(zai)(zai)轉爐(lu)-VOD或(huo)者在(zai)(zai)(zai)(zai)所(suo)謂(wei)RH的(de)工(gong)(gong)藝(yi)中,進(jin)行(xing)預備脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)-脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)處理(li)。日本(ben)(ben)制鋼(gang)公司的(de)周南制造所(suo),到現在(zai)(zai)(zai)(zai)還(huan)是以電爐(lu)-轉爐(lu)-VOD生(sheng)產(chan)熔(rong)鋼(gang)。RH是新日本(ben)(ben)制鐵(tie)(tie)公司室蘭制鐵(tie)(tie)所(suo)在(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)產(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)時所(suo)使(shi)用(yong)的(de),現在(zai)(zai)(zai)(zai)已經不(bu)用(yong)了。
最近(jin),電爐(lu)及脫氣設備已由(you)專(zhuan)業廠生(sheng)產制(zhi)造。電爐(lu)從30~60噸容(rong)量(liang)開始向生(sheng)產150噸容(rong)量(liang)的(de)大型化邁進(jin)。還有,作為(wei)一項技(ji)術開發(fa),確立了先使用高爐(lu)的(de)熔化鋼(gang)水,然后在(zai)轉(zhuan)爐(lu)上加入鐵合金以及不(bu)銹鋼(gang)廢材料(liao)進(jin)行熔化的(de)方(fang)法。新日鐵住友(you)金屬(shu)不(bu)銹鋼(gang)公(gong)司和(he)JFE鋼(gang)鐵公(gong)司,在(zai)生(sheng)產馬氏體(ti)系(xi)列(lie)和(he)鐵素體(ti)系(xi)列(lie)不(bu)銹鋼(gang)中,使用高爐(lu)熔化鋼(gang)水,然后再運用轉(zhuan)爐(lu)、脫氣設備精煉(lian)制(zhi)造。奧氏體(ti)系(xi)列(lie)不(bu)銹鋼(gang),因鎳(nie)的(de)熔化比(bi)較難(nan),從技(ji)術上講是(shi)可(ke)能的(de),但電爐(lu)的(de)效率(lv)太低,所以不(bu)用電爐(lu)。
JFE鋼鐵公司,在鉻(ge)原(yuan)(yuan)(yuan)材料使用方面,確定了革新(xin)的(de)鉻(ge)礦石(shi)熔(rong)(rong)(rong)化還原(yuan)(yuan)(yuan)技(ji)術。使用STAR爐(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及(ji)熔(rong)(rong)(rong)融還原(yuan)(yuan)(yuan)爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))將鉻(ge)礦石(shi)和(he)不銹鋼料頭(tou)、廢屑熔(rong)(rong)(rong)融還原(yuan)(yuan)(yuan),再用脫碳(tan)爐(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu))和(he)VOD進(jin)行脫碳(tan)、脫氣處理,這是一種理想的(de)方法。熔(rong)(rong)(rong)融還原(yuan)(yuan)(yuan)爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))從熔(rong)(rong)(rong)化開始就(jiu)將粉末狀(zhuang)的(de)鉻(ge)礦石(shi)直接(jie)添加進(jin)去,因(yin)為(wei)粉末狀(zhuang)的(de)鉻(ge)礦石(shi)能夠(gou)廉價(jia)購(gou)人,因(yin)此,在熔(rong)(rong)(rong)煉工(gong)藝上,它具有成本競(jing)爭力(li)。
脫(tuo)碳、脫(tuo)氣(qi)處理后的(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)水),由(you)鋼(gang)(gang)(gang)水包送往(wang)連(lian)續鑄(zhu)造(zao)設(she)備上(shang)。連(lian)續鑄(zhu)造(zao)設(she)備的(de)(de)概念圖如(ru)圖5-3所示(shi)。連(lian)續鑄(zhu)造(zao)設(she)備的(de)(de)最上(shang)部分設(she)置鋼(gang)(gang)(gang)水包,在(zai)其下部設(she)有澆口可(ke)以開(kai)閉。鋼(gang)(gang)(gang)水經過(guo)純(chun)(chun)化(hua)(hua)包(純(chun)(chun)化(hua)(hua)包的(de)(de)功能是使鋼(gang)(gang)(gang)水中的(de)(de)夾(jia)雜物飄浮在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)水的(de)(de)表面(mian)上(shang)),然后通(tong)過(guo)鋼(gang)(gang)(gang)水澆口注入鑄(zhu)模(mo),進(jin)行第1次(ci)冷卻(que)。再往(wang)下通(tong)過(guo)噴水降溫器和游(you)動輥(gun),在(zai)2次(ci)冷卻(que)區進(jin)行凝固。凝固后的(de)(de)鑄(zhu)塊由(you)夾(jia)送輥(gun)送往(wang)下部。按預定(ding)長度(du)用氣(qi)割(ge)(乙炔)切斷后,由(you)搬運裝置將其運往(wang)儲(chu)存處。從鋼(gang)(gang)(gang)水包澆口流出(chu)到(dao)形成(cheng)(cheng)表面(mian)凝固的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)坯之間,熔(rong)(rong)(rong)融鋼(gang)(gang)(gang)水如(ru)果與空氣(qi)接觸,就會(hui)形成(cheng)(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)夾(jia)雜物缺陷,所以必須設(she)法使其不(bu)受空氣(qi)氧(yang)化(hua)(hua)。為此采取在(zai)純(chun)(chun)化(hua)(hua)包內使用氬(Ar)進(jin)行置換,并在(zai)鑄(zhu)模(mo)內的(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)鋼(gang)(gang)(gang)上(shang)面(mian)覆蓋粉末(mo)狀的(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)融性耐(nai)火粉末(mo)等(deng)措施,實現(xian)無(wu)氧(yang)化(hua)(hua)鑄(zhu)造(zao)技術進(jin)行生產(chan)。

連續鑄(zhu)造(zao)設備的形(xing)式有垂直型(xing)、彎曲(qu)型(xing)和水(shui)(shui)平型(xing)。其(qi)高度不(bu)要(yao)超(chao)過廠房高度。最近多數采取(qu)彎曲(qu)型(xing)。水(shui)(shui)平型(xing)則生(sheng)產鋼坯為矩形(xing)截(jie)面的產品,現(xian)已經(jing)設備化并組(zu)成生(sheng)產流水(shui)(shui)線,見圖5-4。

在(zai)(zai)連續(xu)(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)備中(zhong)(zhong),熔融鋼(gang)水(shui)隨冷卻而凝(ning)固,形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)鑄(zhu)造(zao)扁形(xing)(xing)(xing)(xing)塊(kuai)一般的(de)稱為板坯(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)或(huo)(huo)鑄(zhu)錠(ding),其(qi)形(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)應(ying)盡量地做(zuo)到接近于下一道工序所(suo)需要的(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(near next shape)。在(zai)(zai)連續(xu)(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)備開(kai)發之前,是在(zai)(zai)所(suo)謂的(de)鑄(zhu)模內從上部(bu)或(huo)(huo)下部(bu)流(liu)進的(de)鋼(gang)水(shui),使(shi)其(qi)凝(ning)固,做(zuo)成(cheng)鋼(gang)錠(ding)。然后在(zai)(zai)開(kai)坯(pi)(pi)軋制工藝過程(cheng)中(zhong)(zhong),進行(xing)再加(jia)熱(re)、軋制,制成(cheng)板坯(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)或(huo)(huo)扁鋼(gang)坯(pi)(pi)。
連續(xu)(xu)鑄造(zao)(zao),在鋼(gang)(gang)鐵企(qi)業中是工藝革新的(de)大飛躍。連續(xu)(xu)鑄造(zao)(zao)化(hua)最早開始生(sheng)產(chan)的(de)品種(zhong)就(jiu)是不銹鋼(gang)(gang),因為(wei)奧氏(shi)體系(xi)列不銹鋼(gang)(gang)具有穩定的(de)結晶組織(zhi)(凝固及冷卻(que)時,即(ji)使澆上水也(ye)不會產(chan)生(sheng)裂(lie)紋,而鐵素體系(xi)列不銹鋼(gang)(gang)如果不注意均勻冷卻(que),就(jiu)會產(chan)生(sheng)裂(lie)紋)。
對半成(cheng)品的(de)(de)板坯(pi)(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)(pi)或扁坯(pi)(pi)(pi)(pi)鋼(gang)(gang)(gang),要使用(yong)(yong)修理用(yong)(yong)手動(dong)砂輪機(ji)將表面(mian)上的(de)(de)缺陷等清除干(gan)凈。接下來,板坯(pi)(pi)(pi)(pi)要送到(dao)厚板熱軋、冷(leng)軋產品部;方坯(pi)(pi)(pi)(pi)要送到(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)軋制產品部,而(er)扁鋼(gang)(gang)(gang)坯(pi)(pi)(pi)(pi)要送去軋制圓鋼(gang)(gang)(gang)、線材(cai)或鋼(gang)(gang)(gang)管產品。由于連續鑄(zhu)(zhu)造的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術、質量管理嚴(yan)格化,在(zai)一部分鋼(gang)(gang)(gang)種生(sheng)產上,有可能實現鑄(zhu)(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)(de)無修理化。

近(jin)年來,夢想的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工藝(yi)流(liu)程,即(ji)從(cong)熔融(rong)的(de)(de)(de)鋼(gang)水(shui)依靠薄材連續鑄造技術直(zhi)接生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)出(chu)卷(juan)(juan)材(這樣就(jiu)有可能省掉熱軋工藝(yi)流(liu)程)。新日(ri)本制鐵(tie)(tie)公司的(de)(de)(de)光制鐵(tie)(tie)所已經設(she)備化,進(jin)行(xing)(xing)專(zhuan)門的(de)(de)(de)固定生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)了(le)(le)。后來,因為日(ri)本鋼(gang)鐵(tie)(tie)行(xing)(xing)業(ye)進(jin)行(xing)(xing)重組(zu),成立了(le)(le)新日(ri)鐵(tie)(tie)住金不(bu)銹鋼(gang)公司,由于償還(huan)設(she)備投資(zi)的(de)(de)(de)經濟負(fu)擔過大而停業(ye)。將(jiang)熔融(rong)的(de)(de)(de)鋼(gang)水(shui)經過雙(shuang)擠壓(ya)輥表面凝(ning)固制成鑄鋼(gang)帶(dai),捲成厚度為3mm左右的(de)(de)(de)鋼(gang)卷(juan)(juan),是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)奧氏體系列(lie)穩(wen)定的(de)(de)(de)金相組(zu)織不(bu)銹鋼(gang)最(zui)適(shi)當的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工藝(yi)流(liu)程。期望將(jiang)來能夠繼續生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)下去。所謂的(de)(de)(de)理想生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)工藝(yi)流(liu)程概(gai)略(lve)圖(tu)如圖(tu)5-5所示。

