不銹鋼的冶煉及其純度同耐腐蝕等性能有極大關系。早在不銹鋼發展初期,因碳含量高造成的晶間腐(fu)蝕(shi)問題幾乎阻礙了其發展。不銹鋼冶煉工藝的變革與進步,所起的一個重要作用是降低鋼中碳含量,它既使煉鋼工藝變得容易控制,又使產品成本下降。
1. 電爐冶煉
不銹鋼初(chu)期生產(chan)(chan),均采用坩堝法(fa)。產(chan)(chan)量有限,價格高昂。30年(nian)代(dai),如(ru)1934年(nian)美(mei)國開始建立了以電(弧)爐為主要生產(chan)(chan)手段的不銹鋼專(zhuan)業小廠。40年(nian)代(dai)末(mo),在電(弧)爐上已普遍采用返回吹氧(yang)法(fa)冶煉工藝(yi)生產(chan)(chan)不銹鋼。直到(dao)60年(nian)代(dai)末(mo),它(ta)一(yi)直是生產(chan)(chan)不銹鋼的主要方(fang)法(fa)。
我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不(bu)銹鋼(gang)。1956年在撫順鋼廠開發了返回料吹氧冶煉不銹鋼。這種方法可以利用廢不銹鋼,有利于生產低碳(≤0.08%C)不銹鋼。但是,生產超低碳(≤0.03%C)不銹鋼難度較大,鉻的回收率低,需要使用大量的低碳鉻鐵或金屬鉻,電耗高,效率低。1964年3月,在重慶特殊鋼廠用三聯熱裝法和冷裝氧化法煉出我國第一批超低碳不銹鋼。過去由于冶煉超低碳不銹鋼困難較大,成本高,只能或更多地是冶煉添加鈦、鈮的穩定化不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti等),以改善晶間腐蝕性能。
2. 爐外精煉(lian)
1968年(nian),原聯邦德國(guo)發(fa)明真空吹氧精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)法(fa)(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)發(fa)明并建成(cheng)世(shi)界上第一(yi)座氬氧脫(tuo)碳(tan)精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)爐(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐(lu)變(bian)成(cheng)只是熔(rong)煉(lian)(lian)(lian)(lian)的裝置,而將精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)轉(zhuan)移到其它容(rong)(rong)器中進行(xing),故稱(cheng)爐(lu)外(wai)精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)技術。這種方(fang)法(fa)具(ju)有一(yi)系列優點,使不(bu)銹鋼(gang)(gang)冶(ye)煉(lian)(lian)(lian)(lian)工藝(yi)取(qu)得重大(da)(da)突破。冶(ye)煉(lian)(lian)(lian)(lian)超低碳(tan)鋼(gang)(gang)變(bian)得容(rong)(rong)易,鋼(gang)(gang)的純凈度提高(典型碳(tan)含(han)量為0.05%C,最(zui)低值可達0.01~0.02%C)。同時成(cheng)本大(da)(da)幅度下降。70年(nian)代以來(lai),各種爐(lu)外(wai)精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)技術獲得迅(xun)速發(fa)展。尤其是AOD法(fa),已成(cheng)為國(guo)外(wai)精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的主要(yao)方(fang)法(fa)。美國(guo)95%以上的不(bu)銹鋼(gang)(gang)均采用AOD爐(lu)精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)。
我國(guo)于1973年(nian)在太原鋼廠(chang)(chang)開展了氬(ya)氧精(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)新工藝(yi)的(de)試驗研究。1976年(nian)5月我國(guo)第一(yi)座(6噸)AOD爐(lu)(lu)投產。1983年(nian)9月又投產一(yi)座18噸AOD爐(lu)(lu)。1977年(nian)在大連鋼廠(chang)(chang)研制成功(gong)VOD爐(lu)(lu)外精(jing)(jing)爐(lu)(lu)裝(zhuang)置及生產超(chao)低碳鋼種(zhong)的(de)工藝(yi)。此(ci)外,各地(di)先后建(jian)成了容(rong)量不(bu)同(tong)、功(gong)能(neng)(neng)有別(bie)的(de)二次精(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)爐(lu)(lu)。其中(zhong)(zhong)包(bao)括能(neng)(neng)進行電弧(hu)加熱(re)、電磁(ci)攪拌、吹氬(ya)及成分微調的(de)鋼包(bao)爐(lu)(lu)(LF),真(zhen)空吹氧精(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)爐(lu)(lu)(VOD),真(zhen)空電弧(hu)加熱(re)、合金加料、吹氧的(de)真(zhen)空鋼包(bao)爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)(deng)。在撫順鋼廠(chang)(chang),利用(yong)1979年(nian)從西(xi)德(de)引進的(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu)(lu),于1982年(nian)生產了超(chao)低碳氮(C+N≤0.030%)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼等(deng)(deng)。目前(qian)我國(guo)已有VOD、AOD等(deng)(deng)爐(lu)(lu)外精(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)爐(lu)(lu)25座以(yi)上(容(rong)量15~150t)。其中(zhong)(zhong)以(yi)冶煉(lian)(lian)(lian)不(bu)銹(xiu)鋼為主(zhu)的(de)有15座。不(bu)僅特(te)殊鋼廠(chang)(chang),有的(de)機械廠(chang)(chang)也已采用(yong)這種(zhong)裝(zhuang)備。其它中(zhong)(zhong)、小(xiao)型爐(lu)(lu)還有許多座。我國(guo)生產的(de)低碳超(chao)低碳不(bu)銹(xiu)鋼內(nei)在質量已不(bu)低于國(guo)外同(tong)類鋼種(zhong)水平(ping)。
3. 特種冶煉
對(dui)(dui)于要求(qiu)更(geng)高(gao)質量和(he)特(te)殊性(xing)能的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)耐蝕合(he)金等(deng)(deng)(deng),則采(cai)(cai)用(yong)特(te)種(zhong)真(zhen)(zhen)空熔(rong)煉(lian)(lian)和(he)重(zhong)熔(rong)工藝來生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)。其中包括真(zhen)(zhen)空感應爐(lu)、真(zhen)(zhen)空電(dian)弧爐(lu)及電(dian)渣重(zhong)熔(rong)、電(dian)子束和(he)等(deng)(deng)(deng)離子爐(lu)等(deng)(deng)(deng)。西方(fang)工業發(fa)(fa)達國(guo)(guo)(guo)(guo)家為生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)特(te)別重(zhong)要用(yong)途的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)合(he)金,增加(jia)了感應爐(lu)等(deng)(deng)(deng)特(te)種(zhong)熔(rong)煉(lian)(lian)設備。而且(qie)日益(yi)更(geng)多地采(cai)(cai)用(yong)電(dian)渣重(zhong)熔(rong)工藝,以提高(gao)質量和(he)成(cheng)材(cai)率(lv)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)自1958年在(zai)(zai)(zai)東北(bei)等(deng)(deng)(deng)地開始建(jian)立特(te)種(zhong)熔(rong)煉(lian)(lian)車(che)間以來,至(zhi)1980年在(zai)(zai)(zai)上海建(jian)成(cheng)世界(jie)最大的(de)(de)(de)(de)250t電(dian)渣爐(lu),曾(ceng)為我國(guo)(guo)(guo)(guo)尖端工業和(he)特(te)種(zhong)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展作出(chu)了重(zhong)大貢獻(xian)。隨著國(guo)(guo)(guo)(guo)民經濟各部門(men)對(dui)(dui)關鍵材(cai)料(liao)(liao)和(he)高(gao)質量不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)需求(qiu)日益(yi)增加(jia),這些方(fang)法(fa)仍是(shi)(shi)必不(bu)可少的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)手段。美國(guo)(guo)(guo)(guo)于1969年采(cai)(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)空感應爐(lu)與電(dian)子束爐(lu)聯(lian)合(he)精煉(lian)(lian)法(fa),生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)出(chu)EB26-1高(gao)純(chun)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(實(shi)(shi)際達到(dao)(dao)含C:0.002%;含N:0.008%)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)首(shou)次試制(zhi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)該鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)1975年,在(zai)(zai)(zai)長城鋼(gang)(gang)(gang)廠,采(cai)(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)空感應爐(lu)與電(dian)子束爐(lu)雙聯(lian)工藝,也(ye)達到(dao)(dao)了C+N≤100ppm的(de)(de)(de)(de)相同(tong)水平(ping)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)首(shou)次試制(zhi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)高(gao)純(chun)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)1981年,在(zai)(zai)(zai)撫順鋼(gang)(gang)(gang)廠,采(cai)(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)空感應爐(lu)冶煉(lian)(lian)(其C、Si、P等(deng)(deng)(deng)含量均達到(dao)(dao)高(gao)純(chun)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)內控(kong)指(zhi)標)。這些實(shi)(shi)例說(shuo)明,對(dui)(dui)于用(yong)量不(bu)很大的(de)(de)(de)(de)特(te)殊要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)關鍵材(cai)料(liao)(liao)或新型材(cai)料(liao)(liao),我國(guo)(guo)(guo)(guo)特(te)種(zhong)熔(rong)煉(lian)(lian)設備和(he)技術已(yi)具(ju)有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)實(shi)(shi)力(li)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)已(yi)是(shi)(shi)世界(jie)上工業電(dian)渣爐(lu)年產(chan)能力(li)較大的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家之(zhi)一(yi)。

