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蝕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(lian)
不銹(xiu)鋼初期(qi)生(sheng)產(chan)(chan),均采(cai)用(yong)坩堝法(fa)。產(chan)(chan)量有限,價格高昂。30年代,如(ru)1934年美(mei)國開始建立了(le)以(yi)電(dian)(弧(hu))爐為主要生(sheng)產(chan)(chan)手段的不銹(xiu)鋼專業小(xiao)廠。40年代末,在電(dian)(弧(hu))爐上已普遍采(cai)用(yong)返回吹氧法(fa)冶(ye)煉(lian)工藝生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)鋼。直(zhi)到(dao)60年代末,它一直(zhi)是生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)鋼的主要方法(fa)。
我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹鋼。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
1968年,原聯邦德(de)國發明真空吹氧(yang)精(jing)煉(lian)(lian)法(fa)(fa)(fa)(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國發明并建成(cheng)世(shi)界上(shang)第一座(zuo)氬氧(yang)脫碳(tan)精(jing)煉(lian)(lian)爐(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它(ta)把電爐變成(cheng)只(zhi)是(shi)(shi)熔煉(lian)(lian)的(de)(de)裝置,而將精(jing)煉(lian)(lian)轉移到(dao)其它(ta)容器(qi)中進行,故稱(cheng)爐外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)技術。這種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)具有一系列優點(dian),使不銹鋼冶(ye)煉(lian)(lian)工藝取得重大突破。冶(ye)煉(lian)(lian)超(chao)低碳(tan)鋼變得容易,鋼的(de)(de)純凈度提高(典型碳(tan)含量為0.05%C,最(zui)低值(zhi)可達0.01~0.02%C)。同時成(cheng)本(ben)大幅度下降。70年代以(yi)來,各(ge)種(zhong)爐外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)技術獲得迅速發展。尤其是(shi)(shi)AOD法(fa)(fa)(fa),已(yi)成(cheng)為國外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)不銹鋼的(de)(de)主(zhu)要方法(fa)(fa)(fa)。美國95%以(yi)上(shang)的(de)(de)不銹鋼均采(cai)用AOD爐精(jing)煉(lian)(lian)。
我(wo)(wo)國(guo)于1973年在太(tai)原(yuan)鋼(gang)廠開展了氬(ya)氧(yang)精(jing)煉新工(gong)藝的(de)試(shi)驗研究。1976年5月我(wo)(wo)國(guo)第一(yi)座(zuo)(zuo)(6噸)AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)投產(chan)(chan)。1983年9月又投產(chan)(chan)一(yi)座(zuo)(zuo)18噸AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)。1977年在大連鋼(gang)廠研制成功VOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)外(wai)(wai)精(jing)爐(lu)(lu)(lu)(lu)裝置(zhi)及(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)超(chao)低(di)碳(tan)(tan)鋼(gang)種的(de)工(gong)藝。此外(wai)(wai),各地先后建成了容量不(bu)同(tong)、功能有(you)(you)別的(de)二(er)次(ci)精(jing)煉爐(lu)(lu)(lu)(lu)。其(qi)中(zhong)(zhong)包括能進行電(dian)(dian)弧加(jia)(jia)熱(re)(re)、電(dian)(dian)磁(ci)攪拌、吹氬(ya)及(ji)成分微調的(de)鋼(gang)包爐(lu)(lu)(lu)(lu)(LF),真空(kong)吹氧(yang)精(jing)煉爐(lu)(lu)(lu)(lu)(VOD),真空(kong)電(dian)(dian)弧加(jia)(jia)熱(re)(re)、合金加(jia)(jia)料、吹氧(yang)的(de)真空(kong)鋼(gang)包爐(lu)(lu)(lu)(lu)(VOD/VHD)等。在撫順鋼(gang)廠,利用1979年從西德引進的(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu)(lu)(lu)(lu),于1982年生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了超(chao)低(di)碳(tan)(tan)氮(C+N≤0.030%)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)等。目前我(wo)(wo)國(guo)已(yi)(yi)有(you)(you)VOD、AOD等爐(lu)(lu)(lu)(lu)外(wai)(wai)精(jing)煉爐(lu)(lu)(lu)(lu)25座(zuo)(zuo)以(yi)上(容量15~150t)。其(qi)中(zhong)(zhong)以(yi)冶(ye)煉不(bu)銹鋼(gang)為(wei)主的(de)有(you)(you)15座(zuo)(zuo)。不(bu)僅(jin)特殊鋼(gang)廠,有(you)(you)的(de)機械(xie)廠也(ye)已(yi)(yi)采用這種裝備。其(qi)它中(zhong)(zhong)、小(xiao)型爐(lu)(lu)(lu)(lu)還有(you)(you)許多座(zuo)(zuo)。我(wo)(wo)國(guo)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)低(di)碳(tan)(tan)超(chao)低(di)碳(tan)(tan)不(bu)銹鋼(gang)內在質(zhi)量已(yi)(yi)不(bu)低(di)于國(guo)外(wai)(wai)同(tong)類鋼(gang)種水平。
3. 特種冶煉
對(dui)(dui)于(yu)要求更高(gao)(gao)質(zhi)量(liang)和(he)特(te)(te)殊性能的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)耐(nai)蝕合(he)金等,則采用(yong)特(te)(te)種真空(kong)熔(rong)(rong)煉和(he)重(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)工(gong)(gong)(gong)藝來生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)。其中(zhong)包(bao)括真空(kong)感應(ying)爐(lu)(lu)、真空(kong)電弧爐(lu)(lu)及電渣重(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)、電子(zi)(zi)束和(he)等離(li)子(zi)(zi)爐(lu)(lu)等。西方(fang)工(gong)(gong)(gong)業(ye)發達國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)為生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)特(te)(te)別(bie)重(zhong)(zhong)要用(yong)途(tu)的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)合(he)金,增(zeng)加(jia)了(le)感應(ying)爐(lu)(lu)等特(te)(te)種熔(rong)(rong)煉設備。而且日益更多地采用(yong)電渣重(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)工(gong)(gong)(gong)藝,以提高(gao)(gao)質(zhi)量(liang)和(he)成材(cai)(cai)率。我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)自1958年在東(dong)北等地開(kai)始建立特(te)(te)種熔(rong)(rong)煉車間以來,至1980年在上(shang)(shang)海(hai)建成世界最大(da)的(de)(de)250t電渣爐(lu)(lu),曾(ceng)為我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)尖端(duan)工(gong)(gong)(gong)業(ye)和(he)特(te)(te)種材(cai)(cai)料的(de)(de)發展作出了(le)重(zhong)(zhong)大(da)貢(gong)獻(xian)。隨著(zhu)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)民經濟各(ge)部門(men)對(dui)(dui)關(guan)鍵(jian)材(cai)(cai)料和(he)高(gao)(gao)質(zhi)量(liang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)需求日益增(zeng)加(jia),這些方(fang)法(fa)仍是必不(bu)(bu)可少的(de)(de)重(zhong)(zhong)要生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)手段。美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)于(yu)1969年采用(yong)真空(kong)感應(ying)爐(lu)(lu)與電子(zi)(zi)束爐(lu)(lu)聯(lian)合(he)精煉法(fa),生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)出EB26-1高(gao)(gao)純(chun)鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(實際達到含C:0.002%;含N:0.008%)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)首(shou)次試制(zhi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)該鋼(gang)(gang)(gang)是在1975年,在長城鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)(chang),采用(yong)真空(kong)感應(ying)爐(lu)(lu)與電子(zi)(zi)束爐(lu)(lu)雙(shuang)聯(lian)工(gong)(gong)(gong)藝,也達到了(le)C+N≤100ppm的(de)(de)相同水平。我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)首(shou)次試制(zhi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)高(gao)(gao)純(chun)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是在1981年,在撫順(shun)鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)(chang),采用(yong)真空(kong)感應(ying)爐(lu)(lu)冶煉(其C、Si、P等含量(liang)均(jun)達到高(gao)(gao)純(chun)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)內控指標(biao))。這些實例說(shuo)明,對(dui)(dui)于(yu)用(yong)量(liang)不(bu)(bu)很大(da)的(de)(de)特(te)(te)殊要求的(de)(de)關(guan)鍵(jian)材(cai)(cai)料或新型材(cai)(cai)料,我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)特(te)(te)種熔(rong)(rong)煉設備和(he)技術已(yi)具有(you)一定(ding)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)實力(li)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)已(yi)是世界上(shang)(shang)工(gong)(gong)(gong)業(ye)電渣爐(lu)(lu)年產(chan)(chan)能力(li)較(jiao)大(da)的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)之一。

