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(lu)冶煉


  不(bu)銹鋼(gang)初期生產(chan)(chan),均采用坩堝(guo)法。產(chan)(chan)量有(you)限,價(jia)格高昂。30年(nian)(nian)代,如(ru)1934年(nian)(nian)美國(guo)開始建立了以電(弧)爐為(wei)主要生產(chan)(chan)手段的不(bu)銹鋼(gang)專(zhuan)業小廠。40年(nian)(nian)代末,在電(弧)爐上已普遍采用返回吹氧法冶煉工藝生產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)。直到(dao)60年(nian)(nian)代末,它一直是生產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)的主要方法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉(lian)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(lu)外精煉


  1968年(nian)(nian),原聯(lian)邦德國(guo)發(fa)(fa)明真空吹(chui)氧精煉(lian)(lian)(lian)法(fa)(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)發(fa)(fa)明并建(jian)成(cheng)世界上第一座氬氧脫碳(tan)精煉(lian)(lian)(lian)爐(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐(lu)變成(cheng)只是熔煉(lian)(lian)(lian)的(de)(de)裝(zhuang)置,而將精煉(lian)(lian)(lian)轉移(yi)到其它容器(qi)中進行,故稱爐(lu)外精煉(lian)(lian)(lian)技(ji)術。這種(zhong)方法(fa)具有一系列(lie)優點,使不銹(xiu)鋼冶煉(lian)(lian)(lian)工藝取(qu)得重大突破。冶煉(lian)(lian)(lian)超低碳(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,最低值可達0.01~0.02%C)。同時成(cheng)本大幅度下降。70年(nian)(nian)代以(yi)(yi)來(lai),各種(zhong)爐(lu)外精煉(lian)(lian)(lian)技(ji)術獲得迅速發(fa)(fa)展。尤其是AOD法(fa),已成(cheng)為國(guo)外精煉(lian)(lian)(lian)不銹(xiu)鋼的(de)(de)主(zhu)要方法(fa)。美國(guo)95%以(yi)(yi)上的(de)(de)不銹(xiu)鋼均采用AOD爐(lu)精煉(lian)(lian)(lian)。


  我(wo)國(guo)(guo)于1973年(nian)(nian)在(zai)(zai)(zai)(zai)太原鋼(gang)廠開展了氬氧精(jing)煉(lian)新工(gong)藝的試驗研究。1976年(nian)(nian)5月我(wo)國(guo)(guo)第(di)一座(zuo)(6噸)AOD爐(lu)投產(chan)(chan)(chan)。1983年(nian)(nian)9月又投產(chan)(chan)(chan)一座(zuo)18噸AOD爐(lu)。1977年(nian)(nian)在(zai)(zai)(zai)(zai)大連鋼(gang)廠研制成功(gong)VOD爐(lu)外(wai)(wai)精(jing)爐(lu)裝置及生產(chan)(chan)(chan)超(chao)低(di)碳鋼(gang)種的工(gong)藝。此外(wai)(wai),各地先后建成了容量不同、功(gong)能(neng)有(you)別的二次精(jing)煉(lian)爐(lu)。其(qi)中(zhong)包(bao)(bao)括能(neng)進行電弧(hu)加(jia)熱、電磁攪(jiao)拌、吹(chui)氬及成分(fen)微調的鋼(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(LF),真空吹(chui)氧精(jing)煉(lian)爐(lu)(VOD),真空電弧(hu)加(jia)熱、合(he)金加(jia)料、吹(chui)氧的真空鋼(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(VOD/VHD)等。在(zai)(zai)(zai)(zai)撫順鋼(gang)廠,利用1979年(nian)(nian)從西德引(yin)進的30/60噸VOD/VHD爐(lu),于1982年(nian)(nian)生產(chan)(chan)(chan)了超(chao)低(di)碳氮(dan)(C+N≤0.030%)鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼(gang)等。目前我(wo)國(guo)(guo)已有(you)VOD、AOD等爐(lu)外(wai)(wai)精(jing)煉(lian)爐(lu)25座(zuo)以上(容量15~150t)。其(qi)中(zhong)以冶煉(lian)不銹(xiu)鋼(gang)為(wei)主(zhu)的有(you)15座(zuo)。不僅特殊(shu)鋼(gang)廠,有(you)的機械廠也已采(cai)用這種裝備。其(qi)它中(zhong)、小型爐(lu)還有(you)許多座(zuo)。我(wo)國(guo)(guo)生產(chan)(chan)(chan)的低(di)碳超(chao)低(di)碳不銹(xiu)鋼(gang)內在(zai)(zai)(zai)(zai)質量已不低(di)于國(guo)(guo)外(wai)(wai)同類鋼(gang)種水平。


3. 特種冶煉


  對于(yu)要(yao)求更(geng)高(gao)質(zhi)量(liang)和(he)(he)(he)特(te)(te)(te)殊性能(neng)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)耐蝕合(he)金等(deng)(deng)(deng),則采(cai)用(yong)特(te)(te)(te)種(zhong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空熔煉(lian)和(he)(he)(he)重(zhong)熔工(gong)藝(yi)來生產(chan)(chan)。其中包括(kuo)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空感(gan)應爐(lu)、真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空電(dian)弧爐(lu)及電(dian)渣(zha)重(zhong)熔、電(dian)子(zi)束(shu)和(he)(he)(he)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)爐(lu)等(deng)(deng)(deng)。西方工(gong)業(ye)發達(da)國(guo)(guo)(guo)家為(wei)生產(chan)(chan)特(te)(te)(te)別(bie)重(zhong)要(yao)用(yong)途(tu)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)合(he)金,增(zeng)加了感(gan)應爐(lu)等(deng)(deng)(deng)特(te)(te)(te)種(zhong)熔煉(lian)設備。而且(qie)日益更(geng)多地(di)采(cai)用(yong)電(dian)渣(zha)重(zhong)熔工(gong)藝(yi),以提高(gao)質(zhi)量(liang)和(he)(he)(he)成材率。我國(guo)(guo)(guo)自1958年在東北等(deng)(deng)(deng)地(di)開始建立特(te)(te)(te)種(zhong)熔煉(lian)車(che)間以來,至(zhi)1980年在上海建成世界(jie)最大的(de)(de)250t電(dian)渣(zha)爐(lu),曾為(wei)我國(guo)(guo)(guo)尖端工(gong)業(ye)和(he)(he)(he)特(te)(te)(te)種(zhong)材料的(de)(de)發展作出了重(zhong)大貢獻。隨(sui)著(zhu)國(guo)(guo)(guo)民經濟各部門(men)對關鍵材料和(he)(he)(he)高(gao)質(zhi)量(liang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)需求日益增(zeng)加,這(zhe)些方法(fa)仍(reng)是必不(bu)可少的(de)(de)重(zhong)要(yao)生產(chan)(chan)手段。美國(guo)(guo)(guo)于(yu)1969年采(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空感(gan)應爐(lu)與(yu)電(dian)子(zi)束(shu)爐(lu)聯合(he)精煉(lian)法(fa),生產(chan)(chan)出EB26-1高(gao)純鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(實(shi)(shi)(shi)際達(da)到含C:0.002%;含N:0.008%)。我國(guo)(guo)(guo)首次(ci)試制生產(chan)(chan)該鋼(gang)是在1975年,在長城鋼(gang)廠,采(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空感(gan)應爐(lu)與(yu)電(dian)子(zi)束(shu)爐(lu)雙聯工(gong)藝(yi),也達(da)到了C+N≤100ppm的(de)(de)相同水平。我國(guo)(guo)(guo)首次(ci)試制生產(chan)(chan)高(gao)純奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是在1981年,在撫順鋼(gang)廠,采(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空感(gan)應爐(lu)冶(ye)煉(lian)(其C、Si、P等(deng)(deng)(deng)含量(liang)均(jun)達(da)到高(gao)純不(bu)銹(xiu)鋼(gang)內(nei)控指(zhi)標)。這(zhe)些實(shi)(shi)(shi)例說明(ming),對于(yu)用(yong)量(liang)不(bu)很大的(de)(de)特(te)(te)(te)殊要(yao)求的(de)(de)關鍵材料或新型材料,我國(guo)(guo)(guo)特(te)(te)(te)種(zhong)熔煉(lian)設備和(he)(he)(he)技術已具有一定(ding)的(de)(de)生產(chan)(chan)實(shi)(shi)(shi)力。我國(guo)(guo)(guo)已是世界(jie)上工(gong)業(ye)電(dian)渣(zha)爐(lu)年產(chan)(chan)能(neng)力較大的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家之(zhi)一。