1. 電爐-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(xu)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。



圖 1.jpg



  使(shi)用電(dian)爐(lu)(lu)所熔化的(de)(de)不(bu)銹鋼,因(yin)為含碳(tan)(tan)(tan)量高(gao),所以(yi),要(yao)使(shi)用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所謂的(de)(de)脫(tuo)氣(qi)設備(亦稱爐(lu)(lu)外精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu))進行脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)、脫(tuo)氣(qi)處理。同時還要(yao)按標準(zhun)的(de)(de)要(yao)求,調整(zheng)其(qi)化學成分。AOD、VOD的(de)(de)概念圖如圖5-2所示。因(yin)為不(bu)銹鋼是含有鉻(ge)的(de)(de)鋼,向爐(lu)(lu)內吹(chui)入氧(yang)進行脫(tuo)碳(tan)(tan)(tan)時,為了同時提取出形(xing)成的(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)氧(yang)化物,需要(yao)降低(di)爐(lu)(lu)內的(de)(de)一氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)分壓。


圖 2.jpg


 

 在(zai)(zai)脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)設備AOD,是(shi)使用氬(Ar)進(jin)行(xing)稀(xi)釋而(er)降低分壓(ya),使用氧氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)。對(dui)奧氏體(ti)系列不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)直是(shi)使用這種(zhong)(zhong)高效率脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)處理工(gong)藝。最近,在(zai)(zai)真(zhen)(zhen)空(kong)狀態下(xia)進(jin)行(xing)處理的(de)(de)真(zhen)(zhen)空(kong)AOD也(ye)設備化了(le)。另外,VOD或(huo)RH都是(shi)以(yi)真(zhen)(zhen)空(kong)方(fang)式進(jin)行(xing)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)處理的(de)(de)設備,它們適合(he)于生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)鐵(tie)素體(ti)系列中的(de)(de)超低碳(tan)和(he)超低氮的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)。專業生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)日本(ben)(ben)(ben)冶金工(gong)業公司和(he)日本(ben)(ben)(ben)金屬工(gong)業公司,一(yi)直以(yi)電爐(lu)(lu)-AOD為主,特殊鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)則使用VOD對(dui)鋼(gang)(gang)進(jin)行(xing)熔化。有高爐(lu)(lu)設備的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)廠參與了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)初期,使用生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)普通鋼(gang)(gang)的(de)(de)基本(ben)(ben)(ben)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝流程,靈活(huo)地運用高爐(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)-脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)設備,繼而(er)在(zai)(zai)電爐(lu)(lu)進(jin)行(xing)熔化后,在(zai)(zai)轉爐(lu)(lu)-VOD或(huo)者在(zai)(zai)所謂(wei)RH的(de)(de)工(gong)藝中,進(jin)行(xing)預備脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)-脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)處理。日本(ben)(ben)(ben)制鋼(gang)(gang)公司的(de)(de)周南制造所,到現在(zai)(zai)還是(shi)以(yi)電爐(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)-VOD生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)熔鋼(gang)(gang)。RH是(shi)新日本(ben)(ben)(ben)制鐵(tie)公司室蘭制鐵(tie)所在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)時所使用的(de)(de),現在(zai)(zai)已經不(bu)用了(le)。


最近,電爐(lu)及脫氣設備已由專業廠生產制(zhi)造。電爐(lu)從30~60噸(dun)容量開始(shi)向生產150噸(dun)容量的大型化邁進。還有,作(zuo)為一項(xiang)技術(shu)開發,確立了先(xian)使用(yong)高爐(lu)的熔(rong)(rong)化鋼水,然后在(zai)轉(zhuan)爐(lu)上加(jia)入(ru)鐵(tie)(tie)合金(jin)以(yi)(yi)及不(bu)銹鋼廢(fei)材料(liao)進行熔(rong)(rong)化的方法。新(xin)日鐵(tie)(tie)住友金(jin)屬不(bu)銹鋼公司和JFE鋼鐵(tie)(tie)公司,在(zai)生產馬氏體系(xi)列和鐵(tie)(tie)素體系(xi)列不(bu)銹鋼中,使用(yong)高爐(lu)熔(rong)(rong)化鋼水,然后再(zai)運用(yong)轉(zhuan)爐(lu)、脫氣設備精煉制(zhi)造。奧氏體系(xi)列不(bu)銹鋼,因(yin)鎳的熔(rong)(rong)化比較(jiao)難,從技術(shu)上講是(shi)可(ke)能的,但電爐(lu)的效率太低,所以(yi)(yi)不(bu)用(yong)電爐(lu)。


JFE鋼鐵公(gong)司(si),在鉻(ge)(ge)(ge)原(yuan)材料使(shi)用(yong)(yong)方(fang)面,確定了(le)革新的鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)熔(rong)化(hua)(hua)還原(yuan)技術(shu)。使(shi)用(yong)(yong)STAR爐(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)融(rong)還原(yuan)爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))將鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)和不(bu)銹鋼料頭、廢屑熔(rong)融(rong)還原(yuan),再用(yong)(yong)脫碳爐(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu))和VOD進(jin)行脫碳、脫氣(qi)處理(li),這是(shi)一種理(li)想的方(fang)法。熔(rong)融(rong)還原(yuan)爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))從(cong)熔(rong)化(hua)(hua)開始就將粉(fen)末狀(zhuang)的鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)直(zhi)接(jie)添加進(jin)去,因為粉(fen)末狀(zhuang)的鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)能夠廉價購人,因此(ci),在熔(rong)煉工藝(yi)上,它(ta)具有成本競(jing)爭力。


脫碳(tan)、脫氣(qi)處理后(hou)的(de)熔鋼(gang)(gang)(不銹鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)),由鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)(bao)送往(wang)連續鑄(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)上。連續鑄(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)的(de)概念(nian)圖(tu)如圖(tu)5-3所示。連續鑄(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)的(de)最上部(bu)分設(she)(she)置鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)(bao),在其(qi)下(xia)(xia)(xia)部(bu)設(she)(she)有澆(jiao)口可以開閉(bi)。鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)經過(guo)純(chun)化包(bao)(bao)(純(chun)化包(bao)(bao)的(de)功能(neng)是使鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)中的(de)夾(jia)雜物(wu)飄浮(fu)在鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)的(de)表面上),然后(hou)通(tong)過(guo)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)澆(jiao)口注(zhu)入鑄(zhu)模,進(jin)(jin)行第1次(ci)冷(leng)卻。再往(wang)下(xia)(xia)(xia)通(tong)過(guo)噴水(shui)(shui)降溫器和游動輥(gun),在2次(ci)冷(leng)卻區(qu)進(jin)(jin)行凝固(gu)。凝固(gu)后(hou)的(de)鑄(zhu)塊由夾(jia)送輥(gun)送往(wang)下(xia)(xia)(xia)部(bu)。按預定長度用氣(qi)割(乙炔)切斷后(hou),由搬運(yun)裝置將其(qi)運(yun)往(wang)儲存(cun)處。從鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)(bao)澆(jiao)口流出到形成(cheng)表面凝固(gu)的(de)鋼(gang)(gang)坯之間(jian),熔融鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)如果與(yu)空氣(qi)接觸,就會形成(cheng)氧(yang)化的(de)夾(jia)雜物(wu)缺陷,所以必須設(she)(she)法(fa)使其(qi)不受空氣(qi)氧(yang)化。為此(ci)采(cai)取在純(chun)化包(bao)(bao)內使用氬(Ar)進(jin)(jin)行置換,并在鑄(zhu)模內的(de)熔鋼(gang)(gang)上面覆蓋粉(fen)末狀的(de)熔融性耐火(huo)粉(fen)末等措(cuo)施,實現無氧(yang)化鑄(zhu)造(zao)(zao)技術進(jin)(jin)行生產(chan)。



圖 3.jpg


 連(lian)續鑄(zhu)造設備(bei)的形式有垂直型(xing)、彎曲型(xing)和水(shui)平型(xing)。其高度不要超過廠房高度。最近(jin)多數采取彎曲型(xing)。水(shui)平型(xing)則生(sheng)產鋼坯為矩形截面(mian)的產品,現已經設備(bei)化并組成生(sheng)產流水(shui)線,見圖5-4。


圖 4.jpg


 在連續(xu)鑄造(zao)設備中(zhong),熔融鋼水(shui)隨冷卻而凝(ning)固,形成(cheng)(cheng)的(de)鑄造(zao)扁形塊一般的(de)稱為板(ban)坯、方坯或鑄錠,其形狀(zhuang)應盡量(liang)地做到接近于下(xia)一道工序(xu)所需要的(de)形狀(zhuang)(near next shape)。在連續(xu)鑄造(zao)設備開(kai)發之前,是在所謂的(de)鑄模(mo)內(nei)從上部(bu)或下(xia)部(bu)流進的(de)鋼水(shui),使(shi)其凝(ning)固,做成(cheng)(cheng)鋼錠。然后(hou)在開(kai)坯軋制工藝(yi)過程中(zhong),進行再加熱、軋制,制成(cheng)(cheng)板(ban)坯、方坯或扁鋼坯。


 連續(xu)鑄造,在鋼鐵企業中是工藝(yi)革新(xin)的(de)大飛躍。連續(xu)鑄造化最早開始生產的(de)品(pin)種就(jiu)是不(bu)(bu)銹鋼,因為奧氏體(ti)系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼具有穩(wen)定(ding)的(de)結(jie)晶組織(凝固及(ji)冷(leng)(leng)卻時,即使澆上水也(ye)不(bu)(bu)會產生裂紋,而鐵素體(ti)系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼如果不(bu)(bu)注意均(jun)勻冷(leng)(leng)卻,就(jiu)會產生裂紋)。


 對半成品(pin)的板(ban)坯(pi)、方坯(pi)或(huo)扁坯(pi)鋼(gang)(gang)(gang),要使用修理用手(shou)動砂輪(lun)機(ji)將表面上的缺(que)陷等清(qing)除干凈。接(jie)下(xia)來(lai),板(ban)坯(pi)要送到(dao)厚板(ban)熱軋、冷軋產(chan)品(pin)部;方坯(pi)要送到(dao)型鋼(gang)(gang)(gang)軋制產(chan)品(pin)部,而扁鋼(gang)(gang)(gang)坯(pi)要送去軋制圓鋼(gang)(gang)(gang)、線材或(huo)鋼(gang)(gang)(gang)管產(chan)品(pin)。由(you)于連續鑄造的生產(chan)技術、質量管理嚴格化,在(zai)一(yi)部分鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)生產(chan)上,有可能(neng)實現鑄鋼(gang)(gang)(gang)帶坯(pi)的無修理化。


圖 5.jpg



 近年來(lai),夢(meng)想的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流程,即(ji)從熔(rong)融的(de)鋼(gang)(gang)(gang)水依(yi)靠薄材連續鑄造(zao)技術直(zhi)接生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)出卷材(這樣(yang)就有可能省(sheng)掉熱(re)軋工(gong)藝(yi)流程)。新日本制鐵(tie)公司的(de)光(guang)制鐵(tie)所(suo)已經設備化,進行(xing)專門(men)的(de)固(gu)定(ding)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)了(le)。后來(lai),因為(wei)日本鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)行(xing)業進行(xing)重組,成立了(le)新日鐵(tie)住金(jin)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)公司,由于償(chang)還設備投資的(de)經濟負擔過(guo)大(da)而停(ting)業。將熔(rong)融的(de)鋼(gang)(gang)(gang)水經過(guo)雙擠壓輥(gun)表面凝(ning)固(gu)制成鑄鋼(gang)(gang)(gang)帶,捲成厚度為(wei)3mm左(zuo)右的(de)鋼(gang)(gang)(gang)卷,是生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)奧氏體系列(lie)穩定(ding)的(de)金(jin)相(xiang)組織不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)最適當的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流程。期望將來(lai)能夠繼續生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)下去。所(suo)謂的(de)理想生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流程概(gai)略圖如圖5-5所(suo)示。