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(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(xiu)鋼(gang)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。

使用電爐(lu)所熔(rong)化(hua)的(de)不銹鋼(gang),因為(wei)含碳(tan)量高(gao),所以,要(yao)(yao)使用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者(zhe) RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所謂(wei)的(de)脫(tuo)(tuo)氣設備(亦稱爐(lu)外精煉爐(lu))進行(xing)脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣處理。同時(shi)還要(yao)(yao)按標準的(de)要(yao)(yao)求(qiu),調整其化(hua)學成(cheng)分。AOD、VOD的(de)概(gai)念(nian)圖如圖5-2所示。因為(wei)不銹鋼(gang)是含有鉻的(de)鋼(gang),向爐(lu)內(nei)吹入氧進行(xing)脫(tuo)(tuo)碳(tan)時(shi),為(wei)了同時(shi)提取出形成(cheng)的(de)鉻的(de)氧化(hua)物(wu),需要(yao)(yao)降低爐(lu)內(nei)的(de)一氧化(hua)碳(tan)分壓。

在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)脫(tuo)(tuo)氣設(she)(she)備(bei)(bei)AOD,是使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)氬(Ar)進(jin)行(xing)(xing)(xing)稀釋而(er)降(jiang)低(di)分(fen)壓,使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)氧氣脫(tuo)(tuo)碳。對奧氏體(ti)系列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)一直是使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)這種高效率脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣處理(li)工(gong)藝(yi)(yi)。最近,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)真(zhen)(zhen)空(kong)狀態下進(jin)行(xing)(xing)(xing)處理(li)的(de)真(zhen)(zhen)空(kong)AOD也設(she)(she)備(bei)(bei)化(hua)了(le)。另外(wai),VOD或RH都是以(yi)真(zhen)(zhen)空(kong)方式進(jin)行(xing)(xing)(xing)脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣處理(li)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei),它們適合于生(sheng)產(chan)(chan)鐵素體(ti)系列(lie)中的(de)超低(di)碳和(he)超低(di)氮(dan)的(de)鋼(gang)(gang)種。專業生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)日本(ben)冶金工(gong)業公司(si)和(he)日本(ben)金屬工(gong)業公司(si),一直以(yi)電(dian)爐(lu)-AOD為(wei)主,特(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)種則(ze)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)VOD對鋼(gang)(gang)進(jin)行(xing)(xing)(xing)熔化(hua)。有高爐(lu)設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)廠參(can)與(yu)了(le)生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)初期,使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)生(sheng)產(chan)(chan)普通鋼(gang)(gang)的(de)基(ji)本(ben)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)(yi)流(liu)程,靈活地運用(yong)(yong)(yong)(yong)高爐(lu)-轉(zhuan)爐(lu)-脫(tuo)(tuo)氣設(she)(she)備(bei)(bei),繼(ji)而(er)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)電(dian)爐(lu)進(jin)行(xing)(xing)(xing)熔化(hua)后,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)轉(zhuan)爐(lu)-VOD或者在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)所謂(wei)RH的(de)工(gong)藝(yi)(yi)中,進(jin)行(xing)(xing)(xing)預備(bei)(bei)脫(tuo)(tuo)碳-脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣處理(li)。日本(ben)制(zhi)鋼(gang)(gang)公司(si)的(de)周(zhou)南制(zhi)造所,到現(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)還是以(yi)電(dian)爐(lu)-轉(zhuan)爐(lu)-VOD生(sheng)產(chan)(chan)熔鋼(gang)(gang)。RH是新日本(ben)制(zhi)鐵公司(si)室蘭(lan)制(zhi)鐵所在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)時所使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de),現(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)已經不用(yong)(yong)(yong)(yong)了(le)。
最近,電(dian)爐(lu)(lu)及(ji)脫(tuo)氣設備已由專業(ye)廠生產制造。電(dian)爐(lu)(lu)從(cong)30~60噸容量(liang)開始(shi)向生產150噸容量(liang)的(de)大(da)型化(hua)邁(mai)進(jin)。還有,作為一(yi)項技術開發,確立(li)了先使用高爐(lu)(lu)的(de)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后(hou)在轉(zhuan)爐(lu)(lu)上(shang)加(jia)入鐵(tie)合金(jin)以及(ji)不(bu)(bu)銹鋼(gang)廢材料進(jin)行(xing)熔(rong)化(hua)的(de)方法(fa)。新日(ri)鐵(tie)住友(you)金(jin)屬不(bu)(bu)銹鋼(gang)公司和(he)JFE鋼(gang)鐵(tie)公司,在生產馬氏(shi)體系(xi)列和(he)鐵(tie)素(su)體系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong),使用高爐(lu)(lu)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后(hou)再運(yun)用轉(zhuan)爐(lu)(lu)、脫(tuo)氣設備精煉制造。奧氏(shi)體系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang),因鎳的(de)熔(rong)化(hua)比(bi)較難,從(cong)技術上(shang)講是可能的(de),但(dan)電(dian)爐(lu)(lu)的(de)效率(lv)太低,所(suo)以不(bu)(bu)用電(dian)爐(lu)(lu)。
JFE鋼(gang)鐵公司,在(zai)鉻(ge)(ge)(ge)原材料使用(yong)方面,確定了革新的鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)熔(rong)化還(huan)(huan)原技術。使用(yong)STAR爐(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)融(rong)(rong)還(huan)(huan)原爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))將鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)和不銹鋼(gang)料頭、廢屑熔(rong)融(rong)(rong)還(huan)(huan)原,再用(yong)脫碳(tan)爐(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu))和VOD進(jin)行脫碳(tan)、脫氣(qi)處理,這是(shi)一種(zhong)理想的方法(fa)。熔(rong)融(rong)(rong)還(huan)(huan)原爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))從熔(rong)化開始就將粉(fen)末狀(zhuang)的鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)直(zhi)接(jie)添(tian)加(jia)進(jin)去,因為粉(fen)末狀(zhuang)的鉻(ge)(ge)(ge)礦石(shi)能夠(gou)廉價(jia)購人(ren),因此(ci),在(zai)熔(rong)煉工(gong)藝上,它具有成本競(jing)爭力。
脫碳(tan)、脫氣處理后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)熔(rong)(rong)鋼(不銹鋼水(shui)(shui)),由鋼水(shui)(shui)包(bao)送往(wang)連(lian)續鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)(bei)上(shang)。連(lian)續鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)(de)概(gai)念圖如圖5-3所示。連(lian)續鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)(de)最上(shang)部(bu)分設(she)(she)置鋼水(shui)(shui)包(bao),在(zai)(zai)其下部(bu)設(she)(she)有澆(jiao)口可以(yi)(yi)開閉(bi)。鋼水(shui)(shui)經(jing)過純(chun)化(hua)包(bao)(純(chun)化(hua)包(bao)的(de)(de)功能是使(shi)鋼水(shui)(shui)中的(de)(de)夾雜物飄浮在(zai)(zai)鋼水(shui)(shui)的(de)(de)表面(mian)上(shang)),然后(hou)(hou)(hou)通過鋼水(shui)(shui)澆(jiao)口注入鑄(zhu)(zhu)模,進(jin)行(xing)第1次冷卻。再往(wang)下通過噴(pen)水(shui)(shui)降溫器和游動輥,在(zai)(zai)2次冷卻區進(jin)行(xing)凝固(gu)。凝固(gu)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)塊由夾送輥送往(wang)下部(bu)。按預定長度(du)用(yong)氣割(乙炔)切斷后(hou)(hou)(hou),由搬運裝置將其運往(wang)儲存(cun)處。從鋼水(shui)(shui)包(bao)澆(jiao)口流出到形成(cheng)表面(mian)凝固(gu)的(de)(de)鋼坯之間,熔(rong)(rong)融鋼水(shui)(shui)如果與空(kong)氣接(jie)觸,就會形成(cheng)氧(yang)化(hua)的(de)(de)夾雜物缺陷,所以(yi)(yi)必須設(she)(she)法使(shi)其不受空(kong)氣氧(yang)化(hua)。為此采(cai)取在(zai)(zai)純(chun)化(hua)包(bao)內使(shi)用(yong)氬(Ar)進(jin)行(xing)置換(huan),并在(zai)(zai)鑄(zhu)(zhu)模內的(de)(de)熔(rong)(rong)鋼上(shang)面(mian)覆(fu)蓋粉末(mo)狀的(de)(de)熔(rong)(rong)融性耐(nai)火粉末(mo)等措施,實現無(wu)氧(yang)化(hua)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)技術進(jin)行(xing)生產。

連續鑄造(zao)設(she)備(bei)的(de)形(xing)式有(you)垂直型(xing)、彎(wan)曲型(xing)和水(shui)平型(xing)。其高度不要(yao)超過廠房(fang)高度。最近多數采取彎(wan)曲型(xing)。水(shui)平型(xing)則(ze)生產(chan)鋼坯(pi)為矩(ju)形(xing)截面(mian)的(de)產(chan)品,現已(yi)經設(she)備(bei)化并組成生產(chan)流水(shui)線,見圖5-4。

在連(lian)續(xu)鑄(zhu)造(zao)設備中,熔融鋼水隨冷(leng)卻而凝(ning)(ning)固,形(xing)(xing)(xing)(xing)成的(de)鑄(zhu)造(zao)扁形(xing)(xing)(xing)(xing)塊一般的(de)稱為板坯(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)或鑄(zhu)錠,其(qi)(qi)形(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)應盡量地做到接(jie)近于下一道工序所(suo)需(xu)要的(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)(near next shape)。在連(lian)續(xu)鑄(zhu)造(zao)設備開(kai)發之前,是(shi)在所(suo)謂的(de)鑄(zhu)模內從上部(bu)或下部(bu)流進的(de)鋼水,使其(qi)(qi)凝(ning)(ning)固,做成鋼錠。然后在開(kai)坯(pi)(pi)軋制(zhi)工藝過程中,進行再加熱、軋制(zhi),制(zhi)成板坯(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)或扁鋼坯(pi)(pi)。
連續鑄造,在(zai)鋼鐵(tie)企業中是(shi)(shi)工藝革新的大飛躍。連續鑄造化(hua)最早開(kai)始生(sheng)產(chan)的品(pin)種就是(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)鋼,因為(wei)奧氏體系列不(bu)銹(xiu)鋼具有穩定的結晶組織(zhi)(凝固(gu)及冷卻時,即使澆(jiao)上水也不(bu)會產(chan)生(sheng)裂(lie)紋,而鐵(tie)素體系列不(bu)銹(xiu)鋼如果不(bu)注意(yi)均勻冷卻,就會產(chan)生(sheng)裂(lie)紋)。
對半成品(pin)的(de)(de)板坯、方坯或扁坯鋼(gang)(gang),要(yao)使用修(xiu)理(li)用手動砂輪機將表(biao)面上的(de)(de)缺陷(xian)等清除干凈。接下來,板坯要(yao)送(song)到(dao)厚(hou)板熱軋(ya)、冷軋(ya)產品(pin)部;方坯要(yao)送(song)到(dao)型鋼(gang)(gang)軋(ya)制產品(pin)部,而扁鋼(gang)(gang)坯要(yao)送(song)去(qu)軋(ya)制圓鋼(gang)(gang)、線材或鋼(gang)(gang)管產品(pin)。由于連續鑄造的(de)(de)生(sheng)(sheng)產技術、質量管理(li)嚴(yan)格化,在(zai)一部分鋼(gang)(gang)種生(sheng)(sheng)產上,有可能實現鑄鋼(gang)(gang)帶坯的(de)(de)無修(xiu)理(li)化。

近年來,夢想(xiang)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝流(liu)程(cheng)(cheng),即(ji)從熔(rong)融的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)水(shui)依靠薄材連續(xu)鑄(zhu)造技(ji)術直接生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)出(chu)卷材(這樣就有可能(neng)省掉熱軋工(gong)藝流(liu)程(cheng)(cheng))。新日(ri)(ri)本制(zhi)鐵(tie)(tie)公(gong)司的(de)(de)(de)(de)光制(zhi)鐵(tie)(tie)所(suo)已經設(she)備化,進行(xing)專門(men)的(de)(de)(de)(de)固定生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)了。后來,因為日(ri)(ri)本鋼(gang)鐵(tie)(tie)行(xing)業(ye)進行(xing)重組,成立了新日(ri)(ri)鐵(tie)(tie)住金不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)公(gong)司,由(you)于償還設(she)備投資的(de)(de)(de)(de)經濟負擔過大而停業(ye)。將(jiang)熔(rong)融的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)水(shui)經過雙擠壓輥表面凝固制(zhi)成鑄(zhu)鋼(gang)帶,捲(juan)成厚度為3mm左(zuo)右的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)卷,是生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)奧氏體系列穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)金相組織不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)最適(shi)當的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝流(liu)程(cheng)(cheng)。期望(wang)將(jiang)來能(neng)夠繼續(xu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)下去。所(suo)謂的(de)(de)(de)(de)理想(xiang)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)藝流(liu)程(cheng)(cheng)概略圖如圖5-5所(suo)示。

