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。
使(shi)用電爐(lu)(lu)所(suo)(suo)熔化的(de)(de)不銹鋼,因(yin)(yin)為含(han)碳(tan)量高,所(suo)(suo)以,要使(shi)用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所(suo)(suo)謂的(de)(de)脫氣設(she)備(bei)(亦稱爐(lu)(lu)外精(jing)煉爐(lu)(lu))進行(xing)脫碳(tan)、脫氣處理。同時還(huan)要按標(biao)準的(de)(de)要求(qiu),調整其(qi)化學成分(fen)。AOD、VOD的(de)(de)概(gai)念圖(tu)(tu)如(ru)圖(tu)(tu)5-2所(suo)(suo)示。因(yin)(yin)為不銹鋼是含(han)有(you)鉻(ge)的(de)(de)鋼,向(xiang)爐(lu)(lu)內(nei)吹(chui)入氧(yang)進行(xing)脫碳(tan)時,為了同時提取出形成的(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)氧(yang)化物,需要降低爐(lu)(lu)內(nei)的(de)(de)一氧(yang)化碳(tan)分(fen)壓。
在(zai)(zai)(zai)脫(tuo)(tuo)氣(qi)設備(bei)AOD,是(shi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)氬(Ar)進行稀釋而降低分壓(ya),使(shi)用(yong)(yong)(yong)氧氣(qi)脫(tuo)(tuo)碳。對(dui)奧氏體系列不銹鋼(gang)(gang)(gang)一直是(shi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)這種(zhong)高(gao)效(xiao)率(lv)脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣(qi)處(chu)理工(gong)(gong)藝(yi)。最近,在(zai)(zai)(zai)真空狀(zhuang)態下進行處(chu)理的(de)真空AOD也設備(bei)化(hua)了(le)。另外,VOD或RH都是(shi)以(yi)真空方式進行脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣(qi)處(chu)理的(de)設備(bei),它們適合于生(sheng)產(chan)(chan)(chan)鐵素體系列中(zhong)的(de)超(chao)低碳和超(chao)低氮的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)。專業(ye)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)日(ri)本(ben)(ben)(ben)冶金工(gong)(gong)業(ye)公(gong)(gong)司和日(ri)本(ben)(ben)(ben)金屬工(gong)(gong)業(ye)公(gong)(gong)司,一直以(yi)電爐(lu)-AOD為主(zhu),特(te)殊鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)則使(shi)用(yong)(yong)(yong)VOD對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)進行熔化(hua)。有高(gao)爐(lu)設備(bei)的(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠參與了(le)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)初(chu)期(qi),使(shi)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)普(pu)通鋼(gang)(gang)(gang)的(de)基本(ben)(ben)(ben)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流程,靈活地運用(yong)(yong)(yong)高(gao)爐(lu)-轉爐(lu)-脫(tuo)(tuo)氣(qi)設備(bei),繼而在(zai)(zai)(zai)電爐(lu)進行熔化(hua)后,在(zai)(zai)(zai)轉爐(lu)-VOD或者在(zai)(zai)(zai)所(suo)謂RH的(de)工(gong)(gong)藝(yi)中(zhong),進行預備(bei)脫(tuo)(tuo)碳-脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣(qi)處(chu)理。日(ri)本(ben)(ben)(ben)制(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)公(gong)(gong)司的(de)周(zhou)南制(zhi)造所(suo),到(dao)現在(zai)(zai)(zai)還是(shi)以(yi)電爐(lu)-轉爐(lu)-VOD生(sheng)產(chan)(chan)(chan)熔鋼(gang)(gang)(gang)。RH是(shi)新(xin)日(ri)本(ben)(ben)(ben)制(zhi)鐵公(gong)(gong)司室蘭制(zhi)鐵所(suo)在(zai)(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)(gang)時(shi)所(suo)使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de),現在(zai)(zai)(zai)已經不用(yong)(yong)(yong)了(le)。
最(zui)近(jin),電爐(lu)(lu)(lu)(lu)及脫氣設(she)備已由專業廠(chang)生產制造(zao)。電爐(lu)(lu)(lu)(lu)從30~60噸(dun)容量開(kai)(kai)始向(xiang)生產150噸(dun)容量的大型化(hua)邁進(jin)。還(huan)有,作為一項技術開(kai)(kai)發,確立了先使用(yong)(yong)高(gao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)的熔化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)水,然后在轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)(lu)上加入鐵(tie)合金(jin)以及不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)廢材料進(jin)行熔化(hua)的方(fang)法(fa)。新日(ri)鐵(tie)住友(you)金(jin)屬不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)公司和(he)JFE鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)公司,在生產馬(ma)氏(shi)體(ti)系列(lie)和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)系列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,使用(yong)(yong)高(gao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)熔化(hua)鋼(gang)(gang)(gang)水,然后再(zai)運(yun)用(yong)(yong)轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)(lu)、脫氣設(she)備精(jing)煉制造(zao)。奧(ao)氏(shi)體(ti)系列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因鎳的熔化(hua)比較難(nan),從技術上講是可能的,但電爐(lu)(lu)(lu)(lu)的效(xiao)率(lv)太(tai)低,所以不用(yong)(yong)電爐(lu)(lu)(lu)(lu)。
JFE鋼鐵公司,在(zai)鉻(ge)(ge)原材料使用(yong)方面,確定了(le)革新的鉻(ge)(ge)礦(kuang)石(shi)(shi)熔(rong)(rong)化還(huan)原技術(shu)。使用(yong)STAR爐(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)(rong)融(rong)還(huan)原爐(SR-KCB爐)將鉻(ge)(ge)礦(kuang)石(shi)(shi)和不銹鋼料頭、廢屑熔(rong)(rong)融(rong)還(huan)原,再用(yong)脫(tuo)碳爐(DC-KCB爐)和VOD進行(xing)脫(tuo)碳、脫(tuo)氣處理,這是一種理想的方法。熔(rong)(rong)融(rong)還(huan)原爐(SR-KCB爐)從(cong)熔(rong)(rong)化開始就將粉末(mo)狀(zhuang)的鉻(ge)(ge)礦(kuang)石(shi)(shi)直接添加進去,因為粉末(mo)狀(zhuang)的鉻(ge)(ge)礦(kuang)石(shi)(shi)能夠廉(lian)價購人(ren),因此,在(zai)熔(rong)(rong)煉(lian)工藝(yi)上,它具有成本競(jing)爭力。
脫碳、脫氣處理后(hou)的(de)熔鋼(gang)(gang)(gang)(不銹鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)),由鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)送往(wang)連(lian)續(xu)鑄造(zao)設(she)備(bei)上。連(lian)續(xu)鑄造(zao)設(she)備(bei)的(de)概(gai)念圖如圖5-3所(suo)(suo)示。連(lian)續(xu)鑄造(zao)設(she)備(bei)的(de)最上部分設(she)置鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao),在其下部設(she)有(you)澆口(kou)可以開閉。鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)經(jing)過純化(hua)包(bao)(純化(hua)包(bao)的(de)功(gong)能是使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)中的(de)夾(jia)(jia)雜物飄浮在鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)的(de)表(biao)面上),然后(hou)通過鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)澆口(kou)注(zhu)入鑄模(mo),進行(xing)第1次冷卻(que)(que)。再往(wang)下通過噴水(shui)(shui)降溫器和(he)游(you)動(dong)輥,在2次冷卻(que)(que)區(qu)進行(xing)凝固。凝固后(hou)的(de)鑄塊(kuai)由夾(jia)(jia)送輥送往(wang)下部。按預(yu)定(ding)長(chang)度用氣割(乙(yi)炔)切斷后(hou),由搬運裝置將(jiang)其運往(wang)儲存處。從鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)澆口(kou)流出到形成(cheng)表(biao)面凝固的(de)鋼(gang)(gang)(gang)坯之(zhi)間,熔融(rong)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)如果(guo)與空氣接觸,就(jiu)會形成(cheng)氧化(hua)的(de)夾(jia)(jia)雜物缺陷(xian),所(suo)(suo)以必須設(she)法使(shi)其不受空氣氧化(hua)。為(wei)此(ci)采取在純化(hua)包(bao)內(nei)使(shi)用氬(ya)(Ar)進行(xing)置換,并在鑄模(mo)內(nei)的(de)熔鋼(gang)(gang)(gang)上面覆蓋粉末狀的(de)熔融(rong)性耐(nai)火粉末等措施(shi),實現無(wu)氧化(hua)鑄造(zao)技術(shu)進行(xing)生產(chan)。
連續(xu)鑄造設備的形(xing)式有垂(chui)直(zhi)型(xing)(xing)(xing)、彎(wan)曲(qu)型(xing)(xing)(xing)和水(shui)平(ping)型(xing)(xing)(xing)。其高(gao)度不要超過廠房高(gao)度。最近多數采取彎(wan)曲(qu)型(xing)(xing)(xing)。水(shui)平(ping)型(xing)(xing)(xing)則生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)鋼(gang)坯(pi)為矩形(xing)截(jie)面的產(chan)(chan)品,現已經設備化(hua)并組成(cheng)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)流水(shui)線,見圖5-4。
在連續鑄造(zao)設備中(zhong),熔(rong)融鋼(gang)(gang)水隨冷卻而(er)凝(ning)固,形(xing)成(cheng)的鑄造(zao)扁形(xing)塊一般的稱為板(ban)坯、方(fang)坯或鑄錠(ding),其(qi)形(xing)狀應盡量地做(zuo)到接近于下一道工序所(suo)需要(yao)的形(xing)狀(near next shape)。在連續鑄造(zao)設備開(kai)發之前,是在所(suo)謂(wei)的鑄模內從上部(bu)(bu)或下部(bu)(bu)流進的鋼(gang)(gang)水,使其(qi)凝(ning)固,做(zuo)成(cheng)鋼(gang)(gang)錠(ding)。然后在開(kai)坯軋(ya)制工藝過程中(zhong),進行再加(jia)熱、軋(ya)制,制成(cheng)板(ban)坯、方(fang)坯或扁鋼(gang)(gang)坯。
連續(xu)鑄造,在鋼鐵企業中是工(gong)藝革(ge)新(xin)的(de)大飛(fei)躍(yue)。連續(xu)鑄造化最早開(kai)始生(sheng)產的(de)品(pin)種(zhong)就(jiu)是不銹(xiu)鋼,因(yin)為奧氏體系(xi)列不銹(xiu)鋼具有(you)穩(wen)定的(de)結晶組織(凝固及冷卻(que)時,即使澆上水(shui)也(ye)不會產生(sheng)裂紋(wen),而(er)鐵素體系(xi)列不銹(xiu)鋼如果(guo)不注意均勻(yun)冷卻(que),就(jiu)會產生(sheng)裂紋(wen))。
對半成(cheng)品(pin)的板(ban)坯(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)或扁(bian)坯(pi)(pi)(pi)鋼,要使用(yong)修理用(yong)手(shou)動砂輪(lun)機將(jiang)表面上(shang)的缺陷等清除干凈。接下來,板(ban)坯(pi)(pi)(pi)要送到(dao)厚(hou)板(ban)熱軋(ya)、冷軋(ya)產品(pin)部(bu)(bu);方坯(pi)(pi)(pi)要送到(dao)型鋼軋(ya)制(zhi)產品(pin)部(bu)(bu),而扁(bian)鋼坯(pi)(pi)(pi)要送去軋(ya)制(zhi)圓鋼、線材或鋼管(guan)產品(pin)。由于連續鑄造的生產技術(shu)、質量(liang)管(guan)理嚴(yan)格化,在一部(bu)(bu)分鋼種生產上(shang),有可能(neng)實現鑄鋼帶(dai)坯(pi)(pi)(pi)的無修理化。
近年來(lai),夢想(xiang)的生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)(yi)流程(cheng),即從熔融(rong)的鋼(gang)(gang)(gang)水依靠薄材連(lian)續鑄(zhu)造技術(shu)直接生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)出卷材(這(zhe)樣就有可能省(sheng)掉(diao)熱軋工藝(yi)(yi)流程(cheng))。新(xin)日本制(zhi)鐵(tie)公司(si)的光制(zhi)鐵(tie)所已經(jing)設備(bei)(bei)化,進行專門(men)的固定生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)了(le)。后來(lai),因為日本鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)行業(ye)進行重(zhong)組,成立了(le)新(xin)日鐵(tie)住金(jin)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)公司(si),由于(yu)償還設備(bei)(bei)投資的經(jing)濟負擔過大而停(ting)業(ye)。將熔融(rong)的鋼(gang)(gang)(gang)水經(jing)過雙擠(ji)壓輥表面(mian)凝(ning)固制(zhi)成鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)帶,捲成厚度為3mm左右(you)的鋼(gang)(gang)(gang)卷,是(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)奧氏體(ti)系列(lie)穩定的金(jin)相組織(zhi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)最適當的生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)(yi)流程(cheng)。期(qi)望(wang)將來(lai)能夠繼續生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)下(xia)去(qu)。所謂的理想(xiang)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝(yi)(yi)流程(cheng)概略圖(tu)如圖(tu)5-5所示。