1. 電(dian)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(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(suo)熔化的(de)不銹(xiu)鋼(gang),因(yin)(yin)為含(han)碳(tan)量高,所(suo)以(yi),要(yao)(yao)使用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等(deng)所(suo)謂的(de)脫(tuo)氣設備(亦稱爐(lu)外精煉爐(lu))進行(xing)(xing)脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣處理。同時(shi)還要(yao)(yao)按標準的(de)要(yao)(yao)求,調整(zheng)其化學成(cheng)(cheng)分。AOD、VOD的(de)概念圖(tu)如(ru)圖(tu)5-2所(suo)示。因(yin)(yin)為不銹(xiu)鋼(gang)是含(han)有鉻的(de)鋼(gang),向爐(lu)內(nei)吹(chui)入氧進行(xing)(xing)脫(tuo)碳(tan)時(shi),為了同時(shi)提取(qu)出形成(cheng)(cheng)的(de)鉻的(de)氧化物(wu),需(xu)要(yao)(yao)降(jiang)低(di)爐(lu)內(nei)的(de)一氧化碳(tan)分壓。

在(zai)(zai)脫(tuo)氣(qi)(qi)(qi)設備AOD,是使(shi)用(yong)(yong)(yong)氬(Ar)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)稀釋而降低(di)(di)(di)分(fen)壓,使(shi)用(yong)(yong)(yong)氧氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)碳(tan)。對奧氏體(ti)系列(lie)不(bu)銹鋼(gang)(gang)一(yi)直是使(shi)用(yong)(yong)(yong)這(zhe)種(zhong)高效率脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)(qi)處(chu)理工藝。最(zui)近,在(zai)(zai)真空狀態(tai)下進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)處(chu)理的(de)(de)(de)真空AOD也(ye)設備化(hua)(hua)了。另外(wai),VOD或RH都是以(yi)真空方式進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)(qi)處(chu)理的(de)(de)(de)設備,它(ta)們適合于(yu)生(sheng)產(chan)(chan)鐵素體(ti)系列(lie)中的(de)(de)(de)超(chao)低(di)(di)(di)碳(tan)和超(chao)低(di)(di)(di)氮的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)。專(zhuan)業生(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)日(ri)本冶金(jin)工業公司(si)(si)和日(ri)本金(jin)屬(shu)工業公司(si)(si),一(yi)直以(yi)電爐(lu)(lu)(lu)-AOD為主(zhu),特(te)殊鋼(gang)(gang)種(zhong)則使(shi)用(yong)(yong)(yong)VOD對鋼(gang)(gang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)熔化(hua)(hua)。有(you)高爐(lu)(lu)(lu)設備的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)廠參與了生(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)初期(qi),使(shi)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產(chan)(chan)普通鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基本生(sheng)產(chan)(chan)工藝流程,靈活地運(yun)用(yong)(yong)(yong)高爐(lu)(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)(lu)-脫(tuo)氣(qi)(qi)(qi)設備,繼而在(zai)(zai)電爐(lu)(lu)(lu)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)熔化(hua)(hua)后,在(zai)(zai)轉爐(lu)(lu)(lu)-VOD或者在(zai)(zai)所謂RH的(de)(de)(de)工藝中,進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)預備脫(tuo)碳(tan)-脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)(qi)處(chu)理。日(ri)本制(zhi)鋼(gang)(gang)公司(si)(si)的(de)(de)(de)周南制(zhi)造所,到現(xian)(xian)在(zai)(zai)還是以(yi)電爐(lu)(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)(lu)-VOD生(sheng)產(chan)(chan)熔鋼(gang)(gang)。RH是新日(ri)本制(zhi)鐵公司(si)(si)室蘭制(zhi)鐵所在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)時所使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de),現(xian)(xian)在(zai)(zai)已經不(bu)用(yong)(yong)(yong)了。
最近,電(dian)爐(lu)及脫(tuo)氣設備(bei)已由專業廠生產(chan)制造(zao)。電(dian)爐(lu)從30~60噸容量開始(shi)向生產(chan)150噸容量的(de)(de)(de)大型化(hua)(hua)邁進(jin)。還有,作(zuo)為一項技術(shu)開發,確立了先使用(yong)高爐(lu)的(de)(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)鋼(gang)水(shui),然(ran)后(hou)在(zai)轉(zhuan)爐(lu)上加入鐵(tie)(tie)合金(jin)以及不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)廢材料進(jin)行熔(rong)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)方法。新日(ri)鐵(tie)(tie)住友金(jin)屬不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)公司(si)(si)和JFE鋼(gang)鐵(tie)(tie)公司(si)(si),在(zai)生產(chan)馬氏體系(xi)列和鐵(tie)(tie)素體系(xi)列不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中,使用(yong)高爐(lu)熔(rong)化(hua)(hua)鋼(gang)水(shui),然(ran)后(hou)再(zai)運(yun)用(yong)轉(zhuan)爐(lu)、脫(tuo)氣設備(bei)精煉制造(zao)。奧氏體系(xi)列不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),因鎳的(de)(de)(de)熔(rong)化(hua)(hua)比較難,從技術(shu)上講是可能的(de)(de)(de),但電(dian)爐(lu)的(de)(de)(de)效率太低,所以不(bu)(bu)用(yong)電(dian)爐(lu)。
JFE鋼(gang)鐵(tie)公司,在鉻(ge)(ge)(ge)原(yuan)材料使(shi)用(yong)(yong)方面,確定了(le)革新的(de)鉻(ge)(ge)(ge)礦石熔(rong)(rong)(rong)化還原(yuan)技術。使(shi)用(yong)(yong)STAR爐(lu)(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)(rong)(rong)融還原(yuan)爐(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu))將鉻(ge)(ge)(ge)礦石和不銹鋼(gang)料頭、廢屑熔(rong)(rong)(rong)融還原(yuan),再用(yong)(yong)脫(tuo)碳爐(lu)(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu)(lu))和VOD進行脫(tuo)碳、脫(tuo)氣處理,這是一種理想的(de)方法。熔(rong)(rong)(rong)融還原(yuan)爐(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu))從熔(rong)(rong)(rong)化開始就將粉末(mo)狀的(de)鉻(ge)(ge)(ge)礦石直接添加進去(qu),因為粉末(mo)狀的(de)鉻(ge)(ge)(ge)礦石能夠廉價購人(ren),因此,在熔(rong)(rong)(rong)煉(lian)工藝上(shang),它具有成本競爭力。
脫碳(tan)、脫氣處理后的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)鋼(gang)(不(bu)銹鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)),由(you)(you)鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)包送往(wang)連續(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)(she)備上(shang)(shang)。連續(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)概念圖如圖5-3所示。連續(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)最上(shang)(shang)部(bu)分設(she)(she)置(zhi)(zhi)鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)包,在(zai)(zai)(zai)其下(xia)部(bu)設(she)(she)有(you)澆口(kou)(kou)可以開閉(bi)。鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)經(jing)過純(chun)化(hua)(hua)包(純(chun)化(hua)(hua)包的(de)(de)(de)(de)(de)功能(neng)是使(shi)鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜物飄浮在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)上(shang)(shang)),然后通過鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)澆口(kou)(kou)注(zhu)入鑄(zhu)模,進行(xing)(xing)第(di)1次(ci)冷卻(que)。再往(wang)下(xia)通過噴水(shui)(shui)(shui)降溫器和游動輥(gun),在(zai)(zai)(zai)2次(ci)冷卻(que)區進行(xing)(xing)凝(ning)固。凝(ning)固后的(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)塊由(you)(you)夾(jia)送輥(gun)送往(wang)下(xia)部(bu)。按預定(ding)長(chang)度(du)用(yong)氣割(乙炔)切斷(duan)后,由(you)(you)搬運裝置(zhi)(zhi)將其運往(wang)儲存處。從(cong)鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)包澆口(kou)(kou)流出到(dao)形成(cheng)表面(mian)凝(ning)固的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)坯之(zhi)間(jian),熔(rong)(rong)融(rong)鋼(gang)水(shui)(shui)(shui)如果與(yu)空氣接觸,就會(hui)形成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜物缺(que)陷,所以必須(xu)設(she)(she)法使(shi)其不(bu)受空氣氧(yang)化(hua)(hua)。為此采取(qu)在(zai)(zai)(zai)純(chun)化(hua)(hua)包內使(shi)用(yong)氬(Ar)進行(xing)(xing)置(zhi)(zhi)換,并(bing)在(zai)(zai)(zai)鑄(zhu)模內的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)鋼(gang)上(shang)(shang)面(mian)覆蓋粉末(mo)狀的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)融(rong)性(xing)耐火粉末(mo)等措施,實(shi)現無氧(yang)化(hua)(hua)鑄(zhu)造(zao)技術(shu)進行(xing)(xing)生產。

連(lian)續鑄造(zao)設備的(de)形(xing)式有垂(chui)直型(xing)、彎(wan)曲型(xing)和水(shui)平型(xing)。其高度不要超(chao)過廠(chang)房高度。最近多數(shu)采取彎(wan)曲型(xing)。水(shui)平型(xing)則生產(chan)鋼(gang)坯為矩形(xing)截面(mian)的(de)產(chan)品,現已經(jing)設備化(hua)并組成生產(chan)流水(shui)線,見(jian)圖5-4。

在連續(xu)鑄(zhu)造設備中,熔融鋼水隨(sui)冷卻而凝固,形(xing)成(cheng)的(de)(de)鑄(zhu)造扁(bian)形(xing)塊一(yi)般(ban)的(de)(de)稱為(wei)板坯、方坯或鑄(zhu)錠,其(qi)形(xing)狀應盡量(liang)地做(zuo)到接近(jin)于下(xia)一(yi)道工序所需(xu)要(yao)的(de)(de)形(xing)狀(near next shape)。在連續(xu)鑄(zhu)造設備開發之(zhi)前,是在所謂(wei)的(de)(de)鑄(zhu)模內從上部(bu)(bu)或下(xia)部(bu)(bu)流(liu)進的(de)(de)鋼水,使其(qi)凝固,做(zuo)成(cheng)鋼錠。然(ran)后在開坯軋(ya)制工藝過程中,進行再(zai)加熱、軋(ya)制,制成(cheng)板坯、方坯或扁(bian)鋼坯。
連續(xu)鑄造,在鋼(gang)(gang)(gang)鐵企業(ye)中(zhong)是工(gong)藝革新的大(da)飛躍。連續(xu)鑄造化最早開始生(sheng)(sheng)產(chan)的品種就是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因(yin)為奧氏體系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)具有穩定(ding)的結晶組織(凝固及冷卻時,即(ji)使澆(jiao)上(shang)水也(ye)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)裂紋,而鐵素(su)體系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)如果不(bu)注(zhu)意均勻冷卻,就會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)裂紋)。
對半成品(pin)(pin)的(de)(de)板坯(pi)、方(fang)坯(pi)或扁(bian)坯(pi)鋼(gang)(gang)(gang),要使用(yong)修理用(yong)手動砂輪(lun)機(ji)將表面上的(de)(de)缺(que)陷等清(qing)除干凈。接(jie)下來,板坯(pi)要送到厚板熱(re)軋(ya)、冷軋(ya)產品(pin)(pin)部(bu)(bu);方(fang)坯(pi)要送到型鋼(gang)(gang)(gang)軋(ya)制產品(pin)(pin)部(bu)(bu),而扁(bian)鋼(gang)(gang)(gang)坯(pi)要送去(qu)軋(ya)制圓鋼(gang)(gang)(gang)、線(xian)材或鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)產品(pin)(pin)。由于連續鑄(zhu)造的(de)(de)生(sheng)產技(ji)術(shu)、質(zhi)量管(guan)理嚴格化(hua),在一部(bu)(bu)分鋼(gang)(gang)(gang)種生(sheng)產上,有可能實現鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)帶坯(pi)的(de)(de)無修理化(hua)。

近年(nian)來(lai),夢想的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝流(liu)(liu)(liu)程(cheng),即從熔融(rong)的(de)(de)(de)鋼(gang)水(shui)依靠(kao)薄材連(lian)續鑄造技術直接生(sheng)(sheng)產出卷材(這樣就有可能(neng)省掉熱軋工(gong)藝流(liu)(liu)(liu)程(cheng))。新日本制鐵公(gong)司的(de)(de)(de)光制鐵所已經(jing)設(she)備化,進(jin)行專(zhuan)門的(de)(de)(de)固定生(sheng)(sheng)產了。后來(lai),因為(wei)日本鋼(gang)鐵行業進(jin)行重組(zu),成立了新日鐵住金不(bu)銹(xiu)鋼(gang)公(gong)司,由于(yu)償還(huan)設(she)備投資的(de)(de)(de)經(jing)濟負(fu)擔過(guo)大而停業。將(jiang)熔融(rong)的(de)(de)(de)鋼(gang)水(shui)經(jing)過(guo)雙擠壓(ya)輥(gun)表面凝固制成鑄鋼(gang)帶,捲成厚(hou)度為(wei)3mm左右(you)的(de)(de)(de)鋼(gang)卷,是生(sheng)(sheng)產奧氏(shi)體系列穩定的(de)(de)(de)金相組(zu)織不(bu)銹(xiu)鋼(gang)最(zui)適當(dang)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝流(liu)(liu)(liu)程(cheng)。期望將(jiang)來(lai)能(neng)夠繼續生(sheng)(sheng)產下去。所謂的(de)(de)(de)理(li)想生(sheng)(sheng)產工(gong)藝流(liu)(liu)(liu)程(cheng)概略圖如圖5-5所示。

