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. 電爐冶煉
不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)初期生(sheng)(sheng)產(chan),均采用坩(gan)堝(guo)法(fa)。產(chan)量有限(xian),價格(ge)高昂。30年(nian)代,如(ru)1934年(nian)美國開始建立(li)了以電(弧)爐為主要(yao)生(sheng)(sheng)產(chan)手段的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)專業(ye)小廠。40年(nian)代末(mo),在(zai)電(弧)爐上已普(pu)遍采用返回(hui)吹氧法(fa)冶煉工藝(yi)生(sheng)(sheng)產(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。直到(dao)60年(nian)代末(mo),它一直是生(sheng)(sheng)產(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)主要(yao)方法(fa)。
我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹鋼(gang)。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(wai)精煉
1968年(nian),原(yuan)聯邦德(de)國(guo)發明真空吹氧(yang)(yang)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)法(fa)(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)發明并建成(cheng)世(shi)界上(shang)第一(yi)(yi)座氬氧(yang)(yang)脫(tuo)碳(tan)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)爐(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐(lu)變成(cheng)只(zhi)是(shi)熔煉(lian)(lian)的(de)裝(zhuang)置(zhi),而將精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)轉移到(dao)其它容(rong)器中進行(xing),故稱爐(lu)外精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)技(ji)術(shu)。這種(zhong)(zhong)方法(fa)具有一(yi)(yi)系列優點(dian),使不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)冶(ye)煉(lian)(lian)工(gong)藝取得(de)重大(da)突破。冶(ye)煉(lian)(lian)超低(di)碳(tan)鋼(gang)變得(de)容(rong)易,鋼(gang)的(de)純凈度提高(典型碳(tan)含量為0.05%C,最低(di)值可(ke)達0.01~0.02%C)。同(tong)時成(cheng)本(ben)大(da)幅度下降(jiang)。70年(nian)代以來,各(ge)種(zhong)(zhong)爐(lu)外精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)技(ji)術(shu)獲(huo)得(de)迅速發展。尤其是(shi)AOD法(fa),已成(cheng)為國(guo)外精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)主(zhu)要(yao)方法(fa)。美國(guo)95%以上(shang)的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)均采(cai)用AOD爐(lu)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)。
我(wo)(wo)國于1973年(nian)(nian)在(zai)太原鋼(gang)(gang)廠(chang)開展(zhan)了氬氧精煉(lian)新工藝(yi)(yi)的(de)(de)試(shi)驗研(yan)究(jiu)。1976年(nian)(nian)5月(yue)我(wo)(wo)國第一座(zuo)(6噸)AOD爐(lu)(lu)投產(chan)。1983年(nian)(nian)9月(yue)又投產(chan)一座(zuo)18噸AOD爐(lu)(lu)。1977年(nian)(nian)在(zai)大連鋼(gang)(gang)廠(chang)研(yan)制成功VOD爐(lu)(lu)外精爐(lu)(lu)裝(zhuang)置及(ji)生(sheng)產(chan)超(chao)低碳鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)(de)工藝(yi)(yi)。此外,各地先后建成了容量(liang)(liang)不(bu)同、功能有(you)別的(de)(de)二(er)次(ci)精煉(lian)爐(lu)(lu)。其(qi)中包(bao)(bao)括(kuo)能進行電弧加熱、電磁攪拌、吹氬及(ji)成分微調的(de)(de)鋼(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(LF),真(zhen)空吹氧精煉(lian)爐(lu)(lu)(VOD),真(zhen)空電弧加熱、合金加料、吹氧的(de)(de)真(zhen)空鋼(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在(zai)撫(fu)順(shun)鋼(gang)(gang)廠(chang),利用(yong)(yong)1979年(nian)(nian)從西德引進的(de)(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu)(lu),于1982年(nian)(nian)生(sheng)產(chan)了超(chao)低碳氮(C+N≤0.030%)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)等(deng)。目(mu)前我(wo)(wo)國已(yi)(yi)有(you)VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)外精煉(lian)爐(lu)(lu)25座(zuo)以(yi)上(容量(liang)(liang)15~150t)。其(qi)中以(yi)冶煉(lian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)為(wei)主的(de)(de)有(you)15座(zuo)。不(bu)僅特(te)殊(shu)鋼(gang)(gang)廠(chang),有(you)的(de)(de)機械廠(chang)也已(yi)(yi)采(cai)用(yong)(yong)這種(zhong)裝(zhuang)備。其(qi)它中、小型爐(lu)(lu)還有(you)許多(duo)座(zuo)。我(wo)(wo)國生(sheng)產(chan)的(de)(de)低碳超(chao)低碳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)內在(zai)質量(liang)(liang)已(yi)(yi)不(bu)低于國外同類鋼(gang)(gang)種(zhong)水平。
3. 特種冶煉
對(dui)于要(yao)求(qiu)更(geng)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)(he)特殊性能(neng)(neng)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼和(he)(he)(he)耐(nai)蝕(shi)合金等,則采用(yong)特種(zhong)(zhong)真(zhen)空(kong)(kong)熔(rong)煉和(he)(he)(he)重熔(rong)工藝來(lai)生(sheng)(sheng)(sheng)產。其中包括(kuo)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)(lu)、真(zhen)空(kong)(kong)電(dian)弧爐(lu)(lu)(lu)(lu)及電(dian)渣(zha)(zha)重熔(rong)、電(dian)子束和(he)(he)(he)等離子爐(lu)(lu)(lu)(lu)等。西方工業發達(da)國(guo)(guo)家為生(sheng)(sheng)(sheng)產特別重要(yao)用(yong)途的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼和(he)(he)(he)合金,增(zeng)加(jia)了感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)(lu)等特種(zhong)(zhong)熔(rong)煉設備。而且日(ri)益(yi)更(geng)多(duo)地(di)采用(yong)電(dian)渣(zha)(zha)重熔(rong)工藝,以(yi)提高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)(he)成(cheng)材(cai)率(lv)。我國(guo)(guo)自1958年在(zai)東北等地(di)開(kai)始建立特種(zhong)(zhong)熔(rong)煉車間以(yi)來(lai),至1980年在(zai)上海(hai)建成(cheng)世(shi)界最(zui)大的(de)(de)250t電(dian)渣(zha)(zha)爐(lu)(lu)(lu)(lu),曾(ceng)為我國(guo)(guo)尖(jian)端工業和(he)(he)(he)特種(zhong)(zhong)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)發展作出(chu)了重大貢獻。隨(sui)著國(guo)(guo)民經(jing)濟各(ge)部門對(dui)關鍵材(cai)料(liao)(liao)和(he)(he)(he)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)需(xu)求(qiu)日(ri)益(yi)增(zeng)加(jia),這些方法仍(reng)是必不(bu)(bu)(bu)可少的(de)(de)重要(yao)生(sheng)(sheng)(sheng)產手段。美國(guo)(guo)于1969年采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)(lu)與電(dian)子束爐(lu)(lu)(lu)(lu)聯(lian)合精煉法,生(sheng)(sheng)(sheng)產出(chu)EB26-1高(gao)(gao)純(chun)鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(實(shi)際達(da)到含C:0.002%;含N:0.008%)。我國(guo)(guo)首(shou)次(ci)試制生(sheng)(sheng)(sheng)產該鋼是在(zai)1975年,在(zai)長(chang)城鋼廠(chang)(chang),采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)(lu)與電(dian)子束爐(lu)(lu)(lu)(lu)雙(shuang)聯(lian)工藝,也(ye)達(da)到了C+N≤100ppm的(de)(de)相同水平。我國(guo)(guo)首(shou)次(ci)試制生(sheng)(sheng)(sheng)產高(gao)(gao)純(chun)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼是在(zai)1981年,在(zai)撫順鋼廠(chang)(chang),采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)(lu)冶煉(其C、Si、P等含量(liang)(liang)均達(da)到高(gao)(gao)純(chun)不(bu)(bu)(bu)銹鋼內控指標(biao))。這些實(shi)例說明,對(dui)于用(yong)量(liang)(liang)不(bu)(bu)(bu)很大的(de)(de)特殊要(yao)求(qiu)的(de)(de)關鍵材(cai)料(liao)(liao)或(huo)新型材(cai)料(liao)(liao),我國(guo)(guo)特種(zhong)(zhong)熔(rong)煉設備和(he)(he)(he)技術已具有一定的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產實(shi)力。我國(guo)(guo)已是世(shi)界上工業電(dian)渣(zha)(zha)爐(lu)(lu)(lu)(lu)年產能(neng)(neng)力較大的(de)(de)國(guo)(guo)家之一。

