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(bu)(bu)銹(xiu)鋼初期(qi)生(sheng)(sheng)產(chan),均(jun)采(cai)用坩堝法。產(chan)量有限(xian),價(jia)格(ge)高(gao)昂。30年代(dai),如1934年美(mei)國開始(shi)建立了以電(dian)(弧)爐為主(zhu)要生(sheng)(sheng)產(chan)手段的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼專業小(xiao)廠(chang)。40年代(dai)末,在電(dian)(弧)爐上已(yi)普遍采(cai)用返回吹氧法冶煉工藝生(sheng)(sheng)產(chan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。直到(dao)60年代(dai)末,它一(yi)直是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)主(zhu)要方法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹鋼。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. 爐外精煉


  1968年(nian),原聯邦德(de)國發(fa)(fa)明(ming)真空吹氧精(jing)煉(lian)(lian)法(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國發(fa)(fa)明(ming)并建成(cheng)世界上第一(yi)座氬氧脫碳(tan)精(jing)煉(lian)(lian)爐(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐變成(cheng)只是熔煉(lian)(lian)的(de)裝置,而將精(jing)煉(lian)(lian)轉(zhuan)移到其它容器中進行,故稱(cheng)爐外精(jing)煉(lian)(lian)技(ji)(ji)術。這種(zhong)方法具有一(yi)系列優點,使不銹鋼(gang)冶(ye)煉(lian)(lian)工藝取得重(zhong)大突破。冶(ye)煉(lian)(lian)超低碳(tan)鋼(gang)變得容易,鋼(gang)的(de)純凈度(du)提高(典型碳(tan)含量為0.05%C,最低值可達(da)0.01~0.02%C)。同時成(cheng)本(ben)大幅(fu)度(du)下(xia)降。70年(nian)代以來,各(ge)種(zhong)爐外精(jing)煉(lian)(lian)技(ji)(ji)術獲得迅速發(fa)(fa)展。尤(you)其是AOD法,已成(cheng)為國外精(jing)煉(lian)(lian)不銹鋼(gang)的(de)主要方法。美國95%以上的(de)不銹鋼(gang)均采用AOD爐精(jing)煉(lian)(lian)。


  我(wo)國(guo)(guo)于1973年(nian)在(zai)太原鋼廠(chang)開展了氬氧精(jing)煉(lian)新工(gong)藝(yi)的(de)試驗研究。1976年(nian)5月我(wo)國(guo)(guo)第一座(zuo)(6噸(dun))AOD爐(lu)(lu)(lu)投產(chan)。1983年(nian)9月又投產(chan)一座(zuo)18噸(dun)AOD爐(lu)(lu)(lu)。1977年(nian)在(zai)大連鋼廠(chang)研制成(cheng)功(gong)VOD爐(lu)(lu)(lu)外精(jing)爐(lu)(lu)(lu)裝置(zhi)及生(sheng)產(chan)超低碳鋼種的(de)工(gong)藝(yi)。此(ci)外,各地先后建成(cheng)了容量不(bu)同、功(gong)能有別(bie)的(de)二次精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)。其中(zhong)包(bao)括(kuo)能進行電(dian)弧加熱(re)、電(dian)磁攪拌、吹氬及成(cheng)分微調的(de)鋼包(bao)爐(lu)(lu)(lu)(LF),真空吹氧精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)(VOD),真空電(dian)弧加熱(re)、合金加料、吹氧的(de)真空鋼包(bao)爐(lu)(lu)(lu)(VOD/VHD)等。在(zai)撫順鋼廠(chang),利用1979年(nian)從西(xi)德引進的(de)30/60噸(dun)VOD/VHD爐(lu)(lu)(lu),于1982年(nian)生(sheng)產(chan)了超低碳氮(C+N≤0.030%)鐵素體不(bu)銹鋼等。目前(qian)我(wo)國(guo)(guo)已有VOD、AOD等爐(lu)(lu)(lu)外精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)25座(zuo)以(yi)(yi)上(容量15~150t)。其中(zhong)以(yi)(yi)冶煉(lian)不(bu)銹鋼為主的(de)有15座(zuo)。不(bu)僅(jin)特(te)殊(shu)鋼廠(chang),有的(de)機械(xie)廠(chang)也已采用這種裝備。其它中(zhong)、小型爐(lu)(lu)(lu)還有許多(duo)座(zuo)。我(wo)國(guo)(guo)生(sheng)產(chan)的(de)低碳超低碳不(bu)銹鋼內在(zai)質量已不(bu)低于國(guo)(guo)外同類(lei)鋼種水平(ping)。


3. 特種冶(ye)煉


  對(dui)(dui)于(yu)要(yao)求更(geng)(geng)高(gao)(gao)(gao)質量(liang)和(he)(he)(he)特(te)(te)殊(shu)性能的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)耐(nai)蝕合(he)金等(deng)(deng),則采用(yong)特(te)(te)種(zhong)真(zhen)空熔(rong)(rong)煉和(he)(he)(he)重(zhong)熔(rong)(rong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)來生(sheng)產。其中包括真(zhen)空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)、真(zhen)空電(dian)(dian)(dian)弧(hu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)及電(dian)(dian)(dian)渣(zha)重(zhong)熔(rong)(rong)、電(dian)(dian)(dian)子束和(he)(he)(he)等(deng)(deng)離子爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)等(deng)(deng)。西方工(gong)(gong)業發達國(guo)家為生(sheng)產特(te)(te)別重(zhong)要(yao)用(yong)途的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)金,增加了感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)等(deng)(deng)特(te)(te)種(zhong)熔(rong)(rong)煉設(she)備。而且日益更(geng)(geng)多地(di)采用(yong)電(dian)(dian)(dian)渣(zha)重(zhong)熔(rong)(rong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi),以提高(gao)(gao)(gao)質量(liang)和(he)(he)(he)成材率。我(wo)國(guo)自1958年(nian)在東北等(deng)(deng)地(di)開始建立特(te)(te)種(zhong)熔(rong)(rong)煉車間(jian)以來,至1980年(nian)在上海建成世界最大的(de)250t電(dian)(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu),曾(ceng)為我(wo)國(guo)尖端工(gong)(gong)業和(he)(he)(he)特(te)(te)種(zhong)材料(liao)(liao)(liao)的(de)發展作出了重(zhong)大貢獻。隨(sui)著國(guo)民(min)經濟(ji)各部門對(dui)(dui)關鍵材料(liao)(liao)(liao)和(he)(he)(he)高(gao)(gao)(gao)質量(liang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)需求日益增加,這(zhe)些方法仍是(shi)必不可少的(de)重(zhong)要(yao)生(sheng)產手段。美國(guo)于(yu)1969年(nian)采用(yong)真(zhen)空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)與電(dian)(dian)(dian)子束爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)聯合(he)精煉法,生(sheng)產出EB26-1高(gao)(gao)(gao)純鐵素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(實際達到(dao)含(han)(han)C:0.002%;含(han)(han)N:0.008%)。我(wo)國(guo)首(shou)(shou)次(ci)試制生(sheng)產該鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)在1975年(nian),在長城(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)廠,采用(yong)真(zhen)空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)與電(dian)(dian)(dian)子束爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)雙聯工(gong)(gong)藝(yi)(yi),也達到(dao)了C+N≤100ppm的(de)相(xiang)同(tong)水平(ping)。我(wo)國(guo)首(shou)(shou)次(ci)試制生(sheng)產高(gao)(gao)(gao)純奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是(shi)在1981年(nian),在撫(fu)順(shun)鋼(gang)(gang)(gang)廠,采用(yong)真(zhen)空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)冶煉(其C、Si、P等(deng)(deng)含(han)(han)量(liang)均達到(dao)高(gao)(gao)(gao)純不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)內控指標(biao))。這(zhe)些實例說(shuo)明(ming),對(dui)(dui)于(yu)用(yong)量(liang)不很大的(de)特(te)(te)殊(shu)要(yao)求的(de)關鍵材料(liao)(liao)(liao)或新型材料(liao)(liao)(liao),我(wo)國(guo)特(te)(te)種(zhong)熔(rong)(rong)煉設(she)備和(he)(he)(he)技術已具有(you)一定的(de)生(sheng)產實力。我(wo)國(guo)已是(shi)世界上工(gong)(gong)業電(dian)(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)年(nian)產能力較大的(de)國(guo)家之(zhi)一。