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(fu)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(ye)煉


  不銹(xiu)鋼(gang)初期生產(chan),均采用(yong)坩堝(guo)法。產(chan)量有限,價格(ge)高(gao)昂。30年(nian)代,如1934年(nian)美(mei)國開始建立(li)了以電(弧(hu))爐為(wei)主(zhu)要生產(chan)手段的不銹(xiu)鋼(gang)專業(ye)小廠。40年(nian)代末,在電(弧(hu))爐上已普遍采用(yong)返(fan)回(hui)吹氧法冶煉工藝(yi)生產(chan)不銹(xiu)鋼(gang)。直(zhi)到(dao)60年(nian)代末,它一直(zhi)是生產(chan)不銹(xiu)鋼(gang)的主(zhu)要方(fang)法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹(xiu)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. 爐外精煉


  1968年,原聯邦德國(guo)發明(ming)真空吹(chui)氧(yang)精(jing)(jing)煉法(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)發明(ming)并建成世(shi)界上(shang)第一(yi)座(zuo)氬(ya)氧(yang)脫碳精(jing)(jing)煉爐(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐變(bian)成只(zhi)是(shi)熔煉的裝置,而將精(jing)(jing)煉轉移到(dao)其它容(rong)器中進行,故稱爐外(wai)精(jing)(jing)煉技術。這種(zhong)方法具有一(yi)系列優點,使不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)冶煉工(gong)藝取得(de)重大突破。冶煉超低碳鋼(gang)(gang)變(bian)得(de)容(rong)易(yi),鋼(gang)(gang)的純凈(jing)度提高(典(dian)型碳含量(liang)為0.05%C,最低值(zhi)可達0.01~0.02%C)。同時成本大幅度下(xia)降。70年代以來,各種(zhong)爐外(wai)精(jing)(jing)煉技術獲得(de)迅速發展。尤其是(shi)AOD法,已成為國(guo)外(wai)精(jing)(jing)煉不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的主要方法。美國(guo)95%以上(shang)的不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)均采用AOD爐精(jing)(jing)煉。


  我國(guo)(guo)于1973年在(zai)太原鋼(gang)廠開展了(le)氬氧(yang)精煉(lian)新工藝的試(shi)驗研(yan)究(jiu)。1976年5月(yue)我國(guo)(guo)第一座(6噸(dun))AOD爐(lu)(lu)投(tou)產(chan)(chan)。1983年9月(yue)又投(tou)產(chan)(chan)一座18噸(dun)AOD爐(lu)(lu)。1977年在(zai)大(da)連鋼(gang)廠研(yan)制成(cheng)功(gong)VOD爐(lu)(lu)外精爐(lu)(lu)裝(zhuang)置及生(sheng)產(chan)(chan)超低(di)碳鋼(gang)種(zhong)(zhong)的工藝。此外,各地先后建成(cheng)了(le)容(rong)量(liang)不同、功(gong)能(neng)有別(bie)的二次精煉(lian)爐(lu)(lu)。其(qi)中包括能(neng)進(jin)行電弧加(jia)(jia)熱、電磁攪拌、吹氬及成(cheng)分(fen)微調的鋼(gang)包爐(lu)(lu)(LF),真空(kong)吹氧(yang)精煉(lian)爐(lu)(lu)(VOD),真空(kong)電弧加(jia)(jia)熱、合(he)金加(jia)(jia)料、吹氧(yang)的真空(kong)鋼(gang)包爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在(zai)撫順鋼(gang)廠,利用1979年從西德引進(jin)的30/60噸(dun)VOD/VHD爐(lu)(lu),于1982年生(sheng)產(chan)(chan)了(le)超低(di)碳氮(C+N≤0.030%)鐵(tie)素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)等(deng)。目前(qian)我國(guo)(guo)已有VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)外精煉(lian)爐(lu)(lu)25座以上(容(rong)量(liang)15~150t)。其(qi)中以冶煉(lian)不銹(xiu)鋼(gang)為主的有15座。不僅特(te)殊鋼(gang)廠,有的機械廠也已采用這種(zhong)(zhong)裝(zhuang)備。其(qi)它(ta)中、小型(xing)爐(lu)(lu)還(huan)有許多座。我國(guo)(guo)生(sheng)產(chan)(chan)的低(di)碳超低(di)碳不銹(xiu)鋼(gang)內在(zai)質量(liang)已不低(di)于國(guo)(guo)外同類鋼(gang)種(zhong)(zhong)水(shui)平。


3. 特種冶煉(lian)


  對(dui)于要(yao)(yao)求更(geng)高(gao)(gao)(gao)質量(liang)和(he)特殊(shu)(shu)性能的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)耐蝕合金等(deng),則采用(yong)(yong)特種真(zhen)(zhen)空熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)和(he)重(zhong)熔(rong)(rong)工(gong)藝來(lai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)。其(qi)(qi)中包括(kuo)真(zhen)(zhen)空感(gan)(gan)應(ying)爐(lu)、真(zhen)(zhen)空電(dian)(dian)(dian)弧(hu)爐(lu)及電(dian)(dian)(dian)渣重(zhong)熔(rong)(rong)、電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)束和(he)等(deng)離子(zi)(zi)爐(lu)等(deng)。西方工(gong)業發達(da)國(guo)(guo)(guo)家(jia)為(wei)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)特別重(zhong)要(yao)(yao)用(yong)(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)合金,增加了感(gan)(gan)應(ying)爐(lu)等(deng)特種熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)設(she)(she)備(bei)。而(er)且(qie)日(ri)益更(geng)多地(di)采用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)渣重(zhong)熔(rong)(rong)工(gong)藝,以(yi)提(ti)高(gao)(gao)(gao)質量(liang)和(he)成(cheng)材率(lv)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)自1958年在(zai)東北等(deng)地(di)開始建立特種熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)車間以(yi)來(lai),至1980年在(zai)上(shang)海建成(cheng)世界(jie)最大的(de)(de)(de)250t電(dian)(dian)(dian)渣爐(lu),曾(ceng)為(wei)我(wo)國(guo)(guo)(guo)尖端(duan)工(gong)業和(he)特種材料(liao)的(de)(de)(de)發展作(zuo)出(chu)了重(zhong)大貢(gong)獻。隨著(zhu)國(guo)(guo)(guo)民經濟各部門對(dui)關鍵材料(liao)和(he)高(gao)(gao)(gao)質量(liang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)需求日(ri)益增加,這些(xie)方法仍(reng)是必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)手(shou)段。美國(guo)(guo)(guo)于1969年采用(yong)(yong)真(zhen)(zhen)空感(gan)(gan)應(ying)爐(lu)與電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)束爐(lu)聯合精煉(lian)(lian)法,生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)出(chu)EB26-1高(gao)(gao)(gao)純(chun)鐵素體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(實際達(da)到(dao)(dao)含(han)C:0.002%;含(han)N:0.008%)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)首(shou)次試制(zhi)(zhi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)該鋼是在(zai)1975年,在(zai)長城鋼廠(chang),采用(yong)(yong)真(zhen)(zhen)空感(gan)(gan)應(ying)爐(lu)與電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)束爐(lu)雙聯工(gong)藝,也達(da)到(dao)(dao)了C+N≤100ppm的(de)(de)(de)相同水(shui)平。我(wo)國(guo)(guo)(guo)首(shou)次試制(zhi)(zhi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)高(gao)(gao)(gao)純(chun)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼是在(zai)1981年,在(zai)撫順鋼廠(chang),采用(yong)(yong)真(zhen)(zhen)空感(gan)(gan)應(ying)爐(lu)冶煉(lian)(lian)(其(qi)(qi)C、Si、P等(deng)含(han)量(liang)均達(da)到(dao)(dao)高(gao)(gao)(gao)純(chun)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼內控(kong)指標)。這些(xie)實例說明,對(dui)于用(yong)(yong)量(liang)不(bu)很(hen)大的(de)(de)(de)特殊(shu)(shu)要(yao)(yao)求的(de)(de)(de)關鍵材料(liao)或新型材料(liao),我(wo)國(guo)(guo)(guo)特種熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)設(she)(she)備(bei)和(he)技術已具有(you)一定(ding)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)實力。我(wo)國(guo)(guo)(guo)已是世界(jie)上(shang)工(gong)業電(dian)(dian)(dian)渣爐(lu)年產(chan)(chan)(chan)能力較(jiao)大的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)之一。