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)鋼初(chu)期生產,均(jun)采用(yong)(yong)坩堝法。產量有(you)限(xian),價(jia)格(ge)高(gao)昂。30年(nian)代,如(ru)1934年(nian)美國開始(shi)建立(li)了以電(dian)(弧)爐為主(zhu)要生產手段的不銹(xiu)鋼專(zhuan)業小廠。40年(nian)代末,在電(dian)(弧)爐上已(yi)普遍采用(yong)(yong)返回吹(chui)氧法冶(ye)煉工藝生產不銹(xiu)鋼。直到60年(nian)代末,它一直是(shi)生產不銹(xiu)鋼的主(zhu)要方法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉(lian)不(bu)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),原聯邦德國發明真空吹氧精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)法(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美(mei)國發明并建成(cheng)世界(jie)上第一(yi)座氬氧脫碳精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)爐(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把(ba)電爐(lu)變(bian)成(cheng)只是熔煉(lian)(lian)(lian)(lian)的(de)裝置,而將精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)轉(zhuan)移到(dao)其它容器(qi)中(zhong)進行,故稱爐(lu)外(wai)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)技術。這種方法具有一(yi)系列(lie)優點,使不銹鋼(gang)冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)工藝取得(de)重大(da)突破。冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)超低碳鋼(gang)變(bian)得(de)容易,鋼(gang)的(de)純凈度(du)(du)提高(典(dian)型碳含量為0.05%C,最低值可達0.01~0.02%C)。同時成(cheng)本(ben)大(da)幅度(du)(du)下降。70年(nian)代以來,各(ge)種爐(lu)外(wai)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)技術獲得(de)迅速發展(zhan)。尤其是AOD法,已成(cheng)為國外(wai)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)不銹鋼(gang)的(de)主要方法。美(mei)國95%以上的(de)不銹鋼(gang)均(jun)采(cai)用(yong)AOD爐(lu)精(jing)(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)。


  我國于1973年在太(tai)原鋼(gang)廠(chang)開展了氬(ya)氧(yang)(yang)精煉(lian)新工(gong)藝(yi)的(de)(de)試驗研究。1976年5月(yue)我國第一座(6噸(dun))AOD爐(lu)(lu)投產(chan)(chan)。1983年9月(yue)又投產(chan)(chan)一座18噸(dun)AOD爐(lu)(lu)。1977年在大(da)連鋼(gang)廠(chang)研制成功VOD爐(lu)(lu)外(wai)精爐(lu)(lu)裝置(zhi)及生(sheng)產(chan)(chan)超低(di)碳(tan)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)工(gong)藝(yi)。此外(wai),各(ge)地先后建成了容(rong)(rong)量(liang)不(bu)同、功能有別(bie)的(de)(de)二次精煉(lian)爐(lu)(lu)。其(qi)中(zhong)包(bao)(bao)括能進行電(dian)弧(hu)(hu)加(jia)熱(re)、電(dian)磁(ci)攪拌、吹(chui)(chui)氬(ya)及成分微(wei)調的(de)(de)鋼(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(LF),真空吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)精煉(lian)爐(lu)(lu)(VOD),真空電(dian)弧(hu)(hu)加(jia)熱(re)、合金加(jia)料、吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)的(de)(de)真空鋼(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在撫(fu)順鋼(gang)廠(chang),利用(yong)1979年從西(xi)德引(yin)進的(de)(de)30/60噸(dun)VOD/VHD爐(lu)(lu),于1982年生(sheng)產(chan)(chan)了超低(di)碳(tan)氮(C+N≤0.030%)鐵素體不(bu)銹鋼(gang)等(deng)。目前我國已(yi)有VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)外(wai)精煉(lian)爐(lu)(lu)25座以上(容(rong)(rong)量(liang)15~150t)。其(qi)中(zhong)以冶煉(lian)不(bu)銹鋼(gang)為主的(de)(de)有15座。不(bu)僅特殊鋼(gang)廠(chang),有的(de)(de)機械廠(chang)也已(yi)采(cai)用(yong)這種(zhong)裝備(bei)。其(qi)它中(zhong)、小(xiao)型爐(lu)(lu)還(huan)有許多座。我國生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)低(di)碳(tan)超低(di)碳(tan)不(bu)銹鋼(gang)內(nei)在質量(liang)已(yi)不(bu)低(di)于國外(wai)同類鋼(gang)種(zhong)水平。


3. 特種冶煉


  對(dui)于要求更(geng)(geng)高質量(liang)和(he)特(te)(te)殊性能(neng)(neng)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)耐(nai)蝕(shi)合(he)金(jin)等(deng),則采(cai)用特(te)(te)種(zhong)真空熔煉和(he)重熔工(gong)(gong)藝來生(sheng)(sheng)產(chan)。其中(zhong)包(bao)括(kuo)真空感(gan)應(ying)爐(lu)、真空電弧爐(lu)及電渣(zha)重熔、電子(zi)束和(he)等(deng)離子(zi)爐(lu)等(deng)。西方(fang)工(gong)(gong)業發(fa)達國(guo)家(jia)為(wei)生(sheng)(sheng)產(chan)特(te)(te)別重要用途(tu)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)合(he)金(jin),增加了感(gan)應(ying)爐(lu)等(deng)特(te)(te)種(zhong)熔煉設備(bei)。而且日(ri)益(yi)(yi)更(geng)(geng)多地(di)采(cai)用電渣(zha)重熔工(gong)(gong)藝,以(yi)提高質量(liang)和(he)成(cheng)材率。我(wo)國(guo)自1958年(nian)在(zai)(zai)東北等(deng)地(di)開始建立特(te)(te)種(zhong)熔煉車(che)間以(yi)來,至1980年(nian)在(zai)(zai)上海(hai)建成(cheng)世界(jie)最(zui)大(da)的(de)(de)250t電渣(zha)爐(lu),曾為(wei)我(wo)國(guo)尖(jian)端工(gong)(gong)業和(he)特(te)(te)種(zhong)材料的(de)(de)發(fa)展作出(chu)了重大(da)貢獻。隨著國(guo)民經濟各部門對(dui)關(guan)鍵材料和(he)高質量(liang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)需求日(ri)益(yi)(yi)增加,這些(xie)方(fang)法仍(reng)是(shi)(shi)必(bi)不(bu)可少(shao)的(de)(de)重要生(sheng)(sheng)產(chan)手段。美國(guo)于1969年(nian)采(cai)用真空感(gan)應(ying)爐(lu)與(yu)電子(zi)束爐(lu)聯合(he)精(jing)煉法,生(sheng)(sheng)產(chan)出(chu)EB26-1高純鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(實際達到含C:0.002%;含N:0.008%)。我(wo)國(guo)首次試制(zhi)生(sheng)(sheng)產(chan)該鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)在(zai)(zai)1975年(nian),在(zai)(zai)長城(cheng)鋼(gang)(gang)廠,采(cai)用真空感(gan)應(ying)爐(lu)與(yu)電子(zi)束爐(lu)雙聯工(gong)(gong)藝,也達到了C+N≤100ppm的(de)(de)相同水平。我(wo)國(guo)首次試制(zhi)生(sheng)(sheng)產(chan)高純奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)在(zai)(zai)1981年(nian),在(zai)(zai)撫順(shun)鋼(gang)(gang)廠,采(cai)用真空感(gan)應(ying)爐(lu)冶煉(其C、Si、P等(deng)含量(liang)均達到高純不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)內控指標)。這些(xie)實例說明,對(dui)于用量(liang)不(bu)很大(da)的(de)(de)特(te)(te)殊要求的(de)(de)關(guan)鍵材料或(huo)新(xin)型材料,我(wo)國(guo)特(te)(te)種(zhong)熔煉設備(bei)和(he)技術已(yi)(yi)具有一定(ding)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)實力(li)。我(wo)國(guo)已(yi)(yi)是(shi)(shi)世界(jie)上工(gong)(gong)業電渣(zha)爐(lu)年(nian)產(chan)能(neng)(neng)力(li)較大(da)的(de)(de)國(guo)家(jia)之一。