1. 電爐-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(xu)鑄(zhu)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(shi)用電爐(lu)所熔化(hua)的(de)(de)不銹鋼,因為含(han)(han)碳(tan)(tan)量高,所以(yi),要(yao)使(shi)用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所謂(wei)的(de)(de)脫(tuo)氣(qi)設備(亦(yi)稱爐(lu)外精煉爐(lu))進(jin)行脫(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)氣(qi)處理。同時還要(yao)按標準的(de)(de)要(yao)求(qiu),調整其化(hua)學成(cheng)分(fen)。AOD、VOD的(de)(de)概念圖(tu)如圖(tu)5-2所示(shi)。因為不銹鋼是(shi)含(han)(han)有(you)鉻(ge)的(de)(de)鋼,向爐(lu)內(nei)吹入(ru)氧進(jin)行脫(tuo)碳(tan)(tan)時,為了同時提取出形成(cheng)的(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)氧化(hua)物(wu),需要(yao)降低(di)爐(lu)內(nei)的(de)(de)一氧化(hua)碳(tan)(tan)分(fen)壓。
在(zai)(zai)脫(tuo)(tuo)氣設(she)(she)備AOD,是(shi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)氬(ya)(Ar)進(jin)行(xing)(xing)稀釋而降(jiang)低分壓(ya),使(shi)用(yong)(yong)(yong)氧(yang)氣脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)。對奧氏(shi)體系(xi)列不(bu)(bu)銹(xiu)鋼一直是(shi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)這種高(gao)效率脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)(tuo)氣處理工(gong)(gong)藝。最近,在(zai)(zai)真(zhen)空(kong)狀態下進(jin)行(xing)(xing)處理的(de)(de)(de)(de)真(zhen)空(kong)AOD也設(she)(she)備化了。另(ling)外,VOD或RH都是(shi)以真(zhen)空(kong)方式進(jin)行(xing)(xing)脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)(tuo)氣處理的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)備,它(ta)們(men)適合(he)于生(sheng)產(chan)(chan)(chan)鐵(tie)素體系(xi)列中的(de)(de)(de)(de)超低碳(tan)(tan)和超低氮的(de)(de)(de)(de)鋼種。專業(ye)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)日(ri)(ri)本(ben)(ben)冶金工(gong)(gong)業(ye)公司(si)(si)(si)和日(ri)(ri)本(ben)(ben)金屬工(gong)(gong)業(ye)公司(si)(si)(si),一直以電(dian)爐(lu)(lu)-AOD為主,特殊鋼種則(ze)使(shi)用(yong)(yong)(yong)VOD對鋼進(jin)行(xing)(xing)熔化。有(you)高(gao)爐(lu)(lu)設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)參與了生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)初期,使(shi)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)普通(tong)鋼的(de)(de)(de)(de)基本(ben)(ben)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)藝流(liu)程,靈(ling)活地運(yun)用(yong)(yong)(yong)高(gao)爐(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)-脫(tuo)(tuo)氣設(she)(she)備,繼而在(zai)(zai)電(dian)爐(lu)(lu)進(jin)行(xing)(xing)熔化后,在(zai)(zai)轉爐(lu)(lu)-VOD或者(zhe)在(zai)(zai)所(suo)謂RH的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝中,進(jin)行(xing)(xing)預備脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)-脫(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)(tuo)氣處理。日(ri)(ri)本(ben)(ben)制(zhi)(zhi)鋼公司(si)(si)(si)的(de)(de)(de)(de)周南制(zhi)(zhi)造所(suo),到(dao)現在(zai)(zai)還(huan)是(shi)以電(dian)爐(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)-VOD生(sheng)產(chan)(chan)(chan)熔鋼。RH是(shi)新(xin)日(ri)(ri)本(ben)(ben)制(zhi)(zhi)鐵(tie)公司(si)(si)(si)室蘭制(zhi)(zhi)鐵(tie)所(suo)在(zai)(zai)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼時(shi)所(suo)使(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de),現在(zai)(zai)已經不(bu)(bu)用(yong)(yong)(yong)了。
最近(jin),電爐(lu)(lu)及(ji)脫氣(qi)設備(bei)已由(you)專(zhuan)業廠生(sheng)產(chan)(chan)制(zhi)造。電爐(lu)(lu)從(cong)30~60噸(dun)容(rong)量開始向生(sheng)產(chan)(chan)150噸(dun)容(rong)量的大型化(hua)(hua)邁進(jin)。還有(you),作為一項(xiang)技術開發,確(que)立了先使用高(gao)爐(lu)(lu)的熔化(hua)(hua)鋼(gang)水(shui),然(ran)后在轉(zhuan)爐(lu)(lu)上加入鐵(tie)合金以及(ji)不銹(xiu)鋼(gang)廢材(cai)料進(jin)行(xing)熔化(hua)(hua)的方(fang)法。新(xin)日(ri)鐵(tie)住(zhu)友金屬不銹(xiu)鋼(gang)公(gong)司和JFE鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司,在生(sheng)產(chan)(chan)馬(ma)氏(shi)體系(xi)列(lie)和鐵(tie)素體系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)中,使用高(gao)爐(lu)(lu)熔化(hua)(hua)鋼(gang)水(shui),然(ran)后再(zai)運用轉(zhuan)爐(lu)(lu)、脫氣(qi)設備(bei)精(jing)煉(lian)制(zhi)造。奧(ao)氏(shi)體系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼(gang),因鎳的熔化(hua)(hua)比較難(nan),從(cong)技術上講是可能的,但電爐(lu)(lu)的效(xiao)率(lv)太低,所以不用電爐(lu)(lu)。
JFE鋼鐵(tie)公司,在鉻原(yuan)材料使用(yong)方面,確(que)定(ding)了革新的鉻礦(kuang)(kuang)石熔(rong)化(hua)還原(yuan)技術。使用(yong)STAR爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)融還原(yuan)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu))將鉻礦(kuang)(kuang)石和不銹鋼料頭、廢屑熔(rong)融還原(yuan),再用(yong)脫碳爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu))和VOD進行脫碳、脫氣處理,這是一(yi)種理想(xiang)的方法。熔(rong)融還原(yuan)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu))從熔(rong)化(hua)開始就將粉末(mo)(mo)狀(zhuang)的鉻礦(kuang)(kuang)石直接添加進去,因為粉末(mo)(mo)狀(zhuang)的鉻礦(kuang)(kuang)石能夠廉價購人,因此,在熔(rong)煉工藝上(shang),它(ta)具(ju)有成本競爭力。
脫碳、脫氣處理(li)后的(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)),由鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)送往連(lian)(lian)續(xu)鑄造設(she)備(bei)上(shang)(shang)。連(lian)(lian)續(xu)鑄造設(she)備(bei)的(de)(de)概(gai)念圖如(ru)圖5-3所示(shi)。連(lian)(lian)續(xu)鑄造設(she)備(bei)的(de)(de)最上(shang)(shang)部(bu)(bu)分設(she)置(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao),在其下(xia)部(bu)(bu)設(she)有澆口可(ke)以開閉。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)經過(guo)純(chun)(chun)化(hua)(hua)包(bao)(純(chun)(chun)化(hua)(hua)包(bao)的(de)(de)功能是使鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)夾(jia)雜(za)物(wu)飄浮在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)的(de)(de)表面(mian)上(shang)(shang)),然(ran)后通(tong)過(guo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)澆口注入鑄模(mo),進(jin)行(xing)第1次冷卻(que)。再(zai)往下(xia)通(tong)過(guo)噴(pen)水(shui)(shui)降溫(wen)器和游動輥(gun),在2次冷卻(que)區進(jin)行(xing)凝(ning)(ning)固。凝(ning)(ning)固后的(de)(de)鑄塊(kuai)由夾(jia)送輥(gun)送往下(xia)部(bu)(bu)。按(an)預定長度用氣割(ge)(乙炔(gui))切(qie)斷后,由搬運(yun)裝置(zhi)(zhi)將其運(yun)往儲(chu)存處。從鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)包(bao)澆口流出到形(xing)(xing)成(cheng)表面(mian)凝(ning)(ning)固的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)坯之間(jian),熔(rong)融(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)(shui)如(ru)果與空氣接(jie)觸,就會形(xing)(xing)成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)夾(jia)雜(za)物(wu)缺(que)陷,所以必須設(she)法使其不(bu)(bu)受空氣氧(yang)化(hua)(hua)。為此采取(qu)在純(chun)(chun)化(hua)(hua)包(bao)內使用氬(Ar)進(jin)行(xing)置(zhi)(zhi)換,并在鑄模(mo)內的(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)上(shang)(shang)面(mian)覆蓋(gai)粉(fen)末狀(zhuang)的(de)(de)熔(rong)融(rong)性(xing)耐(nai)火粉(fen)末等(deng)措(cuo)施,實現無氧(yang)化(hua)(hua)鑄造技術進(jin)行(xing)生(sheng)產。
連續鑄造(zao)設備(bei)的(de)形式有垂直型(xing)(xing)(xing)(xing)、彎曲(qu)型(xing)(xing)(xing)(xing)和水平型(xing)(xing)(xing)(xing)。其高度(du)不要超過廠房高度(du)。最近(jin)多數采取彎曲(qu)型(xing)(xing)(xing)(xing)。水平型(xing)(xing)(xing)(xing)則生(sheng)產鋼坯為矩形截面(mian)的(de)產品,現已經設備(bei)化并組成生(sheng)產流水線,見圖5-4。
在(zai)連續鑄(zhu)造設備中(zhong),熔融鋼(gang)水隨冷(leng)卻而(er)凝(ning)固(gu)(gu),形成(cheng)(cheng)的鑄(zhu)造扁形塊一般的稱為(wei)板坯(pi)(pi)、方(fang)坯(pi)(pi)或鑄(zhu)錠,其(qi)形狀應(ying)盡量地做到(dao)接近于(yu)下(xia)一道工序所需要的形狀(near next shape)。在(zai)連續鑄(zhu)造設備開發(fa)之前,是在(zai)所謂的鑄(zhu)模內從上(shang)部或下(xia)部流進的鋼(gang)水,使其(qi)凝(ning)固(gu)(gu),做成(cheng)(cheng)鋼(gang)錠。然后在(zai)開坯(pi)(pi)軋(ya)制工藝過程(cheng)中(zhong),進行(xing)再(zai)加熱、軋(ya)制,制成(cheng)(cheng)板坯(pi)(pi)、方(fang)坯(pi)(pi)或扁鋼(gang)坯(pi)(pi)。
連(lian)續鑄造(zao),在鋼(gang)(gang)鐵企業中是(shi)工藝革新的大飛躍(yue)。連(lian)續鑄造(zao)化(hua)最早開始生產(chan)的品種(zhong)就是(shi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),因為奧氏(shi)體(ti)系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)具有(you)穩(wen)定(ding)的結晶組織(zhi)(凝固及(ji)冷卻時,即(ji)使(shi)澆上(shang)水也不(bu)(bu)會(hui)產(chan)生裂(lie)紋,而鐵素體(ti)系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)如(ru)果不(bu)(bu)注意均勻(yun)冷卻,就會(hui)產(chan)生裂(lie)紋)。
對(dui)半(ban)成品(pin)的(de)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)或扁坯(pi)(pi)鋼(gang),要使用修理用手動砂輪機將表(biao)面上的(de)缺(que)陷等清除干凈。接下來,板(ban)(ban)坯(pi)(pi)要送到(dao)厚板(ban)(ban)熱軋、冷軋產品(pin)部(bu)(bu);方坯(pi)(pi)要送到(dao)型鋼(gang)軋制(zhi)產品(pin)部(bu)(bu),而扁鋼(gang)坯(pi)(pi)要送去軋制(zhi)圓(yuan)鋼(gang)、線材或鋼(gang)管產品(pin)。由于連續鑄(zhu)造的(de)生產技(ji)術、質量管理嚴格(ge)化(hua),在一部(bu)(bu)分鋼(gang)種生產上,有可(ke)能實現鑄(zhu)鋼(gang)帶坯(pi)(pi)的(de)無修理化(hua)。
近年來(lai),夢想的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)(cheng),即從(cong)熔融的(de)(de)鋼水依靠薄材(cai)(cai)連續(xu)鑄造技術直接生(sheng)產(chan)(chan)出(chu)卷材(cai)(cai)(這樣就有可能(neng)省掉熱(re)軋工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)(cheng))。新日本制鐵(tie)公(gong)司的(de)(de)光制鐵(tie)所已(yi)經設(she)備化,進行專門的(de)(de)固(gu)定(ding)生(sheng)產(chan)(chan)了。后來(lai),因為日本鋼鐵(tie)行業(ye)進行重組(zu),成(cheng)(cheng)立了新日鐵(tie)住金不銹(xiu)鋼公(gong)司,由于償還設(she)備投資的(de)(de)經濟負擔過大(da)而停業(ye)。將熔融的(de)(de)鋼水經過雙擠壓輥表面凝固(gu)制成(cheng)(cheng)鑄鋼帶,捲成(cheng)(cheng)厚度(du)為3mm左右的(de)(de)鋼卷,是生(sheng)產(chan)(chan)奧(ao)氏體系列穩定(ding)的(de)(de)金相組(zu)織不銹(xiu)鋼最適當的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)(cheng)。期望將來(lai)能(neng)夠(gou)繼續(xu)生(sheng)產(chan)(chan)下去。所謂的(de)(de)理(li)想生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)(cheng)概略圖如圖5-5所示(shi)。