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. 連續鑄造-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(gang)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)(shi)用電爐所(suo)(suo)熔(rong)化的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼,因為含碳(tan)(tan)量高(gao),所(suo)(suo)以(yi),要(yao)使(shi)(shi)用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所(suo)(suo)謂的(de)(de)(de)脫氣(qi)設備(亦(yi)稱(cheng)爐外精煉爐)進行(xing)脫碳(tan)(tan)、脫氣(qi)處理(li)。同時還(huan)要(yao)按標(biao)準的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu),調整其化學成分。AOD、VOD的(de)(de)(de)概念圖如圖5-2所(suo)(suo)示。因為不(bu)銹鋼是含有鉻(ge)的(de)(de)(de)鋼,向爐內(nei)吹入(ru)氧(yang)進行(xing)脫碳(tan)(tan)時,為了同時提取出(chu)形成的(de)(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化物,需要(yao)降低爐內(nei)的(de)(de)(de)一氧(yang)化碳(tan)(tan)分壓。
在(zai)脫(tuo)(tuo)氣(qi)設備(bei)AOD,是使(shi)用氬(ya)(Ar)進(jin)(jin)行稀釋而(er)降低分壓,使(shi)用氧氣(qi)脫(tuo)(tuo)碳(tan)。對奧氏體(ti)(ti)系(xi)(xi)列(lie)不銹鋼(gang)(gang)一直是使(shi)用這種高(gao)(gao)效率脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣(qi)處理工藝。最近(jin),在(zai)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)狀(zhuang)態下進(jin)(jin)行處理的(de)(de)(de)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)AOD也設備(bei)化(hua)了(le)。另外(wai),VOD或RH都是以(yi)真(zhen)空(kong)(kong)(kong)方式進(jin)(jin)行脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣(qi)處理的(de)(de)(de)設備(bei),它們適合于生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)鐵素體(ti)(ti)系(xi)(xi)列(lie)中的(de)(de)(de)超低碳(tan)和(he)超低氮的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種。專業(ye)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)日本(ben)(ben)冶金(jin)工業(ye)公(gong)司(si)和(he)日本(ben)(ben)金(jin)屬工業(ye)公(gong)司(si),一直以(yi)電爐(lu)(lu)(lu)-AOD為主,特殊鋼(gang)(gang)種則使(shi)用VOD對鋼(gang)(gang)進(jin)(jin)行熔(rong)化(hua)。有高(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)設備(bei)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)廠(chang)參與了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)初(chu)期(qi),使(shi)用生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)普通(tong)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基本(ben)(ben)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝流程(cheng),靈活地運(yun)用高(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)-轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)-脫(tuo)(tuo)氣(qi)設備(bei),繼而(er)在(zai)電爐(lu)(lu)(lu)進(jin)(jin)行熔(rong)化(hua)后,在(zai)轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)-VOD或者(zhe)在(zai)所(suo)(suo)(suo)謂RH的(de)(de)(de)工藝中,進(jin)(jin)行預備(bei)脫(tuo)(tuo)碳(tan)-脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣(qi)處理。日本(ben)(ben)制鋼(gang)(gang)公(gong)司(si)的(de)(de)(de)周南制造所(suo)(suo)(suo),到現在(zai)還是以(yi)電爐(lu)(lu)(lu)-轉(zhuan)爐(lu)(lu)(lu)-VOD生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)熔(rong)鋼(gang)(gang)。RH是新日本(ben)(ben)制鐵公(gong)司(si)室蘭(lan)制鐵所(suo)(suo)(suo)在(zai)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)不銹鋼(gang)(gang)時(shi)所(suo)(suo)(suo)使(shi)用的(de)(de)(de),現在(zai)已(yi)經不用了(le)。
最近,電(dian)(dian)爐及脫氣設備(bei)已由(you)專業廠生(sheng)產(chan)(chan)制造。電(dian)(dian)爐從30~60噸容量開始(shi)向生(sheng)產(chan)(chan)150噸容量的(de)(de)(de)(de)大型化邁(mai)進(jin)。還有(you),作為一項(xiang)技(ji)術開發,確立了先使用高爐的(de)(de)(de)(de)熔化鋼(gang)水(shui),然(ran)后在轉爐上加入鐵合(he)金(jin)(jin)以及不(bu)銹(xiu)鋼(gang)廢材料進(jin)行熔化的(de)(de)(de)(de)方法。新日鐵住(zhu)友金(jin)(jin)屬(shu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)公(gong)司和JFE鋼(gang)鐵公(gong)司,在生(sheng)產(chan)(chan)馬(ma)氏(shi)體系(xi)列和鐵素體系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),使用高爐熔化鋼(gang)水(shui),然(ran)后再運用轉爐、脫氣設備(bei)精煉制造。奧氏(shi)體系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)熔化比較難,從技(ji)術上講(jiang)是可能的(de)(de)(de)(de),但電(dian)(dian)爐的(de)(de)(de)(de)效率(lv)太低,所以不(bu)用電(dian)(dian)爐。
JFE鋼(gang)鐵公(gong)司,在鉻(ge)原(yuan)材料使用(yong)(yong)方(fang)面,確定(ding)了革新的鉻(ge)礦(kuang)石熔(rong)化還(huan)原(yuan)技術。使用(yong)(yong)STAR爐(lu)(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及(ji)熔(rong)融還(huan)原(yuan)爐(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu))將(jiang)鉻(ge)礦(kuang)石和不(bu)銹鋼(gang)料頭、廢屑熔(rong)融還(huan)原(yuan),再用(yong)(yong)脫(tuo)(tuo)碳爐(lu)(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu)(lu))和VOD進行脫(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)氣處理,這是一(yi)種(zhong)理想的方(fang)法。熔(rong)融還(huan)原(yuan)爐(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu))從熔(rong)化開始就將(jiang)粉末狀的鉻(ge)礦(kuang)石直接添加進去,因為粉末狀的鉻(ge)礦(kuang)石能夠廉價購人(ren),因此,在熔(rong)煉工(gong)藝上,它具有成本競爭(zheng)力。
脫碳、脫氣(qi)(qi)處理后(hou)(hou)的(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水),由(you)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水包(bao)送往連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設(she)備(bei)上。連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設(she)備(bei)的(de)概(gai)念圖如圖5-3所示。連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設(she)備(bei)的(de)最上部(bu)分設(she)置鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水包(bao),在其下(xia)部(bu)設(she)有澆口(kou)(kou)可(ke)以開(kai)閉。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水經過(guo)純化(hua)(hua)(hua)包(bao)(純化(hua)(hua)(hua)包(bao)的(de)功能是使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水中的(de)夾雜物飄浮在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水的(de)表面(mian)上),然后(hou)(hou)通(tong)過(guo)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水澆口(kou)(kou)注入(ru)鑄(zhu)(zhu)(zhu)模,進行(xing)第1次冷(leng)(leng)卻(que)(que)。再往下(xia)通(tong)過(guo)噴水降(jiang)溫器和游動輥,在2次冷(leng)(leng)卻(que)(que)區進行(xing)凝(ning)固。凝(ning)固后(hou)(hou)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)塊由(you)夾送輥送往下(xia)部(bu)。按預定長度用氣(qi)(qi)割(乙(yi)炔)切(qie)斷后(hou)(hou),由(you)搬運裝置將(jiang)其運往儲存(cun)處。從鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水包(bao)澆口(kou)(kou)流出到形成表面(mian)凝(ning)固的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)坯之(zhi)間,熔(rong)融鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水如果(guo)與(yu)空氣(qi)(qi)接觸,就會形成氧化(hua)(hua)(hua)的(de)夾雜物缺陷(xian),所以必須設(she)法使(shi)其不受空氣(qi)(qi)氧化(hua)(hua)(hua)。為此采(cai)取(qu)在純化(hua)(hua)(hua)包(bao)內使(shi)用氬(Ar)進行(xing)置換,并在鑄(zhu)(zhu)(zhu)模內的(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)上面(mian)覆蓋粉(fen)末狀的(de)熔(rong)融性耐火粉(fen)末等措(cuo)施(shi),實現無(wu)氧化(hua)(hua)(hua)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造技術進行(xing)生產。
連續鑄造設備的形式有垂(chui)直型、彎(wan)曲型和水平型。其(qi)高度(du)(du)不(bu)要超過廠房(fang)高度(du)(du)。最近(jin)多數采(cai)取彎(wan)曲型。水平型則生(sheng)產鋼坯為(wei)矩形截(jie)面的產品(pin),現已經設備化并組成生(sheng)產流水線,見圖5-4。
在(zai)連續(xu)鑄造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)中(zhong),熔融鋼(gang)水隨冷(leng)卻而凝固,形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)鑄造(zao)(zao)扁(bian)形(xing)(xing)塊一般的(de)(de)稱為板(ban)坯(pi)(pi)(pi)、方(fang)坯(pi)(pi)(pi)或(huo)鑄錠(ding),其形(xing)(xing)狀應盡量地做(zuo)到接近于下(xia)一道工序所(suo)需要的(de)(de)形(xing)(xing)狀(near next shape)。在(zai)連續(xu)鑄造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)開發之前,是在(zai)所(suo)謂的(de)(de)鑄模(mo)內從上部(bu)或(huo)下(xia)部(bu)流進的(de)(de)鋼(gang)水,使其凝固,做(zuo)成(cheng)鋼(gang)錠(ding)。然后(hou)在(zai)開坯(pi)(pi)(pi)軋(ya)制工藝(yi)過(guo)程中(zhong),進行再加(jia)熱、軋(ya)制,制成(cheng)板(ban)坯(pi)(pi)(pi)、方(fang)坯(pi)(pi)(pi)或(huo)扁(bian)鋼(gang)坯(pi)(pi)(pi)。
連(lian)續(xu)鑄(zhu)造(zao),在鋼鐵企(qi)業中是(shi)工藝(yi)革新的大飛(fei)躍。連(lian)續(xu)鑄(zhu)造(zao)化最早開始(shi)生產的品種就是(shi)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,因為奧氏(shi)體系列不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有穩定的結晶(jing)組織(凝固(gu)及冷卻時,即使澆上水也不(bu)(bu)會產生裂紋(wen)(wen),而(er)鐵素體系列不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼如(ru)果(guo)不(bu)(bu)注意均勻冷卻,就會產生裂紋(wen)(wen))。
對半成品(pin)的(de)(de)(de)板(ban)坯、方(fang)坯或扁坯鋼(gang),要使用(yong)(yong)修理用(yong)(yong)手動砂輪機將表(biao)面上的(de)(de)(de)缺陷等清除干凈。接(jie)下來,板(ban)坯要送(song)到(dao)厚板(ban)熱軋(ya)、冷(leng)軋(ya)產品(pin)部;方(fang)坯要送(song)到(dao)型(xing)鋼(gang)軋(ya)制產品(pin)部,而(er)扁鋼(gang)坯要送(song)去軋(ya)制圓鋼(gang)、線材或鋼(gang)管產品(pin)。由于連續鑄造的(de)(de)(de)生產技術、質量管理嚴格化,在一部分鋼(gang)種生產上,有可能實現(xian)鑄鋼(gang)帶坯的(de)(de)(de)無修理化。
近年來,夢想的(de)(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝流程(cheng)(cheng),即從熔(rong)融的(de)(de)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)依(yi)靠薄材連續鑄造技術直(zhi)接生(sheng)(sheng)產出卷材(這樣就有可能省掉熱(re)軋(ya)工(gong)藝流程(cheng)(cheng))。新日本(ben)制鐵公(gong)司(si)的(de)(de)光制鐵所(suo)已經(jing)設備(bei)(bei)化,進行專門的(de)(de)固定生(sheng)(sheng)產了。后來,因為(wei)日本(ben)鋼(gang)(gang)鐵行業(ye)進行重組,成立了新日鐵住(zhu)金不銹(xiu)鋼(gang)(gang)公(gong)司(si),由于償還設備(bei)(bei)投資的(de)(de)經(jing)濟負擔過大而(er)停業(ye)。將(jiang)(jiang)熔(rong)融的(de)(de)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)經(jing)過雙擠壓輥表面凝固制成鑄鋼(gang)(gang)帶,捲成厚度為(wei)3mm左(zuo)右(you)的(de)(de)鋼(gang)(gang)卷,是(shi)生(sheng)(sheng)產奧氏體系列穩定的(de)(de)金相組織不銹(xiu)鋼(gang)(gang)最適當(dang)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)藝流程(cheng)(cheng)。期(qi)望(wang)將(jiang)(jiang)來能夠繼續生(sheng)(sheng)產下去。所(suo)謂的(de)(de)理想生(sheng)(sheng)產工(gong)藝流程(cheng)(cheng)概(gai)略圖如圖5-5所(suo)示。