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(jian)腐蝕(shi)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


  不銹鋼初(chu)期生產(chan),均采(cai)用坩堝法(fa)。產(chan)量(liang)有限,價格高昂(ang)。30年(nian)代(dai)(dai),如1934年(nian)美國開始建立了以電(弧)爐為主(zhu)要生產(chan)手(shou)段(duan)的(de)不銹鋼專業小廠。40年(nian)代(dai)(dai)末,在電(弧)爐上已普(pu)遍采(cai)用返回吹(chui)氧法(fa)冶煉(lian)工(gong)藝(yi)生產(chan)不銹鋼。直(zhi)(zhi)到60年(nian)代(dai)(dai)末,它一(yi)直(zhi)(zhi)是生產(chan)不銹鋼的(de)主(zhu)要方(fang)法(fa)。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹鋼(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(yuan)聯邦德(de)國(guo)發(fa)明(ming)真空吹氧(yang)精(jing)煉(lian)法(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美(mei)國(guo)發(fa)明(ming)并建(jian)成(cheng)世界上第一座氬氧(yang)脫碳精(jing)煉(lian)爐(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐(lu)變(bian)成(cheng)只(zhi)是熔煉(lian)的(de)裝置,而將精(jing)煉(lian)轉移到其它容(rong)(rong)器中進行,故稱(cheng)爐(lu)外(wai)精(jing)煉(lian)技術。這種(zhong)方(fang)法具有一系列優點,使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)冶(ye)(ye)煉(lian)工藝取得重大(da)突破(po)。冶(ye)(ye)煉(lian)超(chao)低碳鋼(gang)(gang)(gang)變(bian)得容(rong)(rong)易,鋼(gang)(gang)(gang)的(de)純凈(jing)度提高(典型碳含量為(wei)(wei)0.05%C,最低值可達0.01~0.02%C)。同(tong)時成(cheng)本大(da)幅(fu)度下降。70年代以來,各種(zhong)爐(lu)外(wai)精(jing)煉(lian)技術獲得迅速發(fa)展。尤其是AOD法,已(yi)成(cheng)為(wei)(wei)國(guo)外(wai)精(jing)煉(lian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)主要方(fang)法。美(mei)國(guo)95%以上的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)均采用AOD爐(lu)精(jing)煉(lian)。


  我(wo)國于(yu)1973年在太(tai)原鋼廠(chang)開(kai)展了氬氧精(jing)煉(lian)新工藝的(de)(de)(de)(de)試驗研(yan)究。1976年5月(yue)我(wo)國第一座(zuo)(6噸)AOD爐(lu)(lu)投產(chan)。1983年9月(yue)又(you)投產(chan)一座(zuo)18噸AOD爐(lu)(lu)。1977年在大(da)連鋼廠(chang)研(yan)制成功(gong)VOD爐(lu)(lu)外(wai)精(jing)爐(lu)(lu)裝置及生產(chan)超低(di)(di)(di)碳(tan)鋼種的(de)(de)(de)(de)工藝。此外(wai),各(ge)地先(xian)后建成了容量不同(tong)、功(gong)能有別的(de)(de)(de)(de)二次(ci)精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)。其(qi)中(zhong)包(bao)(bao)括能進(jin)行電弧加熱(re)、電磁攪(jiao)拌、吹(chui)氬及成分(fen)微調的(de)(de)(de)(de)鋼包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(LF),真空吹(chui)氧精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(VOD),真空電弧加熱(re)、合金加料、吹(chui)氧的(de)(de)(de)(de)真空鋼包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在撫(fu)順(shun)鋼廠(chang),利(li)用(yong)1979年從(cong)西德引進(jin)的(de)(de)(de)(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu)(lu),于(yu)1982年生產(chan)了超低(di)(di)(di)碳(tan)氮(C+N≤0.030%)鐵素體不銹(xiu)鋼等(deng)。目前我(wo)國已有VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)外(wai)精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)25座(zuo)以(yi)上(shang)(容量15~150t)。其(qi)中(zhong)以(yi)冶(ye)煉(lian)不銹(xiu)鋼為主的(de)(de)(de)(de)有15座(zuo)。不僅特殊鋼廠(chang),有的(de)(de)(de)(de)機械廠(chang)也已采用(yong)這種裝備。其(qi)它中(zhong)、小型爐(lu)(lu)還(huan)有許多(duo)座(zuo)。我(wo)國生產(chan)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)碳(tan)超低(di)(di)(di)碳(tan)不銹(xiu)鋼內(nei)在質量已不低(di)(di)(di)于(yu)國外(wai)同(tong)類鋼種水平。


3. 特種冶煉


  對于要(yao)(yao)求更高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量和(he)(he)(he)(he)特(te)(te)(te)(te)殊性能的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)耐蝕合金等,則(ze)采用(yong)特(te)(te)(te)(te)種真(zhen)空(kong)(kong)熔煉和(he)(he)(he)(he)重(zhong)熔工(gong)(gong)藝(yi)來生(sheng)產(chan)(chan)。其中包括(kuo)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)、真(zhen)空(kong)(kong)電(dian)(dian)(dian)弧(hu)爐(lu)(lu)(lu)及電(dian)(dian)(dian)渣重(zhong)熔、電(dian)(dian)(dian)子束(shu)和(he)(he)(he)(he)等離子爐(lu)(lu)(lu)等。西方(fang)工(gong)(gong)業(ye)(ye)發達國(guo)(guo)(guo)家(jia)為生(sheng)產(chan)(chan)特(te)(te)(te)(te)別(bie)重(zhong)要(yao)(yao)用(yong)途的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)合金,增加(jia)了(le)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)等特(te)(te)(te)(te)種熔煉設備。而且日益(yi)更多地(di)(di)采用(yong)電(dian)(dian)(dian)渣重(zhong)熔工(gong)(gong)藝(yi),以(yi)提(ti)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量和(he)(he)(he)(he)成材率。我國(guo)(guo)(guo)自1958年在(zai)東北等地(di)(di)開始建立特(te)(te)(te)(te)種熔煉車間(jian)以(yi)來,至(zhi)1980年在(zai)上海建成世(shi)界最大的(de)(de)250t電(dian)(dian)(dian)渣爐(lu)(lu)(lu),曾為我國(guo)(guo)(guo)尖(jian)端工(gong)(gong)業(ye)(ye)和(he)(he)(he)(he)特(te)(te)(te)(te)種材料(liao)(liao)的(de)(de)發展(zhan)作(zuo)出(chu)了(le)重(zhong)大貢獻。隨著(zhu)國(guo)(guo)(guo)民經濟各(ge)部門對關鍵(jian)(jian)材料(liao)(liao)和(he)(he)(he)(he)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)需求日益(yi)增加(jia),這(zhe)些方(fang)法仍(reng)是必不(bu)可(ke)少的(de)(de)重(zhong)要(yao)(yao)生(sheng)產(chan)(chan)手(shou)段。美國(guo)(guo)(guo)于1969年采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)與電(dian)(dian)(dian)子束(shu)爐(lu)(lu)(lu)聯(lian)合精煉法,生(sheng)產(chan)(chan)出(chu)EB26-1高(gao)(gao)純(chun)(chun)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(實際達到(dao)(dao)含C:0.002%;含N:0.008%)。我國(guo)(guo)(guo)首次(ci)(ci)試制(zhi)生(sheng)產(chan)(chan)該(gai)鋼(gang)(gang)是在(zai)1975年,在(zai)長城鋼(gang)(gang)廠,采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)與電(dian)(dian)(dian)子束(shu)爐(lu)(lu)(lu)雙聯(lian)工(gong)(gong)藝(yi),也達到(dao)(dao)了(le)C+N≤100ppm的(de)(de)相同水平。我國(guo)(guo)(guo)首次(ci)(ci)試制(zhi)生(sheng)產(chan)(chan)高(gao)(gao)純(chun)(chun)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是在(zai)1981年,在(zai)撫順(shun)鋼(gang)(gang)廠,采用(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)應(ying)(ying)爐(lu)(lu)(lu)冶煉(其C、Si、P等含量均達到(dao)(dao)高(gao)(gao)純(chun)(chun)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)內控指(zhi)標)。這(zhe)些實例說明,對于用(yong)量不(bu)很大的(de)(de)特(te)(te)(te)(te)殊要(yao)(yao)求的(de)(de)關鍵(jian)(jian)材料(liao)(liao)或新型材料(liao)(liao),我國(guo)(guo)(guo)特(te)(te)(te)(te)種熔煉設備和(he)(he)(he)(he)技術(shu)已(yi)具有一定的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)實力。我國(guo)(guo)(guo)已(yi)是世(shi)界上工(gong)(gong)業(ye)(ye)電(dian)(dian)(dian)渣爐(lu)(lu)(lu)年產(chan)(chan)能力較(jiao)大的(de)(de)國(guo)(guo)(guo)家(jia)之一。