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(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(dian)爐冶煉
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)初期生(sheng)產(chan)(chan),均(jun)采用坩堝法(fa)。產(chan)(chan)量有限(xian),價(jia)格高昂。30年(nian)代,如1934年(nian)美國(guo)開始建立了以電(弧)爐為主要生(sheng)產(chan)(chan)手(shou)段的不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)專業(ye)小廠。40年(nian)代末,在電(弧)爐上已普遍(bian)采用返回吹氧法(fa)冶煉工藝生(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。直到60年(nian)代末,它一直是生(sheng)產(chan)(chan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的主要方法(fa)。
我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹鋼。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(lian)
1968年(nian),原(yuan)聯邦德國(guo)(guo)發明真空吹氧精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)法(VOD即(ji) Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)(guo)發明并建成世界上第一(yi)座(zuo)氬氧脫碳(tan)(tan)精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)爐(AOD即(ji) Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐變(bian)成只(zhi)是熔煉(lian)(lian)的裝(zhuang)置(zhi),而將精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)轉移到其它容器中進行,故稱爐外精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)技(ji)術(shu)。這(zhe)種方法具有一(yi)系列(lie)優點,使(shi)不銹(xiu)鋼(gang)冶(ye)煉(lian)(lian)工(gong)藝取得重大突破(po)。冶(ye)煉(lian)(lian)超低碳(tan)(tan)鋼(gang)變(bian)得容易,鋼(gang)的純凈(jing)度(du)(du)提(ti)高(典型碳(tan)(tan)含量(liang)為(wei)0.05%C,最低值(zhi)可達0.01~0.02%C)。同時成本大幅度(du)(du)下降(jiang)。70年(nian)代以來,各(ge)種爐外精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)技(ji)術(shu)獲(huo)得迅速發展。尤(you)其是AOD法,已成為(wei)國(guo)(guo)外精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)不銹(xiu)鋼(gang)的主(zhu)要(yao)方法。美國(guo)(guo)95%以上的不銹(xiu)鋼(gang)均(jun)采用AOD爐精(jing)(jing)(jing)煉(lian)(lian)。
我國(guo)(guo)于1973年(nian)(nian)在太原鋼(gang)(gang)廠開展了(le)氬氧(yang)(yang)精(jing)煉(lian)新(xin)工(gong)藝的試驗研究(jiu)。1976年(nian)(nian)5月(yue)我國(guo)(guo)第一座(6噸(dun))AOD爐(lu)(lu)(lu)投產(chan)。1983年(nian)(nian)9月(yue)又投產(chan)一座18噸(dun)AOD爐(lu)(lu)(lu)。1977年(nian)(nian)在大連鋼(gang)(gang)廠研制成(cheng)功VOD爐(lu)(lu)(lu)外精(jing)爐(lu)(lu)(lu)裝(zhuang)置(zhi)及(ji)生產(chan)超低(di)碳(tan)(tan)鋼(gang)(gang)種的工(gong)藝。此外,各地先后建(jian)成(cheng)了(le)容(rong)量(liang)不(bu)同、功能(neng)(neng)有別(bie)的二次精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)。其中包(bao)括(kuo)能(neng)(neng)進行電弧加熱、電磁(ci)攪拌、吹氬及(ji)成(cheng)分(fen)微(wei)調的鋼(gang)(gang)包(bao)爐(lu)(lu)(lu)(LF),真(zhen)空吹氧(yang)(yang)精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)(VOD),真(zhen)空電弧加熱、合金加料(liao)、吹氧(yang)(yang)的真(zhen)空鋼(gang)(gang)包(bao)爐(lu)(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在撫(fu)順鋼(gang)(gang)廠,利用1979年(nian)(nian)從西德引進的30/60噸(dun)VOD/VHD爐(lu)(lu)(lu),于1982年(nian)(nian)生產(chan)了(le)超低(di)碳(tan)(tan)氮(C+N≤0.030%)鐵素(su)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)等(deng)。目前(qian)我國(guo)(guo)已(yi)有VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)(lu)外精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)25座以上(容(rong)量(liang)15~150t)。其中以冶煉(lian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)為主的有15座。不(bu)僅特殊鋼(gang)(gang)廠,有的機械廠也已(yi)采(cai)用這種裝(zhuang)備。其它(ta)中、小(xiao)型爐(lu)(lu)(lu)還有許多座。我國(guo)(guo)生產(chan)的低(di)碳(tan)(tan)超低(di)碳(tan)(tan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)內在質量(liang)已(yi)不(bu)低(di)于國(guo)(guo)外同類鋼(gang)(gang)種水平。
3. 特種(zhong)冶煉
對(dui)于(yu)要求(qiu)更高質(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)(he)特(te)(te)(te)殊(shu)(shu)性能的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)耐蝕合(he)金等(deng)(deng),則采用(yong)(yong)特(te)(te)(te)種真(zhen)空(kong)(kong)熔(rong)煉(lian)和(he)(he)(he)重(zhong)(zhong)熔(rong)工(gong)藝來生產。其中包括真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)(gan)應爐、真(zhen)空(kong)(kong)電(dian)(dian)(dian)(dian)弧爐及電(dian)(dian)(dian)(dian)渣重(zhong)(zhong)熔(rong)、電(dian)(dian)(dian)(dian)子束(shu)(shu)和(he)(he)(he)等(deng)(deng)離(li)子爐等(deng)(deng)。西方工(gong)業(ye)發達(da)國家(jia)為(wei)生產特(te)(te)(te)別重(zhong)(zhong)要用(yong)(yong)途的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)合(he)金,增加了感(gan)(gan)應爐等(deng)(deng)特(te)(te)(te)種熔(rong)煉(lian)設備。而且日(ri)益更多地(di)采用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)渣重(zhong)(zhong)熔(rong)工(gong)藝,以提高質(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)(he)成(cheng)材(cai)(cai)率。我(wo)(wo)(wo)國自1958年(nian)(nian)在(zai)(zai)東北等(deng)(deng)地(di)開(kai)始建(jian)立特(te)(te)(te)種熔(rong)煉(lian)車間以來,至(zhi)1980年(nian)(nian)在(zai)(zai)上(shang)(shang)海建(jian)成(cheng)世界(jie)最(zui)大(da)(da)的(de)(de)250t電(dian)(dian)(dian)(dian)渣爐,曾為(wei)我(wo)(wo)(wo)國尖端(duan)工(gong)業(ye)和(he)(he)(he)特(te)(te)(te)種材(cai)(cai)料的(de)(de)發展作出了重(zhong)(zhong)大(da)(da)貢(gong)獻。隨著國民經濟各部門(men)對(dui)關(guan)鍵材(cai)(cai)料和(he)(he)(he)高質(zhi)量(liang)(liang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)需求(qiu)日(ri)益增加,這些(xie)方法(fa)仍是必不(bu)(bu)可少的(de)(de)重(zhong)(zhong)要生產手(shou)段。美(mei)國于(yu)1969年(nian)(nian)采用(yong)(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)(gan)應爐與電(dian)(dian)(dian)(dian)子束(shu)(shu)爐聯合(he)精煉(lian)法(fa),生產出EB26-1高純(chun)鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(實際達(da)到(dao)(dao)含(han)C:0.002%;含(han)N:0.008%)。我(wo)(wo)(wo)國首(shou)次試制生產該(gai)鋼(gang)是在(zai)(zai)1975年(nian)(nian),在(zai)(zai)長城鋼(gang)廠(chang),采用(yong)(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)(gan)應爐與電(dian)(dian)(dian)(dian)子束(shu)(shu)爐雙聯工(gong)藝,也達(da)到(dao)(dao)了C+N≤100ppm的(de)(de)相同水平。我(wo)(wo)(wo)國首(shou)次試制生產高純(chun)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是在(zai)(zai)1981年(nian)(nian),在(zai)(zai)撫順鋼(gang)廠(chang),采用(yong)(yong)真(zhen)空(kong)(kong)感(gan)(gan)應爐冶煉(lian)(其C、Si、P等(deng)(deng)含(han)量(liang)(liang)均達(da)到(dao)(dao)高純(chun)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)內控指(zhi)標)。這些(xie)實例說明(ming),對(dui)于(yu)用(yong)(yong)量(liang)(liang)不(bu)(bu)很大(da)(da)的(de)(de)特(te)(te)(te)殊(shu)(shu)要求(qiu)的(de)(de)關(guan)鍵材(cai)(cai)料或新型材(cai)(cai)料,我(wo)(wo)(wo)國特(te)(te)(te)種熔(rong)煉(lian)設備和(he)(he)(he)技術已具(ju)有一定的(de)(de)生產實力(li)。我(wo)(wo)(wo)國已是世界(jie)上(shang)(shang)工(gong)業(ye)電(dian)(dian)(dian)(dian)渣爐年(nian)(nian)產能力(li)較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)國家(jia)之一。