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(lu)冶煉
不銹鋼(gang)初期生(sheng)產(chan),均采(cai)用(yong)坩(gan)堝法(fa)。產(chan)量有(you)限(xian),價格高昂(ang)。30年(nian)代(dai)(dai),如(ru)1934年(nian)美國開始建立了(le)以電(弧(hu))爐(lu)為主要生(sheng)產(chan)手段的不銹鋼(gang)專業(ye)小廠(chang)。40年(nian)代(dai)(dai)末,在電(弧(hu))爐(lu)上已普(pu)遍采(cai)用(yong)返回(hui)吹氧(yang)法(fa)冶(ye)煉(lian)工藝生(sheng)產(chan)不銹鋼(gang)。直到60年(nian)代(dai)(dai)末,它一直是生(sheng)產(chan)不銹鋼(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
1968年,原聯(lian)邦(bang)德(de)國(guo)發(fa)明(ming)真空(kong)吹(chui)氧精煉法(VOD即(ji) Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)發(fa)明(ming)并建成(cheng)世界上第一座氬(ya)氧脫碳精煉爐(lu)(AOD即(ji) Argon-Oxygen Decarburization)。它把電爐(lu)變成(cheng)只是熔煉的(de)裝置,而將精煉轉移到其(qi)它容器中進行,故稱(cheng)爐(lu)外(wai)精煉技術(shu)。這種方法具有一系列優點(dian),使不銹鋼冶煉工(gong)藝取得(de)重大突破。冶煉超低碳鋼變得(de)容易(yi),鋼的(de)純凈度(du)提高(典型碳含量(liang)為0.05%C,最低值可達0.01~0.02%C)。同(tong)時成(cheng)本大幅(fu)度(du)下降。70年代(dai)以來,各種爐(lu)外(wai)精煉技術(shu)獲得(de)迅速(su)發(fa)展(zhan)。尤其(qi)是AOD法,已成(cheng)為國(guo)外(wai)精煉不銹鋼的(de)主要(yao)方法。美國(guo)95%以上的(de)不銹鋼均(jun)采(cai)用AOD爐(lu)精煉。
我(wo)國(guo)(guo)于1973年(nian)(nian)(nian)在(zai)太原鋼(gang)(gang)(gang)(gang)廠開展了氬氧精(jing)(jing)煉(lian)新工藝的(de)(de)(de)試驗研究(jiu)。1976年(nian)(nian)(nian)5月我(wo)國(guo)(guo)第一(yi)座(6噸)AOD爐(lu)投產(chan)(chan)。1983年(nian)(nian)(nian)9月又投產(chan)(chan)一(yi)座18噸AOD爐(lu)。1977年(nian)(nian)(nian)在(zai)大連鋼(gang)(gang)(gang)(gang)廠研制成(cheng)功VOD爐(lu)外精(jing)(jing)爐(lu)裝置及生(sheng)產(chan)(chan)超低(di)(di)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)工藝。此外,各地先后建成(cheng)了容量不同、功能有別(bie)的(de)(de)(de)二次精(jing)(jing)煉(lian)爐(lu)。其中包(bao)(bao)括(kuo)能進(jin)行電(dian)弧(hu)加熱(re)、電(dian)磁攪(jiao)拌(ban)、吹氬及成(cheng)分微調的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(LF),真空吹氧精(jing)(jing)煉(lian)爐(lu)(VOD),真空電(dian)弧(hu)加熱(re)、合金加料、吹氧的(de)(de)(de)真空鋼(gang)(gang)(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在(zai)撫順鋼(gang)(gang)(gang)(gang)廠,利用(yong)1979年(nian)(nian)(nian)從西德引進(jin)的(de)(de)(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu),于1982年(nian)(nian)(nian)生(sheng)產(chan)(chan)了超低(di)(di)碳氮(C+N≤0.030%)鐵素體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等(deng)。目前我(wo)國(guo)(guo)已有VOD、AOD等(deng)爐(lu)外精(jing)(jing)煉(lian)爐(lu)25座以上(容量15~150t)。其中以冶煉(lian)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)為(wei)主的(de)(de)(de)有15座。不僅特(te)殊鋼(gang)(gang)(gang)(gang)廠,有的(de)(de)(de)機械廠也已采用(yong)這種(zhong)(zhong)裝備。其它中、小型爐(lu)還有許多座。我(wo)國(guo)(guo)生(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)低(di)(di)碳超低(di)(di)碳不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)內在(zai)質(zhi)量已不低(di)(di)于國(guo)(guo)外同類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)水平。
3. 特種冶煉(lian)
對于(yu)要(yao)求更高(gao)(gao)(gao)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)和(he)特(te)殊(shu)性能(neng)的不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)耐蝕(shi)合(he)(he)金(jin)等(deng)(deng)(deng),則采用(yong)特(te)種真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(kong)熔(rong)煉(lian)和(he)重(zhong)(zhong)熔(rong)工藝(yi)來生(sheng)產(chan)。其(qi)中包括真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(kong)感應(ying)爐(lu)、真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(kong)電(dian)(dian)弧爐(lu)及電(dian)(dian)渣重(zhong)(zhong)熔(rong)、電(dian)(dian)子束和(he)等(deng)(deng)(deng)離子爐(lu)等(deng)(deng)(deng)。西方工業發達(da)國(guo)家為(wei)生(sheng)產(chan)特(te)別重(zhong)(zhong)要(yao)用(yong)途的不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)合(he)(he)金(jin),增加(jia)了感應(ying)爐(lu)等(deng)(deng)(deng)特(te)種熔(rong)煉(lian)設備。而且日益更多地采用(yong)電(dian)(dian)渣重(zhong)(zhong)熔(rong)工藝(yi),以(yi)(yi)提高(gao)(gao)(gao)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)和(he)成材率。我國(guo)自1958年在東(dong)北(bei)等(deng)(deng)(deng)地開始(shi)建(jian)立特(te)種熔(rong)煉(lian)車間(jian)以(yi)(yi)來,至1980年在上(shang)海建(jian)成世(shi)界最大(da)的250t電(dian)(dian)渣爐(lu),曾(ceng)為(wei)我國(guo)尖端工業和(he)特(te)種材料(liao)的發展作出了重(zhong)(zhong)大(da)貢獻。隨著國(guo)民(min)經濟各部門對關(guan)(guan)鍵材料(liao)和(he)高(gao)(gao)(gao)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的需求日益增加(jia),這(zhe)些方法仍(reng)是(shi)(shi)必(bi)不(bu)(bu)(bu)(bu)可少的重(zhong)(zhong)要(yao)生(sheng)產(chan)手(shou)段。美國(guo)于(yu)1969年采用(yong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(kong)感應(ying)爐(lu)與電(dian)(dian)子束爐(lu)聯合(he)(he)精煉(lian)法,生(sheng)產(chan)出EB26-1高(gao)(gao)(gao)純鐵素體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(實(shi)際達(da)到(dao)(dao)含(han)C:0.002%;含(han)N:0.008%)。我國(guo)首次試制生(sheng)產(chan)該鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)在1975年,在長城鋼(gang)(gang)廠,采用(yong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(kong)感應(ying)爐(lu)與電(dian)(dian)子束爐(lu)雙聯工藝(yi),也(ye)達(da)到(dao)(dao)了C+N≤100ppm的相(xiang)同水平。我國(guo)首次試制生(sheng)產(chan)高(gao)(gao)(gao)純奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)(shi)在1981年,在撫(fu)順鋼(gang)(gang)廠,采用(yong)真(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)空(kong)(kong)感應(ying)爐(lu)冶煉(lian)(其(qi)C、Si、P等(deng)(deng)(deng)含(han)量(liang)(liang)(liang)均(jun)達(da)到(dao)(dao)高(gao)(gao)(gao)純不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)內控指(zhi)標)。這(zhe)些實(shi)例說明,對于(yu)用(yong)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)(bu)(bu)很(hen)大(da)的特(te)殊(shu)要(yao)求的關(guan)(guan)鍵材料(liao)或新型材料(liao),我國(guo)特(te)種熔(rong)煉(lian)設備和(he)技術已(yi)(yi)具有一定的生(sheng)產(chan)實(shi)力。我國(guo)已(yi)(yi)是(shi)(shi)世(shi)界上(shang)工業電(dian)(dian)渣爐(lu)年產(chan)能(neng)力較(jiao)大(da)的國(guo)家之一。

