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(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(bu)銹鋼(gang)初期生產(chan),均采用坩(gan)堝法(fa)。產(chan)量有限,價(jia)格高(gao)昂。30年代(dai),如1934年美(mei)國開始建立了以電(dian)(弧)爐為主要生產(chan)手段(duan)的不(bu)銹鋼(gang)專業小廠。40年代(dai)末(mo),在電(dian)(弧)爐上已普遍采用返(fan)回吹氧法(fa)冶煉工(gong)藝生產(chan)不(bu)銹鋼(gang)。直到60年代(dai)末(mo),它一直是(shi)生產(chan)不(bu)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(lian)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(nian),原聯邦德國(guo)發明(ming)真空(kong)吹(chui)氧(yang)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)法(fa)(fa)(fa)(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美(mei)國(guo)發明(ming)并建成(cheng)(cheng)世界(jie)上第一座氬(ya)氧(yang)脫(tuo)碳(tan)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)爐(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它(ta)把電爐(lu)變成(cheng)(cheng)只是熔煉(lian)(lian)(lian)(lian)的(de)裝(zhuang)置,而將精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)轉移到其它(ta)容器中(zhong)進行,故稱(cheng)爐(lu)外精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)技(ji)術。這種方(fang)法(fa)(fa)(fa)具(ju)有一系列優點,使(shi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)工藝(yi)取(qu)得重大(da)突破。冶煉(lian)(lian)(lian)(lian)超(chao)低碳(tan)鋼(gang)(gang)變得容易,鋼(gang)(gang)的(de)純凈度提高(gao)(典型(xing)碳(tan)含量(liang)為0.05%C,最低值可(ke)達(da)0.01~0.02%C)。同時成(cheng)(cheng)本大(da)幅度下降。70年(nian)代以(yi)來,各種爐(lu)外精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)技(ji)術獲得迅速發展(zhan)。尤其是AOD法(fa)(fa)(fa),已成(cheng)(cheng)為國(guo)外精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)主要方(fang)法(fa)(fa)(fa)。美(mei)國(guo)95%以(yi)上的(de)不(bu)銹鋼(gang)(gang)均采用AOD爐(lu)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)(lian)。
我國(guo)于1973年在太原鋼(gang)廠開展了氬(ya)氧(yang)(yang)精(jing)煉新工(gong)藝(yi)的(de)試驗研(yan)(yan)究。1976年5月我國(guo)第一(yi)座(6噸(dun))AOD爐(lu)(lu)投產(chan)。1983年9月又投產(chan)一(yi)座18噸(dun)AOD爐(lu)(lu)。1977年在大連鋼(gang)廠研(yan)(yan)制成功(gong)VOD爐(lu)(lu)外(wai)精(jing)爐(lu)(lu)裝(zhuang)置及生產(chan)超低(di)碳(tan)鋼(gang)種的(de)工(gong)藝(yi)。此外(wai),各地先后建(jian)成了容(rong)量不(bu)(bu)同、功(gong)能(neng)(neng)有別(bie)的(de)二次精(jing)煉爐(lu)(lu)。其中(zhong)包(bao)括能(neng)(neng)進行電(dian)(dian)弧加(jia)(jia)熱、電(dian)(dian)磁攪拌、吹(chui)氬(ya)及成分微調的(de)鋼(gang)包(bao)爐(lu)(lu)(LF),真空(kong)吹(chui)氧(yang)(yang)精(jing)煉爐(lu)(lu)(VOD),真空(kong)電(dian)(dian)弧加(jia)(jia)熱、合金加(jia)(jia)料、吹(chui)氧(yang)(yang)的(de)真空(kong)鋼(gang)包(bao)爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等。在撫順鋼(gang)廠,利用1979年從(cong)西德引進的(de)30/60噸(dun)VOD/VHD爐(lu)(lu),于1982年生產(chan)了超低(di)碳(tan)氮(C+N≤0.030%)鐵素體不(bu)(bu)銹鋼(gang)等。目前我國(guo)已有VOD、AOD等爐(lu)(lu)外(wai)精(jing)煉爐(lu)(lu)25座以上(容(rong)量15~150t)。其中(zhong)以冶煉不(bu)(bu)銹鋼(gang)為主的(de)有15座。不(bu)(bu)僅特殊鋼(gang)廠,有的(de)機械(xie)廠也已采用這種裝(zhuang)備。其它中(zhong)、小型爐(lu)(lu)還有許多座。我國(guo)生產(chan)的(de)低(di)碳(tan)超低(di)碳(tan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)內在質量已不(bu)(bu)低(di)于國(guo)外(wai)同類鋼(gang)種水平。
3. 特種冶煉
對(dui)于要(yao)求更高(gao)質(zhi)量(liang)和特(te)(te)(te)(te)(te)殊性能的(de)不銹(xiu)鋼(gang)和耐蝕(shi)合金(jin)等(deng),則采(cai)用特(te)(te)(te)(te)(te)種真(zhen)空(kong)熔(rong)煉和重(zhong)熔(rong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)來(lai)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)。其(qi)中包(bao)括真(zhen)空(kong)感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)、真(zhen)空(kong)電(dian)(dian)弧爐(lu)(lu)及電(dian)(dian)渣(zha)重(zhong)熔(rong)、電(dian)(dian)子(zi)(zi)束和等(deng)離子(zi)(zi)爐(lu)(lu)等(deng)。西方(fang)工(gong)(gong)(gong)業發達國(guo)(guo)(guo)家為(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)特(te)(te)(te)(te)(te)別重(zhong)要(yao)用途的(de)不銹(xiu)鋼(gang)和合金(jin),增加了(le)(le)感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)等(deng)特(te)(te)(te)(te)(te)種熔(rong)煉設備。而且日(ri)益更多地采(cai)用電(dian)(dian)渣(zha)重(zhong)熔(rong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi),以(yi)提高(gao)質(zhi)量(liang)和成(cheng)材(cai)率。我(wo)國(guo)(guo)(guo)自1958年(nian)(nian)在東(dong)北等(deng)地開始建立(li)特(te)(te)(te)(te)(te)種熔(rong)煉車間以(yi)來(lai),至1980年(nian)(nian)在上海建成(cheng)世界最大(da)(da)的(de)250t電(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu),曾為(wei)我(wo)國(guo)(guo)(guo)尖端工(gong)(gong)(gong)業和特(te)(te)(te)(te)(te)種材(cai)料(liao)的(de)發展(zhan)作出了(le)(le)重(zhong)大(da)(da)貢(gong)獻。隨著國(guo)(guo)(guo)民經濟各部門對(dui)關鍵材(cai)料(liao)和高(gao)質(zhi)量(liang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)需(xu)求日(ri)益增加,這些方(fang)法仍是必不可(ke)少的(de)重(zhong)要(yao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)手段。美國(guo)(guo)(guo)于1969年(nian)(nian)采(cai)用真(zhen)空(kong)感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)與電(dian)(dian)子(zi)(zi)束爐(lu)(lu)聯合精煉法,生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)出EB26-1高(gao)純鐵素體不銹(xiu)鋼(gang)(實際達到含C:0.002%;含N:0.008%)。我(wo)國(guo)(guo)(guo)首次(ci)試(shi)制生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)該(gai)鋼(gang)是在1975年(nian)(nian),在長城鋼(gang)廠(chang),采(cai)用真(zhen)空(kong)感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)與電(dian)(dian)子(zi)(zi)束爐(lu)(lu)雙聯工(gong)(gong)(gong)藝(yi),也達到了(le)(le)C+N≤100ppm的(de)相同水平。我(wo)國(guo)(guo)(guo)首次(ci)試(shi)制生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)高(gao)純奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)是在1981年(nian)(nian),在撫順鋼(gang)廠(chang),采(cai)用真(zhen)空(kong)感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)冶煉(其(qi)C、Si、P等(deng)含量(liang)均達到高(gao)純不銹(xiu)鋼(gang)內(nei)控指標)。這些實例說明(ming),對(dui)于用量(liang)不很大(da)(da)的(de)特(te)(te)(te)(te)(te)殊要(yao)求的(de)關鍵材(cai)料(liao)或新型材(cai)料(liao),我(wo)國(guo)(guo)(guo)特(te)(te)(te)(te)(te)種熔(rong)煉設備和技術(shu)已具有一定的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)實力。我(wo)國(guo)(guo)(guo)已是世界上工(gong)(gong)(gong)業電(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu)年(nian)(nian)產(chan)能力較大(da)(da)的(de)國(guo)(guo)(guo)家之一。

