1. 電(dian)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(xiu)鋼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。

使用(yong)電(dian)爐所(suo)(suo)熔化(hua)(hua)(hua)的(de)不銹鋼,因為含(han)碳(tan)量高,所(suo)(suo)以,要(yao)使用(yong)AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或(huo)者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所(suo)(suo)謂的(de)脫氣設備(bei)(亦稱爐外(wai)精煉爐)進行脫碳(tan)、脫氣處理。同(tong)時還要(yao)按標準的(de)要(yao)求,調(diao)整其化(hua)(hua)(hua)學成分。AOD、VOD的(de)概念圖如圖5-2所(suo)(suo)示(shi)。因為不銹鋼是含(han)有(you)鉻(ge)的(de)鋼,向爐內(nei)吹(chui)入氧進行脫碳(tan)時,為了(le)同(tong)時提取(qu)出(chu)形成的(de)鉻(ge)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)物,需(xu)要(yao)降低(di)爐內(nei)的(de)一氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)分壓。

在(zai)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氣設(she)備(bei)(bei)AOD,是使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)氬(ya)(Ar)進行(xing)(xing)稀(xi)釋(shi)而降(jiang)低分(fen)壓,使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)氧氣脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳。對奧(ao)氏體系列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)一(yi)直是使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)這種(zhong)高(gao)效(xiao)率脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氣處理工(gong)藝。最近,在(zai)真(zhen)空狀(zhuang)態下進行(xing)(xing)處理的(de)(de)真(zhen)空AOD也設(she)備(bei)(bei)化(hua)了。另外,VOD或RH都是以真(zhen)空方式進行(xing)(xing)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氣處理的(de)(de)設(she)備(bei)(bei),它們適合于(yu)生(sheng)產(chan)鐵(tie)素體系列(lie)中的(de)(de)超低碳和超低氮的(de)(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)。專業生(sheng)產(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)日(ri)本(ben)(ben)冶金工(gong)業公司和日(ri)本(ben)(ben)金屬工(gong)業公司,一(yi)直以電爐(lu)-AOD為主,特殊鋼(gang)(gang)種(zhong)則(ze)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)VOD對鋼(gang)(gang)進行(xing)(xing)熔化(hua)。有高(gao)爐(lu)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)生(sheng)產(chan)廠(chang)參與了生(sheng)產(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)初期(qi),使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)生(sheng)產(chan)普通鋼(gang)(gang)的(de)(de)基本(ben)(ben)生(sheng)產(chan)工(gong)藝流程(cheng),靈活地(di)運用(yong)(yong)(yong)高(gao)爐(lu)-轉爐(lu)-脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氣設(she)備(bei)(bei),繼而在(zai)電爐(lu)進行(xing)(xing)熔化(hua)后,在(zai)轉爐(lu)-VOD或者在(zai)所(suo)謂RH的(de)(de)工(gong)藝中,進行(xing)(xing)預備(bei)(bei)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳-脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)碳、脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氣處理。日(ri)本(ben)(ben)制(zhi)鋼(gang)(gang)公司的(de)(de)周南制(zhi)造(zao)所(suo),到現(xian)(xian)在(zai)還是以電爐(lu)-轉爐(lu)-VOD生(sheng)產(chan)熔鋼(gang)(gang)。RH是新日(ri)本(ben)(ben)制(zhi)鐵(tie)公司室蘭制(zhi)鐵(tie)所(suo)在(zai)生(sheng)產(chan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)時所(suo)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de),現(xian)(xian)在(zai)已經不用(yong)(yong)(yong)了。
最(zui)近,電爐(lu)及脫氣設(she)(she)備已由專業廠生(sheng)(sheng)產制造(zao)。電爐(lu)從(cong)30~60噸容(rong)量開始(shi)向生(sheng)(sheng)產150噸容(rong)量的(de)(de)(de)大(da)型化邁進。還有(you),作為一項技術開發,確立(li)了先使用(yong)高爐(lu)的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)化鋼(gang)水,然(ran)后在(zai)(zai)轉爐(lu)上加入鐵(tie)合(he)金以及不(bu)銹(xiu)鋼(gang)廢材料進行熔(rong)(rong)化的(de)(de)(de)方法。新日鐵(tie)住友金屬不(bu)銹(xiu)鋼(gang)公司和(he)JFE鋼(gang)鐵(tie)公司,在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)產馬氏體(ti)系(xi)列和(he)鐵(tie)素體(ti)系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),使用(yong)高爐(lu)熔(rong)(rong)化鋼(gang)水,然(ran)后再運用(yong)轉爐(lu)、脫氣設(she)(she)備精煉制造(zao)。奧(ao)氏體(ti)系(xi)列不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因鎳的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)化比較難,從(cong)技術上講是(shi)可能的(de)(de)(de),但電爐(lu)的(de)(de)(de)效率太低,所以不(bu)用(yong)電爐(lu)。
JFE鋼鐵公司,在鉻(ge)原材料使用方面(mian),確定了革新的(de)(de)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石熔(rong)(rong)化(hua)還(huan)原技術。使用STAR爐(lu)(lu)(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及(ji)熔(rong)(rong)融(rong)(rong)還(huan)原爐(lu)(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu)(lu))將鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石和不(bu)銹鋼料頭、廢屑(xie)熔(rong)(rong)融(rong)(rong)還(huan)原,再用脫碳爐(lu)(lu)(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu)(lu)(lu))和VOD進(jin)行脫碳、脫氣處理,這是一種(zhong)理想的(de)(de)方法。熔(rong)(rong)融(rong)(rong)還(huan)原爐(lu)(lu)(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu)(lu)(lu))從(cong)熔(rong)(rong)化(hua)開始(shi)就將粉(fen)(fen)末(mo)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石直接添加進(jin)去,因(yin)為粉(fen)(fen)末(mo)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石能夠廉價購(gou)人,因(yin)此,在熔(rong)(rong)煉工(gong)藝上,它(ta)具有成本(ben)競(jing)爭(zheng)力。
脫碳、脫氣處理后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)水(shui)),由鋼(gang)(gang)水(shui)包送往(wang)(wang)連續鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設(she)(she)備上(shang)。連續鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)概念圖如(ru)圖5-3所示。連續鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設(she)(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)上(shang)部分設(she)(she)置鋼(gang)(gang)水(shui)包,在(zai)其(qi)(qi)下部設(she)(she)有澆口(kou)可(ke)以(yi)開閉。鋼(gang)(gang)水(shui)經過純(chun)(chun)化(hua)包(純(chun)(chun)化(hua)包的(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)能是(shi)使(shi)鋼(gang)(gang)水(shui)中的(de)(de)(de)(de)(de)夾雜物(wu)飄浮在(zai)鋼(gang)(gang)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)上(shang)),然(ran)后(hou)通過鋼(gang)(gang)水(shui)澆口(kou)注入鑄(zhu)(zhu)(zhu)模,進(jin)(jin)行第1次(ci)冷卻。再往(wang)(wang)下通過噴水(shui)降溫器和游(you)動輥,在(zai)2次(ci)冷卻區進(jin)(jin)行凝(ning)固。凝(ning)固后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)塊(kuai)由夾送輥送往(wang)(wang)下部。按預定長度用(yong)(yong)氣割(乙炔)切斷后(hou),由搬運裝置將(jiang)其(qi)(qi)運往(wang)(wang)儲存處。從鋼(gang)(gang)水(shui)包澆口(kou)流出到形成(cheng)表面(mian)凝(ning)固的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)坯之間,熔(rong)融鋼(gang)(gang)水(shui)如(ru)果與空(kong)氣接觸,就會形成(cheng)氧化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)夾雜物(wu)缺陷,所以(yi)必須設(she)(she)法使(shi)其(qi)(qi)不(bu)(bu)受空(kong)氣氧化(hua)。為此采取(qu)在(zai)純(chun)(chun)化(hua)包內使(shi)用(yong)(yong)氬(Ar)進(jin)(jin)行置換(huan),并在(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)模內的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)上(shang)面(mian)覆蓋粉末狀的(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)融性耐火粉末等(deng)措施(shi),實現無氧化(hua)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造技(ji)術進(jin)(jin)行生產。

連(lian)續鑄造設備(bei)的形式有垂直(zhi)型(xing)(xing)、彎曲型(xing)(xing)和水平型(xing)(xing)。其高度(du)不要超過廠(chang)房高度(du)。最近多數采取彎曲型(xing)(xing)。水平型(xing)(xing)則(ze)生產鋼(gang)坯為矩形截面的產品,現已經設備(bei)化(hua)并組成(cheng)生產流水線,見(jian)圖5-4。

在(zai)(zai)(zai)連(lian)續鑄造(zao)設(she)備中,熔融鋼(gang)水(shui)隨冷(leng)卻而凝固,形成(cheng)的(de)鑄造(zao)扁(bian)形塊(kuai)一(yi)般的(de)稱為板坯、方坯或鑄錠(ding),其(qi)(qi)形狀應盡(jin)量地做(zuo)到接近于下(xia)一(yi)道工(gong)序所(suo)需要的(de)形狀(near next shape)。在(zai)(zai)(zai)連(lian)續鑄造(zao)設(she)備開(kai)發之(zhi)前,是在(zai)(zai)(zai)所(suo)謂的(de)鑄模(mo)內從上(shang)部或下(xia)部流進的(de)鋼(gang)水(shui),使其(qi)(qi)凝固,做(zuo)成(cheng)鋼(gang)錠(ding)。然后(hou)在(zai)(zai)(zai)開(kai)坯軋制工(gong)藝過(guo)程中,進行再(zai)加(jia)熱、軋制,制成(cheng)板坯、方坯或扁(bian)鋼(gang)坯。
連續鑄(zhu)造(zao),在鋼(gang)鐵(tie)企業中是(shi)工藝革新的(de)大飛(fei)躍。連續鑄(zhu)造(zao)化(hua)最早(zao)開始生(sheng)產的(de)品種(zhong)就是(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因為奧氏體系列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有穩定的(de)結晶(jing)組織(凝固及(ji)冷卻(que)時(shi),即使澆上水也不(bu)會(hui)產生(sheng)裂紋,而鐵(tie)素體系列(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)如果不(bu)注意均勻冷卻(que),就會(hui)產生(sheng)裂紋)。
對半(ban)成品(pin)的板(ban)坯(pi)、方(fang)坯(pi)或(huo)扁坯(pi)鋼(gang)(gang),要使用修理(li)用手動砂輪機將(jiang)表(biao)面(mian)上的缺陷等清除干(gan)凈。接下來,板(ban)坯(pi)要送(song)到厚板(ban)熱軋(ya)、冷軋(ya)產(chan)品(pin)部(bu);方(fang)坯(pi)要送(song)到型鋼(gang)(gang)軋(ya)制產(chan)品(pin)部(bu),而扁鋼(gang)(gang)坯(pi)要送(song)去軋(ya)制圓鋼(gang)(gang)、線材或(huo)鋼(gang)(gang)管產(chan)品(pin)。由于連續鑄(zhu)造的生(sheng)產(chan)技術、質量管理(li)嚴格化(hua),在一部(bu)分鋼(gang)(gang)種生(sheng)產(chan)上,有(you)可能實現鑄(zhu)鋼(gang)(gang)帶坯(pi)的無修理(li)化(hua)。

近年來,夢(meng)想(xiang)的生產(chan)工(gong)藝(yi)流程(cheng),即從熔融的鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)依靠薄材(cai)連續(xu)鑄造技術(shu)直接生產(chan)出卷(juan)材(cai)(這樣就有可能省掉熱軋工(gong)藝(yi)流程(cheng))。新(xin)(xin)日本(ben)制鐵公(gong)司(si)的光(guang)制鐵所已經(jing)設備化,進(jin)行(xing)(xing)專門的固定生產(chan)了(le)。后來,因為日本(ben)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)業(ye)進(jin)行(xing)(xing)重(zhong)組(zu),成(cheng)立了(le)新(xin)(xin)日鐵住金不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)公(gong)司(si),由于償還設備投資的經(jing)濟負擔過大而停(ting)業(ye)。將熔融的鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水(shui)經(jing)過雙擠壓輥(gun)表面凝固制成(cheng)鑄鋼(gang)(gang)(gang)(gang)帶,捲成(cheng)厚度為3mm左右的鋼(gang)(gang)(gang)(gang)卷(juan),是生產(chan)奧(ao)氏體系(xi)列穩定的金相組(zu)織不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)最(zui)適當的生產(chan)工(gong)藝(yi)流程(cheng)。期望(wang)將來能夠(gou)繼續(xu)生產(chan)下去。所謂的理想(xiang)生產(chan)工(gong)藝(yi)流程(cheng)概略(lve)圖(tu)如圖(tu)5-5所示。

