1. 電爐-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(bu)銹鋼(gang)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。
使用電爐(lu)所(suo)(suo)熔化(hua)(hua)的(de)不銹鋼(gang)(gang),因為含碳(tan)量高,所(suo)(suo)以,要使用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或(huo)者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所(suo)(suo)謂(wei)的(de)脫(tuo)(tuo)氣設備(亦稱(cheng)爐(lu)外精煉爐(lu))進行脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣處理(li)。同(tong)時(shi)還要按標準(zhun)的(de)要求,調整其化(hua)(hua)學成分。AOD、VOD的(de)概念圖如圖5-2所(suo)(suo)示。因為不銹鋼(gang)(gang)是含有(you)鉻的(de)鋼(gang)(gang),向(xiang)爐(lu)內吹入氧(yang)進行脫(tuo)(tuo)碳(tan)時(shi),為了同(tong)時(shi)提(ti)取(qu)出形成的(de)鉻的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物,需要降低爐(lu)內的(de)一氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)分壓。
在(zai)(zai)脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)(qi)設(she)(she)(she)備(bei)AOD,是使用(yong)(yong)(yong)氬(Ar)進行(xing)稀釋而降低(di)(di)分壓(ya),使用(yong)(yong)(yong)氧氣(qi)(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)。對奧(ao)氏體系列(lie)不銹鋼一(yi)直是使用(yong)(yong)(yong)這種高效率脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)(qi)處(chu)理工(gong)藝。最(zui)近,在(zai)(zai)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)狀態下進行(xing)處(chu)理的(de)(de)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)AOD也設(she)(she)(she)備(bei)化了。另(ling)外,VOD或RH都(dou)是以真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)方式(shi)進行(xing)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)(qi)處(chu)理的(de)(de)設(she)(she)(she)備(bei),它們(men)適(shi)合于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)鐵(tie)(tie)素體系列(lie)中的(de)(de)超低(di)(di)碳(tan)(tan)(tan)和超低(di)(di)氮的(de)(de)鋼種。專業生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)不銹鋼的(de)(de)日本(ben)(ben)冶金(jin)工(gong)業公(gong)(gong)司和日本(ben)(ben)金(jin)屬(shu)工(gong)業公(gong)(gong)司,一(yi)直以電爐(lu)(lu)(lu)(lu)-AOD為主,特殊鋼種則使用(yong)(yong)(yong)VOD對鋼進行(xing)熔化。有高爐(lu)(lu)(lu)(lu)設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)廠參與(yu)了生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)不銹鋼的(de)(de)初期,使用(yong)(yong)(yong)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)普通鋼的(de)(de)基本(ben)(ben)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝流程,靈活地(di)運用(yong)(yong)(yong)高爐(lu)(lu)(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)(lu)(lu)-脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)(qi)設(she)(she)(she)備(bei),繼而在(zai)(zai)電爐(lu)(lu)(lu)(lu)進行(xing)熔化后,在(zai)(zai)轉爐(lu)(lu)(lu)(lu)-VOD或者在(zai)(zai)所謂RH的(de)(de)工(gong)藝中,進行(xing)預(yu)備(bei)脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)-脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)(tan)(tan)、脫(tuo)(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)(qi)處(chu)理。日本(ben)(ben)制鋼公(gong)(gong)司的(de)(de)周南制造所,到現在(zai)(zai)還是以電爐(lu)(lu)(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)(lu)(lu)-VOD生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)熔鋼。RH是新日本(ben)(ben)制鐵(tie)(tie)公(gong)(gong)司室蘭制鐵(tie)(tie)所在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)不銹鋼時(shi)所使用(yong)(yong)(yong)的(de)(de),現在(zai)(zai)已經不用(yong)(yong)(yong)了。
最近,電爐(lu)及脫氣(qi)設備已由專業廠(chang)生產(chan)(chan)制造(zao)。電爐(lu)從30~60噸(dun)容(rong)量(liang)開始(shi)向生產(chan)(chan)150噸(dun)容(rong)量(liang)的(de)大(da)型(xing)化(hua)邁進(jin)。還有,作為一(yi)項技術開發,確立(li)了先使用(yong)高(gao)爐(lu)的(de)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后在轉爐(lu)上加入(ru)鐵合金以及不(bu)銹(xiu)鋼(gang)廢材料進(jin)行熔(rong)化(hua)的(de)方法。新(xin)日鐵住友金屬(shu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)公司(si)和(he)JFE鋼(gang)鐵公司(si),在生產(chan)(chan)馬氏體(ti)系列(lie)(lie)和(he)鐵素體(ti)系列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,使用(yong)高(gao)爐(lu)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后再運用(yong)轉爐(lu)、脫氣(qi)設備精煉制造(zao)。奧氏體(ti)系列(lie)(lie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因鎳的(de)熔(rong)化(hua)比(bi)較難,從技術上講是可能的(de),但電爐(lu)的(de)效率(lv)太低,所以不(bu)用(yong)電爐(lu)。
JFE鋼鐵(tie)公司,在(zai)鉻(ge)原(yuan)(yuan)(yuan)材料使(shi)用方面(mian),確定了革新的(de)鉻(ge)礦石(shi)熔(rong)化(hua)還原(yuan)(yuan)(yuan)技術。使(shi)用STAR爐(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)融(rong)還原(yuan)(yuan)(yuan)爐(SR-KCB爐)將鉻(ge)礦石(shi)和(he)不銹鋼料頭、廢屑(xie)熔(rong)融(rong)還原(yuan)(yuan)(yuan),再用脫碳爐(DC-KCB爐)和(he)VOD進行脫碳、脫氣處理,這是(shi)一種(zhong)理想的(de)方法。熔(rong)融(rong)還原(yuan)(yuan)(yuan)爐(SR-KCB爐)從熔(rong)化(hua)開始就將粉末狀的(de)鉻(ge)礦石(shi)直(zhi)接添加進去,因(yin)為粉末狀的(de)鉻(ge)礦石(shi)能(neng)夠廉價購人,因(yin)此,在(zai)熔(rong)煉工藝上,它具有(you)成本競爭力。
脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)處理后的(de)(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(不銹鋼(gang)水(shui)(shui)),由(you)鋼(gang)水(shui)(shui)包送往(wang)(wang)連續(xu)(xu)鑄(zhu)造設備上(shang)(shang)。連續(xu)(xu)鑄(zhu)造設備的(de)(de)(de)概念圖如圖5-3所示。連續(xu)(xu)鑄(zhu)造設備的(de)(de)(de)最上(shang)(shang)部(bu)分設置鋼(gang)水(shui)(shui)包,在其下(xia)部(bu)設有(you)澆(jiao)口可以(yi)開(kai)閉(bi)。鋼(gang)水(shui)(shui)經過(guo)純化(hua)(hua)(hua)包(純化(hua)(hua)(hua)包的(de)(de)(de)功能是使(shi)鋼(gang)水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)夾雜(za)物飄浮在鋼(gang)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)表面(mian)上(shang)(shang)),然(ran)后通(tong)過(guo)鋼(gang)水(shui)(shui)澆(jiao)口注入鑄(zhu)模(mo),進行(xing)第(di)1次冷卻。再往(wang)(wang)下(xia)通(tong)過(guo)噴水(shui)(shui)降溫器和游動輥(gun),在2次冷卻區進行(xing)凝固。凝固后的(de)(de)(de)鑄(zhu)塊(kuai)由(you)夾送輥(gun)送往(wang)(wang)下(xia)部(bu)。按(an)預定長(chang)度用(yong)氣(qi)割(ge)(乙炔(gui))切斷后,由(you)搬(ban)運(yun)裝置將(jiang)其運(yun)往(wang)(wang)儲存(cun)處。從鋼(gang)水(shui)(shui)包澆(jiao)口流出到形成(cheng)表面(mian)凝固的(de)(de)(de)鋼(gang)坯之間,熔(rong)融鋼(gang)水(shui)(shui)如果與空(kong)氣(qi)接(jie)觸,就會形成(cheng)氧化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)夾雜(za)物缺陷,所以(yi)必須設法使(shi)其不受空(kong)氣(qi)氧化(hua)(hua)(hua)。為此(ci)采取在純化(hua)(hua)(hua)包內使(shi)用(yong)氬(ya)(Ar)進行(xing)置換,并在鑄(zhu)模(mo)內的(de)(de)(de)熔(rong)鋼(gang)上(shang)(shang)面(mian)覆蓋粉末狀的(de)(de)(de)熔(rong)融性耐火粉末等措施,實現無氧化(hua)(hua)(hua)鑄(zhu)造技術進行(xing)生產。
連續鑄造設備(bei)的形式有垂直(zhi)型、彎曲型和水(shui)平型。其高(gao)度不要超(chao)過廠房(fang)高(gao)度。最近(jin)多數采取彎曲型。水(shui)平型則生(sheng)(sheng)產鋼坯為矩形截面的產品,現(xian)已(yi)經(jing)設備(bei)化并組成生(sheng)(sheng)產流水(shui)線(xian),見圖5-4。
在連(lian)(lian)續鑄(zhu)造設(she)備中,熔融鋼(gang)水(shui)隨冷卻而(er)凝固,形(xing)成的鑄(zhu)造扁形(xing)塊一般的稱為板(ban)(ban)坯、方(fang)坯或(huo)鑄(zhu)錠(ding),其(qi)形(xing)狀應盡量地做到接近于下(xia)一道工(gong)(gong)序所(suo)需要的形(xing)狀(near next shape)。在連(lian)(lian)續鑄(zhu)造設(she)備開(kai)發(fa)之前(qian),是在所(suo)謂的鑄(zhu)模內從上部或(huo)下(xia)部流進的鋼(gang)水(shui),使其(qi)凝固,做成鋼(gang)錠(ding)。然(ran)后在開(kai)坯軋(ya)(ya)制工(gong)(gong)藝過(guo)程中,進行再加熱、軋(ya)(ya)制,制成板(ban)(ban)坯、方(fang)坯或(huo)扁鋼(gang)坯。
連續(xu)鑄(zhu)造(zao),在鋼(gang)鐵企業中(zhong)是工藝革新的大飛躍。連續(xu)鑄(zhu)造(zao)化(hua)最早開(kai)始生產(chan)(chan)的品種就(jiu)是不銹(xiu)鋼(gang),因為奧氏(shi)體系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)具有(you)穩定的結(jie)晶組織(凝(ning)固及冷卻(que)時(shi),即使澆(jiao)上水也(ye)不會產(chan)(chan)生裂(lie)紋(wen),而鐵素體系(xi)列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)如果不注意均(jun)勻冷卻(que),就(jiu)會產(chan)(chan)生裂(lie)紋(wen))。
對半成品(pin)的(de)板(ban)坯、方坯或扁坯鋼(gang)(gang),要(yao)使用修(xiu)理用手動砂輪機(ji)將(jiang)表(biao)面上(shang)的(de)缺陷(xian)等清除(chu)干凈。接下來,板(ban)坯要(yao)送到厚板(ban)熱軋、冷軋產(chan)品(pin)部(bu)(bu);方坯要(yao)送到型鋼(gang)(gang)軋制產(chan)品(pin)部(bu)(bu),而扁鋼(gang)(gang)坯要(yao)送去軋制圓鋼(gang)(gang)、線材或鋼(gang)(gang)管產(chan)品(pin)。由于連續鑄(zhu)造的(de)生產(chan)技術、質量(liang)管理嚴(yan)格(ge)化(hua),在一部(bu)(bu)分(fen)鋼(gang)(gang)種生產(chan)上(shang),有可(ke)能實現鑄(zhu)鋼(gang)(gang)帶坯的(de)無修(xiu)理化(hua)。
近年來(lai),夢想(xiang)的生(sheng)產(chan)工藝流程(cheng)(cheng),即從熔融(rong)的鋼(gang)水依靠薄材連(lian)續(xu)鑄造技術直(zhi)接(jie)生(sheng)產(chan)出卷材(這(zhe)樣就有可能省掉(diao)熱(re)軋工藝流程(cheng)(cheng))。新日本制鐵(tie)公司的光制鐵(tie)所(suo)已經設(she)備(bei)化,進(jin)行(xing)專門(men)的固定(ding)生(sheng)產(chan)了(le)。后來(lai),因為(wei)日本鋼(gang)鐵(tie)行(xing)業進(jin)行(xing)重組,成(cheng)立了(le)新日鐵(tie)住金(jin)不(bu)銹鋼(gang)公司,由于償還設(she)備(bei)投資的經濟負擔過大而停業。將熔融(rong)的鋼(gang)水經過雙擠壓輥表面凝固制成(cheng)鑄鋼(gang)帶,捲成(cheng)厚(hou)度(du)為(wei)3mm左右的鋼(gang)卷,是生(sheng)產(chan)奧氏(shi)體系列穩定(ding)的金(jin)相(xiang)組織不(bu)銹鋼(gang)最適當的生(sheng)產(chan)工藝流程(cheng)(cheng)。期(qi)望將來(lai)能夠繼續(xu)生(sheng)產(chan)下去。所(suo)謂(wei)的理(li)想(xiang)生(sheng)產(chan)工藝流程(cheng)(cheng)概略圖(tu)如圖(tu)5-5所(suo)示。