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)。生產不銹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。



圖 1.jpg



  使用(yong)電爐(lu)所(suo)(suo)(suo)熔化(hua)(hua)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang),因(yin)(yin)為含碳(tan)量高,所(suo)(suo)(suo)以,要使用(yong)AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或(huo)者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所(suo)(suo)(suo)謂(wei)的脫氣設備(亦稱爐(lu)外精煉爐(lu))進行脫碳(tan)、脫氣處理。同時(shi)還要按標(biao)準的要求,調(diao)整其化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)。AOD、VOD的概念(nian)圖如(ru)圖5-2所(suo)(suo)(suo)示。因(yin)(yin)為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是(shi)含有(you)鉻的鋼(gang),向爐(lu)內(nei)(nei)吹入氧(yang)進行脫碳(tan)時(shi),為了同時(shi)提取(qu)出形(xing)成(cheng)的鉻的氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),需要降低爐(lu)內(nei)(nei)的一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)分(fen)壓。


圖 2.jpg


 

 在(zai)(zai)脫(tuo)氣(qi)(qi)設(she)備(bei)AOD,是(shi)使用(yong)(yong)氬(Ar)進(jin)(jin)行(xing)稀釋而降低(di)分壓,使用(yong)(yong)氧氣(qi)(qi)脫(tuo)碳(tan)。對奧氏(shi)體(ti)(ti)系列(lie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)一(yi)直是(shi)使用(yong)(yong)這種高(gao)效率脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)處理(li)工(gong)藝(yi)。最(zui)近,在(zai)(zai)真(zhen)空狀態(tai)下進(jin)(jin)行(xing)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)真(zhen)空AOD也設(she)備(bei)化了(le)。另外,VOD或RH都是(shi)以(yi)真(zhen)空方式進(jin)(jin)行(xing)脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei),它們適(shi)合于生(sheng)(sheng)(sheng)產鐵(tie)素體(ti)(ti)系列(lie)中的(de)(de)(de)(de)(de)超低(di)碳(tan)和(he)超低(di)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種。專業(ye)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)日本(ben)冶金(jin)工(gong)業(ye)公司和(he)日本(ben)金(jin)屬(shu)工(gong)業(ye)公司,一(yi)直以(yi)電爐(lu)(lu)-AOD為(wei)主,特殊鋼(gang)種則使用(yong)(yong)VOD對鋼(gang)進(jin)(jin)行(xing)熔(rong)化。有(you)高(gao)爐(lu)(lu)設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產廠(chang)參與了(le)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)初期,使用(yong)(yong)生(sheng)(sheng)(sheng)產普通鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)基本(ben)生(sheng)(sheng)(sheng)產工(gong)藝(yi)流程,靈活地運用(yong)(yong)高(gao)爐(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)-脫(tuo)氣(qi)(qi)設(she)備(bei),繼而在(zai)(zai)電爐(lu)(lu)進(jin)(jin)行(xing)熔(rong)化后(hou),在(zai)(zai)轉爐(lu)(lu)-VOD或者在(zai)(zai)所(suo)謂RH的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)中,進(jin)(jin)行(xing)預備(bei)脫(tuo)碳(tan)-脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)處理(li)。日本(ben)制(zhi)鋼(gang)公司的(de)(de)(de)(de)(de)周南制(zhi)造所(suo),到(dao)現(xian)(xian)在(zai)(zai)還是(shi)以(yi)電爐(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)-VOD生(sheng)(sheng)(sheng)產熔(rong)鋼(gang)。RH是(shi)新日本(ben)制(zhi)鐵(tie)公司室蘭制(zhi)鐵(tie)所(suo)在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)時所(suo)使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de),現(xian)(xian)在(zai)(zai)已經不用(yong)(yong)了(le)。


最(zui)近,電(dian)爐(lu)(lu)及脫(tuo)氣設備已由專業(ye)廠(chang)生產(chan)制造。電(dian)爐(lu)(lu)從30~60噸容量(liang)開始向生產(chan)150噸容量(liang)的(de)(de)(de)(de)大型化(hua)邁進。還有,作為一項技術開發,確立了(le)先使(shi)用(yong)高(gao)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后在(zai)轉爐(lu)(lu)上加入鐵(tie)合金以(yi)及不銹鋼(gang)廢(fei)材料進行熔(rong)化(hua)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)。新日鐵(tie)住友金屬不銹鋼(gang)公(gong)司和JFE鋼(gang)鐵(tie)公(gong)司,在(zai)生產(chan)馬氏(shi)體系(xi)列和鐵(tie)素(su)體系(xi)列不銹鋼(gang)中,使(shi)用(yong)高(gao)爐(lu)(lu)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后再運用(yong)轉爐(lu)(lu)、脫(tuo)氣設備精煉制造。奧氏(shi)體系(xi)列不銹鋼(gang),因鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)熔(rong)化(hua)比較(jiao)難(nan),從技術上講是(shi)可能的(de)(de)(de)(de),但電(dian)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)效率太低,所以(yi)不用(yong)電(dian)爐(lu)(lu)。


JFE鋼鐵(tie)公司,在鉻原(yuan)材料使用(yong)方(fang)面,確定了革新的(de)鉻礦石熔(rong)(rong)化(hua)還原(yuan)技術。使用(yong)STAR爐(lu)(lu)(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)(rong)融(rong)(rong)(rong)還原(yuan)爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))將鉻礦石和不銹鋼料頭、廢屑熔(rong)(rong)融(rong)(rong)(rong)還原(yuan),再用(yong)脫碳爐(lu)(lu)(DC-KCB爐(lu)(lu))和VOD進(jin)行脫碳、脫氣處理(li),這(zhe)是一(yi)種(zhong)理(li)想的(de)方(fang)法。熔(rong)(rong)融(rong)(rong)(rong)還原(yuan)爐(lu)(lu)(SR-KCB爐(lu)(lu))從熔(rong)(rong)化(hua)開始就將粉末狀的(de)鉻礦石直(zhi)接添加進(jin)去,因為(wei)粉末狀的(de)鉻礦石能夠廉價購人,因此,在熔(rong)(rong)煉工藝上,它具有(you)成本競爭力。


脫碳、脫氣處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(不(bu)銹鋼(gang)(gang)水),由鋼(gang)(gang)水包送(song)往連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)造設備(bei)(bei)上(shang)。連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)造設備(bei)(bei)的(de)(de)概念圖如圖5-3所示(shi)。連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)造設備(bei)(bei)的(de)(de)最上(shang)部(bu)(bu)分設置(zhi)鋼(gang)(gang)水包,在(zai)其(qi)下(xia)部(bu)(bu)設有澆口(kou)可以(yi)開閉。鋼(gang)(gang)水經過(guo)(guo)純化(hua)(hua)包(純化(hua)(hua)包的(de)(de)功能(neng)是使(shi)鋼(gang)(gang)水中的(de)(de)夾(jia)雜物(wu)飄浮在(zai)鋼(gang)(gang)水的(de)(de)表面(mian)上(shang)),然后(hou)通(tong)過(guo)(guo)鋼(gang)(gang)水澆口(kou)注(zhu)入鑄(zhu)(zhu)模(mo),進(jin)行(xing)(xing)第1次冷(leng)卻。再往下(xia)通(tong)過(guo)(guo)噴水降溫(wen)器和(he)游動輥(gun),在(zai)2次冷(leng)卻區(qu)進(jin)行(xing)(xing)凝(ning)(ning)固。凝(ning)(ning)固后(hou)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)塊由夾(jia)送(song)輥(gun)送(song)往下(xia)部(bu)(bu)。按預定長度用(yong)氣割(乙(yi)炔)切斷后(hou),由搬(ban)運裝置(zhi)將其(qi)運往儲存處(chu)。從鋼(gang)(gang)水包澆口(kou)流出(chu)到形成(cheng)表面(mian)凝(ning)(ning)固的(de)(de)鋼(gang)(gang)坯之間,熔(rong)融(rong)鋼(gang)(gang)水如果與空(kong)氣接觸,就會形成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)夾(jia)雜物(wu)缺陷,所以(yi)必須設法使(shi)其(qi)不(bu)受(shou)空(kong)氣氧(yang)化(hua)(hua)。為此(ci)采(cai)取在(zai)純化(hua)(hua)包內使(shi)用(yong)氬(Ar)進(jin)行(xing)(xing)置(zhi)換,并在(zai)鑄(zhu)(zhu)模(mo)內的(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)上(shang)面(mian)覆蓋(gai)粉末狀的(de)(de)熔(rong)融(rong)性耐火粉末等措(cuo)施,實現無(wu)氧(yang)化(hua)(hua)鑄(zhu)(zhu)造技術進(jin)行(xing)(xing)生產。



圖 3.jpg


 連續(xu)鑄造設備(bei)的形式有垂直型(xing)、彎(wan)(wan)曲(qu)型(xing)和(he)水平型(xing)。其(qi)高度不要超過廠房(fang)高度。最近多數采取(qu)彎(wan)(wan)曲(qu)型(xing)。水平型(xing)則生產(chan)鋼坯為矩形截面的產(chan)品,現已經設備(bei)化(hua)并(bing)組成生產(chan)流水線,見圖(tu)5-4。


圖 4.jpg


 在(zai)連(lian)續(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)備中,熔融鋼(gang)水隨冷卻而(er)凝(ning)(ning)固(gu)(gu),形(xing)成的鑄(zhu)造(zao)扁形(xing)塊一般的稱為板(ban)坯(pi)、方坯(pi)或鑄(zhu)錠,其形(xing)狀應盡量地(di)做到接(jie)近于下一道工(gong)序所(suo)需要的形(xing)狀(near next shape)。在(zai)連(lian)續(xu)鑄(zhu)造(zao)設(she)備開發之前,是在(zai)所(suo)謂的鑄(zhu)模(mo)內從上部或下部流進的鋼(gang)水,使其凝(ning)(ning)固(gu)(gu),做成鋼(gang)錠。然(ran)后在(zai)開坯(pi)軋制(zhi)工(gong)藝過程中,進行再加熱、軋制(zhi),制(zhi)成板(ban)坯(pi)、方坯(pi)或扁鋼(gang)坯(pi)。


 連續鑄造,在鋼鐵企業中是工藝革新(xin)的(de)大飛(fei)躍(yue)。連續鑄造化最早開(kai)始(shi)生(sheng)產(chan)的(de)品種就(jiu)是不銹鋼,因為奧氏體系(xi)列不銹鋼具有穩定的(de)結晶組(zu)織(凝固及冷(leng)卻時(shi),即使澆上(shang)水也不會產(chan)生(sheng)裂紋,而鐵素體系(xi)列不銹鋼如果不注(zhu)意均勻冷(leng)卻,就(jiu)會產(chan)生(sheng)裂紋)。


 對半成品(pin)的(de)板(ban)(ban)坯(pi)、方坯(pi)或扁(bian)坯(pi)鋼(gang)(gang),要使(shi)用修(xiu)理用手動砂輪機將表(biao)面上的(de)缺陷等清除干凈。接下來,板(ban)(ban)坯(pi)要送到(dao)厚板(ban)(ban)熱軋、冷軋產(chan)(chan)品(pin)部;方坯(pi)要送到(dao)型鋼(gang)(gang)軋制產(chan)(chan)品(pin)部,而扁(bian)鋼(gang)(gang)坯(pi)要送去軋制圓鋼(gang)(gang)、線材或鋼(gang)(gang)管產(chan)(chan)品(pin)。由于連(lian)續鑄(zhu)造的(de)生產(chan)(chan)技(ji)術、質量管理嚴格(ge)化(hua),在一部分(fen)鋼(gang)(gang)種生產(chan)(chan)上,有可能實現鑄(zhu)鋼(gang)(gang)帶坯(pi)的(de)無修(xiu)理化(hua)。


圖 5.jpg



 近年來,夢(meng)想(xiang)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流程,即從熔融的(de)(de)鋼(gang)(gang)水(shui)依靠薄材連(lian)續鑄造技術直接生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)出卷(juan)材(這樣就(jiu)有可能省掉(diao)熱(re)軋工(gong)藝(yi)流程)。新日(ri)(ri)本(ben)制鐵公司(si)的(de)(de)光制鐵所已經(jing)設備化,進(jin)行專門(men)的(de)(de)固定生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了。后來,因(yin)為日(ri)(ri)本(ben)鋼(gang)(gang)鐵行業進(jin)行重組,成立了新日(ri)(ri)鐵住金(jin)不銹鋼(gang)(gang)公司(si),由于償還設備投資的(de)(de)經(jing)濟負(fu)擔過(guo)大而停業。將熔融的(de)(de)鋼(gang)(gang)水(shui)經(jing)過(guo)雙擠(ji)壓(ya)輥表面凝(ning)固制成鑄鋼(gang)(gang)帶,捲成厚(hou)度為3mm左右的(de)(de)鋼(gang)(gang)卷(juan),是(shi)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)奧氏體系列穩(wen)定的(de)(de)金(jin)相(xiang)組織不銹鋼(gang)(gang)最適(shi)當(dang)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流程。期望將來能夠繼續生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)下去。所謂的(de)(de)理(li)想(xiang)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)流程概略圖(tu)如圖(tu)5-5所示。