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(zao)-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(shi)用電爐(lu)(lu)(lu)所(suo)熔化(hua)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼,因為(wei)含碳量高,所(suo)以,要(yao)使(shi)用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等(deng)所(suo)謂的(de)(de)脫氣(qi)(qi)設(she)備(亦稱(cheng)爐(lu)(lu)(lu)外(wai)精煉爐(lu)(lu)(lu))進行(xing)脫碳、脫氣(qi)(qi)處理(li)。同時還要(yao)按標準的(de)(de)要(yao)求(qiu),調(diao)整(zheng)其化(hua)學成分(fen)。AOD、VOD的(de)(de)概(gai)念(nian)圖如圖5-2所(suo)示(shi)。因為(wei)不(bu)銹(xiu)鋼是含有鉻的(de)(de)鋼,向爐(lu)(lu)(lu)內吹(chui)入(ru)氧進行(xing)脫碳時,為(wei)了同時提取出形成的(de)(de)鉻的(de)(de)氧化(hua)物(wu),需要(yao)降低爐(lu)(lu)(lu)內的(de)(de)一(yi)氧化(hua)碳分(fen)壓。


圖 2.jpg


 

 在脫(tuo)氣(qi)(qi)設(she)(she)備(bei)(bei)AOD,是(shi)使(shi)(shi)用氬(Ar)進(jin)行(xing)稀釋而降低(di)分壓,使(shi)(shi)用氧(yang)氣(qi)(qi)脫(tuo)碳(tan)。對奧(ao)氏(shi)體系列(lie)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)一直(zhi)是(shi)使(shi)(shi)用這種高效率脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)處(chu)理(li)(li)工(gong)(gong)藝。最近,在真空(kong)狀態(tai)下進(jin)行(xing)處(chu)理(li)(li)的(de)真空(kong)AOD也(ye)設(she)(she)備(bei)(bei)化了。另(ling)外,VOD或RH都是(shi)以(yi)真空(kong)方式進(jin)行(xing)脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)處(chu)理(li)(li)的(de)設(she)(she)備(bei)(bei),它們適合于生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)鐵素體系列(lie)中的(de)超低(di)碳(tan)和(he)超低(di)氮(dan)的(de)鋼(gang)種。專業(ye)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)日本(ben)冶金工(gong)(gong)業(ye)公(gong)(gong)司(si)和(he)日本(ben)金屬工(gong)(gong)業(ye)公(gong)(gong)司(si),一直(zhi)以(yi)電爐-AOD為主,特殊鋼(gang)種則使(shi)(shi)用VOD對鋼(gang)進(jin)行(xing)熔(rong)化。有高爐設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)廠(chang)參與(yu)了生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)初期,使(shi)(shi)用生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)普(pu)通鋼(gang)的(de)基(ji)本(ben)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝流(liu)程,靈活地(di)運(yun)用高爐-轉爐-脫(tuo)氣(qi)(qi)設(she)(she)備(bei)(bei),繼而在電爐進(jin)行(xing)熔(rong)化后(hou),在轉爐-VOD或者在所謂RH的(de)工(gong)(gong)藝中,進(jin)行(xing)預備(bei)(bei)脫(tuo)碳(tan)-脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣(qi)(qi)處(chu)理(li)(li)。日本(ben)制鋼(gang)公(gong)(gong)司(si)的(de)周南制造所,到現(xian)在還是(shi)以(yi)電爐-轉爐-VOD生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)熔(rong)鋼(gang)。RH是(shi)新日本(ben)制鐵公(gong)(gong)司(si)室蘭制鐵所在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)時(shi)所使(shi)(shi)用的(de),現(xian)在已經(jing)不用了。


最近(jin),電爐(lu)(lu)及脫(tuo)氣(qi)設備(bei)已由(you)專業廠生產(chan)制造(zao)。電爐(lu)(lu)從30~60噸(dun)容(rong)量(liang)開(kai)始向生產(chan)150噸(dun)容(rong)量(liang)的大型化邁進。還有,作為一項技術(shu)開(kai)發,確立了先使用(yong)(yong)高(gao)(gao)爐(lu)(lu)的熔化鋼(gang)(gang)水(shui),然(ran)后(hou)在(zai)轉(zhuan)爐(lu)(lu)上加入鐵合金以(yi)及不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)廢材料進行熔化的方(fang)法(fa)。新(xin)日鐵住友金屬不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)公(gong)司(si)和(he)JFE鋼(gang)(gang)鐵公(gong)司(si),在(zai)生產(chan)馬氏體(ti)系列(lie)和(he)鐵素體(ti)系列(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中,使用(yong)(yong)高(gao)(gao)爐(lu)(lu)熔化鋼(gang)(gang)水(shui),然(ran)后(hou)再運(yun)用(yong)(yong)轉(zhuan)爐(lu)(lu)、脫(tuo)氣(qi)設備(bei)精煉制造(zao)。奧氏體(ti)系列(lie)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),因鎳(nie)的熔化比(bi)較難,從技術(shu)上講是可能的,但電爐(lu)(lu)的效率太(tai)低,所以(yi)不(bu)(bu)用(yong)(yong)電爐(lu)(lu)。


JFE鋼鐵公司,在(zai)鉻(ge)原材料(liao)使(shi)用(yong)(yong)方面,確定了革新的(de)鉻(ge)礦(kuang)石(shi)熔(rong)化還原技術。使(shi)用(yong)(yong)STAR爐(lu)(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)融還原爐(lu)(SR-KCB爐(lu))將(jiang)鉻(ge)礦(kuang)石(shi)和不銹鋼料(liao)頭、廢屑熔(rong)融還原,再(zai)用(yong)(yong)脫(tuo)碳爐(lu)(DC-KCB爐(lu))和VOD進(jin)行脫(tuo)碳、脫(tuo)氣處(chu)理,這是(shi)一種理想的(de)方法。熔(rong)融還原爐(lu)(SR-KCB爐(lu))從熔(rong)化開(kai)始就將(jiang)粉末狀的(de)鉻(ge)礦(kuang)石(shi)直接(jie)添加進(jin)去,因為粉末狀的(de)鉻(ge)礦(kuang)石(shi)能夠廉價購人,因此,在(zai)熔(rong)煉工藝上,它(ta)具有(you)成本競爭(zheng)力。


脫碳、脫氣處理后(hou)的(de)熔鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水),由鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水包(bao)送往(wang)(wang)連續(xu)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設備上(shang)。連續(xu)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設備的(de)概(gai)念圖如(ru)圖5-3所(suo)示。連續(xu)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設備的(de)最上(shang)部(bu)(bu)分設置(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水包(bao),在其(qi)下(xia)部(bu)(bu)設有澆口可以(yi)開(kai)閉。鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水經過純(chun)(chun)化(hua)包(bao)(純(chun)(chun)化(hua)包(bao)的(de)功能是(shi)使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水中的(de)夾雜(za)物(wu)(wu)飄浮在鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水的(de)表面上(shang)),然(ran)后(hou)通(tong)過鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水澆口注入鑄(zhu)(zhu)模,進(jin)行(xing)第1次冷(leng)卻(que)。再(zai)往(wang)(wang)下(xia)通(tong)過噴水降溫器(qi)和游動(dong)輥,在2次冷(leng)卻(que)區進(jin)行(xing)凝(ning)固。凝(ning)固后(hou)的(de)鑄(zhu)(zhu)塊(kuai)由夾送輥送往(wang)(wang)下(xia)部(bu)(bu)。按預定長度用氣割(乙炔)切斷后(hou),由搬運裝置(zhi)將(jiang)其(qi)運往(wang)(wang)儲存處。從鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水包(bao)澆口流出到形(xing)成(cheng)表面凝(ning)固的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)坯(pi)之間,熔融鋼(gang)(gang)(gang)(gang)水如(ru)果(guo)與空氣接觸,就(jiu)會(hui)形(xing)成(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)的(de)夾雜(za)物(wu)(wu)缺陷,所(suo)以(yi)必須設法使(shi)其(qi)不(bu)受空氣氧(yang)(yang)化(hua)。為(wei)此采取在純(chun)(chun)化(hua)包(bao)內使(shi)用氬(Ar)進(jin)行(xing)置(zhi)換,并在鑄(zhu)(zhu)模內的(de)熔鋼(gang)(gang)(gang)(gang)上(shang)面覆蓋粉末狀(zhuang)的(de)熔融性耐(nai)火粉末等措施(shi),實現無氧(yang)(yang)化(hua)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)技術(shu)進(jin)行(xing)生產(chan)。



圖 3.jpg


 連續(xu)鑄(zhu)造設(she)備的(de)形式有垂直型、彎曲型和水平(ping)型。其高(gao)度不要超過廠(chang)房高(gao)度。最(zui)近多數采取彎曲型。水平(ping)型則生(sheng)產鋼坯為(wei)矩形截(jie)面的(de)產品(pin),現已經設(she)備化并組成生(sheng)產流(liu)水線,見圖(tu)5-4。


圖 4.jpg


 在(zai)(zai)連續(xu)鑄造(zao)(zao)設備(bei)中,熔融鋼(gang)水隨冷卻而凝固,形(xing)成(cheng)的(de)(de)鑄造(zao)(zao)扁(bian)形(xing)塊一般的(de)(de)稱為(wei)板坯(pi)(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)(pi)或(huo)鑄錠,其形(xing)狀(zhuang)應盡量地做到接(jie)近于(yu)下(xia)一道工(gong)序(xu)所需要的(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(near next shape)。在(zai)(zai)連續(xu)鑄造(zao)(zao)設備(bei)開發之前,是在(zai)(zai)所謂(wei)的(de)(de)鑄模(mo)內從(cong)上部(bu)或(huo)下(xia)部(bu)流進的(de)(de)鋼(gang)水,使其凝固,做成(cheng)鋼(gang)錠。然(ran)后(hou)在(zai)(zai)開坯(pi)(pi)(pi)(pi)軋制工(gong)藝過程中,進行再加熱、軋制,制成(cheng)板坯(pi)(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)(pi)或(huo)扁(bian)鋼(gang)坯(pi)(pi)(pi)(pi)。


 連續鑄(zhu)造,在鋼(gang)鐵企業中(zhong)是工藝革新(xin)的大飛躍。連續鑄(zhu)造化最早開始生(sheng)產(chan)的品種就(jiu)是不(bu)(bu)銹鋼(gang),因為奧氏體(ti)系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)具(ju)有穩定的結晶組(zu)織(凝固及冷卻時,即(ji)使澆上水也(ye)不(bu)(bu)會產(chan)生(sheng)裂(lie)紋(wen),而鐵素體(ti)系列不(bu)(bu)銹鋼(gang)如果不(bu)(bu)注意均勻冷卻,就(jiu)會產(chan)生(sheng)裂(lie)紋(wen))。


 對半成(cheng)品的板坯(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)或(huo)扁(bian)坯(pi)(pi)(pi)鋼,要使用修(xiu)理用手動(dong)砂輪機將表面上的缺(que)陷等清除干凈。接下來,板坯(pi)(pi)(pi)要送到厚板熱軋(ya)、冷(leng)軋(ya)產(chan)(chan)品部(bu);方坯(pi)(pi)(pi)要送到型鋼軋(ya)制(zhi)產(chan)(chan)品部(bu),而扁(bian)鋼坯(pi)(pi)(pi)要送去軋(ya)制(zhi)圓(yuan)鋼、線(xian)材(cai)或(huo)鋼管(guan)產(chan)(chan)品。由(you)于連續鑄造的生產(chan)(chan)技術、質量管(guan)理嚴格化(hua),在一部(bu)分鋼種生產(chan)(chan)上,有(you)可能實現鑄鋼帶(dai)坯(pi)(pi)(pi)的無修(xiu)理化(hua)。


圖 5.jpg



 近(jin)年來,夢(meng)想的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝流(liu)程(cheng),即(ji)從熔融(rong)(rong)的(de)(de)(de)鋼水(shui)依靠薄材(cai)連(lian)續鑄造技術直接生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)出(chu)卷材(cai)(這樣就有可能省(sheng)掉熱軋工藝流(liu)程(cheng))。新(xin)日(ri)本制鐵公司的(de)(de)(de)光制鐵所已經(jing)設(she)備化(hua),進行專門的(de)(de)(de)固(gu)定(ding)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)了。后來,因(yin)為日(ri)本鋼鐵行業進行重組,成立了新(xin)日(ri)鐵住金不銹鋼公司,由于償還設(she)備投資的(de)(de)(de)經(jing)濟負擔過(guo)大而停(ting)業。將熔融(rong)(rong)的(de)(de)(de)鋼水(shui)經(jing)過(guo)雙擠壓(ya)輥(gun)表面凝固(gu)制成鑄鋼帶,捲(juan)成厚度為3mm左右的(de)(de)(de)鋼卷,是生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)奧氏體系列穩定(ding)的(de)(de)(de)金相組織不銹鋼最適當的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝流(liu)程(cheng)。期望將來能夠繼續生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)下去。所謂的(de)(de)(de)理想生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝流(liu)程(cheng)概略圖如圖5-5所示。