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(jing)間腐蝕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


  不銹鋼初期生(sheng)(sheng)產(chan),均采用(yong)坩(gan)堝法。產(chan)量有限,價格高昂(ang)。30年代(dai)(dai),如1934年美國開始建立了以電(弧)爐(lu)為主要生(sheng)(sheng)產(chan)手段(duan)的(de)不銹鋼專業小廠(chang)。40年代(dai)(dai)末,在(zai)電(弧)爐(lu)上已普遍采用(yong)返回吹氧法冶煉(lian)工藝生(sheng)(sheng)產(chan)不銹鋼。直到60年代(dai)(dai)末,它一直是生(sheng)(sheng)產(chan)不銹鋼的(de)主要方法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶(ye)煉不銹鋼。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(wai)精煉


  1968年(nian)(nian),原聯邦德國(guo)發明真(zhen)空吹氧精煉法(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美國(guo)發明并(bing)建(jian)成世界上第一座氬氧脫碳精煉爐(lu)(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電(dian)爐(lu)(lu)變成只是熔煉的(de)裝置,而將精煉轉移到其它容器中進行,故稱(cheng)爐(lu)(lu)外精煉技(ji)術(shu)。這種方法具有一系(xi)列優點,使不(bu)銹鋼(gang)冶煉工藝取得重大(da)突破。冶煉超低(di)碳鋼(gang)變得容易(yi),鋼(gang)的(de)純凈度提高(gao)(典型碳含量(liang)為(wei)0.05%C,最(zui)低(di)值(zhi)可達0.01~0.02%C)。同時成本大(da)幅度下降(jiang)。70年(nian)(nian)代(dai)以來,各種爐(lu)(lu)外精煉技(ji)術(shu)獲得迅(xun)速發展。尤其是AOD法,已成為(wei)國(guo)外精煉不(bu)銹鋼(gang)的(de)主要(yao)方法。美國(guo)95%以上的(de)不(bu)銹鋼(gang)均采用(yong)AOD爐(lu)(lu)精煉。


  我(wo)國于1973年在太原鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang)開展了(le)氬(ya)氧(yang)精煉(lian)新(xin)工藝的(de)(de)(de)試驗研究。1976年5月(yue)我(wo)國第一座(6噸)AOD爐(lu)(lu)(lu)投(tou)產(chan)。1983年9月(yue)又(you)投(tou)產(chan)一座18噸AOD爐(lu)(lu)(lu)。1977年在大連鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang)研制成功VOD爐(lu)(lu)(lu)外(wai)精爐(lu)(lu)(lu)裝(zhuang)置及(ji)生(sheng)產(chan)超低(di)碳鋼(gang)(gang)種的(de)(de)(de)工藝。此(ci)外(wai),各地先后(hou)建成了(le)容量不(bu)(bu)同、功能有(you)(you)別的(de)(de)(de)二次精煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)。其(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)括能進行電(dian)弧加(jia)(jia)熱、電(dian)磁(ci)攪拌、吹(chui)氬(ya)及(ji)成分微調的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(lu)(LF),真空吹(chui)氧(yang)精煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)(VOD),真空電(dian)弧加(jia)(jia)熱、合(he)金加(jia)(jia)料、吹(chui)氧(yang)的(de)(de)(de)真空鋼(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在撫順鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang),利用1979年從(cong)西德引進的(de)(de)(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu)(lu)(lu),于1982年生(sheng)產(chan)了(le)超低(di)碳氮(C+N≤0.030%)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)等(deng)。目前我(wo)國已(yi)有(you)(you)VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)(lu)外(wai)精煉(lian)爐(lu)(lu)(lu)25座以(yi)(yi)上(容量15~150t)。其(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)以(yi)(yi)冶煉(lian)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)有(you)(you)15座。不(bu)(bu)僅(jin)特殊鋼(gang)(gang)廠(chang)(chang),有(you)(you)的(de)(de)(de)機(ji)械(xie)廠(chang)(chang)也已(yi)采(cai)用這種裝(zhuang)備。其(qi)(qi)(qi)它中(zhong)(zhong)、小型(xing)爐(lu)(lu)(lu)還有(you)(you)許多座。我(wo)國生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)低(di)碳超低(di)碳不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)內(nei)在質量已(yi)不(bu)(bu)低(di)于國外(wai)同類鋼(gang)(gang)種水平。


3. 特種冶煉


  對(dui)于要(yao)求(qiu)(qiu)更高(gao)(gao)質(zhi)量(liang)和(he)特(te)(te)殊性能的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)耐蝕合金等(deng)(deng),則采(cai)用(yong)特(te)(te)種(zhong)真(zhen)空(kong)熔(rong)(rong)煉(lian)和(he)重熔(rong)(rong)工(gong)(gong)藝(yi)來生(sheng)(sheng)產(chan)。其中(zhong)包(bao)括真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)、真(zhen)空(kong)電(dian)(dian)弧爐(lu)(lu)及(ji)電(dian)(dian)渣(zha)重熔(rong)(rong)、電(dian)(dian)子(zi)束(shu)和(he)等(deng)(deng)離子(zi)爐(lu)(lu)等(deng)(deng)。西方工(gong)(gong)業發達國(guo)(guo)家為生(sheng)(sheng)產(chan)特(te)(te)別重要(yao)用(yong)途的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)和(he)合金,增(zeng)(zeng)加(jia)了感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)等(deng)(deng)特(te)(te)種(zhong)熔(rong)(rong)煉(lian)設(she)備。而且(qie)日益更多(duo)地采(cai)用(yong)電(dian)(dian)渣(zha)重熔(rong)(rong)工(gong)(gong)藝(yi),以提高(gao)(gao)質(zhi)量(liang)和(he)成(cheng)材(cai)(cai)率。我國(guo)(guo)自1958年(nian)在東北等(deng)(deng)地開始建立特(te)(te)種(zhong)熔(rong)(rong)煉(lian)車間(jian)以來,至(zhi)1980年(nian)在上海建成(cheng)世界最(zui)大的(de)(de)(de)(de)250t電(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu),曾為我國(guo)(guo)尖端工(gong)(gong)業和(he)特(te)(te)種(zhong)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)發展作(zuo)出了重大貢獻。隨著國(guo)(guo)民(min)經濟(ji)各(ge)部門對(dui)關鍵(jian)材(cai)(cai)料和(he)高(gao)(gao)質(zhi)量(liang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)需求(qiu)(qiu)日益增(zeng)(zeng)加(jia),這些方法仍(reng)是(shi)必(bi)不(bu)可(ke)少的(de)(de)(de)(de)重要(yao)生(sheng)(sheng)產(chan)手段。美國(guo)(guo)于1969年(nian)采(cai)用(yong)真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)與電(dian)(dian)子(zi)束(shu)爐(lu)(lu)聯合精煉(lian)法,生(sheng)(sheng)產(chan)出EB26-1高(gao)(gao)純鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(實際達到(dao)含C:0.002%;含N:0.008%)。我國(guo)(guo)首次(ci)試(shi)制生(sheng)(sheng)產(chan)該鋼(gang)是(shi)在1975年(nian),在長(chang)城鋼(gang)廠,采(cai)用(yong)真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)與電(dian)(dian)子(zi)束(shu)爐(lu)(lu)雙聯工(gong)(gong)藝(yi),也達到(dao)了C+N≤100ppm的(de)(de)(de)(de)相同水平。我國(guo)(guo)首次(ci)試(shi)制生(sheng)(sheng)產(chan)高(gao)(gao)純奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)是(shi)在1981年(nian),在撫順鋼(gang)廠,采(cai)用(yong)真(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)冶煉(lian)(其C、Si、P等(deng)(deng)含量(liang)均達到(dao)高(gao)(gao)純不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)內控(kong)指標)。這些實例說明(ming),對(dui)于用(yong)量(liang)不(bu)很(hen)大的(de)(de)(de)(de)特(te)(te)殊要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)材(cai)(cai)料或(huo)新型材(cai)(cai)料,我國(guo)(guo)特(te)(te)種(zhong)熔(rong)(rong)煉(lian)設(she)備和(he)技術已具有一定的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)實力。我國(guo)(guo)已是(shi)世界上工(gong)(gong)業電(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu)年(nian)產(chan)能力較大的(de)(de)(de)(de)國(guo)(guo)家之一。