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(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)電爐所熔(rong)化的(de)(de)不(bu)銹鋼,因為含碳(tan)量高,所以,要使用(yong)AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等(deng)所謂的(de)(de)脫氣(qi)設備(亦稱爐外精煉爐)進(jin)行脫碳(tan)、脫氣(qi)處理。同時還(huan)要按標(biao)準的(de)(de)要求,調整其化學成分。AOD、VOD的(de)(de)概念圖(tu)如(ru)圖(tu)5-2所示(shi)。因為不(bu)銹鋼是含有(you)鉻的(de)(de)鋼,向爐內吹入氧進(jin)行脫碳(tan)時,為了同時提取出形成的(de)(de)鉻的(de)(de)氧化物,需要降(jiang)低爐內的(de)(de)一氧化碳(tan)分壓。
在(zai)脫(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)設備(bei)(bei)(bei)AOD,是使(shi)(shi)用(yong)氬(Ar)進(jin)行稀釋而(er)降低分壓,使(shi)(shi)用(yong)氧氣(qi)(qi)脫(tuo)(tuo)碳(tan)。對奧氏體系列(lie)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)一直(zhi)是使(shi)(shi)用(yong)這種高效(xiao)率脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)處(chu)理工藝。最近(jin),在(zai)真空(kong)狀態下(xia)進(jin)行處(chu)理的(de)(de)(de)真空(kong)AOD也設備(bei)(bei)(bei)化了(le)。另外,VOD或RH都(dou)是以(yi)(yi)真空(kong)方式進(jin)行脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)處(chu)理的(de)(de)(de)設備(bei)(bei)(bei),它們適合于生(sheng)(sheng)(sheng)產鐵素(su)體系列(lie)中的(de)(de)(de)超(chao)低碳(tan)和(he)超(chao)低氮(dan)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種。專業(ye)(ye)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)日(ri)本(ben)(ben)冶金(jin)工業(ye)(ye)公(gong)(gong)司和(he)日(ri)本(ben)(ben)金(jin)屬工業(ye)(ye)公(gong)(gong)司,一直(zhi)以(yi)(yi)電(dian)爐(lu)(lu)(lu)-AOD為(wei)主,特殊(shu)鋼(gang)(gang)種則使(shi)(shi)用(yong)VOD對鋼(gang)(gang)進(jin)行熔化。有高爐(lu)(lu)(lu)設備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產廠參與(yu)了(le)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)初期,使(shi)(shi)用(yong)生(sheng)(sheng)(sheng)產普通(tong)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基(ji)本(ben)(ben)生(sheng)(sheng)(sheng)產工藝流程,靈(ling)活地運用(yong)高爐(lu)(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)(lu)-脫(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)設備(bei)(bei)(bei),繼而(er)在(zai)電(dian)爐(lu)(lu)(lu)進(jin)行熔化后,在(zai)轉爐(lu)(lu)(lu)-VOD或者在(zai)所(suo)謂RH的(de)(de)(de)工藝中,進(jin)行預備(bei)(bei)(bei)脫(tuo)(tuo)碳(tan)-脫(tuo)(tuo)碳(tan)、脫(tuo)(tuo)氣(qi)(qi)處(chu)理。日(ri)本(ben)(ben)制(zhi)鋼(gang)(gang)公(gong)(gong)司的(de)(de)(de)周(zhou)南制(zhi)造所(suo),到現在(zai)還是以(yi)(yi)電(dian)爐(lu)(lu)(lu)-轉爐(lu)(lu)(lu)-VOD生(sheng)(sheng)(sheng)產熔鋼(gang)(gang)。RH是新日(ri)本(ben)(ben)制(zhi)鐵公(gong)(gong)司室蘭制(zhi)鐵所(suo)在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)產不銹(xiu)鋼(gang)(gang)時(shi)所(suo)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)(de),現在(zai)已經不用(yong)了(le)。
最近(jin),電(dian)(dian)爐(lu)(lu)及(ji)(ji)脫(tuo)(tuo)氣設備已由(you)專業廠生產(chan)制造(zao)。電(dian)(dian)爐(lu)(lu)從(cong)30~60噸容(rong)量開始向(xiang)生產(chan)150噸容(rong)量的(de)(de)(de)大型化邁進。還有,作為(wei)一項技術開發,確(que)立了先使用(yong)(yong)高(gao)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)熔(rong)化鋼水,然后(hou)在轉爐(lu)(lu)上加(jia)入(ru)鐵(tie)合金以及(ji)(ji)不銹(xiu)鋼廢材料進行熔(rong)化的(de)(de)(de)方(fang)法。新日鐵(tie)住友(you)金屬不銹(xiu)鋼公司(si)和(he)JFE鋼鐵(tie)公司(si),在生產(chan)馬氏體系(xi)列(lie)(lie)和(he)鐵(tie)素體系(xi)列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼中,使用(yong)(yong)高(gao)爐(lu)(lu)熔(rong)化鋼水,然后(hou)再運用(yong)(yong)轉爐(lu)(lu)、脫(tuo)(tuo)氣設備精(jing)煉(lian)制造(zao)。奧氏體系(xi)列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼,因(yin)鎳的(de)(de)(de)熔(rong)化比較難,從(cong)技術上講(jiang)是可能的(de)(de)(de),但電(dian)(dian)爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)效率太低,所以不用(yong)(yong)電(dian)(dian)爐(lu)(lu)。
JFE鋼鐵(tie)公司,在(zai)鉻(ge)原(yuan)材(cai)料(liao)使用(yong)方面,確定了(le)革新(xin)的(de)(de)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石熔(rong)化還(huan)原(yuan)技術。使用(yong)STAR爐(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)融(rong)還(huan)原(yuan)爐(SR-KCB爐)將(jiang)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石和不銹(xiu)鋼料(liao)頭、廢(fei)屑熔(rong)融(rong)還(huan)原(yuan),再用(yong)脫(tuo)碳(tan)爐(DC-KCB爐)和VOD進行脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣處理,這是一(yi)種(zhong)理想(xiang)的(de)(de)方法(fa)。熔(rong)融(rong)還(huan)原(yuan)爐(SR-KCB爐)從熔(rong)化開始就將(jiang)粉末狀的(de)(de)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石直接添加進去,因(yin)為(wei)粉末狀的(de)(de)鉻(ge)礦(kuang)(kuang)石能(neng)夠廉價(jia)購人,因(yin)此(ci),在(zai)熔(rong)煉工藝上,它具有成本競爭(zheng)力(li)。
脫碳(tan)、脫氣處理后的(de)(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(gang)(不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)),由(you)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)包送往連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)上。連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)概念圖如圖5-3所示。連(lian)續(xu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)最上部分設(she)(she)置鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)包,在其下部設(she)(she)有澆(jiao)口可以開閉(bi)。鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)經過(guo)(guo)純(chun)化包(純(chun)化包的(de)(de)(de)功能是使鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)中的(de)(de)(de)夾(jia)雜物飄浮在鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)的(de)(de)(de)表面上),然后通(tong)過(guo)(guo)鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)澆(jiao)口注入鑄(zhu)(zhu)(zhu)模,進(jin)行(xing)第(di)1次(ci)冷(leng)卻。再(zai)往下通(tong)過(guo)(guo)噴水(shui)降溫(wen)器和游動輥(gun),在2次(ci)冷(leng)卻區(qu)進(jin)行(xing)凝(ning)固(gu)。凝(ning)固(gu)后的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)塊由(you)夾(jia)送輥(gun)送往下部。按預定長度用氣割(乙炔(gui))切斷后,由(you)搬運(yun)裝置將(jiang)其運(yun)往儲存處。從鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)包澆(jiao)口流出(chu)到形(xing)成表面凝(ning)固(gu)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)坯之間,熔(rong)融鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)如果(guo)與(yu)空氣接觸(chu),就會(hui)形(xing)成氧化的(de)(de)(de)夾(jia)雜物缺陷(xian),所以必須設(she)(she)法使其不(bu)受空氣氧化。為此采(cai)取在純(chun)化包內使用氬(Ar)進(jin)行(xing)置換,并在鑄(zhu)(zhu)(zhu)模內的(de)(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(gang)上面覆蓋粉末狀的(de)(de)(de)熔(rong)融性耐火粉末等措施,實現(xian)無氧化鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)技術進(jin)行(xing)生產。
連續鑄造設備的形(xing)式(shi)有(you)垂直(zhi)型、彎曲(qu)型和水平(ping)型。其高(gao)(gao)度(du)不要超過廠房高(gao)(gao)度(du)。最近(jin)多(duo)數采取彎曲(qu)型。水平(ping)型則(ze)生(sheng)產鋼坯為(wei)矩形(xing)截面的產品,現已(yi)經設備化并組成生(sheng)產流水線,見(jian)圖5-4。
在連續鑄(zhu)造設(she)(she)備(bei)中(zhong),熔融鋼(gang)(gang)水隨冷卻而凝固,形(xing)成的(de)鑄(zhu)造扁形(xing)塊一(yi)(yi)般的(de)稱為板坯、方(fang)坯或鑄(zhu)錠,其(qi)形(xing)狀應盡(jin)量地做到接近于下(xia)一(yi)(yi)道工序所需要(yao)的(de)形(xing)狀(near next shape)。在連續鑄(zhu)造設(she)(she)備(bei)開發之前,是在所謂的(de)鑄(zhu)模內從上部或下(xia)部流(liu)進的(de)鋼(gang)(gang)水,使其(qi)凝固,做成鋼(gang)(gang)錠。然后在開坯軋(ya)制(zhi)工藝過(guo)程中(zhong),進行再加(jia)熱、軋(ya)制(zhi),制(zhi)成板坯、方(fang)坯或扁鋼(gang)(gang)坯。
連續(xu)鑄造(zao),在鋼鐵企業中是(shi)工藝革新的大飛(fei)躍(yue)。連續(xu)鑄造(zao)化最早開始(shi)生產(chan)的品種就是(shi)不(bu)(bu)(bu)銹鋼,因為奧(ao)氏體系(xi)列不(bu)(bu)(bu)銹鋼具有穩定的結晶組織(凝固及冷(leng)卻時(shi),即使澆上水(shui)也(ye)不(bu)(bu)(bu)會產(chan)生裂紋,而鐵素體系(xi)列不(bu)(bu)(bu)銹鋼如果(guo)不(bu)(bu)(bu)注意均勻冷(leng)卻,就會產(chan)生裂紋)。
對半成品(pin)(pin)的(de)板坯(pi)、方坯(pi)或扁(bian)坯(pi)鋼(gang)(gang),要使用(yong)(yong)修理(li)用(yong)(yong)手動砂輪機將表面上(shang)的(de)缺(que)陷等(deng)清(qing)除干凈。接下來,板坯(pi)要送(song)(song)到(dao)厚板熱軋、冷(leng)軋產(chan)品(pin)(pin)部(bu);方坯(pi)要送(song)(song)到(dao)型鋼(gang)(gang)軋制產(chan)品(pin)(pin)部(bu),而(er)扁(bian)鋼(gang)(gang)坯(pi)要送(song)(song)去軋制圓鋼(gang)(gang)、線材或鋼(gang)(gang)管產(chan)品(pin)(pin)。由于連續鑄造的(de)生產(chan)技術、質量管理(li)嚴格(ge)化,在一(yi)部(bu)分鋼(gang)(gang)種生產(chan)上(shang),有可能實現鑄鋼(gang)(gang)帶坯(pi)的(de)無(wu)修理(li)化。
近年(nian)來(lai),夢想的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng),即從熔融(rong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)水依(yi)靠薄材(cai)連續(xu)鑄(zhu)造技術(shu)直接生(sheng)產(chan)出卷材(cai)(這樣(yang)就有(you)可能省掉熱(re)軋(ya)工(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng))。新日(ri)本(ben)制(zhi)鐵(tie)公(gong)司的(de)(de)(de)光制(zhi)鐵(tie)所已經設備化,進(jin)行(xing)專門的(de)(de)(de)固定生(sheng)產(chan)了(le)。后來(lai),因(yin)為(wei)日(ri)本(ben)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)行(xing)業進(jin)行(xing)重組(zu),成立了(le)新日(ri)鐵(tie)住(zhu)金不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)公(gong)司,由于償還設備投資(zi)的(de)(de)(de)經濟負(fu)擔過(guo)大而停業。將熔融(rong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)水經過(guo)雙(shuang)擠壓(ya)輥表面凝(ning)固制(zhi)成鑄(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)帶,捲成厚度為(wei)3mm左右的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)卷,是生(sheng)產(chan)奧氏體系列穩定的(de)(de)(de)金相組(zu)織不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)最適當的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)。期望(wang)將來(lai)能夠繼(ji)續(xu)生(sheng)產(chan)下去。所謂的(de)(de)(de)理想生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)概略(lve)圖如(ru)圖5-5所示(shi)。