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(lu)冶煉


  不銹(xiu)鋼初期生產(chan),均(jun)采用坩堝法。產(chan)量有限,價格高(gao)昂(ang)。30年代(dai),如1934年美國開(kai)始建立了以電(dian)(弧)爐(lu)為主(zhu)要(yao)(yao)生產(chan)手段(duan)的(de)不銹(xiu)鋼專業小廠。40年代(dai)末(mo),在(zai)電(dian)(弧)爐(lu)上(shang)已普遍采用返回(hui)吹氧法冶煉(lian)工藝(yi)生產(chan)不銹(xiu)鋼。直(zhi)到(dao)60年代(dai)末(mo),它一(yi)直(zhi)是生產(chan)不銹(xiu)鋼的(de)主(zhu)要(yao)(yao)方法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶煉不銹鋼。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,原聯邦德國發(fa)明真空(kong)吹氧精(jing)煉(lian)(lian)法(VOD即(ji)(ji) Vacuum-Oxygen Decarburization);美國發(fa)明并建成世界上第一座氬氧脫(tuo)碳(tan)精(jing)煉(lian)(lian)爐(lu)(AOD即(ji)(ji) Argon-Oxygen Decarburization)。它把(ba)電爐(lu)變(bian)成只是熔(rong)煉(lian)(lian)的裝置,而將(jiang)精(jing)煉(lian)(lian)轉移到其它容器中進行,故稱爐(lu)外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)技術。這種方(fang)(fang)法具(ju)有一系列優點,使不(bu)銹鋼冶煉(lian)(lian)工藝取得(de)(de)重大突破。冶煉(lian)(lian)超低碳(tan)鋼變(bian)得(de)(de)容易,鋼的純凈度提高(gao)(典型碳(tan)含(han)量(liang)為0.05%C,最低值可達0.01~0.02%C)。同(tong)時成本大幅度下降。70年代以(yi)來,各種爐(lu)外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)技術獲得(de)(de)迅速發(fa)展。尤其是AOD法,已成為國外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)不(bu)銹鋼的主要方(fang)(fang)法。美國95%以(yi)上的不(bu)銹鋼均采用AOD爐(lu)精(jing)煉(lian)(lian)。


  我(wo)國(guo)(guo)于1973年(nian)在太(tai)原鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)開展了(le)氬(ya)氧(yang)精(jing)煉(lian)新(xin)工(gong)藝的(de)(de)試驗研(yan)究。1976年(nian)5月我(wo)國(guo)(guo)第一(yi)座(zuo)(6噸(dun))AOD爐(lu)(lu)投產(chan)。1983年(nian)9月又投產(chan)一(yi)座(zuo)18噸(dun)AOD爐(lu)(lu)。1977年(nian)在大連鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)研(yan)制成(cheng)功(gong)VOD爐(lu)(lu)外(wai)精(jing)爐(lu)(lu)裝置(zhi)及生(sheng)產(chan)超低碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)種的(de)(de)工(gong)藝。此外(wai),各地先(xian)后建成(cheng)了(le)容量不(bu)同、功(gong)能有(you)別(bie)的(de)(de)二次精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)。其中(zhong)包(bao)(bao)括(kuo)能進行電弧(hu)加熱、電磁攪拌、吹(chui)氬(ya)及成(cheng)分微調的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(LF),真空吹(chui)氧(yang)精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)(VOD),真空電弧(hu)加熱、合金(jin)加料、吹(chui)氧(yang)的(de)(de)真空鋼(gang)(gang)(gang)包(bao)(bao)爐(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在撫順鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang),利用(yong)1979年(nian)從(cong)西(xi)德(de)引進的(de)(de)30/60噸(dun)VOD/VHD爐(lu)(lu),于1982年(nian)生(sheng)產(chan)了(le)超低碳(tan)氮(C+N≤0.030%)鐵素體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)等(deng)。目前我(wo)國(guo)(guo)已(yi)有(you)VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)外(wai)精(jing)煉(lian)爐(lu)(lu)25座(zuo)以(yi)上(容量15~150t)。其中(zhong)以(yi)冶煉(lian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)為主的(de)(de)有(you)15座(zuo)。不(bu)僅特殊鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang),有(you)的(de)(de)機械廠(chang)也已(yi)采用(yong)這種裝備。其它中(zhong)、小型爐(lu)(lu)還有(you)許多座(zuo)。我(wo)國(guo)(guo)生(sheng)產(chan)的(de)(de)低碳(tan)超低碳(tan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)內(nei)在質量已(yi)不(bu)低于國(guo)(guo)外(wai)同類鋼(gang)(gang)(gang)種水平(ping)。


3. 特種(zhong)冶煉


  對(dui)于(yu)要(yao)求(qiu)(qiu)更高質量(liang)和(he)(he)(he)特(te)(te)(te)殊(shu)性能的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)耐(nai)蝕合(he)金(jin)等(deng)(deng)(deng),則采用(yong)(yong)特(te)(te)(te)種真空熔(rong)煉(lian)(lian)(lian)和(he)(he)(he)重(zhong)(zhong)熔(rong)工(gong)(gong)藝(yi)來(lai)生(sheng)產。其(qi)中包括真空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)、真空電弧(hu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)及電渣(zha)重(zhong)(zhong)熔(rong)、電子(zi)束(shu)(shu)(shu)和(he)(he)(he)等(deng)(deng)(deng)離子(zi)爐(lu)(lu)(lu)(lu)等(deng)(deng)(deng)。西方(fang)工(gong)(gong)業發達(da)國(guo)家為(wei)生(sheng)產特(te)(te)(te)別(bie)重(zhong)(zhong)要(yao)用(yong)(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)金(jin),增加(jia)了感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)等(deng)(deng)(deng)特(te)(te)(te)種熔(rong)煉(lian)(lian)(lian)設(she)備。而且(qie)日益更多(duo)地采用(yong)(yong)電渣(zha)重(zhong)(zhong)熔(rong)工(gong)(gong)藝(yi),以提高質量(liang)和(he)(he)(he)成材率。我國(guo)自1958年在(zai)東北等(deng)(deng)(deng)地開始建立(li)特(te)(te)(te)種熔(rong)煉(lian)(lian)(lian)車間以來(lai),至1980年在(zai)上(shang)海建成世界(jie)最大(da)的(de)(de)(de)250t電渣(zha)爐(lu)(lu)(lu)(lu),曾(ceng)為(wei)我國(guo)尖端工(gong)(gong)業和(he)(he)(he)特(te)(te)(te)種材料的(de)(de)(de)發展作出了重(zhong)(zhong)大(da)貢(gong)獻。隨著國(guo)民經濟(ji)各部門對(dui)關鍵材料和(he)(he)(he)高質量(liang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)需求(qiu)(qiu)日益增加(jia),這些(xie)方(fang)法仍(reng)是(shi)必不(bu)(bu)可少的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)生(sheng)產手段。美國(guo)于(yu)1969年采用(yong)(yong)真空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)與電子(zi)束(shu)(shu)(shu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)聯合(he)精煉(lian)(lian)(lian)法,生(sheng)產出EB26-1高純(chun)鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(實際達(da)到含(han)C:0.002%;含(han)N:0.008%)。我國(guo)首次(ci)試(shi)制生(sheng)產該(gai)鋼(gang)(gang)是(shi)在(zai)1975年,在(zai)長城鋼(gang)(gang)廠(chang),采用(yong)(yong)真空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)與電子(zi)束(shu)(shu)(shu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)雙聯工(gong)(gong)藝(yi),也達(da)到了C+N≤100ppm的(de)(de)(de)相同水(shui)平。我國(guo)首次(ci)試(shi)制生(sheng)產高純(chun)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是(shi)在(zai)1981年,在(zai)撫順鋼(gang)(gang)廠(chang),采用(yong)(yong)真空感(gan)(gan)應爐(lu)(lu)(lu)(lu)冶煉(lian)(lian)(lian)(其(qi)C、Si、P等(deng)(deng)(deng)含(han)量(liang)均達(da)到高純(chun)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)內(nei)控(kong)指標)。這些(xie)實例說明,對(dui)于(yu)用(yong)(yong)量(liang)不(bu)(bu)很大(da)的(de)(de)(de)特(te)(te)(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)關鍵材料或新(xin)型材料,我國(guo)特(te)(te)(te)種熔(rong)煉(lian)(lian)(lian)設(she)備和(he)(he)(he)技術(shu)已具有一定的(de)(de)(de)生(sheng)產實力。我國(guo)已是(shi)世界(jie)上(shang)工(gong)(gong)業電渣(zha)爐(lu)(lu)(lu)(lu)年產能力較大(da)的(de)(de)(de)國(guo)家之一。