1. 電(dian)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。
使(shi)用(yong)電爐(lu)(lu)所熔化(hua)(hua)的(de)(de)不銹(xiu)鋼,因(yin)為(wei)含碳(tan)量高,所以,要(yao)使(shi)用(yong)AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所謂的(de)(de)脫(tuo)氣設備(亦稱爐(lu)(lu)外精(jing)煉爐(lu)(lu))進行脫(tuo)碳(tan)、脫(tuo)氣處(chu)理(li)。同時還要(yao)按標(biao)準的(de)(de)要(yao)求,調整(zheng)其化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)。AOD、VOD的(de)(de)概念圖如(ru)圖5-2所示。因(yin)為(wei)不銹(xiu)鋼是含有鉻(ge)的(de)(de)鋼,向爐(lu)(lu)內(nei)吹入(ru)氧(yang)進行脫(tuo)碳(tan)時,為(wei)了同時提取出形成(cheng)的(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物,需要(yao)降低爐(lu)(lu)內(nei)的(de)(de)一氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)分(fen)(fen)壓。
在(zai)脫(tuo)氣(qi)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)AOD,是(shi)(shi)使(shi)(shi)用氬(Ar)進行稀釋而降低分壓(ya),使(shi)(shi)用氧氣(qi)脫(tuo)碳(tan)(tan)。對奧氏體系列不(bu)銹鋼(gang)(gang)一(yi)直是(shi)(shi)使(shi)(shi)用這(zhe)種高效率脫(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)氣(qi)處(chu)(chu)理工(gong)(gong)藝。最(zui)近,在(zai)真(zhen)(zhen)空狀態下進行處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)真(zhen)(zhen)空AOD也設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)化(hua)(hua)了(le)。另外(wai),VOD或(huo)RH都是(shi)(shi)以(yi)(yi)真(zhen)(zhen)空方式進行脫(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)氣(qi)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei),它們適(shi)合于生(sheng)產鐵(tie)(tie)素體系列中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)超(chao)低碳(tan)(tan)和(he)超(chao)低氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)種。專業生(sheng)產不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)日(ri)本(ben)(ben)冶金工(gong)(gong)業公(gong)司(si)和(he)日(ri)本(ben)(ben)金屬工(gong)(gong)業公(gong)司(si),一(yi)直以(yi)(yi)電爐(lu)(lu)-AOD為主,特(te)殊鋼(gang)(gang)種則(ze)使(shi)(shi)用VOD對鋼(gang)(gang)進行熔(rong)(rong)化(hua)(hua)。有高爐(lu)(lu)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產廠參與了(le)生(sheng)產不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)初期,使(shi)(shi)用生(sheng)產普通鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基本(ben)(ben)生(sheng)產工(gong)(gong)藝流程,靈活(huo)地運用高爐(lu)(lu)-轉(zhuan)爐(lu)(lu)-脫(tuo)氣(qi)設(she)備(bei)(bei)(bei)(bei),繼而在(zai)電爐(lu)(lu)進行熔(rong)(rong)化(hua)(hua)后(hou),在(zai)轉(zhuan)爐(lu)(lu)-VOD或(huo)者在(zai)所(suo)謂(wei)RH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝中,進行預備(bei)(bei)(bei)(bei)脫(tuo)碳(tan)(tan)-脫(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)氣(qi)處(chu)(chu)理。日(ri)本(ben)(ben)制(zhi)鋼(gang)(gang)公(gong)司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)周南(nan)制(zhi)造(zao)所(suo),到現在(zai)還是(shi)(shi)以(yi)(yi)電爐(lu)(lu)-轉(zhuan)爐(lu)(lu)-VOD生(sheng)產熔(rong)(rong)鋼(gang)(gang)。RH是(shi)(shi)新(xin)日(ri)本(ben)(ben)制(zhi)鐵(tie)(tie)公(gong)司(si)室蘭制(zhi)鐵(tie)(tie)所(suo)在(zai)生(sheng)產不(bu)銹鋼(gang)(gang)時所(suo)使(shi)(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de),現在(zai)已(yi)經不(bu)用了(le)。
最近,電(dian)爐(lu)及脫氣(qi)設備已由專(zhuan)業(ye)廠生(sheng)產(chan)制造。電(dian)爐(lu)從30~60噸(dun)(dun)容(rong)量開始向生(sheng)產(chan)150噸(dun)(dun)容(rong)量的大(da)型化(hua)邁進(jin)。還(huan)有,作為一項(xiang)技術開發,確立了(le)先(xian)使用(yong)高爐(lu)的熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后在(zai)轉(zhuan)爐(lu)上加入鐵合金以及不(bu)(bu)銹鋼(gang)廢材料進(jin)行(xing)熔(rong)化(hua)的方法。新日鐵住友金屬不(bu)(bu)銹鋼(gang)公司(si)和JFE鋼(gang)鐵公司(si),在(zai)生(sheng)產(chan)馬(ma)氏體系(xi)列和鐵素體系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang)中,使用(yong)高爐(lu)熔(rong)化(hua)鋼(gang)水,然后再運用(yong)轉(zhuan)爐(lu)、脫氣(qi)設備精煉(lian)制造。奧氏體系(xi)列不(bu)(bu)銹鋼(gang),因鎳的熔(rong)化(hua)比較(jiao)難,從技術上講(jiang)是可能的,但(dan)電(dian)爐(lu)的效率(lv)太低(di),所以不(bu)(bu)用(yong)電(dian)爐(lu)。
JFE鋼鐵公司,在鉻(ge)原(yuan)材料(liao)(liao)使(shi)(shi)用(yong)方面,確(que)定了革新(xin)的鉻(ge)礦石熔(rong)(rong)化(hua)還原(yuan)技術(shu)。使(shi)(shi)用(yong)STAR爐(Stainless Advanced Reactor)及熔(rong)(rong)融還原(yuan)爐(SR-KCB爐)將(jiang)鉻(ge)礦石和不銹鋼料(liao)(liao)頭、廢屑熔(rong)(rong)融還原(yuan),再(zai)用(yong)脫(tuo)碳(tan)(tan)爐(DC-KCB爐)和VOD進(jin)行脫(tuo)碳(tan)(tan)、脫(tuo)氣(qi)處理,這(zhe)是一種理想的方法。熔(rong)(rong)融還原(yuan)爐(SR-KCB爐)從熔(rong)(rong)化(hua)開始就將(jiang)粉(fen)末狀的鉻(ge)礦石直接添加(jia)進(jin)去,因(yin)為粉(fen)末狀的鉻(ge)礦石能夠廉價購人,因(yin)此,在熔(rong)(rong)煉工藝上,它具有成本(ben)競爭(zheng)力。
脫碳(tan)、脫氣(qi)處(chu)理后的(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)(不銹鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)),由鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)包(bao)(bao)送(song)往(wang)連續鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)備(bei)(bei)上(shang)(shang)。連續鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)概念圖如圖5-3所(suo)示。連續鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)最上(shang)(shang)部分(fen)設(she)置鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)包(bao)(bao),在(zai)(zai)其下部設(she)有澆口可(ke)以(yi)開閉。鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)經過純(chun)化(hua)(hua)包(bao)(bao)(純(chun)化(hua)(hua)包(bao)(bao)的(de)(de)功能是使鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)夾雜物飄浮在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)表面上(shang)(shang)),然(ran)后通過鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)澆口注(zhu)入鑄(zhu)(zhu)模(mo),進(jin)行(xing)第1次冷卻。再往(wang)下通過噴水(shui)(shui)(shui)降(jiang)溫器和(he)游動輥(gun),在(zai)(zai)2次冷卻區進(jin)行(xing)凝(ning)固。凝(ning)固后的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)塊由夾送(song)輥(gun)送(song)往(wang)下部。按預(yu)定(ding)長度用氣(qi)割(乙炔)切斷后,由搬運裝置將(jiang)其運往(wang)儲存處(chu)。從鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)包(bao)(bao)澆口流(liu)出到形成(cheng)表面凝(ning)固的(de)(de)鋼(gang)(gang)坯(pi)之間,熔(rong)融鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)如果與(yu)空氣(qi)接觸,就會形成(cheng)氧(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)夾雜物缺陷,所(suo)以(yi)必須設(she)法使其不受空氣(qi)氧(yang)化(hua)(hua)。為(wei)此采(cai)取在(zai)(zai)純(chun)化(hua)(hua)包(bao)(bao)內使用氬(Ar)進(jin)行(xing)置換(huan),并在(zai)(zai)鑄(zhu)(zhu)模(mo)內的(de)(de)熔(rong)鋼(gang)(gang)上(shang)(shang)面覆蓋粉(fen)(fen)末狀的(de)(de)熔(rong)融性(xing)耐(nai)火粉(fen)(fen)末等措施,實現無氧(yang)化(hua)(hua)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)技術(shu)進(jin)行(xing)生產。
連(lian)續鑄造設備(bei)的(de)形式有垂直型、彎曲(qu)型和水平型。其(qi)高度不要(yao)超過廠房高度。最近多數采取彎曲(qu)型。水平型則生(sheng)(sheng)產鋼坯為(wei)矩(ju)形截面(mian)的(de)產品,現已經設備(bei)化并(bing)組(zu)成生(sheng)(sheng)產流水線,見(jian)圖5-4。
在連續鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)設(she)備中,熔(rong)融鋼水隨冷卻(que)而(er)凝固,形(xing)成的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)扁形(xing)塊(kuai)一般(ban)的(de)稱為板坯(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)或鑄(zhu)(zhu)(zhu)錠,其形(xing)狀應盡量地做(zuo)到接近于下一道工序所需(xu)要(yao)的(de)形(xing)狀(near next shape)。在連續鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)設(she)備開發之(zhi)前,是在所謂的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)模內從(cong)上部(bu)(bu)或下部(bu)(bu)流進(jin)的(de)鋼水,使其凝固,做(zuo)成鋼錠。然(ran)后(hou)在開坯(pi)(pi)(pi)軋制(zhi)(zhi)工藝過程(cheng)中,進(jin)行(xing)再加熱、軋制(zhi)(zhi),制(zhi)(zhi)成板坯(pi)(pi)(pi)、方坯(pi)(pi)(pi)或扁鋼坯(pi)(pi)(pi)。
連續鑄造,在鋼鐵(tie)企業中(zhong)是(shi)工藝革新(xin)的(de)大飛躍。連續鑄造化最早開始生(sheng)產(chan)的(de)品種(zhong)就是(shi)不(bu)(bu)銹鋼,因為奧氏(shi)體系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼具有穩(wen)定的(de)結晶組織(凝固及冷(leng)卻(que)時,即使澆(jiao)上水也不(bu)(bu)會產(chan)生(sheng)裂紋(wen),而鐵(tie)素體系列(lie)不(bu)(bu)銹鋼如果不(bu)(bu)注意均勻冷(leng)卻(que),就會產(chan)生(sheng)裂紋(wen))。
對半成品(pin)的板坯、方(fang)坯或扁坯鋼(gang),要(yao)使用修(xiu)理(li)用手動(dong)砂輪機將表面上的缺(que)陷等(deng)清除干(gan)凈。接下來(lai),板坯要(yao)送(song)到厚板熱軋、冷(leng)軋產(chan)品(pin)部;方(fang)坯要(yao)送(song)到型鋼(gang)軋制產(chan)品(pin)部,而(er)扁鋼(gang)坯要(yao)送(song)去軋制圓鋼(gang)、線材或鋼(gang)管產(chan)品(pin)。由于連續鑄造的生(sheng)產(chan)技(ji)術、質量管理(li)嚴格化,在一部分鋼(gang)種(zhong)生(sheng)產(chan)上,有可能(neng)實現鑄鋼(gang)帶坯的無修(xiu)理(li)化。
近(jin)年來(lai),夢想(xiang)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng),即從熔(rong)(rong)融的(de)(de)鋼水依(yi)靠薄材(cai)連續鑄造技(ji)術直接生(sheng)產(chan)(chan)(chan)出(chu)卷材(cai)(這樣(yang)就有可能(neng)省掉(diao)熱(re)軋工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng))。新日本制鐵公司的(de)(de)光(guang)制鐵所已(yi)經(jing)設(she)備(bei)化,進行專門的(de)(de)固(gu)定生(sheng)產(chan)(chan)(chan)了。后來(lai),因為日本鋼鐵行業(ye)進行重組(zu),成(cheng)立(li)了新日鐵住金不(bu)銹鋼公司,由于償還設(she)備(bei)投(tou)資的(de)(de)經(jing)濟負擔過大(da)而停業(ye)。將熔(rong)(rong)融的(de)(de)鋼水經(jing)過雙擠壓(ya)輥表面(mian)凝固(gu)制成(cheng)鑄鋼帶(dai),捲成(cheng)厚度為3mm左右的(de)(de)鋼卷,是生(sheng)產(chan)(chan)(chan)奧氏體系列穩定的(de)(de)金相組(zu)織不(bu)銹鋼最適當的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng)。期望將來(lai)能(neng)夠繼續生(sheng)產(chan)(chan)(chan)下(xia)去。所謂的(de)(de)理(li)想(xiang)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)(liu)程(cheng)概(gai)略圖如(ru)圖5-5所示(shi)。