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(dian)爐(lu)冶(ye)煉(lian)


  不銹鋼(gang)初期(qi)生(sheng)產,均采用(yong)(yong)坩堝法。產量有限,價格高昂。30年代(dai),如1934年美國(guo)開(kai)始(shi)建立了以電(弧(hu))爐(lu)為(wei)主要生(sheng)產手(shou)段的不銹鋼(gang)專業小廠。40年代(dai)末,在電(弧(hu))爐(lu)上已普(pu)遍(bian)采用(yong)(yong)返回吹氧法冶煉工藝生(sheng)產不銹鋼(gang)。直到60年代(dai)末,它一直是生(sheng)產不銹鋼(gang)的主要方(fang)法。


  我國于1951年開始在重慶特殊鋼廠用電弧爐冶(ye)煉(lian)不(bu)銹鋼(gang)。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(guo)發(fa)(fa)明真空吹氧(yang)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)法(fa)(fa)(fa)(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美(mei)國(guo)發(fa)(fa)明并建成世界上(shang)第一座氬氧(yang)脫碳(tan)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)爐(lu)(lu)(lu)(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把電(dian)爐(lu)(lu)(lu)變(bian)成只是熔煉(lian)(lian)(lian)的(de)裝置,而將精(jing)煉(lian)(lian)(lian)轉移到其它容器中進行,故稱爐(lu)(lu)(lu)外精(jing)煉(lian)(lian)(lian)技術。這種(zhong)方法(fa)(fa)(fa)具(ju)有(you)一系列優點,使不銹(xiu)鋼(gang)(gang)冶煉(lian)(lian)(lian)工藝取得重大(da)突破。冶煉(lian)(lian)(lian)超低(di)(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)變(bian)得容易,鋼(gang)(gang)的(de)純凈度(du)(du)提高(典(dian)型(xing)碳(tan)含量為0.05%C,最低(di)(di)值可達0.01~0.02%C)。同時成本大(da)幅度(du)(du)下(xia)降。70年代以來,各種(zhong)爐(lu)(lu)(lu)外精(jing)煉(lian)(lian)(lian)技術獲得迅(xun)速(su)發(fa)(fa)展。尤其是AOD法(fa)(fa)(fa),已成為國(guo)外精(jing)煉(lian)(lian)(lian)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)主要(yao)方法(fa)(fa)(fa)。美(mei)國(guo)95%以上(shang)的(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)均采用AOD爐(lu)(lu)(lu)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)。


  我國(guo)于(yu)1973年(nian)(nian)在(zai)太原(yuan)鋼(gang)廠(chang)開展了(le)氬(ya)氧精(jing)(jing)(jing)煉新工(gong)藝的(de)(de)試(shi)驗研究。1976年(nian)(nian)5月(yue)我國(guo)第一(yi)座(zuo)(6噸)AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)投(tou)產。1983年(nian)(nian)9月(yue)又投(tou)產一(yi)座(zuo)18噸AOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)。1977年(nian)(nian)在(zai)大連鋼(gang)廠(chang)研制成功VOD爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)外(wai)(wai)精(jing)(jing)(jing)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)裝置及生(sheng)(sheng)產超低碳鋼(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)工(gong)藝。此外(wai)(wai),各地先后建成了(le)容(rong)量(liang)不(bu)同、功能(neng)有別的(de)(de)二次精(jing)(jing)(jing)煉爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)。其中(zhong)包(bao)括能(neng)進行電弧(hu)加熱(re)、電磁攪拌、吹氬(ya)及成分微(wei)調的(de)(de)鋼(gang)包(bao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(LF),真(zhen)(zhen)(zhen)空吹氧精(jing)(jing)(jing)煉爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(VOD),真(zhen)(zhen)(zhen)空電弧(hu)加熱(re)、合金加料、吹氧的(de)(de)真(zhen)(zhen)(zhen)空鋼(gang)包(bao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(VOD/VHD)等(deng)。在(zai)撫順鋼(gang)廠(chang),利用1979年(nian)(nian)從西德(de)引進的(de)(de)30/60噸VOD/VHD爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu),于(yu)1982年(nian)(nian)生(sheng)(sheng)產了(le)超低碳氮(C+N≤0.030%)鐵(tie)素體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)等(deng)。目前我國(guo)已(yi)有VOD、AOD等(deng)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)外(wai)(wai)精(jing)(jing)(jing)煉爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)25座(zuo)以上(容(rong)量(liang)15~150t)。其中(zhong)以冶煉不(bu)銹(xiu)鋼(gang)為主的(de)(de)有15座(zuo)。不(bu)僅特(te)殊鋼(gang)廠(chang),有的(de)(de)機械廠(chang)也已(yi)采用這種(zhong)(zhong)裝備。其它中(zhong)、小型爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)還有許多座(zuo)。我國(guo)生(sheng)(sheng)產的(de)(de)低碳超低碳不(bu)銹(xiu)鋼(gang)內在(zai)質量(liang)已(yi)不(bu)低于(yu)國(guo)外(wai)(wai)同類(lei)鋼(gang)種(zhong)(zhong)水平(ping)。


3. 特(te)種冶煉


  對(dui)于(yu)(yu)要求(qiu)更(geng)高(gao)質量和(he)(he)(he)特(te)(te)殊性能的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)耐蝕合金等(deng)(deng)(deng),則(ze)采(cai)用(yong)特(te)(te)種(zhong)(zhong)真(zhen)(zhen)空(kong)熔(rong)(rong)煉(lian)和(he)(he)(he)重(zhong)(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)工藝來生(sheng)產(chan)(chan)。其(qi)中包(bao)括真(zhen)(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)、真(zhen)(zhen)空(kong)電(dian)(dian)(dian)弧爐(lu)(lu)及電(dian)(dian)(dian)渣(zha)重(zhong)(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)、電(dian)(dian)(dian)子束(shu)(shu)和(he)(he)(he)等(deng)(deng)(deng)離子爐(lu)(lu)等(deng)(deng)(deng)。西方工業(ye)(ye)發(fa)達國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家為(wei)生(sheng)產(chan)(chan)特(te)(te)別重(zhong)(zhong)(zhong)要用(yong)途的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合金,增加了(le)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)等(deng)(deng)(deng)特(te)(te)種(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)煉(lian)設備。而且(qie)日益更(geng)多地采(cai)用(yong)電(dian)(dian)(dian)渣(zha)重(zhong)(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)工藝,以(yi)(yi)提高(gao)質量和(he)(he)(he)成材率。我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)自1958年(nian)在東北(bei)等(deng)(deng)(deng)地開始(shi)建立特(te)(te)種(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)煉(lian)車間以(yi)(yi)來,至1980年(nian)在上海建成世(shi)界(jie)最(zui)大(da)的(de)(de)(de)250t電(dian)(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu),曾(ceng)為(wei)我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)尖端工業(ye)(ye)和(he)(he)(he)特(te)(te)種(zhong)(zhong)材料(liao)的(de)(de)(de)發(fa)展作出(chu)(chu)了(le)重(zhong)(zhong)(zhong)大(da)貢獻。隨著國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)民(min)經濟各部(bu)門(men)對(dui)關鍵材料(liao)和(he)(he)(he)高(gao)質量不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)需求(qiu)日益增加,這些方法仍是必不(bu)(bu)可少的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要生(sheng)產(chan)(chan)手段。美國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)于(yu)(yu)1969年(nian)采(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)與電(dian)(dian)(dian)子束(shu)(shu)爐(lu)(lu)聯(lian)合精煉(lian)法,生(sheng)產(chan)(chan)出(chu)(chu)EB26-1高(gao)純(chun)鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(實際達到(dao)含C:0.002%;含N:0.008%)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)首次(ci)試制(zhi)生(sheng)產(chan)(chan)該鋼(gang)(gang)(gang)是在1975年(nian),在長(chang)城鋼(gang)(gang)(gang)廠,采(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)與電(dian)(dian)(dian)子束(shu)(shu)爐(lu)(lu)雙聯(lian)工藝,也達到(dao)了(le)C+N≤100ppm的(de)(de)(de)相(xiang)同水平(ping)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)首次(ci)試制(zhi)生(sheng)產(chan)(chan)高(gao)純(chun)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)是在1981年(nian),在撫順鋼(gang)(gang)(gang)廠,采(cai)用(yong)真(zhen)(zhen)空(kong)感(gan)應(ying)爐(lu)(lu)冶煉(lian)(其(qi)C、Si、P等(deng)(deng)(deng)含量均達到(dao)高(gao)純(chun)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)內控指(zhi)標)。這些實例(li)說明,對(dui)于(yu)(yu)用(yong)量不(bu)(bu)很大(da)的(de)(de)(de)特(te)(te)殊要求(qiu)的(de)(de)(de)關鍵材料(liao)或新型材料(liao),我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)特(te)(te)種(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)煉(lian)設備和(he)(he)(he)技術已具(ju)有一定的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)實力(li)(li)。我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)已是世(shi)界(jie)上工業(ye)(ye)電(dian)(dian)(dian)渣(zha)爐(lu)(lu)年(nian)產(chan)(chan)能力(li)(li)較大(da)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)家之一。