1. 电炉-有电弧式电炉和高频感应式电炉。前者是利用在电极和废料、合金铁之间形成的电弧的热量进行精炼;后者是在坩埚周围缠上线圈,依靠感应电流进行精炼。


 2. 连续铸造-连续铸造亦称CC,是将熔化的钢水浇注到铸模内,在用水进行冷却同时,利用辊道运送到下一个工位,连续地制成坯料(如板坯、方坯、钢锭)。生产不锈钢是由不锈钢专业生产厂开始的,特别是含有Cr-Ni的奥氏体系列不锈钢,使用电炉生产是高效的,到现在这种技术还在继续使用。因为不锈钢料头、废屑、边角余料其价格比较高,旧物回收业者也到市中心地带进行回收(参照地球环境、废弃物再利用章节)。图5-1表示生产不锈钢的工艺流程。不锈钢生产厂将购进的料头边角余料、废屑等和在制造工程中产生的料头、边角余料、废屑等作为原料,再加人铁合金进行熔化。电炉则是最适当的熔化炉。作为铁合金一般的是使用铁铬合金和铁镍合金。



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  使用电炉所熔化的不锈钢,因为含碳量高,所以,要使用AOD(Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所谓的脱气设备(亦称炉外精炼炉)进行脱碳、脱气处理。同时还要按标准的要求,调整其化学成分。AOD、VOD的概念图如图5-2所示。因为不锈钢是含有铬的钢,向炉内吹入氧进行脱碳时,为了同时提取出形成的铬的氧化物,需要降低炉内的一氧化碳分压。


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 在脱气设备AOD,是使用氩(Ar)进行稀释而降低分压,使用氧气脱碳。对奥氏体系列不锈钢一直是使用这种高效率脱碳、脱气处理工艺。最近,在真空状态下进行处理的真空AOD也设备化了。另外,VOD或RH都是以真空方式进行脱碳、脱气处理的设备,它们适合于生产铁素体系列中的超低碳和超低氮的钢种。专业生产不锈钢的日本冶金工业公司和日本金属工业公司,一直以电炉-AOD为主,特殊钢种则使用VOD对钢进行熔化。有高炉设备的生产厂参与了生产不锈钢的初期,使用生产普通钢的基本生产工艺流程,灵活地运用高炉-转炉-脱气设备,继而在电炉进行熔化后,在转炉-VOD或者在所谓RH的工艺中,进行预备脱碳-脱碳、脱气处理。日本制钢公司的周南制造所,到现在还是以电炉-转炉-VOD生产熔钢。RH是新日本制铁公司室兰制铁所在生产不锈钢时所使用的,现在已经不用了。


最近,电炉及脱气设备已由专业厂生产制造。电炉从30~60吨容量开始向生产150吨容量的大型化迈进。还有,作为一项技术开发,确立了先使用高炉的熔化钢水,然后在转炉上加入铁合金以及不锈钢废材料进行熔化的方法。新日铁住友金属不锈钢公司和JFE钢铁公司,在生产马氏体系列和铁素体系列不锈钢中,使用高炉熔化钢水,然后再运用转炉、脱气设备精炼制造。奥氏体系列不锈钢,因镍的熔化比较难,从技术上讲是可能的,但电炉的效率太低,所以不用电炉。


JFE钢铁公司,在铬原材料使用方面,确定了革新的铬矿石熔化还原技术。使用STAR炉(Stainless Advanced Reactor)及熔融还原炉(SR-KCB炉)将铬矿石和不锈钢料头、废屑熔融还原,再用脱碳炉(DC-KCB炉)和VOD进行脱碳、脱气处理,这是一种理想的方法。熔融还原炉(SR-KCB炉)从熔化开始就将粉末状的铬矿石直接添加进去,因为粉末状的铬矿石能够廉价购人,因此,在熔炼工艺上,它具有成本竞争力。


脱碳、脱气处理后的熔钢(不锈钢水),由钢水包送往连续铸造设备上。连续铸造设备的概念图如图5-3所示。连续铸造设备的最上部分设置钢水包,在其下部设有浇口可以开闭。钢水经过纯化包(纯化包的功能是使钢水中的夹杂物飘浮在钢水的表面上),然后通过钢水浇口注入铸模,进行第1次冷却。再往下通过喷水降温器和游动辊,在2次冷却区进行凝固。凝固后的铸块由夹送辊送往下部。按预定长度用气割(乙炔)切断后,由搬运装置将其运往储存处。从钢水包浇口流出到形成表面凝固的钢坯之间,熔融钢水如果与空气接触,就会形成氧化的夹杂物缺陷,所以必须设法使其不受空气氧化。为此采取在纯化包内使用氩(Ar)进行置换,并在铸模内的熔钢上面覆盖粉末状的熔融性耐火粉末等措施,实现无氧化铸造技术进行生产。



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 连续铸造设备的形式有垂直型、弯曲型和水平型。其高度不要超过厂房高度。最近多数采取弯曲型。水平型则生产钢坯为矩形截面的产品,现已经设备化并组成生产流水线,见图5-4。


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 在连续铸造设备中,熔融钢水随冷却而凝固,形成的铸造扁形块一般的称为板坯、方坯或铸锭,其形状应尽量地做到接近于下一道工序所需要的形状(near next shape)。在连续铸造设备开发之前,是在所谓的铸模内从上部或下部流进的钢水,使其凝固,做成钢锭。然后在开坯轧制工艺过程中,进行再加热、轧制,制成板坯、方坯或扁钢坯。


 连续铸造,在钢铁企业中是工艺革新的大飞跃。连续铸造化最早开始生产的品种就是不锈钢,因为奥氏体系列不锈钢具有稳定的结晶组织(凝固及冷却时,即使浇上水也不会产生裂纹,而铁素体系列不锈钢如果不注意均匀冷却,就会产生裂纹)。


 对半成品的板坯、方坯或扁坯钢,要使用修理用手动砂轮机将表面上的缺陷等清除干净。接下来,板坯要送到厚板热轧、冷轧产品部;方坯要送到型钢轧制产品部,而扁钢坯要送去轧制圆钢、线材或钢管产品。由于连续铸造的生产技术、质量管理严格化,在一部分钢种生产上,有可能实现铸钢带坯的无修理化。


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 近年来,梦想的生产工艺流程,即从熔融的钢水依靠薄材连续铸造技术直接生产出卷材(这样就有可能省掉热轧工艺流程)。新日本制铁公司的光制铁所已经设备化,进行专门的固定生产了。后来,因为日本钢铁行业进行重组,成立了新日铁住金不锈钢公司,由于偿还设备投资的经济负担过大而停业。将熔融的钢水经过双挤压辊表面凝固制成铸钢带,捲成厚度为3mm左右的钢卷,是生产奥氏体系列稳定的金相组织不锈钢最适当的生产工艺流程。期望将来能够继续生产下去。所谓的理想生产工艺流程概略图如图5-5所示。