不锈钢的冶炼及其纯度同耐腐蚀等性能有极大关系。早在不锈钢发展初期,因碳含量高造成的晶间腐蚀问题几乎阻碍了其发展。不锈钢冶炼工艺的变革与进步,所起的一个重要作用是降低钢中碳含量,它既使炼钢工艺变得容易控制,又使产品成本下降。


1. 电炉冶炼


  不锈钢初期生产,均采用坩埚法。产量有限,价格高昂。30年代,如1934年美国开始建立了以电(弧)炉为主要生产手段的不锈钢专业小厂。40年代末,在电(弧)炉上已普遍采用返回吹氧法冶炼工艺生产不锈钢。直到60年代末,它一直是生产不锈钢的主要方法。


  我国于1951年开始在重庆特殊钢厂用电弧炉冶炼不锈钢。1956年在抚顺钢厂开发了返回料吹氧冶炼不锈钢。这种方法可以利用废不锈钢,有利于生产低碳(≤0.08%C)不锈钢。但是,生产超低碳(≤0.03%C)不锈钢难度较大,铬的回收率低,需要使用大量的低碳铬铁或金属铬,电耗高,效率低。1964年3月,在重庆特殊钢厂用三联热装法和冷装氧化法炼出我国第一批超低碳不锈钢。过去由于冶炼超低碳不锈钢困难较大,成本高,只能或更多地是冶炼添加钛、铌的稳定化不锈钢(如1Cr18Ni9Ti等),以改善晶间腐蚀性能。


2. 炉外精炼


  1968年,原联邦德国发明真空吹氧精炼法(VOD即 Vacuum-Oxygen Decarburization);美国发明并建成世界上第一座氩氧脱碳精炼炉(AOD即 Argon-Oxygen Decarburization)。它把电炉变成只是熔炼的装置,而将精炼转移到其它容器中进行,故称炉外精炼技术。这种方法具有一系列优点,使不锈钢冶炼工艺取得重大突破。冶炼超低碳钢变得容易,钢的纯净度提高(典型碳含量为0.05%C,最低值可达0.01~0.02%C)。同时成本大幅度下降。70年代以来,各种炉外精炼技术获得迅速发展。尤其是AOD法,已成为国外精炼不锈钢的主要方法。美国95%以上的不锈钢均采用AOD炉精炼。


  我国于1973年在太原钢厂开展了氩氧精炼新工艺的试验研究。1976年5月我国第一座(6吨)AOD炉投产。1983年9月又投产一座18吨AOD炉。1977年在大连钢厂研制成功VOD炉外精炉装置及生产超低碳钢种的工艺。此外,各地先后建成了容量不同、功能有别的二次精炼炉。其中包括能进行电弧加热、电磁搅拌、吹氩及成分微调的钢包炉(LF),真空吹氧精炼炉(VOD),真空电弧加热、合金加料、吹氧的真空钢包炉(VOD/VHD)等。在抚顺钢厂,利用1979年从西德引进的30/60吨VOD/VHD炉,于1982年生产了超低碳氮(C+N≤0.030%)铁素体不锈钢等。目前我国已有VOD、AOD等炉外精炼炉25座以上(容量15~150t)。其中以冶炼不锈钢为主的有15座。不仅特殊钢厂,有的机械厂也已采用这种装备。其它中、小型炉还有许多座。我国生产的低碳超低碳不锈钢内在质量已不低于国外同类钢种水平。


3. 特种冶炼


  对于要求更高质量和特殊性能的不锈钢和耐蚀合金等,则采用特种真空熔炼和重熔工艺来生产。其中包括真空感应炉、真空电弧炉及电渣重熔、电子束和等离子炉等。西方工业发达国家为生产特别重要用途的不锈钢和合金,增加了感应炉等特种熔炼设备。而且日益更多地采用电渣重熔工艺,以提高质量和成材率。我国自1958年在东北等地开始建立特种熔炼车间以来,至1980年在上海建成世界最大的250t电渣炉,曾为我国尖端工业和特种材料的发展作出了重大贡献。随着国民经济各部门对关键材料和高质量不锈钢的需求日益增加,这些方法仍是必不可少的重要生产手段。美国于1969年采用真空感应炉与电子束炉联合精炼法,生产出EB26-1高纯铁素体不锈钢(实际达到含C:0.002%;含N:0.008%)。我国首次试制生产该钢是在1975年,在长城钢厂,采用真空感应炉与电子束炉双联工艺,也达到了C+N≤100ppm的相同水平。我国首次试制生产高纯奥氏体不锈钢是在1981年,在抚顺钢厂,采用真空感应炉冶炼(其C、Si、P等含量均达到高纯不锈钢内控指标)。这些实例说明,对于用量不很大的特殊要求的关键材料或新型材料,我国特种熔炼设备和技术已具有一定的生产实力。我国已是世界上工业电渣炉年产能力较大的国家之一。