不銹鋼管鋼坯冶煉生產工藝介紹

? 1. 電爐－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－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）。生產不銹鋼管鋼坯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。

? 使用電爐所熔化的不銹鋼，因為含碳量高，所以，要使用AOD（Argon Oxygen Decar burization),VOD(Vacuum Oxygen Decarburi-ation)或者 RH(Reinstahl Hitter werk& Heraus)等所謂的脫氣設備（亦稱爐外精煉爐）進行脫碳、脫氣處理。同時還要按標準的要求，調整其化學成分。AOD、VOD的概念圖如圖5-2所示。因為不銹鋼是含有鉻的鋼，向爐內吹入氧進行脫碳時，為了同時提取出形成的鉻的氧化物，需要降低爐內的一氧化碳分壓。

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?在脫氣設備AOD,是使用氬（Ar)進行稀釋而降低分壓，使用氧氣脫碳。對奧氏體系列不銹鋼一直是使用這種高效率脫碳、脫氣處理工藝。最近，在真空狀態下進行處理的真空AOD也設備化了。另外，VOD或RH都是以真空方式進行脫碳、脫氣處理的設備，它們適合于生產鐵素體系列中的超低碳和超低氮的鋼種。專業生產不銹鋼的日本冶金工業公司和日本金屬工業公司，一直以電爐－AOD為主，特殊鋼種則使用VOD對鋼進行熔化。有高爐設備的生產廠參與了生產不銹鋼的初期，使用生產普通鋼的基本生產工藝流程，靈活地運用高爐－轉爐－脫氣設備，繼而在電爐進行熔化后，在轉爐－VOD或者在所謂RH的工藝中，進行預備脫碳－脫碳、脫氣處理。日本制鋼公司的周南制造所，到現在還是以電爐－轉爐－VOD生產熔鋼。RH是新日本制鐵公司室蘭制鐵所在生產不銹鋼時所使用的，現在已經不用了。

最近，電爐及脫氣設備已由專業廠生產制造。電爐從30~60噸容量開始向生產150噸容量的大型化邁進。還有，作為一項技術開發，確立了先使用高爐的熔化鋼水，然后在轉爐上加入鐵合金以及不銹鋼廢材料進行熔化的方法。新日鐵住友金屬不銹鋼公司和JFE鋼鐵公司，在生產馬氏體系列和鐵素體系列不銹鋼中，使用高爐熔化鋼水，然后再運用轉爐、脫氣設備精煉制造。奧氏體系列不銹鋼，因鎳的熔化比較難，從技術上講是可能的，但電爐的效率太低，所以不用電爐。

JFE鋼鐵公司，在鉻原材料使用方面，確定了革新的鉻礦石熔化還原技術。使用STAR爐（Stainless Advanced Reactor)及熔融還原爐（SR-KCB爐）將鉻礦石和不銹鋼料頭、廢屑熔融還原，再用脫碳爐（DC-KCB爐）和VOD進行脫碳、脫氣處理，這是一種理想的方法。熔融還原爐（SR-KCB爐）從熔化開始就將粉末狀的鉻礦石直接添加進去，因為粉末狀的鉻礦石能夠廉價購人，因此，在熔煉工藝上，它具有成本競爭力。

脫碳、脫氣處理后的熔鋼（不銹鋼水），由鋼水包送往連續鑄造設備上。連續鑄造設備的概念圖如圖5-3所示。連續鑄造設備的最上部分設置鋼水包，在其下部設有澆口可以開閉。鋼水經過純化包（純化包的功能是使鋼水中的夾雜物飄浮在鋼水的表面上），然后通過鋼水澆口注入鑄模，進行第1次冷卻。再往下通過噴水降溫器和游動輥，在2次冷卻區進行凝固。凝固后的鑄塊由夾送輥送往下部。按預定長度用氣割（乙炔）切斷后，由搬運裝置將其運往儲存處。從鋼水包澆口流出到形成表面凝固的鋼坯之間，熔融鋼水如果與空氣接觸，就會形成氧化的夾雜物缺陷，所以必須設法使其不受空氣氧化。為此采取在純化包內使用氬（Ar)進行置換，并在鑄模內的熔鋼上面覆蓋粉末狀的熔融性耐火粉末等措施，實現無氧化鑄造技術進行生產。

?連續鑄造設備的形式有垂直型、彎曲型和水平型。其高度不要超過廠房高度。最近多數采取彎曲型。水平型則生產鋼坯為矩形截面的產品，現已經設備化并組成生產流水線，見圖5-4。

?在連續鑄造設備中，熔融鋼水隨冷卻而凝固，形成的鑄造扁形塊一般的稱為板坯、方坯或鑄錠，其形狀應盡量地做到接近于下一道工序所需要的形狀（near next shape)。在連續鑄造設備開發之前，是在所謂的鑄模內從上部或下部流進的鋼水，使其凝固，做成鋼錠。然后在開坯軋制工藝過程中，進行再加熱、軋制，制成板坯、方坯或扁鋼坯。

?連續鑄造，在鋼鐵企業中是工藝革新的大飛躍。連續鑄造化最早開始生產的品種就是不銹鋼，因為奧氏體系列不銹鋼具有穩定的結晶組織（凝固及冷卻時，即使澆上水也不會產生裂紋，而鐵素體系列不銹鋼如果不注意均勻冷卻，就會產生裂紋）。

?對半成品的板坯、方坯或扁坯鋼，要使用修理用手動砂輪機將表面上的缺陷等清除干凈。接下來，板坯要送到厚板熱軋、冷軋產品部；方坯要送到型鋼軋制產品部，而扁鋼坯要送去軋制圓鋼、線材或鋼管產品。由于連續鑄造的生產技術、質量管理嚴格化，在一部分鋼種生產上，有可能實現鑄鋼帶坯的無修理化。

?近年來，夢想的生產工藝流程，即從熔融的鋼水依靠薄材連續鑄造技術直接生產出卷材（這樣就有可能省掉熱軋工藝流程）。新日本制鐵公司的光制鐵所已經設備化，進行專門的固定生產了。后來，因為日本鋼鐵行業進行重組，成立了新日鐵住金不銹鋼公司，由于償還設備投資的經濟負擔過大而停業。將熔融的鋼水經過雙擠壓輥表面凝固制成鑄鋼帶，捲成厚度為3mm左右的鋼卷，是生產奧氏體系列穩定的金相組織不銹鋼最適當的生產工藝流程。期望將來能夠繼續生產下去。所謂的理想生產工藝流程概略圖如圖5-5所示。