不銹鋼的生產大體上可分為冶煉(煉鋼和澆鑄)和加工(開坯、熱軋、冷軋、制管、拔絲等)兩個階段。煉鋼和澆鑄是不銹鋼生產流程中的關鍵工序,它不僅決定所生產鋼種的化學成分,而且對保證產品質量、降低生產成本、提高生產效率具有重要作用。由于不銹鋼的特性和對產品質量的特殊要求,使得前部工序的煉鋼和澆鑄工藝和熱軋、冷軋、熱處理等后部工序具有不同于普通鋼的特點,有一套獨特的工藝制度,相應地也采用了許多新的工藝和設備。不銹鋼的冶煉和加工工藝與普通鋼相比有了飛速發展。
不銹鋼冶煉工藝的特點主要可以概括為以下幾點:
1. 嚴格控制冶煉化學成分
為滿足不銹鋼防銹、耐酸等多種用途的要求,設計出的大量的不銹鋼鋼種各有不同的化學成分,除含有常規的碳、硅、錳、磷、硫外,還有鉻、鎳、鉬、鈮、銅、鈦、鋁、氮等多種元素。不銹鋼冶煉要求嚴格控制化學成分,使之符合產品標準,這不僅直接影響產品的使用性能,而且也影響后部工序中的軋制加工性能和產品的表面質量。
2. 妥善解決“降碳”和“保鉻”的矛盾
為防止在大氣中產生腐蝕,一般情況下不銹鋼中含鉻量大約在12%以上,而進一步提高耐蝕性能,鋼中還需加入更多的鉻和一定量的鎳、鉬、鈦等合金元素,以適應更加苛刻的使用環境。準確控制鉻的含量和提高鉻的回收是冶煉的一個重要技術指標。而碳又是對不銹鋼耐蝕性能有不良影響的主要元素之一,脫碳是銹鋼冶煉中必須完成的另一個重要任務。因此,既要含有大量的鉻又要盡量低的碳含量以改善其耐蝕性能,但在正常冶煉溫度下,要把碳降至0.03%以下,則平衡的鉻只能保持在4%左右,而提高冶煉溫度雖能適當提高鉻的平衡含量,但耐火材料卻難以承受。
為此,采用在真空下精煉或向鋼液中吹氬、氮等惰性氣體以稀釋爐氣中的一氧化碳等方法,從而達到降碳保鉻的目的。20世紀60年代開發了VOD精煉不銹鋼、AOD精煉不銹鋼等爐外精煉新技術,開辟了不銹鋼冶煉的新紀元。
3. 降低煉鋼成本是不銹鋼生產工藝水平的一個重要標志
不銹鋼冶煉中要使用大量昂貴的合金料,加之不銹鋼煉鋼澆注工藝又比較復雜,煉鋼成本在總的生產成本中占有相當大的比例,因而改進工藝,降低煉鋼成本具有重要意義。例如,改進原料配比,選用廉價合金,采用返回法冶煉,節約合金料;采用連鑄技術以降低消耗、提高收得率;提高爐齡、降低耐火材料消耗等等。
4. 保證表面質量是不銹鋼生產中的一項重要任務
不銹鋼產品對表面質量的要求很嚴格,因此,在不銹鋼生產中自始至終要把保證表面質量放在重要位置,而采取許多特殊的工藝措施。例如煉鋼中嚴格控制冶煉化學成分,澆注時采用無氧保護澆鑄,對錠、坯表面缺陷的修磨等。