不銹鋼的生產(chǎn)及工藝
不銹鋼生產(chǎn)工藝主要分為一步法、二步法和三步法,以及新型一體化生產(chǎn)方法。一步法冶煉為:鐵水+AOD(氬氧精煉爐);二步法為:EAF(電弧爐)+AOD(氬氧精煉爐);三步法為:EAF(電弧爐)+AOD(氬氧精煉爐)+VOD(真空氧氣脫碳爐) 。其中,AOD精煉法、KAWASAKI-BOP法、CLU法、金屬精煉法和克虜伯復合吹煉法等五種不銹鋼材冶煉工藝都是用于生產(chǎn)不銹鋼,但各有不同的效率、成本和風險。
01AOD精煉法
這種方法也被稱為氬氧脫碳法,是一種廣泛用于不銹鋼冶煉的先進技術。這種方法以其設備簡單、操作方便、適應性強、投資省和生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點而被廣泛采用。在具體的操作過程中,高爐鐵水和電爐上熔化的鋼水,經(jīng)鋼包注入AOD爐,冶煉時吹入O2、Ar或N2混合氣體,對鋼水進行脫碳處理。同時,加料系統(tǒng)會加入還原劑、脫硫劑、鐵合金或冷卻劑等調(diào)整鋼水成分和溫度,最終冶煉出合格的不銹鋼材料。此外,AOD法的理論依據(jù)與VOD法基本相同,其降低Pco的方法不是采用真空法,而是利用氬氣稀釋爐內(nèi)的一氧化碳氣體來降低Pco,從而可以在較低的溫度下不使鉻氧化而將碳脫到很低的水平。
02KAWASAKI-BOP法
這是一種不銹鋼冶煉工藝,它類似于從爐頂氧槍吹氧的BOF氧氣轉爐。具有7個可以吹氧的底部風口,這些風口使用丙烷氣進行冷卻(氣體裂化)。此外,通過轉爐的風口還可噴吹石灰粉。在具體的操作過程中,底部吹氧量需要控制在40%以下,其余的氧氣則由頂吹供給熔池。這種冶煉方法以其設備簡單、操作方便、適應性強、投資省和生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點而被廣泛采用。
03CLU法
全稱Creusot-Loire and Uddeholm process,是由法國的Creusot-Loire公司和瑞典的Uddeholm公司于1972年共同研發(fā)的一種爐外精煉技術。這種技術在原理上與氬氧精煉法相似,其主要差異在于,CLU法是通過使用水蒸氣來稀釋脫碳反應產(chǎn)生的一氧化碳,而不是采用成本較高的氬氣。這種方法以其設備簡單、操作方便、適應性強、投資省和生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點而被廣泛采用。
04金屬精煉法
一種深度提純金屬的技術,常用于提高金屬純度和去除其中的雜質(zhì)。常見的精煉方法有火法精煉、電解精煉等。火法精煉是指在高溫下通過各種方法從粗金屬中除去雜質(zhì)的過程,如加劑法、熔析法、精餾等,主要用于重有色金屬和某些輕有色金屬的精煉。例如,銅可以通過置換法進行精煉:CuSO4+Fe==Cu+FeSO4。
電解精煉則是利用不同元素的陽極溶解或陰極析出難易程度的差異而提取純金屬的技術,常用于有色金屬的精煉,如粗銅,粗銀,粗鎳等的精煉。此外,鋼包吹氬精煉工藝也是一種常用的精煉方法,其過程為:鋼水出到包中后,將氬氣從包底吹入包中,通過控制吹氬的壓力和時間,使鋼水沸騰精煉,達到均勻鋼液化學成分和溫度,加快化學反應,去除有害氣體和夾雜物,凈化鋼液。
05克虜伯復合吹煉法
由克虜伯鋼廠研發(fā)的一種不銹鋼冶煉方法,它是BOF轉爐的改進型。該方法通過氧槍和轉爐側壁的風口進行復合吹煉,并導入工藝氣體以提高脫碳率。在吹煉開始時,同時從爐頂氧槍和側壁風口吹氧,吹氧達到一定溫度后,加入鐵合金和廢鋼。此外,根據(jù)具體需要,克虜伯復合吹煉法在冶煉過程中還可以分批加入各種合金料、石灰或廢鋼。值得注意的是,當碳含量達到臨界值后,克虜伯復合吹煉法會降低工藝氣體的氧含量,并加入惰性氣體,如氮氣或氬氣,以逐漸降低碳含量。這樣的設計使得該冶煉方法具有很高的靈活性和適應性。
在鋼鐵行業(yè)中我們經(jīng)常會聽到冷軋和熱軋兩個概念,那么到底什么是不銹鋼的冷軋和熱軋呢?,接下來我們給大家簡單分享一下關于不銹鋼冷軋和熱軋的相關知識,讓大家有一個初步的了解。
06不銹鋼熱軋
熱軋是相對于冷軋而言的,冷軋在材料的再結晶溫度以下進行軋制的,而熱軋是在材料的再結晶溫度以上進行軋制。熱軋鋼板的韌性和表面平整性差,硬度較低,容易進行加工,板材的延展性能優(yōu)秀。其表面有氧化皮,光潔度低,一般為中厚板,具有優(yōu)異的耐磨性、耐腐蝕性能,價格相對較低,且板厚有下差;熱軋板的用途廣泛,主要用于:石油化工、航天、建筑、鋼結構件、橋梁、船舶、車輛的生產(chǎn),還可以用來生產(chǎn)各種的冷軋產(chǎn)品。
熱軋的終止溫度一般為800~900℃,之后一般在空氣中冷卻,因而熱軋狀態(tài)相當于正火處理。大部分鋼材都用熱軋方法軋制。熱軋狀態(tài)交貨的鋼材,由于高溫的緣故,表面生成一層氧化鐵皮,因而具有一定的耐蝕性,可露天存放。
優(yōu)點:
成型速度快、產(chǎn)量高,且不損傷涂層,可以做成多種多樣的截面形式,以適應使用條件的需要;冷軋可以使鋼材產(chǎn)生很大的塑性變形,從而提高了鋼材的屈服點。
缺點:
1.雖然成型過程中沒有經(jīng)過熱態(tài)塑性壓縮,但截面內(nèi)仍然存在殘余應力,對鋼材整體和局部屈曲的特性必然產(chǎn)生影響;
2.冷軋型鋼樣式一般為開口截面,使得截面的自由扭轉剛度較低。在受彎時容易出現(xiàn)扭轉,受壓時容易出現(xiàn)彎扭屈曲,抗扭性能較差;
3.冷軋成型鋼壁厚較小,在板件銜接的轉角處又沒有加厚,承受局部性的集中荷載的能力弱。
07不銹鋼冷軋
冷軋不銹鋼板是以熱軋卷為原料,在材料的再結晶溫度以下,經(jīng)熱軋→酸洗→冷軋的工藝過程軋制而成的。通過冷軋,可以得到厚度更薄、精度更高的冷軋鋼帶和鋼板,其板材的平直度、表面無氧化皮、光潔度更高,易于進行涂鍍加工,同時具有沖壓性能高和屈服點低等特點,但是,冷軋板有一定程度的加工硬化,其韌性低,且價格較貴;冷軋板的用途廣泛,主要用于汽車、電器產(chǎn)品、印制、建筑、建材等行業(yè),同時還是生產(chǎn)有機涂層鋼板的最佳選材。
優(yōu)點:
可以破壞鋼錠的鑄造組織,細化鋼材的晶粒,并消除顯微組織的缺陷,從而使鋼材組織密實,力學性能得到改善。這種改善主要體現(xiàn)在沿軋制方向上,從而使鋼材在一定程度上不再是各向同性體;澆注時形成的氣泡、裂紋和疏松,也可在高溫和壓力作用下被焊合。
缺點:
1.經(jīng)過熱軋之后,鋼材內(nèi)部的非金屬夾雜物(主要是硫化物和氧化物,還有硅酸鹽)被壓成薄片,出現(xiàn)分層現(xiàn)象。分層使鋼材沿厚度方向受拉的性能大大惡化,并且有可能在焊縫收縮時出現(xiàn)層間撕裂。焊縫收縮誘發(fā)的局部應變時常達到屈服點應變的數(shù)倍,比荷載引起的應變大得多;
2.不均勻冷卻造成的殘余應力。殘余應力是在沒有外力作用下內(nèi)部自相平衡的應力,各種截面的熱軋型鋼都有這類殘余應力,一般型鋼截面尺寸越大,殘余應力也越大。殘余應力雖然是自相平衡的,但對鋼構件在外力作用下的性能還是有一定影響。如對變形、穩(wěn)定性、抗疲勞等方面都可能產(chǎn)生不利的作用。

08冷軋與熱軋的區(qū)別
上面說了不銹鋼板有熱軋和冷軋之分,簡單的來說,冷軋與熱軋主要是軋制過程的溫度不同。“冷”為常溫,“熱”為高溫(即結晶溫度)
其次是生產(chǎn)工序不同,熱軋是在材料的再結晶溫度以上進行軋制的,而冷軋是在再結晶溫度以下進行軋制的,其最明顯、最簡單的區(qū)別就是產(chǎn)品的表面與厚度不同,熱軋產(chǎn)品表面有氧化皮、較為粗糙,在加工性能如熱處理等方面也不及冷軋好用,板材厚度多數(shù)在3.0mm及3.0mm以上。
而冷軋是以熱軋卷為原料進行軋制而成的,冷軋產(chǎn)品的尺寸精度較高,表面無氧化皮、光潔度更高,質(zhì)量更好,后期加工性能比較優(yōu)良,厚度范圍基本在6mm以下,一般常見厚度范圍是0.05mm~3mm。
其次,冷軋成型的鋼材允許截面出現(xiàn)局部屈曲,從而可以充分利用桿件屈曲后的承載力;而熱軋型鋼不允許截面發(fā)生局部屈曲。且殘余應力產(chǎn)生的原因不同,因此截面上的分布也有很大差異。
最后,熱軋型鋼的自由扭轉剛度比冷軋型鋼高,所以熱軋型鋼的抗扭性能要優(yōu)于冷軋型鋼。