不銹鋼的冶煉新工藝 氬氧精煉
在電弧爐中用普通吹氧的方法冶煉不銹鋼存在著一定的困難。主要是由于[Cr]/[C]與溫度間存在著一定的平衡關(guān)系,要想使終吹時的鋼液達到很高的[Cr]/[C]值,爐溫必須很高,這就會使爐襯受到嚴重的蝕損。而如果想在較低的終吹溫度條件下得到含碳較低的鋼液,則鋼中的鉻將大量燒損,滿足不了應(yīng)用要求。
近年來,隨著航空、化工、海洋等工業(yè)部門對不銹鋼的耐蝕性提出了越來越高的要求,因此,要求尋找出不銹鋼冶煉的新工藝來適應(yīng)在各類不銹鋼工程中的應(yīng)用。在已出現(xiàn)的新工藝中,以氬氧爐吹煉法(氬氧精煉)最成功而被廣泛應(yīng)用。氬氧爐吹煉法又叫做AOD法,實際上是一種電爐和氬氧爐的雙聯(lián)煉鋼方法。在這種方法中,電爐只是一個熔化工具,鋼液的精煉操作完全轉(zhuǎn)移到氬一氧爐中進行,和電弧爐法相比較,這種方法具有一系列的優(yōu)越性。在AOD法的基礎(chǔ)上, 從節(jié)省氬氣使用量的角度出發(fā),又出現(xiàn)了一種蒸汽一氧氣吹煉法,簡稱SOD法。除此而外,還有所謂桶爐精煉法(ASEA-SKF法)和真空精煉法(VOD法)等。
氬氧精煉( argon-oxygen decarburizing,AOD) 是從個爐型類似于側(cè)吹轉(zhuǎn)爐的爐底側(cè)面向熔池內(nèi)吹人不同比例的氬、氧混合氣體,來降低氣泡內(nèi)POO使鋼中的碳氧化,而鋼中的鉻不易氧化。脫碳保鉻不是在真空下,而是在常壓下進行。
這是美國聯(lián)合碳化物公司于1968 年試驗成功的一種生產(chǎn)不銹鋼的爐外精煉方法。該公司是一個生產(chǎn)大量鉻鐵的公司,一個叫Krivsky 的人在該公司從事研究工作時,于1954 年提出了用混合氣體降低PO來脫碳的設(shè)想,其研究成果分別于1956 年和1960 年獲得了專利。他認為一般的吹氧脫碳其可能的升溫范圍受到各種限制,而其他的高效率脫碳手段是真空熔煉( 當時還無真空下吹氧脫碳),但其成本又非常高。因此他提出了一種比較簡單而又經(jīng)濟的生產(chǎn)低碳鉻鋼的方法,即依靠氬、氧混合氣體來降低POO的脫碳方法。但是當時他的這個觀點并未被一些知名的不銹鋼生產(chǎn)廠所接受,只有一個很小的喬斯林(Joslyn)鋼廠對此感興趣。
1967 年在實驗工廠完成預(yù)備性試驗,1968 年4 月建成了第一座17t AOD爐開始工業(yè)性生產(chǎn)。這種工藝是把電爐初煉好的鋼液倒人AOD爐,用一定比例的氧和氬的混合氣體從爐下部側(cè)壁吹人爐內(nèi),在氧氬氣泡表面進行脫碳反應(yīng)。由于氬對所生成的一氧化碳的稀釋作用降低了氣泡內(nèi)的一氧化碳分壓,因此促進了脫碳,防止了鉻的氧化。