由于不锈钢已具备建筑材料所要求的许多理想性能,它在金属中可以说是独一无二的,而其发展仍在继续。为使不锈钢在传统的应用中性能更好,一直在改进现有的类型,而且,为了满足高级建筑应用的严格要求,正在开发新的不锈钢。目前世界上不锈钢的冶炼有三种方法,即一步法,二步法,三步法。
一步法:即电炉一步冶炼不锈钢。由于一步法对原料要求苛刻(需返回不锈钢废钢、低碳铬铁和金属铬),生产中原材料、能源介质消耗高,成本高,冶炼周期长,生产率低,产品品种少,质量差,炉衬寿命短,耐火材料消耗高,因此目前很少采用此法生产不锈钢。
二步法1965年和1968年,VOD和AOD精炼装置相继产生,它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性作用。前者是真空吹氧脱碳,后者是用氩气和氮气稀释气体来脱碳。将这两种精炼设施的任何一种与电炉相配合,这就形成了不锈钢的二步法生产工艺。
采用电炉与VOD二步法炼钢工艺比较适合小规模多品种的兼容厂的不锈钢生产。采用电炉与AOD的二步法炼钢工艺生产不锈钢具有如下优点:1、AOD生产工艺对原材料要求较低,电炉出钢含C可达2%左右,因此可以采用廉价的高碳FECR和20%的不锈钢废钢作为原料,降低了操作成本。2、AOD法可以一步将钢水中的碳托道0.08%,如果延长冶炼时间,增加AR量,还可进一步将钢水中的谈脱到0.03%以下,除超低碳。超低氮不锈钢外,95%的品种都可以生产。3、不锈钢生产周期相对VOD较短,灵活性较好。4、生产系统设备总投资较VOD贵,但比三步法少。5、AOD炉生产一步成钢,人员少,设备少,所以综合成本较低。6 、AOD能够采用含C1.5%以下的初炼钢水因此可以采用低价高碳FECR、FENI40以及35%的碳钢废钢进行配料,原料成本较低。
其缺点是:1、炉衬使用寿命短;2、还原硅铁消耗大;3、目前还不能生产超低C、超低氮、不锈钢,且钢中含气量较高;4、氩气消耗量大。目前世界上88%不锈钢采用二步法生产,其中76%是通过AOD炉生产。因此它比较适合大型不锈钢专业厂使用。三步法:即电炉+复吹转炉+VOD三步冶炼不锈钢。其特点是电炉作为熔化设备,只负责向转炉提供含CR、NI的半成品钢水,复吹转炉主要任务是吹氧快速脱碳,以达到最大回收CR的目的。VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成分微调。三步法比较适合氩气供应比较短缺的地区,并采用含碳量较高的铁水作原料,且生产低C、低N不锈钢比例较大的专业厂采用。