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不锈钢知识
不锈钢2.0时代:精炼和焊接工艺突破及应用领域拓展
来源: | 作者:Emma | 发布时间: 2024-12-19 | 3170 次浏览 | 分享到:

   不锈钢2.0时代,时间跨度大约为20世纪下半叶的近50年时间。这一阶段的主要成就包括:不锈钢精炼工艺的突破,不锈钢焊接加工技术的创新,不锈钢应用领域的拓展。这一时期的突出特点是不锈钢逐渐从昂贵的专用合金(刀具钢和航空钢等)变成普遍使用的制造业原材料。

   在不锈钢1.0时代,常用的生产工艺包括冶炼、脱碳和合金化三个步骤。由于不锈钢的关键合金元素铬具有“吞并”碳和氧的特点,很难进行脱碳处理,导致在“合金化”阶段使用的低碳型铬铁成本非常高。因此,对不锈钢冶炼工艺进行低成本脱碳,以更低的成本进行超低碳不锈钢冶炼,成为这一时期钢厂和冶金技术人员的关注焦点。

   Bill (William) A. Krivsky 对不锈钢冶炼工艺技术突破贡献巨大,既降低了冶炼成本,又提高产品质量。他于1954年获得麻省理工学院的博士学位,并进入联合碳化物公司(Union Carbide)的金属研究实验室工作。Bill A. Krivsky在研究如何控制冶炼炉内热反应高温时,尝试用氩气来稀释氧气,发现不锈钢的碳含量显著降低,通过进一步试验,他认为自己能够开发低成本生产超低碳不锈钢的精炼工艺。1956年6月27日,Bill A. Krivsky提交了AOD(Argon Oxygen Decarburization)冶炼系统的专利申请,但直到1966年5月24日才获得批准,幸运的是,他利用这十余年时间完善了AOD工艺。在此期间,联合碳化物公司的子公司林德空气产品公司(Linde Air Products Company)也实现了以空气液化工艺来低成本地商业化生产氩气和氧气。位于印第安纳州的小型不锈钢生生产商Joslyn公司在1960年与联合碳化物公司签订了合同,对AOD冶炼工艺进行实验性生产。经过多次失败之后,于1967年10月24日成功生产出第一炉采用AOD工艺生产的超低碳不锈钢,精炼时间仅为58分钟,碳含量降到令人难以置信的0.008%。AOD工艺的脱碳,意味着不锈钢行业可以通过低成本的方式生产高品质的不锈钢。到1982年,全世界大约三分之二的不锈钢生产都采用了AOD工艺,到1990年,全球不锈钢产量突破了1000万吨,到2000年,全世界已经安装了100多台AOD炉。

   低成本不锈钢精炼工艺的突破,自然而然带来了不锈钢应用的普及。这一时期,巴德制造公司继续扩大不锈钢在各类交通工具用的应用,一度成为美国最大的不锈钢用户。

   在不锈钢的加工制造中,焊接是最重要的技术。一项合理的焊接工艺可以避免焊缝周围不锈钢的强度和耐腐蚀性的劣化。Budd制造公司的电阻电焊专家Earl James Wilson Ragsdale完美地解决了含镍不锈钢在冷加工状态下的焊接问题。Earl J. W. Ragsdale是一名退役陆军上校,也是才华横溢的机械工程师,毕业于麻省理工学院。他在退役后成为Budd制造公司的电阻电焊专家。1934年1月16日,Earl J.W. Ragsdale获得了电阻点焊的专利,名称为“电焊的方法和产品”,这是Budd制造公司历史上最重要的一项专利。Earl J.W. Ragsdale进一步开发了自动化焊接设备,几乎消除了不良焊接的可能,品质稳定,同时点焊速度极快,仅持续0.008秒,不会对不锈钢基材的强度和耐腐蚀性产生影响。Ragsdale还解决了焊缝质量控制问题。焊接还消除了对铆钉的使用,大大提高了产品的牢固程度、密封性和美观度。由于正确选择了含镍不锈钢,并成功解决焊接问题,Budd制造公司把业务迅速扩展到汽车、火车、飞机、地铁、城市有轨车、机场摆渡车等。

   不锈钢生产成本的显著降低和焊接等加工技术的完善,推动不锈钢应用的不断拓展。越来越多的建筑物使用不锈钢幕墙和不锈钢钢筋,一些著名的户外雕塑都使用不锈钢材质,家家户户都使用由不锈钢制成的家用电器和餐厨用具。

   ( 国际镍协会)