Изготовление высококачественной стали в электропечах

Как известно, в металлургии в течении длительного периода времени продолжается борьба за получение качественной стали путем удаления вредных примесей из расплава. Стоит отметить, что даже мельчайшие частицы различных элементов могут очень сильно ухудшить некоторые свойства металла (пластичность, прочность и др.). Для того чтобы уменьшить процент примесей, придется приложить немало усилий.

В процессе плавки в мартеновских или доменных печах основная доля вредных элементов попадает в шлак, а затем данные соединения удаляются из металла. Однако в процессе плавки в сталь попадают вредные примеси, которые содержатся в горючих газах.

Стоит отметить, что настоящий прорыв в процессе получения высококачественных и прочных сплавов произошел с введением в эксплуатацию особых агрегатов. Как правило, легированную сталь получают с помощью дуговых электрических печей. Сам процесс полностью автоматизирован и выглядит следующим образом: между графитовым электродом и расплавом возникает мощная дуга, за счет которой в агрегате создается высокая температура. Перед тем как начать процесс, куполообразный свод печи приподымается и отводится в сторону.

После этого сверху из специализированных бункеров загружаются все необходимые шихтовые материалы. Затем свод задвигается на место; в печь опускаются графитовые фазы, и подается электрический ток. Все материалы: железный лом, чугун и вспомогательные добавки сразу же начинают быстро плавиться. Сам процесс похож на мартеновский, однако сталь получается гораздо чище по примесям. Стоит отметить, что крупные печи имеют специальные устройства для перемешивания жидкого металла (миксера) в ванне печи.

Выплавка стали в индукционных печах

В данном случае расплав соприкасается с угольными фазами, для того чтобы часть углерода перешла в металл. Если содержание этого элемента вырастет на несколько сотых или даже тысячных процента - это будет нарушением нормы. Поэтому для производства особо чистых видов стали используются более современные агрегаты,к числу которых относятся индукционные печи. Они представляют собой огнеупорный тигель цилиндрической формы с обмоткой (катушка индуктивности или соленоид). В таких агрегатах металл не подвергается загрязнению различными вредными примесями. Стоит отметить, что соленоид имеет способность создавать электромагнитное поле, под воздействием которого происходит перемешивание металла.

Производство стали в вакуумных электропечах

По мнению специалистов, индукционная печь не может помешать насыщению расплава различными газами (азот, водород, кислород). Эти элементы задерживаются в затвердевающем металле и делают его более хрупким. Поэтому для того, чтобы производить сталь более высокого качества, применяют одни из самых современных агрегатов - вакуумные электропечи. Принцип работы подобных механизмов отличается от индукционных.

Он заключается в следующем: разряженное давление, создаваемое в вакуумной камере, вынуждает пузырьки газов пробираться сквозь слои металла и выходить наружу. Таким образом, расплав очищается от ненужных элементов. Стоит отметить, что не так легко сделать в печи вакуумную камеру. Для этого требуется очень дорогостоящее оборудование. Именно по этой причине многие специалисты вынуждены искать более простые способы производства качественной и прочной стали.

Электрошлаковый переплав

Установка электрошлакового переплава пользуется популярностью не только в нашей стране, но и заграницей. Принцип действия таких устройств состоит в следующем: жидкий шлак определенного состава, который нагревается под воздействием электрического тока, наливают в ванну. В него опускают электрод (металлический стержень, изготовленный из обычной стали). Через определенное время он начинает плавиться. Капли металла проходят через слои шлака, при этом происходит очищение от неметаллических включений и газов. После этого частицы расплава скапливаются на медной форме, которая охлаждается водой.

Другие способы получения высококачественной стали

В настоящее время появляются еще более современные металлургические установки такие как: плазменные, электроннолучевые и др. Эти агрегаты могут сделать то, что не под силу другим, более старым печам. Эти установки позволяют получать сталь практически с уникальным химическим составом.