7.7. Спеціальні способи виробництва сталі

Навіть найбільш якісна сталь, отримана на сучасному виробництві, не завжди повністю задовольняє зростаючим вимогам. Для отримання сталей особливо високої якості ви- користовуються спеціальні способи виробництва і очистки.

Поширеними способами підвищення якості сталі є ті, які

159

базуються на переплавних процесах. У процесі переплаву зменшується кількість неметалічних включень, вони більш сприятливо розподіляються. Зменшується вміст газів і шкідли- вих домішок тощо. Одним з поширених методів отримання нержавіючих, підшипникових та інших високоякісних ста- лей є електрошлаковий переплав, принципова схема уста- новки для електрошлакового переплаву зображена на рисун- ку 59.

_{Рис. 59.}

При цьому електрод, який переплавляється (за звичай круглого перерізу), розплавляється в шарі нагрітого рідкого шлаку. Проходячи краплинами через шар шлаку, рідкий ме- тал очищається від домішок. Під шаром шлаку в кристаліза- торі-виливниці поступово утворюється злиток.

Подібним до електрошлакового переплаву використо-

вується електродуговий вакуумний переплав (рис. 60, а).

Для переплавлення електрод 5 закріплюють на штоку, який охолоджується водою. Потім електрод вводять у мідний кристалізатор, який теж охолоджується водою. При дотику електрода до затравки виникає електрична дуга, яка спричи- няє плавлення електроду. У кристалізаторі утворюється рідкий метал. Далі дуга підтримується між електродом і рідким ме- талом. Плавка відбувається у вакуумі. При вакуумно-дугово- му переплаві метали добре очищаються від газів і неметаліч- них забруднень. Недоліком є те, що важко створити необхід- ний вакуум.

160

_{Рис. 60.}

Незначну кількість сталі, але високої якості можна отри- мати електронно-променевою плавкою (рис. 60, б). Плавлен- ня металу при цьому методі відбувається під дією потоку елек- тронів, які випромінюються високовольтною катодною гар- матою. Плавка відбувається у глибокому вакуумі. Наявний вакуум у плавильному просторі печі та сприятливі умови зат- вердіння забезпечують виробництво, хоч і в незначній кіль- кості, особливо чистої сталі.

Останнім часом для виробництва особливо чистої сталі використовують плазменну дугову плавку (рис. 60, в). Дже- релом тепла при плазмовій плавці є плазмова дуга, яка вини- кає між розплавленим металом і катодом плазмотрона. Тем- пература при цьому може сягати 5000 °С. Переплавку можна вести у вакуумі, нейтральному, відновлюваному та окислю- ючому середовищах.

Крім переплаву якість сталі може поліпшуватись після плавлення (в ковшах). Широке застосування знайшла оброб- ка сталі рідким вапняно-глиноземним шлаком. Розплавле- ний шлак заливають у ковш зі сталлю, яка щойно виплавлена в сталеплавильній печі. Сталь і шлак перемішуються. Домі- шки з сталі переходять в шлак. Відбувається також розкис- лення заліза та марганцю.

Добре зарекомендувала себе промивка сталі інертними газами (аргоном). Бульбашки аргону виносять з собою роз-

161

чинені в сталі гази та неметалічні включення. Промивка ар- гоном ведеться, як правило, через заглушки з пористого ма- теріалу, які розташовані у дні ковша. Для зменшення в сталі вмісту вуглецю промивку здійснюють сумішшю кисню з ар- гоном. Бульбашки аргону полегшують процес виділення газу СО.

Широке застосування на практиці знайшов спосіб покра- щання якості сталі — вакуумування розплавленої сталі в ковші, який розміщений у вакуумній камері. Це сприяє вида- ленню газів з розплавленого металу (дегазації). Для покра- щання дегазації застосовують індукційне перемішування роз- плаву або промивку його аргоном.

Дегазацію можна також здійснити в струмені металу при переливанні його з одного ковша в інший, який розміщений у вакуумній камері. Велика поверхня взаємодії металу з газом забезпечує високу ефективність.

В останні роки успішно використовується обробка мета- лу в ковші сильними порошкоподібними розкислювачами та десульфураторами.

Вдування в ковш зі струменем аргону кальцію та його з’єднань дозволяє різко зменшити вміст сірки та кисню.

Дефосфорація здійснюється вдуванням у розплав сталі струменю кисню з порошкоподібною сумішшю оксидів каль-

^{цію та заліза, а також СаF}₂^.

^{Обробку порошкоподібними матеріалами суміщають з}

промивкою металу газами у вакуумній камері — через фур- му в струмені аргону в розплав подається порошок десульфу- ратора. Після закінчення десульфурації подача порошку при- пиняється і розплав промивається водою. При відновленні тиску в камері до атмосферного в метал уводяться кальцій і його сплави. Цей метод застосовують для отримання високо- якісних сталей.