Производство стали в вакуумных печах

Производство стали в вакуумных печах – один из продуктивных способов получения стали с пониженным содержанием газов, неметаллических включений, примесей цветных металлов и с любым химическим составом. Вакуумные печи подразделяются на индукционные и дуговые. Рассмотрим этапы производства стали в каждой из видов печей. 

Производство стали в вакуумных индукционных печах

К вакуумным индукционным печам относятся печи периодического и полунеперрывного действия. Полунепрерывные печи считаются наиболее эффективными, так как сталеплавильный процесс, начиная от загрузки шихты, заканчивая извлечением полученной стали, является непрерывным. Действие вакуума не прекращается. Минусом периодических вакуумных печей является тот факт, что печь открывают на каждом этапе сталеплавильного процесса: при загрузке шихты, при смене изложниц и получения готового продукта – слитка стали. Это вызывает нарушение вакуума. Для производства качественных сталей данный тип печей не подходит. Их используют для фасонного проката. 

Вакуумные печи полунепрерывного действия

Вакуумные печи полунепрерывного действия состоят из трех камер: плавильной, загрузочной и камеры изложниц. Плавление шихты осуществляется в плавильной камере. Для этого камера снабжена индикатором с огнеупорным тиглем. 

Соединение плавильной камеры с загрузочной камерой и камерой наложниц происходит посредством вакуумных затворов. Именно вакуумные затворы и позволяют протекать сталеплавильному процессу без нарушения вакуума. 

В зависимости от марки выплавляемой стали устанавливается технология процесса производства стали. При этом большое значение имеет качество шихтовых материалов. Обязательно условия таково, что шихтовые материалы должны быть тщательно очищены от влаги и масел.

После того, как шихта загружена в печь, начинается процесс плавления при помощи электрического тока высокой мощности. В начальный момент появления жидкого металла, добавляется газ аргон. Когда шихта будет расплавлена, металл очищают от азота, кислорода и примесей цветных металлов. На этом же этапе металл легируется при помощи хрома, ванадия и титана. К сожалению, данный способ производства стали несовершенен. Дело в том, что жидкий металл контактирует с тиглем, в результате этого контакта металл может получить загрязнение от тигля. 

Производство стали в вакуумных дуговых печах

К вакуумным дуговым печам относятся печи с нерасходуемым и расходуемым электродом. Рассмотрим подробнее. 

Вакуумные печи с нерасходуемым электродом

Изготавливается он из вольфрама или графита. Процесс производства стали в таких печах происходит следующим образом. Шихту загружают в водоохлаждаемый тигель. Расплавление шихты происходит посредством электрической дуги. Далее металл очищается и превращается в слиток. Недостатком данного вида вакуумных печей является то, что они не позволяют производить большое количество стали. 

Вакуумные печи с расходуемым электродом

В состав данного вида печей входят: рабочая камера, медный водоохлаждаемый кристаллизатор, электрододержатель, механизм подачи электродов, система вакуумных насосов. Работу аккумных печей обеспечивает постоянный или переменный ток. После установки расходуемого электрода зажигают электрическую дугу. Тепло электрической дуги действует таким образом, что электрод оплавляется. Это вызывает стекание капель металла в кристаллизатор и образование жидкой металлической ванны. В этот же момент металл очищается от примесей, то есть рафинируется. 

Увы, данный метод имеет как преимущества, так и недостатки. В вакуумных печах с расходуемым электродом можно выплавлять слитки стали большой массы. Но этап рафинирования металла происходит не совсем полно.