2.2.4.2 Плавка стали с частичным окислением

Плавку с частичным окислением проводят с такими же периодами, что и при плавке стали с полным окислением, но как его сокращенный вариант. Главное отличие – это отсутствие промежуточных операций скачивания шлака, т. е. реализация плавки в одношлаковом режиме. Достоинством этого варианта является возможность вовлечения в шихту легированного лома, поскольку легирующие элементы, окисляющиеся в начальные периоды плавки, не теряются безвозвратно, а большей частью возвращаются в расплав в восстановительный период. При этом сохраняются возможность дегазации расплава, рафинирования его от неметаллических включений и десульфурации. Но, несмотря на наличие основного шлака и всех прочих условий, не реализуется процесс дефосфорации. Точнее в начальные периоды плавки этот процесс реализуется, как и при плавке с полным окислением. Однако, затем фосфор, находящийся в шлаке в виде оксида, восстанавливается в восстановительный период и переходит обратно в металл.

2.2.4.3 Плавка стали без окисления

Плавка без окисления является самым упрощенным и сокращенным вариантом электродуговой плавки стали. Его главные особенности – это полное исключение окислительных процессов. Соответственно в плавке не используются окислители. В завалку дают только известь (1,0-1,5 %). По расплавлению шихты шлак не скачивают. Далее при необходимости можно провести десульфурацию расплава. Но, как правило, плавку проводят без неё, после расплавления сразу переходят к доводке, совмещая процессы разогрева расплава до температуры выпуска, его предварительного раскисления и легирования. При этом на 10-30 % сокращается длительность плавки и соответственно возрастает производительность печи, снижаются расход электроэнергии и электродов, а также уменьшаются потери легирующих элементов. Но в процессе плавки происходит науглероживание расплава от графитированных электродов. Поэтому суммарное содержание углерода в шихтовых материалах должно быть на 0,1-0,2 % ниже нижнего регламентируемого содержания углерода в готовой стали.

Но, как указывалось в разделе 2.2.3, отсутствие рафинирующих процессов является существенным недостатком данного варианта плавки стали. Исключение из технологии плавки окислительного и восстановительного периодов отрицательно сказывается на качестве стали и отливок. Для уменьшения отрицательных факторов применяют шихтовые материалы с низким содержанием фосфора и серы, а также увеличивают в шихте долю свежих материалов. В этом плане плавка стали методом сплавления разнородных шихтовых материалов, имеющих различный химический состав и происхождение, более предпочтительна.

При плавке стали методом переплава, когда шихта, состоящая преимущественно из подвергающихся многократному переплаву отходов, отрицательные факторы отсутствия рафинирующих процессов накапливаются и могут достигнуть критического уровня. Особенно это касается накопления в стали растворенных газов и неметаллических включений, а также повышения в ней содержания фосфора за счёт использования ферромарганца при раскислении и доводке расплава. Эти факторы становятся причиной ухудшения литейных свойств и увеличения дефектности стальных отливок по широким параметрам их качества: а) по наличию поверхностных дефектов (спай, плена и др.); б) по несплошностям и неоднородностям в теле отливки (трещинам, раковинам, пористости и неметаллическим включениям); в) по несоответствию регламентируемым требованиям показателей механических свойств (прежде всего, по ударной вязкости и пластичности); г) по несоответствию специальным регламентируемым требования (герметичности, коррозионной стойкости и др.).

Вследствие перечисленных недостатков плавку стали методом переплава следует чередовать с плавкой методом окисления. При этом плавку методом окисления проводят на шихте без использования в нем возврата, но с проведением всех рафинирующих процессов. А получающиеся при этом возвратные отходы рафинированной стали можно использовать с нерафинированными отходами для выплавки стали методом переплава. Освежение шихты на 50 % обеспечивает получение жидкой стали и отливок удовлетворительного качества.