Переплавные процессы

Переплавные процессы представляют собой различные способы переплава (с целью повышения качества металла) слитков или заготовки, предварительно полученных обычными способами выплавки (в дуговой электропечи, конвертере, мартеновской печи). Изменение состава переплавленных заготовок заключается лишь в том, что в них уменьшается содержание вредных примесей и включений.

Иногда переплавные процессы объединяют общим термином «спецметаллургия». К переплавным процессам часто относят также плавку стали в вакуумной индукционной печи (вакуумный индукционный переплав).

Вакуумный индукционный переплав (ВИП) – плавка в индукционной печи под вакуумом. Вакуум в рабочем пространстве составляет до 1,4 Па. Раскисление производят углеродом, образующийся оксид СО удаляют из металла, и металл не загрязняется продуктами раскисления. Выплавка в вакуумных индукционных печах позволяет получить плотный металл с минимальным содержанием газов и неметал­лических включений. Недостатком метода является необходимость обеспечения контакта металла с футеровкой и применения сравнительно сложного оборудования.

Вакуумный дуговой переплав. Под воздействием высоких температур, возникающих в зоне электрической дуги между переплавляемым электродом и поддоном кристаллизатора, металл на нижнем торце электрода расплавляется и капли расплавленного металла падают в ванну, где под воздействием охлаждения кристаллизатора формируется слиток. До начала операции печь вакуумируют и капли металла падают через вакуумированное пространство, при этом обеспечивается очень полное очищение металла от газов, оксидных неметаллических включений (общее содержание кислорода снижается до очень низких пределов), от примесей некоторых цветных металлов (рис. 4.9 а).

Электрошлаковый переплав. Электрическая цепь между расходуемым электродом и наплавляемым слитком замыкается через слой расплавленного шлака (электрическая дуга отсутствует). Жидкий шлак электропроводен, но обладает высоким сопротивлением, он нагревается до температуры 1700—2000°С, в результате чего погруженный в него конец расходуемого электрода оплавляется и металл в виде капель проходит через слой шлака и застывает в ванне кристаллизатора в виде плотного слитка. Составы шлаков при ЭШП различны, чаще всего используется шлак, состоящий из СаF₂ с добавками СаО, А1₂0₃, SiO₂ (рис. 4.9 б).

а б

Рис. 4.9 Схемы переплавных процессов: а – ВДП, б - ЭШП

Метод электронно-лучевой плавки основан на использовании тепловой энергии, выделяющейся в расплавленном металле при бомбардировке его быстрыми электронами Электроны, излучаемые катодом, разгоняются электрическим полем до высоких скоростей, и приобретенная электронами кинетиче­ская энергия при ударе о поверхность переходит в тепловую и расплавляет металл. Высокая дисперсность капель жидкого ме­талла позволяет осуществлять более глубокое рафинирование, чем при ВДП.

Что касается плазменного переплава, то в этом процессе плазма заменяет электрическую дугу в открытых дуговых печах (так называемая плазменная плавка с керамическим тиглем). Применение этого метода позволяет избежать серьезных недостатков электросталеплавильного производства; шума и большого количества выделяющейся плавильной пыли.