7. Внепечная обработка

Идеи, относящихся к внепечной обработке металлов, начали появляться еще во второй половине 19 века. В 1865г. Г.Бессемер опубликовал патент, предусматривающий использование вакуума при получении отливок. К этому же времени относятся патенты Р. Айткена, Р.Г. Гордона, Е. Мея, Т. Уайрайта и др. предусматривающие различные варианты вакуумирования стали. Однако из-за отсутствия необходимых технических средств эти технологии в то время не были востребованы. В дальнейшем углубление теоретических основ, совершенствование контрольно-измерительных средств и промышленного оборудования, использование высококалорийных видов топлива и относительно дешевого газообразного кислорода обеспечили неоправданные темпы наращивания объемов производства металлопродукции. Объем потребления некоторых видов сырья и топливных ресурсов стали сопоставимы с их мировыми запасами, а сбрасываемые отходы производства начали создавать экологическую угрозу цивилизации. Еще острее стал вопрос о необходимости удовлетворения нужд промышленности за счет повышения качества стали без увеличения объемов ее производства. Это стимулировало поиск новых технологий и инженерных решений. К этому же развитие современной техники, становление новых ее отраслей, широкое освоение атомной энергии, космоса, Арктики, повышение параметров и ужесточение эксплуатационных режимов работы машин и агрегатов предъявляют все более высокие требования к качеству стали, к стабильности ее служебных свойств. В связи с этим за последние десятилетия произошли коренные изменения масштабов производства качественных и высококачественных сталей.

Постоянно растущие требования потребителей металла к его качеству стало невозможно обеспечить при выплавке металла в сталеплавильных агрегатах. По этому с середины 20-го столетия на новой основе были воссозданы и получили промышленное развитие современные способы внепечной обработки. Основное назначение внепечной обработки металлов заключается в осуществлении ряда технологических операций в специальных агрегатах или в ковшах быстрее и эффективнее, чем в конветерах, мартеновских и дуговых электрических печах.

Быстрое распространение и широкие масштабы применения внепечной обработки обусловлены следующим:

- повышается производительность обслуживающего персонала и оборудования, улучшаются условия труда, и снижается экологическая нагрузка на окружающую среду;

- обеспечиваются гарантированно низкие и сверхнизкие содержания нежелательных серы, фосфора, водорода, азота, кислорода и неметаллических включений;

- снижается содержание некоторых вредных цветных металлов;

- достигается глубокое эффективное обезуглероживание металла, и получение новых марок стали типа IF-сталей, низкоуглеродистых, нержавеющих и др.;

- становится возможным экономное легирование металла легкоокисляемыми, летучими, труднорастворяемыми, легкими и токсичными элементами;

- доводится химический состав металла до узких заданных содержаний элементов во всем его объеме;

- усредняется и достаточно точно обеспечивается заданная температура металла;

- модифицируются неметаллические включения, очищаются границы зерен кристаллов;

- повышается качество, надежность и срок службы изделий;

- существенно повышаются технико-экономические показатели доменного, сталеплавильного и прокатного производства;

- стандартизируются технологические режимы металлургического производства, упрощается технология и контрольные функции;

- расширяются объемы непрерывной разливки стали при увеличении производительности МНЛЗ в результате высокого и стабильного ее качества;

- коренным образом изменяется структура и тип потребляемых шихтовых и добавочных материалов, ферросплавов и раскислителей, снижаются требования к их составу по примесям, вместо низкоуглеродистых ферросплавов (FeCr, FeMn) используются недефицитные дешевые высокоуглеродистые ферросплавы, а иногда становится возможное прямое легирование оксидами легирующих металлов.

В результате использования возможностей внепечной обработки развивающаяся промышленность обеспечивается необходимым количеством металла даже при уменьшении объемов его производства. Масштабы выплавки стали уже не вполне характеризуют промышленный потенциал страны. Главным становится высокое качество и надежность металла, достигаемые при снижении затрат на производство продукции.

В современных методах внепечной обработки стали используются следующие технологические приемы:

- обработка металла вакуумом;

- продувка металла активными и инертными газами;

- обработка металла жидкими шлаками;

- обработка металла твердыми шлакообразующими смесями;

- глубинное введение рафинирующих реагентов;

- комплексные способы рафинирования металла;

На современном этапе развития сталеплавильного производства практически вся производимая в мире сталь подвергается внепечной обработке.