1  Электроды; 2  электрическая дуга; 3  ванна расплавлен­ного металла; 4  свод печи;

5  Под печи, вращающийся относительно основания 6; 7  желоб (летка) для слива метал­ла;

8  Крышка, закрывающая загрузочное окно

Рис. 5.8. Схема индукционной печи: 1  съемная крышка; 2  индуктор; 3  защит­ный кожух; 4  скрап; 5  огнеупорный тигель

В индукционной сталеплавильной печи (рис. 5.8) рабочее тепло создается внутри металличес­кой шихты вихревыми токами, индуцируемыми перемен­ным электрическим полем промышленной (50 Гц) или высокой (6 000-10 000 Гц) частоты. Индукционные печи эффективны при переработке отходов легированных сталей, так как в них уменьшаются потери металла на угар и нет науглероживания металла от угольных электродов, используемых в дуговых печах. Сталь из печи выпускают в ковш, который перемещается в от­деление разливки. Сталь разливают в чугунные формы  излож­ницы двумя способами: сверху или сифоном (снизу), обеспечиваю­щим более спокойное заполнение изложниц (рис. 5.9).

Сифонную разливку применяют для качественных спокойных (полностью раскисленных) сталей. Металл слитка в прибыльной надставке затвердевает в последнюю очередь, компенсируя усадку при кристаллизации нижележащих слоев, поэтому образуется уса­дочная раковина, которая подлежит удалению, что снижает выход годного и удорожает спокойную сталь.

Кипящая сталь, разливае­мая сверху, раскислена не полностью. В ней происходит выделение пузырьков окиси углерода, перемешивание и дополнительная очист­ка металла FеО + С → Fе + СО, затвердевший слиток пронизан пузырьками газа с неокисленной поверхностью. При прокатке га­зовые поры завариваются. Кипящая сталь дает высокий выход годного продукта (так как отсутствует сосредоточенная усадочная раковина, а усадка компенсируется объемом пузырей), она дешевле, но не­сколько уступает спокойной стали по свойствам.

Полуспокойная сталь обладает промежуточными качествами.

Рис. 5.9. Разливка стали в изложницы:

а) сверху; б) сифоном (снизу): 1  ковш; 2  струя стали; 3  центральный литник;

4  Огнеупоры с каналами; 5  изложни­ца; 6  поддон; 7  огнеупоры поддона с каналами; 8  прибыльная надставка изложницы; 9  огнеупорная масса с малой теплопроводностью

Дуговые электропечи, мартены, кислородные конвертеры не обес­пе-чивают получения сталей очень высокого качества, поэтому при­меняются методы внепечного рафинирования и переплава стали: вакуумирование, обработка стали синтетическим шлаком, элект­рошлаковый переплав (ЭШП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), плазменно-дуговой переплав, электронно-лучевой переплав (ЭЛП).

1. Вакуумирование стали приводит к усилению процессов раскисления, дегазации и удалению летучих примесей.

2. Обработка стали синтетическим шлаком (СаО + А1₂О₃ + SiO₂) способствует удалению серы, кислорода и неметаллических включений, в результате чего повышаются пластичность, вязкость и снижается критическая температура хладноломкости.

3. Электрошлаковый переплав (ЭШП) позволяет получать слит­ки массой до 300 т. Заготовка плавится за счет тепла, выделяюще­гося при прохождении тока через ванну шлака (рис. 5.10). Капли металла, проходя через шлак, активно взаимодействуют со шлаком, в результате чего из металла удаляются неметаллические включения и газы, уменьшается концентрация серы.

Рис. 5.10. Схема установки для электрошлакового переплава стали: 1  расходный электрод; 2  охлаждаемый кристаллизатор; 3  поддон; 4  затвердевший металл; 5  слой жидкого металла; 6  слой жидкого шлака; 7  источник электроэнергии

Направленная кристаллизация позволяет получить металл высокой плотности с хорошими свойствами. Для улучшения качества выплавляемого ме­талла в процессе его получения рабочее пространство печи может за-полняться инертным газом. 4. Вакуумно-дуговой пе-реплав (ВДП) приводит к дегазации, уда­лению неметаллических включений, получению однородного химического состава. Позволяет получать слитки массой до 50 тонн. 5. Плазменно-дуговой переплав позволяет получать слитки массой до 5 тонн. Плавка с высокотемператур-ным перегревом и быстрой кристаллизацией в охлаждаемом кристаллизаторе позволяет по­лучить металл, обладающий хорошими свой-ствами. 6. Электронно-лучевой переплав (ЭЛП) позволяет по-

лучать чи­стые тугоплавкие металлы (цирконий, молибден, ниобий), специ­альные стали и сплавы в слитках массой до 15 тонн. Здесь металл плавится за счет теплоты, возникающей вследствие бомбардировки металла электронами, разгоняемыми электронными пушками. Раз­режение (вакуум), большой перегрев и быстрое охлаждение метал­ла обуславливают удаление газов и примесей, а следовательно, вы­сокое качество металла.

Рафинирование переплавом ведет к большим затратам труда и энергии, что удорожает сталь, поэтому развиваются способы по­лучения качественных сталей из шихты:

1. Плавка в индукционных вакуумных печах обеспечивает глубокую дегазацию и высокую степень раскисления в результате электромагнитного перемешивания и длительного воздействия вакуума.

2. В плазменно-дуговых печах контролируемая атмосфера, лег­кая корректировка состава шлака или его отсутствие ускоряют проникновение в сплав легирующих добавок или рафинирующих газов.