Для получения высококачественных сталей применяют плавку в электрических печах. В электропечах создается высокая легко регулируемая температура (до 2000° С), что позволяет тщательнее удалить из стали вредные примеси, выплавлять стали с присадкой тугоплавких легирующих элементов (Mo, W и др.), добиваться хорошего раскисления и дегазации. Точная регулировка протекания процесса плавки позволяет получить металл с заданными свойствами.
Однако этот способ более дорогой, чем рассмотренные выше, поэтому в электропечах выплавляют лишь высококачественные стали с особыми физическими и химическими свойствами. Электрические печи бывают дуговые и индукционные.
Рис. 1. Схема электрической дуговой печи
В дуговых печах тепло развивается при возникновении электрической дуги между расплавленным металлом и электродами, помещенными в печь (рис. 1). Печь имеет цилиндрический стальной кожух, выложенный огнеупорным материалом 5. Свод печи 2 съемный, в нем расположены вертикально угольные или графитовые электроды 1. Они могут автоматически передвигаться. Загрузка (завалка) шихты производится через завалочное окно 3 или, в печах с съемным сводом, сверху. Жидкая сталь выпускается через отверстие 6. Для слива шлака и металла печь наклоняется. Это производится ее качением на дугообразном основании 4 от специального привода.
Электрические печи служат для переплавки скрапа (отходы производства и стальной лом). Чугун используют лишь в качестве присадки в небольшом количестве. Поэтому процесс плавки главным образом основной. Для окисления примесей вводят железную руду и окалину; для образования шлаков —флюс (известь).
Однако в электрических печах осуществляют и кислый процесс при плавке шихты с низким содержанием серы и фосфора. Протекающие при этом процессы подобны тем, которые имеют место при плавке в кислых мартеновских печах.
Плавка стали в индукционных печах основана на том, что при пропускании тока высокой частоты по обмотке индуктора, окружающей тигель с металлом, в последнем возбуждаются вихревые токи, отчего он быстро нагревается и плавится.
Рис. 2. Схема электрической высокочастотной печи
Схема электрической высокочастотной печи для плавки в среде воздуха показана на рис. 2. В тигель 1 помещается расплавляемая шихта. Вокруг тигля расположен индуктор 2, по которому протекает ток высокой частоты (10 000 гц и более). Индуктор сделан из медной трубки, внутри которой протекает охлаждающая вода. Расплавленная сталь выливается при опрокидывании тигля.
Для выплавки сталей с очень малым содержанием газов и примесей применяют индукционные электрические печи с крышкой.
В таких печах плавка производится после отсоса воздуха из тигля и создания в нем вакуума или нагнетания нейтрального газа.
Плавка сталей с применением дуплекс-процесса основана на последовательном применении двух разных процессов. В последнем производится лишь доведение стали до требуемого качества путем раскисления, десульфации и соединения с нужными элементами. Дуплекс-процесс может осуществляться путем последовательной плавки стали в мартеновских, а затем в электрических печах или в конвертере с кислородным дутьем и потом в электрической печи.
При применении дуплекс-процесса уменьшаются расходы на электрическую энергию, потребляемую электрическими печами, и в то же время возможно получение высококачественных сталей, выплавить-которые без применения двойной переработки затруднительно.
