Наиболее распространенными способами, позволяющими подогреть металл в процессе обработки, являются ASEA-SKF-процесс, внедренный в Швеции в 1964 г. и более простой Finkl-процесс(США). Установка ASEA-SKF(рисунок 1) состоит из ковша, кожух которого изготовлен из немагнитной нержавеющей стали, устанавливаемого после слива в него металла на сталевоз с индуктором для электромагнитного перемешивания. Ковш оборудован двумя съемными крышками: крышкой-сводом с тремя электродами для дугового обогрева и вакуумплотной крышкой, соединенной с системой вакуумных насосов. Ковш перемешают под одну и другую крышки по мере необходимости нагрева после присадки шлакообразующих и последующего вакуумирования. Такой способ, конечно, сложен и дорогостоящ, однако высокое качество металла оправдывает затраты и поэтому он получил достаточно широкое распространение.
Рисунок 1 - Схема процесса ASEA-SKF: а - вакуумирование; б - подогрев; 1 - перемешивающий индуктор; 2 - электроды; 3 - шиберный затвор
По некоторым данным качество стали, обработанной на установках этого типа, может быть сравнимо с качеством стали электрошлакового переплава. В нашей стране установки типа ASEA-SKFработают в сталеплавильных цехах некоторых заводов тяжелого и энергетического машиностроения, где отливаются крупные слитки для изготовления роторов турбин электростанций и других ответственных изделий.
Если в методе ASEA-SKFиспользуется индукционное перемешивание, то в Finkl-процессеперемешивание осуществляется более простым способом - продувкой аргоном; при этом ковш находится в стационарном положении, что упрощает обработку металла при производстве его в больших количествах. Установки типа ASEA-SKF - это уже не просто ковши, а металлургические агрегаты, в которых проводятся определенные металлургические операции. Сам процесс становится по существу дуплекс-процессом: печь (или конвертер) - вторичный агрегат.
Процесс ковш-печь
В мировой практике получает все большое распространение процесс названный процессом ковш-печь. В зарубежной литературе пропах получил наименование LF-npouecc (Ladle-Furnacei, в отечественной литературе часто используют аббревиатуру АКОС (агрегат комплексное обработки стали!. Процесс включает перемешивание путем продувки металла аргоном в ковше, дуговой подогрев и обработку металла синтетическим шлаком в процессе перемешивания аргоном. Процесс обеспечивает не только получение металла заданного химического состава и температуры, но и снижение количества неметаллических включений в результате удаления серы и кислорода, что привело к значительному улучшению механических свойств. Такой агрегат может быть установлен в любом сталеплавильном цехе.
Типичная конструкция установки LF(печь-ковш) доказана на рисунке 2. В ковше наводится рафинировочный шлак, и в него сверху опускают электроды системы электродугового нагрева таким образом, чтобы обеспечить достаточно эффективную теплопередачу и одновременно защитить огнеупоры ковша от дуги. При этом остаточные оксиды железа в шлаке восстанавливаются углеродом графитовых электродов.
Рисунок 2 - Установка типа ковш-печь (LF): 1 - шиберный затвор; 2 - тележка; 3 - основной ишак; 4 - смотровое окно; 5 - электроды; 6 - бункеры ддя хранения легаруюпшх добавок; 7- инертная атмосфера внутри печи; о - нагрев погруженной дутой; 9 - жидкая ставь; 10 - перемешивание инертным газом; 11 - пористая пробка
На рисунке 3 показан вариант установки типа ковш-печь, предусматривающий возможность перемешивания металла аргоном под слоем синтетического шлака, вдувание порошкообразных реагентов и подогрев расплава одновременно. Для обозначения процессов и установок сочетающих обработку металла с подогревом его с помощью электрических дуг, за рубежом часто используют аббревиатуру АР (от англ. Arc-Process).
Рисунок 3 - Схема установки (Arc-Process): 1- ковш; 2 - крышка-свод; 5 - бункеры для ферросплавов и флюсов; 4 - фурма для подачи в металл аргона (или азота) для продувки металла и перемешивания; 5 - электроды; 6 подача аргона для создания безокислительной атмосферы над ванной; 7 - фурма для вдувания порошкообразных реагентов (силикокальция и др.) в глубь металла; 8 - безокислительная атмосфера; 9 - шлак (обычно система CaO-SiOrAkOj)