Выплавка в высокочастотной индукционной печи
В высокочастотных индукционных печах выплавляют некоторые специальные марки нержавеющей стали, в которых очень низкое содержание углерода. Такая печь представляет собой своеобразный трансформатор, в котором первичная обмотка – катушка, через которую проходит высокочастотный переменный ток, (свыше 1000 Гц), а вторичная обмотка – это расплавляемый металл.
Процесс плавления происходит в огнеупорном тигле, что защищает металл от попадания в него любых загрязнений, продуктов сгорания топлива, от влияния электродов. При этом, легко регулируется температура расплавленного металла, и почти не угорают легирующие элементы, которые вводят в тигель. При такой особенности получают металл высокого качества при очень чистой исходной шихте. Впоследствии из него может быть изготовлен квадрат нержавеющий.
Но и при индукционном способе выплавки стали имеется ряд недостатков. Приведем пример одного из них. Очень чистой по примесям должна быть исходная шихта, так как любое рафинирование практически невозможно, кроме обезуглероживания, которое при кислой футеровке может быть очень сильным.
Если сталь нержавеющая 304 выплавляется в высокочастотной индукционной печи существует возможность производить плавку в регулируемой газовой атмосфере или в вакууме, так как такую печь можно без труда заключить полностью в закрытый кожух, что даст возможность создать вакуум, или, после вытеснения воздуха, вводить инертный газ и, получив искусственно созданную атмосферу, проводить плавку.
Существует единственный способ получения нержавеющей стали, у которой очень низкий показатель углерода (менее 0,02%) – вакуумная плавка. Такой показатель дает возможность получить металл, который, независимо от температурной обработки, не склонен к межкристаллитной коррозии.
С чем связанно влияние на обезуглероживание вакуума? Это связанно с тем, что в реакции РеО + СО + Ре смещено химическое равновесие. Константа равновесия, как показывает применение к этому равновесию закона действующих масс, равна произведению концентраций углерода и кислорода, пропорциональна давлению. Значит, она при низком давлении становится малой. Если взять за основу экспериментальные данные, то очень легко вычислить, что одинаковое содержание кислорода 0,01%, при обычном давлении, будет равновесным содержанию углерода 0,25%, и при давлении равному одной десятой атмосферы, содержание углерода 0,025%.
Но при всем при этом, в обычных условиях, какое-либо обезуглероживание невозможно, если присутствуют легко окисляющие элементы, пример такого элемента является хром. Исключение составляют случаи перегрева, при которых показатель температурного режима очень высок. Но, преимущественное окисление углерода происходит даже в присутствии хрома, если не повышается температура, а давление – пониженное.
Во Франции, в металлургической промышленности, вакуумная выплавка нержавеющей стали, чрезвычайно мягкой, содержание углерода в которых составляет 0,01% – 0,02%, осуществляется в промышленном масштабе.