Внепечная обработка чугуна и стали (ковшовая металлургия)

В подавляющем большинство случаев сооружения эксплуатируются при одновременном воздействии экстремальных факторов. К таким сооружениям относятся, например, эксплуатирующиеся в условиях арктического шельфа и в районах Крайнего Севера стационарные и передвижные буровые платформы, различные трубопроводы высокого давления, строительные металлические конструкции и др.

Для обеспечения высокого уровня вязкостных свойств проката при температура), до —60° С содержание серы и фосфора в стали должны быть не более 0,003% каждого элемента. Высокая степень чистоты по вредным примесям и газам является гарантией низкого содержания неметаллических включений, часто являющихся причиной возникновения трещин и разрушения конструкций. Достижение высокой степени чистоты по вредным примесям и газам требует применения новейших нетрадиционных комплексных технологий внепечной (ковшовой) обработки чугуна и стали. Более сложные и эффективные технологические процессы производства стали высокого качества, полностью удовлетворяющей требованиям потребителей, осуществляемые на специальных установках, получили название «ковшовой металлургии».

Высокая степень чистоты стали по содержанию вредных примесей и неметаллических включений, а также модифицирование последних и предотвращение их отрицательного влияния на свойства готового проката не могут быть обеспечены в современных сталеплавильных агрегатах, в том числе и таких, какими являются современные электропечи. Кроме того, проведение глубокой очистки металла в сталеплавильных агрегатах неэффективно, так как связано с потерей их производительности. Поэтому многие операции, повышающие качество стали, переносят в ковш. Так, вся сталь, разливаемая на машинах непрерывного литья заготовок, обязательно подвергается предварительной внепечной обработке: в основном это продувка металла в ковше инертными газами — аргоном (как правило) или азотом. Это связано с необходимостью поддержания на соответствующем уровне температуры металла перед разливкой, а также с получением однородного в объеме ковша и стабильного от плавки к плавке химического состава разливаемой стали.
Исключение операции доводки приводит к повышению производительности мартеновских и электродуговых печей; при этом в электродуговых печах осуществляется только расплавление шихты, все остальные операции проводят на современных установках ковшовой металлургии. Количество, сочетание и последовательность проведения операций, которые можно осуществлять в ковше, достаточно обширны, включая подогрев металла до заданной температуры (ковш-печь) и его вакуумирования.
Использование ковшовой металлургии позволяет получать сталь с содержанием серы менее 0,001 %, фосфора 0,003-0,007%, кислорода 0,0007-0,002 %; водорода 0,00015%.