Специальные способы выплавки применяются, для повышения качества сталей и сплавов за счет снижения серы и фосфора, удаления неметаллических включений.

Цель специальных способов выплавки – получить бездефектные стадии, что дает возможность облегчить вес конструкции, увеличить надежность и долговечность, также стали и сплавы.

Предназначены в приборостроении, атомной, реактивной и космической технике.

К специальным методам обработки относится:

1. Обработка стали синтетическим шлаком

2. Вакуумная дегазация стали

3. Электрошлаковый переплав

4. Вакуумно-дуговой переплав

5. Электронно-лучевой переплав

6. Плазменно-дуговой переплав

Синтетический шлак, состоящий из 55% СаО, 40% Al₂О₃ небольшого количества SiO₂ MgO и минимум FeO, выплавленный в специальной печи и заливают в ковш.

В тот же ковш с некоторой высоты заливают сталь (из электрической печи). В результате перемешивания стали и шлака протекают реакции между сталью и шлаком в 100 раз быстрее, чем в печи.

Т.к. в шлаке содержится низкое содержание записи Fe, сталь обработанная таким способом содержит меньше P и О₂, неметаллических включений. Ее пластичность увеличивается и прочность.

Этот способ относится к внешним способам обработки, осуществляется в ковше или изложнице.

Ее проводят для уменьшения содержания растворенных в металле газов и неметаллические включения.

Таким способом подвергают сталь, выплавляемую в Мартеновских и электропечах.

При понижении давления над зеркалом металла, способствует выделению газов, и приводит к улучшению его качества.

Вакуумирование в ковше. Ковш помещают в камеру, закрывающую герметичной крышкой. Вакуумными насосами создается разряжение до остаточного давления 267-667 Н/м².

Продолжительность вакуумной обработки -12-15 минут.

При пониженном давлении из жидкой стали выделяется Н₂, N₂, О₂. Всплывающие пузырьки газа захватывают неметаллические включения, что снижает их содержание в стали и увеличивает прочность стали.

Разработан в институте им. Е.Е. Патона для переплава стали с целью, повышения ее качества. Источником тепла служит шлаковая ванна, нагреваемая за счет прохождения через нее электрического тока.

Электрический ток подводится к переплавляемому электроду, погруженному в шлаковую ванну.

t = 1700 С – вызывает оплавление конца электрода. Капли жидкого металла проходят через шлак, собираются, образуя под шлаковым слоем металлическую ванну. Металлическая ванна наполняется за счет расплавления электрода и под действием водоохлаждающих кристаллизаторов формируются в слиток. Кристаллизация слитка направлена сверху вниз. Такая кристаллизация (последовательная и направленная) позволяет получить качественный и однородный слиток.

После полной кристаллизации слитка, извлекают слиток.

Слитки выплавляют круглого, квадратного и прямоугольных сечений до 40 т.

2.     Вакуумно-дуговой переплав – применяется для удаления газов и неметаллических включений. Сущность его – заключается в снижении растворимости газов и стали при снижении давления и устранения взаимодействия с огнеупорными материалами печи.

ВДП – осуществляется в медных печах. Для осуществления процесса используется вакуумные дуговые печи с расходуемым электродом.

Расходуемый электрод помещают в камеру и спускают в мед. изложен.

Насосами откачивают воздух до остатка давления 1,33 Н/м².

При подаче давления возникает дуга, электрод расплавляется и капли собираются на дне изложницы и затвердевают, образуя слиток.

Дуга горит между электродом и жидким металлом.

Слитки ВДП – изготавливают соответственно детали турбин, двигателей, авиационный конструктор.

Емкость дуг печей = 50 т.

- выплавляют чистые тугоплавкие металлы (Ме, Nе – ниобий,  Zn цирконий) жаропрочные и специальные сплавы.

Нагрев, плавление и перегрев металла в печи происходит за счет энергии, выделяющейся при резком торможении свободных электронов, лучи которого направлен на металл.

Получение электронов осуществляется электрической пушкой – кобальтовой с созданием вакуума. Этот процесс плавки требует дорогостоящего оборудования. Емкость до 15 т.

Плазменно-дуговой переплав источником тепла служит плазменная дуга с t до 10000 С.