Стало ясно, что для удовлетворения особо строгих требований металл, получаемый в обычном сталеплавильном агрегате, следует подвергнуть вторичному переплаву, в процессе которого он практически бы полностью очистился от вредных примесей. И добиться этого удастся только в том случае, если будет найден способ совмещения операции получения и операции затвердевания рафинированного жидкого металла.
Ключ к решению поставленной задачи дала сварка.
Еще в конце прошлого века один из пионеров сварочной техники, Н. Славянов, изложил основные принципы дуговой плавки расходуемых электродов, обратил внимание на металлургию процесса сварки. Именно эти идеи и были использованы при создании процесса вакуумно-дугового переплава, или, как его сокращенно называют, ВДП.
Вначале этот способ применяли для изготовления слитков титана, циркония и сплавов на их основе, в которых так нуждались атомная промышленность и реактивная техника. А затем в США начали использовать и для улучшения качества специальных сталей.
В чем же сущность этого процесса? В вакуумной камере между концом расходуемого электрода — это и есть переплавляемая металлическая заготовка, полученная в обычном сталеплавильном агрегате, — и лункой жидкого металла, образующейся в водоохлаждаемой изложнице, куда собирается расплавленный металл, горит дуга. По мере расплавления электрода в кристаллизаторе наплавляется слиток переплавленного металла.
Таким образом выполняется непременное требование к технологии получения высококачественной отливки: приготовление жидкого металла и его затвердевание в виде слитка происходят в едином агрегате. При этом благодаря вакууму и направленной кристаллизации, которой обеспечивается оптимальная скорость, создаются благоприятные условия для глубокой очистки металла от примесей и образования плотной структуры.
Так идеи сварки обогатили металлургию технологией вторичного переплава, которая сыграла в тот период очень важную роль в обеспечении новой техники сплавами особо высокого качества.
Но новый процесс оказался дорогим; для его осуществления необходимы уникальные источники постоянного тока, высоковакуумные мощные насосы. Мог ли он при этом стать основным способом и для массового производства высококачественных сталей, жаропрочных сплавов, которые в несравнимо больших количествах нужны современной технике? На Западе пошли именно по пути широкого использования ВДП, ибо альтернативы такому способу просто не знали. Иначе решили эту проблему советские ученые и инженеры.
Забегая вперед, скажу, что созданная у нас технология электрошлакового переплава получила полное признание и за рубежом, в частности в США, где уже серьезно потеснила вакуумно-дуговой переплав и продолжает наступление на его позиции.
В истории открытия явления, которому суждено было стать основой целой суммы новых технологий, в том числе и электрошлакового переплава, не последнюю роль, как это уже не раз бывало в науке и технике, сыграл «его величество случай».
Произошло это в конце 40-х годов на заводе «Запорожсталь». Здесь инженеры Института электросварки имени Е. О. Патона, участвуя в восстановлении разрушенной во время войны домны, налаживали автоматическую сварку под флюсом вертикальных швов ее кожуха.
И вот однажды случилось нечто весьма странное. Погасла дуга, а сварка тем не менее не прекращалась! Сомнений в том, что плавление сварочной проволоки продолжается, быть не могло — приборы ясно показывали: в сварочной цепи идет ток. А раз так, то оставалось предположить только одно: электрический ток, проходя через жидкий шлак, нагревает его настолько, что выделяемого тепла достаточно для плавления металла. Роль дуги взял на себя шлак!
Открытие электрошлакового процесса, то есть явления генерирования теплоты в расплавленном шлаке при прохождении через него электрического тока, имело далеко идущие последствия.
Вначале был разработан бездуговой сварочный процесс, который получил название электрошлаковой сварки — ЭШС.
Эта первая ЭШ-технология, начавшая применяться для сварки толстого металла, вызвала подлинную техническую революцию в машиностроении.
Один из руководителей нашей промышленности, В. Малышев, говорил, что без электрошлаковой сварки мы не смогли бы после войны в невиданно короткие сроки не только восстановить тяжелую индустрию, но и создать могучий промышленный и оборонный потенциал нашей Родины.