3. Обработка стали синтетическим шлаком

Обработка стали синтетическим шлаком - в тех случаях, когда основную роль в удалении примеси выполняет шлаковая фаза, скорость процесса пропорциональна величине межфазной поверхности шлак—сталь, интенсивности и продолжительности перемешивания металла и шлака. На практике используют ряд технологий.

Одна из них — использование высокоосновного и малоокисленного конечного шлака электроплавки. Если при этом в электропечи расплавить лигатуру и смешать ее (вместе с таким шлаком) со сталью, выплавленном в конвертере или мартеновской печи, получается так называемый "совмещенный" процесс (рис. 1). Падая с большой высоты в ковш, сталь энергично премешивается с лигатурой и высокоосновным, раскисленным шлаком, происходит раскисление, легирование и десульфурация стали, вследствии чего повышается качество металлпродукции и металлопроката (труба стальная бесшовная, металлоконструкции, арматура строительная, квадрат стальной, балка двутавровая или двутавр).

Во многих случаях в электропечах просто расплавляют один шлак (основные составляющие СаО и Al₂O₃) и этим шлаком обрабатывают сталь, выплавленнную в конвертере, мартеновской или электропечи. Операция называется "обработка стали синтетическим шлаком" (СШ). Такой метод обработки стали был предложен в 1925—1927 гг. нашим соотечественником инж. А.С.Точинским.

Рисунок 1. Схема совмещенного процесса раскисления, легирования и рафинирования стали

В тех случаях, когда по условиям производства нет возможности разместить оборудование для расплавления синтетического шлака, используют метод обработки металла твердыми шлаковыми смесями (ТШС). Обычно в состав таких смесей входят СаО, CaF₂, алюминиевая стружка и т.п. Эффективность использования ТШС, естественно, ниже, чем жидких синтетических шлаков. Основное требование к составам твердых шлаковых смесей и синтетических шлаков — минимум оксидов железа (для обеспечения максимального обессеривающего эффекта).

При обработке стали синтетическим шлаком такого состава (высокая основность и низкая окисленность) протекают следующие процессы:

• Десульфурация. Сталь после обработки шлаком содержит серы до 0,002-0,010 %.

• Раскисление. В соответствии с законом распределения L_о = а_(FeO)/a_[О] и a_[О] = а_(FeO)/L_о

Поскольку в синтетическом шлаке значение а ничтожно мало, окисленность металла снижается (в полтора - два раза).

• Удаления неметаллических включений.

Капли синтетического шлака будут рафинировать сталь от включений (капли шлака, всплывая, уносят неметаллические включения). Практика показала, что сталь после обработки синтетическим шлаком содержит примерно в два раза меньше неметаллических включений. При проведении операции обработки металла шлаком приходится учитывать нежелательность попадания в ковш, в котором производится обработка, вместе со сталью также и шлака из печи или из конвертера.

Из выше сказанного можно сделать вывод, что сталь после обработки синтетическим шлаком является более качественной, соответственно повышается и качество металлопродукции и металлопроката производимого металлургическими заводами, которые осуществляют описанную выше обработку стали.