1. Дефосфорация металла

Возможна окислительная и восстановительная дефосфорация.

Для окислительной дефосфорации, когда кислородный потенциал Ро₂ более 10^-3Па, в струе кислорода вдувается смесь состоящая из 65% извести, 25% железной руды и 10% плавикового шпата. Расход смеси 2,5-3,0% от массы металла. Но такой процесс плохо совмещается с необходимостью раскисления и легирования металла в ковше. Потери легирующих элементов снижают экономичность процесса.

Восстановительная дефосфорация при Ро₂ < 10^-13Па пока недостаточно опробована. В промышленных экспериментах хромоникелевую сталь продували смесью карбида кальция c силикокальцием в потоке аргона с расходом 5% от массы металла. Степень дефосфорации составляла 80% , при содержании хрома 33% она достигала 98%. Добавки к смеси плавикового шпата интенсифицируют процесс рафинирования стали с попутным удалением серы, кислорода, азота и некоторых цветных металлов. Образующийся после восстановительной дефосфорации шлак содержит Ca₃P₂ и CaS, которые при взаимодействии с H₂O образуют токсичные соединения PH₃ и H₂S, поэтому его нельзя гранулировать, применяя воду. Предварительная продувка шлака кислородом при температуре выше 800˚С снижает содержание в шлаке PH₃ в 20 раз, а H₂S в 15 раз.

2. Десульфурация металла

Для удаления серы в струе аргона (азота) вдувают порошкообразные смеси на основе извести (75%) и плавикового шпата (25%). Введение в состав смеси Ca, Mg, Al, РЗМ, SiCa, CaC₂ и СаCN₂ позволяет снизить общий расход смеси с 4,0 до 2,2 кг/т стали. Обработка производится после предварительного хорошего раскисления металла при высокоосновном покровном шлаке в ковшах с запасом высоты и подогретой основной или высокоглиноземистой футеровкой. На «Азовстали» в 350 т ковшах обработка длится около 10 мин. при расходе аргона на аэрацию и сопло 35-70м³/час и давлении аргона в питателе не менее 0,8 МПа. Падение температуры составляет 2-3˚С/мин, что требует соответствующего перегрева металла перед выпуском на 10-15˚С, учитывая снижение температуры при продувке одним аргоном 1,5˚С/мин. Степень десульфурации достигается до 90%.

3. Науглероживание, азотация и легирование стали

При науглероживании металла в ковше присадками кусковых карбонизаторов на струю во время выпуска металла зачастую не обеспечивается прогнозируемое повышение содержания углерода и попадание в заданный анализ. Поэтому при наличии соответствующего оборудования науглероживание производят инжекцией порошков кокса или графита в потоке нейтрального газа. В порошках влажность не должна превышать 0,5%. Фракционный состав порошков 0-1 мм, при содержании более 70% фракции менее 0,4 мм. Стабильно обеспечивается степень усвоения углерода на уровне 95%, что снижает случаи непопадания в заданный анализ по углероду. Попутно металл промывается газовыми пузырями СО, интенсифицируя дегазацию и всплывание неметаллических включений.

На комбинате «Азовсталь» при производстве конверторных марганцеванадиевых сталей для магистральных трубопроводов используется азотация металла методом, разработанным в 1976 году в Швеции. Применяется порошковая смесь, содержащая 55% CaCN₂ , 33% CaO и 12% углерода. Продувка производится в потоке азота через футерованную плавленым высокоглиноземестым огнеупором фурму, погружаемую в металл на 2,5 м.

При расходе порошка, соответствующего 600г/т стали кальция обеспечивается конечное содержание в металле серы менее 0,002%, а кислорода – менее 0,005%.

При низком содержании этих поверхностно активных элементов в стали азот усваивается из несущего газа и в пересчете на азот цианамида кальция степень его усвоения составляет около 70%. В металле обеспечивается получение дисперсной нитридной фазы с увеличением ударной вязкости. Замена ранее применявшегося дефицитного азотированного ферромарганца дает значительный экономический эффект.

Примером легирования стали инжекцией порошков может служить разработанная японской компанией Ковасаки технология производства автоматной стали. В ковш вдувают в течение 8-12 мин в потоке аргона порошковую смесь СаО с РbО в количестве 5 кг/т стали с расходом аргона 30м³/час. Обеспечивается степень усвоения свинца на уровне 80% с равномерным распределением его в слитках.