4.1 Рафинирование металла синтетическими шлаками Обработка металла твердыми шлаковыми смесями

Метод обработки металла на выпуске твердыми синтетическими шлаками используют, когда по условиям производства нет возможности разместить оборудование для расплавления синтетического шлака. Обычно в состав таких смесей вводят СаО и СаF₂ . Расход смесей колеблется от 3 до 10 кг/т (иногда и более). Наилучшие результаты по десульфурации и минимальное содержание НВ получают при одновременном воздействии на металл десульфурирующей синтетической смесью и раскислителей.

Условия десульфурации изменяются в зависимости от продолжительности (интенсивности) выпуска плавки. Для улучшения условий шлакообразования и физико-химических свойств рафинировочного шлака в состав обычной смеси вводятся отсевы алюминиевой стружки (отвальный продукт).

Таблица 1 – Состав порошкообразной смеси для улучшения условий шлакообразования

Компонент	CaO	CaF2	Al2O3(ал.стр.)	CaO(ал.стр.)	SiO2(ал.стр.)
1	2	3	4	5	6
Содержание, %	60-65	35-40	15-20	0.5-2.0	10-12

Добавка 10% отсевов алюминиевой стружки способствует снижению вязкости шлака в интервале 1550 – 1600⁰С на 25%, а также плавкости смеси на 60⁰С, что свидетельствует об улучшении тепловых условий формирования шлака. Порошок вдувается в металл в струе газообразного кислорода, избыточное давление которого ~1,0 Па. Продолжительность продувки ванны порошками составляет 4 – 6 мин. Затем ванну металла продувают чистым кислородом до получения требуемого содержания углерода в конце окислительного периода. Температура металла в окислительный период плавки изменяется в следующих пределах: перед продувкой ванны порошками 1510 – 1630⁰С; после продувки порошками 1500 – 1610⁰С; в конце продувки чистым кислородом 1560 – 1650⁰С. На полноту дефосфорации металла значительно влияет состав вдуваемой порошкообразной смеси. Промышленные опыты позволили получить состав смеси для достижения наиболее глубокой дефосфорации металла: 65% извести; 25% железной руды и 10% плавикового шпата. Продувка ванны дуговой печи такого состава в количестве 2,5 – 3,0% массы садки с размером частиц не более 2мм позволяет снизить содержание фосфора до следов.

Полнота дефосфорации в значительной мере зависит от химического состава металла и формирующегося шлака. При продувке металла, содержащего до 0,30% Cr, до 0,30% Si, до 0,60% Mn и температуре расплава 1540 - 1560⁰С устойчиво достигаются особо низкие концентрации фосфора (до 0,002 %) в конце продувки порошками. Содержание углерода и марганца в металле не оказывает заметного влияния на полноту дефосфорации (при расходе порошкообразной смеси 3% массы металла). Влияние марганца на дефосфорацию проявляется при содержании его в металле более 0,6%. Для устранения отрицательного влияния кремния на дефосфорацию металла необходимо к началу продувки ванны порошками окислить кремний присадкой железной руды или продувкой чистым кислородом до 0,3% и менее. При этом основность шлака перед продувкой ванны порошками должна быть не менее 1,0.

Другой вариант обработки металла в ковше шлаковыми смесями – способ самоплавких шлакообразующих смесей (СШС), которые содержат шлакообразующие (известь, Al₂O₃, плавиковый шпат), окислитель (натриевую селитру) и “топливо” (алюминиевый порошок). Во время горения и плавления экзотермической смеси ковш необходимо накрывать зонтом с отводом дыма, и ядовитых оксидов азота.

Обработка металла в ковше ТШС имеет два основных недостатка: малая степень десульфурации и нестабильность получаемых при обработке результатов. Значительное достоинство метода – его простота, а также возможность эффективно использовать отходы различных производств.