Плавка стали с окислением примесей

Шихту составляют таким образом, что после расплавления содержание углерода было на 0,2–0,3% выше верхнего предела для данной марки стали. В завалку дают 3% извести и 2% железной руды, которые сразу же после расплавления образуют дефосфорирующий шлак, так как требуют наличия FeO в шлаке и протекают при сравнительно низких температурах. Содержание фосфора в шлаке значительно увеличивается: уже после расплавления оно составляет в пересчете на Р₂0₅ 1,5%. Этот шлак удаляют и в печь снова дают известь и руду. Пузырьки вспенивают шлак, который желательно непрерывно удалять через порог рабочего окна. В начальный период окисления продолжается дефосфорация, поэтому шлак окислительного периода вновь скачивают.

Скачиваемый шлак окислительного периода обычно содержит 40–50% СаО, 10–25% Si0₂, 12–15% FeO, 4–10% MgO, 5–10% MnO, 2–4% A1₂0₃, 0,5–2% P₂0₅. Для интенсификации окисления иногда производят продувку жидкого металла кислородом под давлением около 1 МПа. Кислород вводят через трубу диаметром 15–25 мм, которая снаружи защищена шамотными трубками (надетыми на стальные). Скорость выгорания углерода увеличивается от 0,3–0,6%/ч при рудном процессе до 1,5%/ч при продувке кислородом.

Восстановительный период включает десульфурацию, доведение температуры и состава стали до заданных значений и раскисление. Для десульфурации в печь вновь вводят известь. Шлакообразующая смесь, кроме извести, содержит плавиковый шпат и песок (или бой шамота). Общее количество смеси 3–5% от массы металла. После расплавления шлака его раскисляют молотым ферросилицием в смеси с коксом. Количество вводимой смеси 10 кг/т в пропорции 1:1. После раскисления шлак становится белым, называемым так потому, что после остывания на воздухе он рассыпается в белый порошок.

В составе шлака значительно снижается содержание окислов железа, так как они восстанавливаются углеродом и кремнием:

(FeO) + C = [Fe] + {СО}

(2FeO) + (Si) = [2Fel + (SiО₂).

Равновесие реакции [FeO] = (FeO) нарушается, закись железа переходит из металла в шлак, раскисление которого периодически повторяется.

Восстанавливаются также и оксиды марганца:

(MnO) + С = [Мn] + {СО},

(2MnO) + Si = [2Mn] + (SiО₂).

Во время восстановительного периода сталь доводят до заданного химического состава. Длительность восстановительного периода 30–60 мин. По его окончании сталь выпускают из печи и раскисляют алюминием. Выпуск металла можно осуществлять вместе со шлаком. При этом за счет перемешивания металла и шлака протекает дополнительная десульфурация. Таким образом можно снизить содержание серы на 50%.