11.3. Обработка синтетическим шлаком и шлаковыми смесями

Обработку жидкой стали в' ковше синтетическим шлаком используют как самостоятельный вид внепечного рафинирования, так и в сочетании с последующей продувкой в ковше аргоном или другими способами внепечной обработки.

На отечественных заводах для рафинирования жидкой стали в ковше используют основные шлаки на основе СаО и А1₂О₃. Они содержат 47—53% СаО; 30—45% А1₂О₃; <7% SiO₂;<10% МgО и иногда небольшие количества разжижающих добавок (СаF₂, Nа₂О, Nа₃А1F₆ и др.). Эти шлаки не должны содержать оксида железа FеО, который пёреходил бы в процессе рафинирования в металл, вызывая окисление составляющих стали и увеличение содержания в стали растворенного кислорода.

Для выплавки синтетического шлака в конвертерном цехе устанавливают специальную шлакоплавильную электродуговую печь с угольной футеровкой, в которой всегда имеется запас жидкого шлака. Перед окончанием плавки в конвертере из этой печи в сталеразливоч-ный ковш сливают порцию шлака с температурой ~1700°С в количестве 5—7% от массы металла в ковше. Затем в этот ковш со шлаком сливают металл из конвертера. Струя металла дробит синтетический шлак на мёлкие капли, образуя шлакометаллическую эмульсию. В результате резко возрастает поверхность контакта металл — шлак и за непродолжительное время выпуска из металла в шлак переходит значительное количество вредных примесей. Шлак на основе СаО и А1₂О₃ обеспечивает удаление из металла серы, неметаллических включений и кислорода. Степень десульфурации составляет 50—80 %, удаляется до 30 % кислорода и неметаллических включений. В процессе обработки синтетическим шлаком в ковш, как и при обычной технологии выпуска, вводят раскислители, содержащие марганец, кремний и легирующие элементы; алюминий вводят в ковш на штанге после окончания выпуска.

Обработка выпускаемой в ковш стали твердыми и самоплавкими шлаковыми смесями находит ограниченное применение. Вместе с тем эти способы сравнительно просты, поскольку не требуется использование специальной шлакоплавнльной печи. Твердые шлаковые смеси обычно применяют для десульфурации. Их расходуют в количестве 0,8—1,2% от массы металла. Основу смесей составляет известь с добавками плавикового шпата (до 20%) и иногда глиноземсодержащих материалов. Десульфурация обеспечивается жидкими капельками шлака, образующимися при расплавлении смеси под действием тепла жидкой стали. К недостаткам способа относятся невысокая степень десульфурации (25—40 %) и нестабильность получаемых результатов. Степень десульфурации возрастает при повышении температуры выпускаемой стали, улучшении перемешивания смеси и струи жидкого металла и уменьшении размеров частиц извести (они не должны превышать 10—15 мм).

Основные самоплавкие шлаковые смеси используют для десульфурации и рафинирования стали от неметаллических включений. Эти смеси содержат оксиды СаО, А1₂О₃, SiO₂; небольшое количество разжижающих добавок (СаF₂, Nа₂О); горючее (9—11% алюминиевого порошка или алюминийсодержащих отходов) и окислитель (натриевую селитру). Смесь в количестве 2—3 % от массы металла загружают в ковш и зажигают. При горении алюминия (окислении его кислородом окислителя) выделяется тепло, обеспечивающее расплавление смеси. Горение 10—12 т смеси в 350-т ковше продолжается 8—10 мин. Затем в ковш с расплавленным шлаком выпускают металл.

Эффективность рафинирования приближается к эффективности рафинирования стали жид-кими синтетическими шлаками (степень десульфурации составляет 60—70%); для сталей некоторых марок достигнуто снижение содержания оксидных неметаллических включений в 1,3—1,5 раза. Требуются специальные установки, обеспечивающие улавливание и очистку газов, выделяющихся из ковша при сжигании шлаковой смеси.