Продувка металла инертными газами

Влияние продувки инертными газами на состав металла в известной мере аналогично обработке вакуумом. При продувке инертными газами массу ме­талла пронизывают тысячи пузырей инертного газа, каждый из которых слу­жит своеобразной маленькой вакуум­ной камерой, так как парциальные давления водорода и азота в таком пу­зыре равны нулю. При продувке инер­тным газом происходит интенсивное перемешивание металла, усреднение его состава. В тех случаях, когда по­верхность металла покрыта шлаком заданного состава, при перемешива­нии улучшаются условия протекания ассимиляции таким шлаком неметал­лических включений. Большое коли­чество пузырей инертного газа приво­дит к интенсификации процесса газовыделения, так как пузыри являются готовыми полостями с развитой по­верхностью раздела, что очень важно для образования новой фазы. Продув­ка инертным газом сопровождается снижением температуры металла (газ нагревается и интенсивно уносит теп­ло), поэтому продувку инертным га­зом часто используют для регулирова­ния температуры металла в ковше. Проведение операции продувки боль­ших масс металла инертными газами в ковше проще и дешевле, чем обработ­ка вакуумом, поэтому, если это воз­можно, обработку вакуумом заменяют продувкой инертными газами через пористые пробки в днище ковша или через полый стопор. Для процесса продувки металла инертными газами характерно: 1) уменьшение содержа­ния газов в металле; 2) интенсивное перемешивание расплава, улучшение условий протекания процессов пере­вода в шлак неметаллических включе­ний, при этом состав металла усред­няется; 3) улучшение условий проте­кания реакции окисления углерода; 4) снижение температуры металла.

Метод продувки инертными газами для повышения качества металла по­лучил промышленное распростране­ние по мере освоения технологии по­лучения больших количеств дешевого аргона как сопутствующего продукта при производстве кислорода. На кис­лородных станциях аргон выделяют при ректификации жидкого воздуха. Если завод имеет мощную кислород­ную станцию, то объем попутно полу­чающегося аргона достаточен для об­работки больших количеств стали.

Для продувки металла, не содержа­щего нитридообразующих элементов (хрома, титана, ванадия и т. п.), часто используют азот. При 1550—1600 ºС процесс растворения азота в жидком железе не получает заметного разви­тия. Расход инертного газа составляет обычно 0,1—3,0 м³/т стали. В зависи­мости от массы жидкой стали в ковше снижение температуры стали при таком расходе аргона может проис­ходить со скоростью 2,5—4,5 °С/мин (в технологии без продувки скорость охлаждения 0,5—1,0 °С/мин). При продувке тепло дополнительно расхо­дуется на нагрев инертного газа и из­лучение активно перемешиваемыми поверхностями металла и шлака. Большая часть тепловых потерь связа­на с увеличением теплового излуче­ния, поэтому используется такой про­стой и достаточно эффективный при­ем, как накрывание ковша крышкой при продувке. Этим одновременно до­стигается снижение степени окисле­ния обнажающегося при продувке ме­талла. Простым и надежным способом подачи газа является использование так называемого ложного стопора (рис. 19.13). Продувочные устройства типа ложного стопора безопасны в эк­сплуатации, так как в схему футеровки ковша не нужно вносить никаких из­менений, но они обладают малой стойкостью — в результате интенсив­ного движения металлогазовой взвеси вдоль стопора составляющие его огне­упоры быстро размываются.

Большое распространение получил способ продувки через устанавливае­мые в днище ковша пористые огне­упорные пробки: в тех случаях, когда продувку проводят одновременно че­рез несколько пробок, эффективность воздействия инертного газа на металл существенно возрастает. Пористые ог­неупорные пробки выдерживают не­сколько продувок. Наряду с высокой газопроницаемостью пористые проб­ки должны обладать огнеупорностью,

Рис. 19.13.Фурма в виде ложного стопора для продувки ме­талла в ковше

Рис. 19.14.Конструкция устройства пробки для подачи аргона в металл:

1 — пробка из гранул огнеупорного материала;

2— огнеупорный корпус; 3— пустотелый кирпич;

4 — огнеупорная фурма; 5— стальная трубка

Рис. 19.15.Схема движения газометалличес­ких потоков в ковше при продувке металла через пористые швы днища

достаточной для надежной работы при 1550—1650 °С, а также термической и химической стойкостью к металлу и шлаку. Один из вариантов конструк­ции пробки показан на рис. 19.14. Ис­пользование пробок данной конструк­ции обеспечивает интенсивное пере­мешивание металла.

Распространение получил также метод продувки металла через пористое днище ковша¹. Лучшим в эксплуа­тации оказалось днище из обычных огнеупоров с пористыми швами (рис. 19.15). Стойкость подобного днища такова, что оно служит всю кампанию ковша и заменяется только при ре­монте футеровки.

¹В зарубежной литературе такая техноло­гия обозначается SS (от англ, strong stirring— сильное перемешивание).

На рис. 19.16 приведена схема про­дувочной фурмы с газовой защитой. Через такую фурму можно вдувать также и порошки. Получают распрос­транение и другие способы. Степень протекания всех перечисленных выше процессов зависит от продолжитель­ности продувки и от ее интенсивности (т. е. в конечном счете от расхода инертного газа):

1) продувка ерасходом газа до 0,5 м³/т стали достаточна для усреднения химического состава и температуры металла;

2) продувка с интенсивностью до 1,0м³/т влияет на удаление из металла неметалличес­ких включений;

3)для эффективной дегазации необходим расход инертного газа2—3 м³/т металла.

Во многих случаях продувку инерт­ным газом проводят одновременно с обработкой металла вакуумом. В этом случае расход инертного газа может быть существенно уменьшен. Совме­щение продувки инертным газом с об-

Рис.19.16. Схема про­дувочной фурмы с га­зовой защитой:

1 — фурма; 2 — подвод газа на продувку; 3 — конус; 4 — подвод газа на струй­ную защиту; 5— футеров­ка; 6— крепление конуса; 7— продувочное сопло

Рис. 19.17.Схема САВ-процесса:

/ — ковш с металлом; 2— крышка ковша; 3— уст­ройство для загрузки ферросплавов; 4— отверстие для отбора проб; 5— синтетический шлак; 6— ши­берный затвор; 7— пористая пробка для введения аргона

работкой шлаком способствует повы­шению эффективности использования шлаковых смесей, так как при ин­тенсивном перемешивании при про­дувке увеличиваются продолжитель-

Рис. 19.18.Схема SAB-процесса:

1 — ковш с металлом; 2— погружной огнеупорный колпак; 3 — отверстие для подачи материалов; 4 — синтетический шлак; 5 — окислительный шлак; 6— шиберный затвор; 7—пористая пробка для введе­ния аргона

ность контакта и сама поверхность контакта металла со шлаком. Если при этом ковш, в котором осуществляется такая обработка, накрыт крышкой, то при условии создания атмосферы инертного газа в пространстве между крышкой и поверхностью шлака ме­талл будет защищен от окисления, а снижение потерь тепла позволит уве­личить время контакта металла с жид­ким шлаком. На этом принципе осно­вана разработанная на одном из заво­дов Японии технология так называе­мого CAB '-процесса. Как видно из рис. 19.17, в данной технологии пре­дусмотрено наличие на поверхности металла в ковше синтетического шла­ка заданного состава. В тех случаях, когда из плавильного агрегата в ковш попадает окисленный конечный шлак, применим метод, названный в Японии SAB ²-процессом (рис. 19.18). Введение в металл добавок в нейт­ральной атмосфере и хорошее их усво­ение при перемешивании металла инертным газом обеспечивается при несколько усложненном способе за­щиты зоны продувки — это так назы­ваемый САS³-процесс. По этому способу в ковш сверху вводят огнеупор­ный колпак, закрытый снизу расплав­ляющимся металлическим конусом таким образом, чтобы внутрь этого колпака не попал шлак. Через колпак вводят ферросплавы, снизу в ковш по­дают аргон для продувки. Этот метод позволяет достичь высокой степени усвоения элементов, вводимых с до­бавками в металл (рис. 19.19).

¹ От англ, capped argon bubbling.

² От англ, sealed argon bubbling.

³ Composition adjustment by sealed — регули­рование состава при «закрытой» продувке ар­гоном.

Рис. 19.19.Схема CAS-процесса:

1— ковш с металлом; 2 — погружной колпак из вы­сокоглиноземистых огнеупоров; 3— отверстие для отбора проб; 4 — люк для введения ферросплавов; 5—расплавляющийся конус из листовой стали, препятствующий попаданию шлака при опускании колпака в металл; 6— пористая пробка для введения аргона

На рис. 19.20 представлена схема CAS-установки усложненной конст­рукции, смонтированной в конвертер­ном цехе завода фирмы Wheeling Pittsburgh Steel (США). На этой уста­новке предусмотрена возможность по­догрева стали за счет теплоты реакции окисления кислородом вводимого в металл алюминия. Установка названа CAS-OB¹.

В тех случаях, когда необходимо перемешивать металл в ковше под шлаком длительное время, в крышку ковша опускают электроды и подогре­вают ванну. При этом исключается ис­пользование обычного шамота в каче­стве огнеупорного материала ковша, так как продолжительный контакт жидкоподвижного высокоосновного шлака с шамотной футеровкой, состоящей из кремнезема и глинозема, при­ведет к быстрому выходу футеровки из строя. Ковш футеруют основными высокоогнеупорными материалами.

¹ От англ. CAS-Oxygen Blowing (см. снос­ку 3 на с. 297).

Рис. 19.20.Схема установки CAS-OB:

1 — Фурма для продувки кислородом с нагревом ста­ли; 2 — желоб для подачи легирующих; 3 — дымо­ход; 4 — фурма для вдувания порошков; 5 — устрой­ство для подъема колпака; 6— струя кислорода; 7— колпак; 8 — перемешивающий газ; 9—пористая пробка

Рис. 19.21.Совершенствование конструкции сталеразливочных ковшей и методов продув­ки металла инертным газом:

а — ковш, снабженный затвором шиберного типа; б— продувка газа через днище; в — подача газа сни­зу через стенку ковша; г — продувка через ложный стопор; д — продувка металла в ковше, накрытом крышкой; г — интенсивная продувка через ряд фурм или пористое днище; ж — продувка снизу в ковше с крышкой, через которую вводят добавки; з — про­дувка в ковше под вакуумом

ящей из кремнезема и глинозема, при­ведет к быстрому выходу футеровки из строя. Ковш футеруют основными высокоогнеупорными материалами.

Сочетание продувки инертным газом с заменой футеровки ковша позволяет добиться заметного снижения загряз­нения металла кислородом. Если при обычной технологии для раскислен­ной алюминием стали произведение [А1]²-[О]³ достигает значения 10 ^-8— 10 ^-9, то при использовании ковшей с основной футеровкой при продувке аргоном оно составляет ~ 10 ^-11.

На рис. 19.21 отражена эволюция методов продувки металла инертным газом.

АРГОНО-КИСЛОРОДНАЯ ПРОДУВКА

Влияние продувки металла инертным газом на уменьшение парциального давления СО, образующегося при окислении углерода, использовано при разработке такого процесса, как аргоно-кислородное обезуглерожива­ние, или аргоно-кислородное рафи­нирование (АКР)¹. При продувке ме­талла кислородом равновесие реакции [С] + 1/2 О₂(_Г) = СО_Г определяется пар­циальным давлением кислорода и об­разующегося СО. Продувка металла смесью кислорода с аргоном приводит к «разбавлению» пузырей СО аргоном и к соответствующему сдвигу равнове­сия реакции вправо. Окислительный потенциал газовой фазы при этом до­статочен для проведения реакций окисления примесей ванны. Метод аргоно-кислородной продувки широ­ко используют при производстве кор-розионностойких и других хромсо-держащих сталей. Равновесие реакции (Сг₂О₃) + 3[С] = 2[Сг] + ЗСО_Г при уменьшении парциального давления монооксида углерода р_со сдвигается вправо; в результате обеспечивается хорошее усвоение кислорода.

¹ Процесс известен также как AOD-npo-цесс (argon-oxygen-decarburisation).

В процессе продувки состав смеси изменяют, уменьшая расход кислоро­да и увеличивая расход аргона. Таким образом обеспечивают получение сплавов с очень низким содержанием углерода и без заметных потерь хрома. Метод аргоно-кислородной продувки не обеспечивает получение таких особо низких концентраций углерода, как способ вакуум-кислородного обезуг­лероживания; степень использования хрома при аргоно-кислородной про­дувке несколько ниже. Тем не менее способ аргоно-кислородной продув­ки, обеспечивающий достижение на более простых агрегатах лучшей про­изводительности, получил широкое распространение.

Наиболее распространенный вари­ант конструкции AOD-конвертера по­казан на рис. 19.22.

Фурма для подачи дутья обычно состоит из двух концентрических труб. По внутренней трубе подают смесь кислорода и аргона, а по коль­цевому зазору — аргон, служащий за­щитным газом. Соотношение расхо­дов кислорода и аргона изменяют в процессе продувки, добиваясь макси­мального окисления углерода и мини­мального окисления хрома. Обычно соотношение расходов О₂: Аг на пер­вой, второй и третьей стадиях продув­ки поддерживают на уровне соответ­ственно 3 : 1; 1 : 1 и 1 : 3 (рис. 19.23).

Для снижения стоимости передела на первой стадии продувки вместо ар­гона можно вдувать азот. После окон­чания третьей стадии ванну продувают чистым аргоном для возможно боль-

Рис. 19.22.Конструкция конвертера для ар­гоно-кислородной продувки:

а — конвертер; б— фурма

Рис. 19.23.Продувка металла в агрегате АКР

(AOD) при производстве низкоуглеродистой

высокохромистой стали

шего снижения концентрации кисло­рода и серы (в результате перемешива­ния металла под высокоосновным шлаком), а также для возможно боль­шего восстановления окисленного в процессе продувки кислородом хрома. Существуют также варианты продув­ки, при которых кислород подают че­рез фурму сверху, а снизу — смесь О₂ + Аг или только аргон (иногда азот).

На рис. 19-24 показано, что сниже­ние парциального давления СО при 1700 ºС в случае аргоно-кислородной продувки обеспечивает получение за­метно более низких концентраций уг­лерода, чем при той же температуре, но при нормальном давлении. Срав­нительная простота организации аргонно-кислородной продувки, высо­кая производительность агрегатов и возможность изменять в широких пре­делах окислительный потенциал газо­вой фазы (отношение О₂: Аг) привели к непрерывному расширению сферы распространения этого метода, кото­рый используют для производства не только коррозионностойких, но и электротехнических, конструкцион­ных и других сталей.

Этот метод делает возможным по­лучение в конвертере высокохромис­тых сталей непосредственно из чугуна с использованием в качестве шихтово­го материала хромистой руды. Жидкий чугун подвергают внедоменной обработке (обескремниванию, дефос-форации), после чего заливают в кон­вертер. В процессе продувки в конвер­тере осуществляют обезуглерожива­ние, десульфурацию и легирование хромом. Одну часть хрома вводят в ме­талл с феррохромом, а другую — с хро­мистой рудой, оксиды которой восста­навливаются углеродом чугуна. На од­ном из заводов Японии организовано производство коррозионостойкой ста­ли из расплава никелевых и хромис­тых руд. Никелевую руду с высоким содержанием железа после дробления, обогащения и предварительного на­грева в смеси с углеродистым восста­новителем в нагретом до ~1000 °С со­стоянии загружают в рудовосстанови-тельную печь, в которой получают расплав с 13—15 % Ni. Хромистую руду также подвергают предварительной обработке и в нагретом до ~ 500 ºС со­стоянии загружают в рудовосстано-вительную печь, где получают расплав с 40—43 % Сг. Расплавы смешивают в ковше и заливают в конвертер, в кото­ром подвергают аргоно-кислородной продувке для получения специальных высокохромистых никельсодержащих сталей.

По сравнению с известным спосо­бом получения таких сталей из скрапа по схеме дуговая печь — конвертер ар­гоно-кислородной продувки затраты

Рис. 19.24.Соотношение между содержани­ем углерода и хрома при различных темпера­турах металла при продувке его в печи (сплошные линии, р_со = О,1 МПа) и в AOD-конвертере (штриховая линия, р_со = = 0,01 МПа)

энергии в новом процессе ниже, со­держание неметаллических включе­ний и азота меньше, поскольку ис­пользуют первородную шихту и не происходит образования атомарного азота в зоне.

Возможности, которые появляются при использовании метода аргоно-кислородного рафинирования, вели­ки, и в мировой практике рождаются все новые и новые варианты процесса. Разрабатываются, в частности, вари­анты использования метода расплав­ления хромсодержащего и никельсо-держащего металлолома при вдувании в конвертер каменноугольной пыли с последующей аргоно-кислородной продувкой расплава и получением коррозионностойкой стали.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛА

СИНТЕТИЧЕСКИМИ ШЛАКАМИ

Перемешивание металла со специаль­но приготовленным (синтетическим) шлаком интенсифицирует переход в шлак тех вредных примесей, которые должны удаляться в шлаковую фазу (сера, фосфор, кислород). В тех случа­ях, когда основную роль в удалении примеси выполняет шлаковая фаза, скорость процесса пропорциональна площади межфазной поверхности. Если ставится задача удаления из ме­талла неметаллических включений оп­ределенного состава, то соответствен­но подбирают состав синтетического шлака (например, металл, выплавлен­ный в кислой печи, обрабатывают ос­новным шлаком, металл, выплавлен­ный в основной печи, — кислым). Если ставится задача снизить содер­жание серы в металле, то подбирают шлак с максимальной активностью СаО и минимальной активностью FeO и т. п. Во многих случаях задача за­ключается, во-первых, в получении шлака заданных состава и температу­ры и, во-вторых, в разработке способа получения максимальной поверхности контакта шлаковой и металлической фаз. При этом должны быть обеспече­ны условия, необходимые для после­дующего отделения шлака от металла. Способ обработки металла в ковше жидкими синтетическими шлаками для удаления из металла нежелательных примесей был предложен в 1925 г. со­ветским инженером А. С. Точинским; в 1933 г. способ обработки металла жидкими известково-глиноземистыми шлаками был запатентован француз­ским инженером Р. Перреном. Прак­тическую проверку прошли многие способы, являющиеся вариантами способа обработки металла шлаками. Например, использовались шлаки:

1) жидкие известково-железистые для снижения содержания фосфора;

2) кислые для снижения содержания кислорода и оксидных неметалличес­ких включений в основной стали;

3) жидкие известково-глиноземистые для десульфурации и раскисления ме­талла; 4) шлаки разного состава во время разливки и кристаллизации для удаления вредных примесей и получе­ния хорошей поверхности слитка.

А. С. Точинским в 1927 г. впервые в мире была проведена в промышлен­ных масштабах дефосфорация бессе­меровской стали известково-железис-тым шлаком, а в 1928-1929 гг.— ра­финирование основной мартеновской стали кислым шлаком для раскисле­ния (содержание кислорода в металле удавалось снизить на 30—55 %). По­зднее известково-железистые шлаки (60-65 % СаО и 20-35 % оксидов же­леза) неоднократно применяли для обработки конвертерной стали, полу­чая высокую степень дефосфорации. Так, содержание фосфора в томасов-ской стали удавалось снизить с 0,06 до 0,01 %, а в рельсовой бессемеровской стали-с 0,05-0,09 до 0,01-0,03%. Однако, как показала практика, обра­ботка известково-железистым шла­ком углеродистого металла приводит вследствие протекания реакции (FeO) + [С] = СО_Г + Fе_ж к бурному вскипанию и выбросам. Кроме того, обработка железистым шлаком затруд­няла проведение операции раскисле­ния металла. Начиная с 1959 г. в ЦНИИЧМ и на ряде отечественных заводов проведены широкие исследо­вания метода обработки стали извест-ково-глиноземистым шлаком. В соот­ветствии с разработанной технологией шлак с высоким содержанием СаО и добавками А1₂О₃ (для снижения тем­пературы его плавления и обеспечения необходимой жидкотекучести) расплавляют в специальной электро­печи и заливают в сталеразливочный ковш при выпуске стали из сталепла­вильной печи или из конвертера. При сливе металла на находящийся в ков­ше синтетический шлак обе взаимо­действующие фазы (сталь и шлак) ин­тенсивно перемешиваются, шлак эмульгирует в металле и в какой-то степени металл эмульгирует в шлаке с последующим разделением фаз.

Интенсивность и глубина протека­ния процесса зависят от высоты паде­ния струи металла и шлака, физичес­ких характеристик и состава шлака и др. Задача заключается в том, чтобы обеспечить в процессе обработки мак­симальную межфазную поверхность. Наибольшее влияние при этом имеет высота падения струи металла, а также вязкость шлака. Содержащаяся в ме­талле сера взаимодействует с СаО шлака и переходит в шлак. Поскольку синтетический шлак содержит обычно ничтожно малые количества таких ок­сидов, как FeO и МпО, обработка шлаком сопровождается снижением окисленности металла; в шлак перехо­дит также некоторое количество таких оксидных включений, которые хоро­шо смачиваются синтетическим шла­ком или взаимодействуют с ним.

Основными требованиями, предъ­являемыми к синтетическим известково-глиноземистым шлакам, являют­ся минимальная окисленность (это обеспечивает хорошие условия для раскисления стали и ее десульфура-ции) и максимальная активность СаО (это обеспечивает хорошие условия для десульфурации стали). В связи с этим в синтетических известково-гли-ноземистых шлаках не должно содер­жаться оксидов железа, а содержание кремнезема должно быть минималь­ным. Содержание фосфора в таких шлаках исключается, иначе он при об­работке перейдет в металл. В тех слу­чаях, когда в шихте, из которой плавят шлак, содержится некоторое количе­ство кремнезема, в состав шлака вво­дят магнезию, образующую силикаты магния и уменьшающую таким обра­зом вредное воздействие кремнезема, снижающего активность СаО. Обыч­ный состав заводского синтетического шлака следующий, %: СаО 50—55; А1₂О₃ 37-43; SiO₂ до 7 (в некоторых случаях до 10—15); MgO до 7 и (FeO + МпО) не более 1,0-1,5. Темпе­ратура плавления шлака в зависимос­ти от состава изменяется от -1400 ºС (в шлаке 50-55 % СаО, 38-43 % А1₂О₃ и <4,0 % SiO₂) до -1300 °С (в шлаке до 6-7% SiO₂ и 6-7% МпО). Расход шлака 3—5 % от массы металла. При обработке металла синтетическим шлаком такого состава (высокая ос­новность и низкая окисленность) про­текают следующие процессы.

1.Десульфурация. Обычно после об­работки шлаком содержание серы в металле снижается до 0,002—0,010 % (рис. 19.25).

2. Раскисление. В соответствии с за­коном распределения L_o = a_(FeO) /a_[О] и а_[o] = =а_(FeO) /L_O . Поскольку в синтетическом шлаке значение a_(FeO) нич­тожно масло, окисленность металла снижается (в 1,5—2 раза).

3. Удаление неметаллических вклю­чений. В тех случаях, когда межфазное натяжение на границе капля синте­тического шлака — неметаллическое включение

_{с ш}__вкл меньше, чем меж­фазное натяжение на границе ме­талл — неметаллическое включение _м-вкл т.е. при _{с. ш-вкл} < _м-вкл капли синтетического шлака будут рафини­ровать металл от включений (капли шлака, всплывая, уносят неметалли­ческие включения). Соотношение между величинами _{с ш}._вкл и М-ВКЛ за­висит от состава включений. Практи ка показала, что общее содержание неметаллических включений после обработки синтетическим шлаком уменьшается примерно в 2 раза.

Рис. 19.25.Эффективность десульфурации трубной стали 09Г2ФБ с обработкой на заво­де «Азовсталь» жидким известково-глинозе-мистым синтетическим шлаком:

[S]o — содержание серы в стали до обработки шла­ком; [S] — то же, в готовой стали

Достоинством метода обработки стали синтетическими шлаками явля­ется его небольшая продолжитель­ность — вся операция полностью осу­ществляется за время выпуска (слива) металла из агрегата в ковш, т. е. за не­сколько минут. Производительность агрегатов при этом не только не уменьшается, но и возрастает, так как такие технологические операции, как десульфурация и раскисление, пере­носят в ковш. При проведении опера­ции обработки металла шлаком при­ходится учитывать ряд ограничений: 1) нежелательно попадание в ковш, в котором проводится обработка, вмес­те с металлом и шлака из печи или из конвертера; 2) необходимо вводить в ковш помимо синтетического шлака раскислители (а при выплавке легиро­ванных сталей также и легирующие материалы); 3) в процессе обработки состав шлака изменяется. Особенно трудной задачей для практического осуществления является задача отсеч­ки шлака при выпуске металла. В про­цессе обработки синтетическим шла­ком несколько уменьшается окислен­ность металла, однако не настолько, чтобы полностью отказаться от при­менения раскислителей, поэтому кро­ме шлака в ковш вводят необходимое количество раскислителей.

Метод обработки металла синте­тическим шлаком обеспечивает стан­дартные результаты десульфурации, но до известных пределов (обычно до 0,005-0,007 %), поэтому применение его особенно эффективно в случае обработки металла с высоким содер­жанием серы. В тех случаях, когда не­обходимо устойчиво получать более низкие концентрации серы, исполь­зуют другие способы. Если по услови­ям производства нет возможности разместить оборудование для рас­плавления синтетического шлака, ис­пользуют метод обработки металла на выпуске твердыми синтетическими шлаками. Обычно в состав таких сме­сей вводят СаО и CaF₂. Расход таких смесей колеблется в пределах 3— 10 кг/т. И в этом случае наилучшие результаты по десульфурации и со­держанию неметаллических включе­ний получены при одновременном воздействии на металл и десульфури-рующей синтетической смеси, и рас­кислителей.

Чаще других используют два техно­логических приема: 1) подачу на струю металла порошка, состоящего из извести, плавикового шпата и алю­миния; 2) присадку десульфурирую-щей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, на дно ковша пе­ред выпуском металла; при этом одно­временно на дно ковша присаживают все требуемое для раскисления коли­чество ферросилиция. Температура металла при использовании для де­сульфурации синтетических смесей в твердом виде должна быть выше обычной на 10—15 °С.

Так, например, твердые шлаковые смеси (сокращенно ТШС) использо­вали в конвертерном цехе комбината «Азовсталь» при производстве труб большого диаметра для магистральных трубопроводов (сталь должна была со­держать не более 0,010 % S). Исполь­зовали ТШС следующего состава, %: известь 60; плавиковый шпат 20; маг­незитовый порошок 10; отходы, со­держащие алюминий, 10. При этом ввод в состав ТШС магнезитового по­рошка (используемого для торкрети­рования конвертеров или заправки мартеновских печей) обусловлен тем, что MgO при содержании его в шлаке до 10—12 % снижает температуру лик­видуса системы CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO и вязкость таких шлаков, повышая ко­эффициент активности СаО и коэф­фициент распределения серы.

Отходы алюминия и алюминиевых сплавов (алюмошлак) представляют собой механическую смесь, состоя­щую из 85 % металлической части (ко­рольки, всплески, нерасплавившаяся часть алюминиевого лома) и 15 % шлаковой части (состоящей в основ­ном из А1₂О₃). В составе металличес­кой части содержится до 75 % А1. Ме­таллический алюминий в составе алю-мошлака выполняет двоякую роль: во-первых, обеспечивает дополнительное раскисление металла, во-вторых, об­разующийся после окисления алюми­ния А1₂О₃ остается в шлаке и является дополнительным разжижителем шла­ковой смеси, находящейся в сталераз-ливочном ковше.

Обработку стали ТШС проводили в ковше во время выпуска металла из конвертера. Порядок присадки смеси был следующий. Известь и плавико­вый шпат, предварительно смешан­ные, подавали в ковш емкостью 350 т по тракту сыпучих. Магнезитовый по­рошок и алюмошлак без предвари­тельного смешивания присаживали в ковш с рабочей площадки конвертер­ного отделения из переносного бунке­ра одновременно с известью и плави­ковым шпатом. Очередность подачи в ковш материалов во время выпуска соответствовала существующей: 1-я порция чушкового алюминия, ТШС, науглероживатель и ферросплав; 2-я порция чушкового алюминия, алюми­ниевый слиток. В результате получали сталь, содержащую 0,009 % S.