Перемішування металу зі спеціально приготованим (синтетичним) шлаком дозволяє інтенсифікувати перехід в шлак тих шкідливих домішок (сірки, фосфору, кисню), які видаляються в шлакову фазу. У тих випадках, коли основна роль у видаленні домішки належить шлаковой фазі, швидкість процесу пропорційна площі міжфазної поверхні. Якщо основним завданням є видалення з металу неметалічних включень певного складу, т ° відповідно підбирають склад синтетичного шлаку (наприклад, метал, виплавлений в кислому печі обробляють основним шлаком; метал, виплавлений в основний печі, кислим). Якщо необхідно зниження вмісту сірки в ме 'талієм, то підбирають шлак з максимальною активністю СаО і мінімальною активністю FeO і т.п. У багатьох випадках завдання полягає, по-перше, в отриманні шлаку задані * складу і температури, і, по-друге, в розробці способу отримання максимальної поверхні контакту шлаковой і металевої фаз. При цьому повинні бути забезпечені усЛ0 'вія, необхідні для подальшого відділення шлаку від металу. Обробка сталі в ковші рідкими синтетичними шлаками як спосіб видалення з металу від небажаних домішок була запропонована в 1925 р радянським інженером д.С.Точінскім; в 1933 р спосіб обробки металу рідкими ізвес1ково-глиноземистий шлаками був запатентований французьким інженером Р.Перреном. Практичну перевірку пройшов ряд різновидів способу обробки металу шлаками різного складу: 1) рідкими вапняно-залозистими шпаками для дефосфорации; 2) кислим шлаком для зниження вмісту кисню і оксидних неметалічних включень; 3) рідкими вапняно-глиноземисті шлаками для десульфурації і розкислення металу; 4) шлаками різного складу під час розливання і кристалізації металу для видалення шкідливих домішок і отримання хорошої поверхні злитка.
Інформація, що міститься в металі сірка взаємодіє з СаО шлаку і переходить в шлак. Оскільки синтетичний шлак містить зазвичай мізерно малі кількості таких оксидів, як FeO і МпО, то обробка шлаком супроводжується зниженням окислення металу; в шлак переходить також деяку кількість таких оксидних включень, які добре змочуються синтетичними шлаками або взаємодіють з ним.
1400 (в шлаку 50-55% СаО; 38-43% А12О3 і «4,0% SiO;) до
1300 ° С (в шлаку 6-7% SiO2 і 6-7% MgO).
При обробці металу синтетичним шлаком такого складу (висока основнрсть і низька окисленность) протікають процеси:
1. Десульфурація. Зазвичай після обробки шлаком содер
жание сірки в металі знижується до 0,002-0,010%.
2. розкислення. Відповідно до закону розподілу
V Vo / a [o] "я [о] ° a (FeO) / Lo- оскільки в синтетичні
зації шлаку значення про мізерно мало, окисленность
металу знижується (в 1,5-2 рази).
3. Вилучення неметалічних включень. У тих випадках,
Коли міжфазне натяг на кордоні крапля синтетичного
Шлаку - неметалевої включення <гсш_нв меньше межфаз
ного натягу на кордоні метал неметалевої вклю
чення ом_нв, тобто при ffcul_H.B<<*„-„.„, капли синтети
чеського шлаку будуть рафінувати метал від включень,
спливати вгору, несучи з собою неметалеві включення.
Співвідношення між величинами сгсш_н і ffM_HB залежить від
з ° става включень. Практика показала, що загальна утримуючи-
ня неметалевих включень після обробки синтетичні-ким шлаком зменшується приблизно в два рази.
Перевагою такого технологічного прийому, як обра.
ботка стали синтетичним шлаком, є її кратковре
менность. Вся операція повністю здійснюється за час
випуску (зливу) металу з агрегату в ківш, тобто за ніс
Скільки хвилин: продуктивність агрегатів при цьому не
тільки не зменшується, але навіть зростає, так як такі
технологічні операції, як десульфурация і розкисла
ня, переносяться в ківш.
При проведенні операції обробки металу шлаком доводиться враховувати ряд моментів: 1) небажаність попадання в ківш, в якому проводиться обробка, разом з металом також і шлаку з печі або конвертера; 2) необхідність введення в ківш крім синтетичного шлаку також і розкислювачів (а при виплавці легованих сталей також і легуючих матеріалів); 3) зміна в процесі обробки складу шлаку. Практично важко здійсненна операція відсічення шлаку при випуску металу. Обробка синтетичним шлаком дозволяє дещо зменшити окислення металу, проте не настільки, щоб повністю відмовитися від застосування раскислителей, поеюму крім шлаку в ківш вводиться необхідну кількість розкислювачів. З огляду на низьку щільність феросиліцію, необхідне його кількість завантажують на дно ковша ще до заливки в ківш синтетичного шлаку. Після випуску плавки на струмінь падаючої в ківш стали присаживают такі матеріали, як феромарганець і ферохром, потім - сплави, що містять титан, ванадій, цирконій і т.п. Алюміній вводять в глиб ковша на штангах або у вигляді дроту після закінчення випуску плавки.
Особливо небезпечне потрапляння в ківш кінцевого шлаку через що міститься в ньому фосфору: в процесі розкислення майже весь фосфор, що міститься в кінцевому шлаку, відновлюється і переходить в метал. Розведення синтетичного шлаку в результаті всіх цих процесів може досягати 30-40%.
Слід мати на увазі, що метод обробки металу синтетичним шлаком в звичайних умовах забезпечує стандартні результати десульфурації до певних меж (зазвичай не більше ніж до 0,005-0,007%). У тих випадках, коли необхідно стійко отримувати нижчі концентрації сірки, використовують інші способи (основна футерування ковшів, інтенсивне перемішування шлаку з металом, аргоном і ін.). Обробка металу синтетичним шлаком широко використовується при різних варіантах технології. Так, поширена практика, при якій обробка синтетичним шлаком доповнюється продувкою металу в ковші інертним газом. Прикладом більш повного використання шлаку для видалення домішок з металу може служити також спосіб вакуум-шлакової обробки. У цьому способі ківш з рідким шлаком завадять в вакуумну камеру і зверху на цей шар шлаку з іншого ковша ллється струмінь металу. Під впливом вакууму шлак в ковші спінюється, а струмінь - розривається "а дрібні краплі. В результаті забезпечується різке Збільшення поверхні контакту метал-шлак.