Перемешивание металла со специально приготовленным
(синтетическим) шлаком позволяет интенсифицировать переход в шлак тех вредных
примесей (серы, фосфора, кислорода), которые удаляются в шлаковую фазу. В тех
случаях, когда основная роль в удалении примеси принадлежит шлаковой фазе,
скорость процесса пропорциональна площади межфазной поверхности. Если
основной задачей является удаление из металла неметаллических включений
определенного состава, т° соответственно подбирают состав синтетического
шлака (например, металл, выплавленный в кислой печи обрабатывают основным
шлаком; металл, выплавленный в основной печи, -кислым). Если необходимо
снижение содержания серы в ме' талле, то подбирают шлак с максимальной
активностью СаО и минимальной активностью FeO и т.п. Во многих случаях задача
заключается, во-первых, в получении шлака заданны* состава и температуры, и,
во-вторых, в разработке способа получения максимальной поверхности контакта
шлаковой и металлической фаз. При этом должны быть обеспечены усЛ0' вия,
необходимые для последующего отделения шлака от металла. Обработка стали в
ковше жидкими синтетическими шлаками как способ удаления из металла от
нежелательных примесей была предложена в 1925 г. советским инженером д.С.Точинским;
в 1933 г. способ обработки металла жидкими извес1ково-глиноземистыми шлаками
был запатентован французским инженером Р.Перреном. Практическую проверку
прошел ряд разновидностей способа обработки металла шлаками различного
состава: 1) жидкими известково-железистыми шпаками для дефосфорации; 2)
кислым шлаком для снижения содержания кислорода и оксидных неметаллических
включений; 3) жидкими известково-глиноземистыми шлаками для десульфурации и раскисления
металла; 4) шлаками различного состава во время разливки и кристаллизации
металла для удаления вредных примесей и получения хорошей поверхности слитка.
В 1927 г. А.С.Точинский впервые в мире провел промышленные
эксперименты по дефосфорации бессемеровской стали известково-железистым
шлаком, а в 1928—1929 гг. рафинировал основную мартеновскую сталь 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 томасовской 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 опыт показал, что обработка
известково-железистым шлаком углеродистого металла приводит, вследствие
протекания реакции (FeO) + [С] = СОГ + ¥еж к бурному вскипанию и
выбросам. Кроме того, обработка железистым шлаком затрудняет проведение
операции раскисления металла. Метод обработки стали известково-глиноземистым
шлаком, начиная с 1959 г., исследовался ЦНИИЧМ и рядом заводов. В
соответствии с разработанной технологией шлаки с высоким содержанием СаО и
Добавками А12О3 (для снижения температуры их плавления и обеспечения необходимой.
жидкотекучести) расплавляют в специальной электропечи и заливают в
сталеразливочный к°вш при выпуске стали из сталеплавильной печи или из
конвертера. При сливе металла на находящийся в ковше син-1етический шлак обе
взаимодействующие фазы (сталь и шлак) Интенсивно перемешиваются, шлак эмульгирует
в металле и в какой-то степени эмульгирует метаЯл в шлаке с последующим
разделением фаз. Интенсивность и, глубина протекания процесса определяются
высотой падения струи металла и шлака, физическими характеристиками и
составом шлака и др. Основной целью является обеспечение в процессе обработки
максимальной межфазной поверхности. Наибольшее влияние при этом имеет высота
падения струи металла, а также вязкость шлака.