Шлаковый режим
Для обогащения формирующегося шлака окислами железа продувку начинают при повышенном положении фурмы. После начала продувки в конвертер вводят первую порцию шлакообразующих — примерно 1/2—2/3 их общего количества. В эту порцию обычно входят известь и плавиковый шпат; иногда вместо плавикового шпата применяют боксит, агломерат, окатыши, железную руду. Оставшееся количество шлакообразующих вводят одной или несколькими порциями в течение 1/3 длительности продувки. Загружать все шлакообразующие сразу не рекомендуется, так как это вызывает охлаждение ванны, слипание кусков извести и замедление шлакообразования. Иногда для ускорения шлакообразования часть извести (20-40%) загружают в конвертер перед заливкой чугуна.
Общий расход извести составляет 5—8 % от массы плавки; его определяют расчетом так, чтобы обеспечивалась требуемая основность шлака Обычные пределы колебания основности: 2,5-3,0 при переделе низкофосфористых и малосернистых чугунов в рядовые марки стали; 3,2-4,0 при переделе обычных чугунов в качественную сталь, а также высокофосфористых и высокосернистых чугунов в рядовую сталь. При возрастании основности значительно выше 4,0 шлаки становятся гетерогенными, их химическая активность снижается и возникает необходимость увеличения расхода плавикового шпата, являющегося основным разжижителем шлака в конвертерах. Расход плавикового шпата обычно составляет 0,15—0,3 % и иногда достигает 1 %.
По ходу продувки состав шлака изменяется (рис.). В результате растворения извести содержание СаО в шлаке возрастает, а содержание SiO2, MnO и FeO снижается. Заметно уменьшается содержание FeO в период наиболее интенсивного окисления углерода (середина продувки), когда сильное развитие получает реакция окисления углерода за счет окислов железа шлака. В конце продувки, когда углерода в металле мало, начинает окисляться железо и содержание FeO в шлаках возрастает, причем тем значительнее, чем до более низкого содержания углерода в металле ведут продувку.
Состав конечного шлака кислородно-конвертерной плавки: 43—50 % СаО, 14— 22 % Si02, 7—20 % FeO, 2—6 % Fe2О3, 7—14 % MnO, 3—7 % Аl2O3, 1,5-4 % MgO, 0,5—4,0 % P2О5, <3 % CaF2, <1 % CaS. Соотношение между содержанием СаО и SiО2 определяется основностью шлака, которой задаются и которую регулируют, изменяя расход извести. Содержание окислов железа будет тем выше, чем ниже содержание углерода в металле в конце продувки (кривая 2); при этом содержание Fe2О3 в 3—4 раза ниже содержания FeO.
При выплавке стали с особо низким содержанием углерода (<0,05%) для уменьшения потерь железа необходим спуск основного количества шлака при содержании углерода в металле не менее 0,15-0,2%, когда концентрация оксидов железа умеренная. Додувка должна проводиться при минимальном количестве шлака (<5%) и пониженном положении фурмы, поскольку чем больше глубина проникновения струи кислорода в металл (ниже положение фурмы), тем меньше содержание оксидов железа в шлаке.
Количество шлака также является одним из важных параметров шлакового режима и в общем случае может изменяться в широких пределах: от 10-16% при переделе обычных чугунов одношлаковым процессом до 25-30% и более при переделе высокофосфористых чугунов двух- или трехшлаковым процессом. Основными факторами, определяющими количество образующегося шлака, являются содержание кремния и фосфора в шихте и основмость шлака.