В течение всего окислительного периода производится присадка шлакообразующих и твердых окислителей для поддержания количества и состава шлака в печи. При этом шлак должен быть пенистым, достаточно жидкоподвижным и самотеком сходить через порог рабочего окна. Для обеспечения работы печи с максимально возможным заглублением дуг в шлак производятся периодические присадки дробленого кокса порциями до 50 кг через сводовое загрузочное устройство или с использованием манипулятора фирмы FUCHS с расходом порошка кокса 15-65 кг/мин. и газообразного кислорода до 3000 м3/ч. Присадка руды вызывает интенсивное кипение ванны – окисляется углерод, реагируя с окислами железа руды с выделением большого количества пузырьков СО. Под воздействием газов шлак вспенивается, уровень его повышается и он стекает в шлаковую чашу через порог рабочего окна.

Во время окислительного периода производится отбор проб металла для определения химического состава металла. При достижении необходимого содержания углерода (не <0.6% для сталей со среднемарочным содержанием углерода до 0.25% и не более чем на 0.15% ниже нижнего уровня марочного предела для сталей с содержанием углерода >0.25%) и заданной температуры металла производится продувка металла инертным газом в течение 2-3 мин. или выдержка той же продолжительности, после чего производится отбор двух проб металла на химический анализ.

В течение всего окислительного периода идет дефосфорация металла по реакции:

Для успешного протекания той реакции необходимы высокие основность шлака и концентрация окислов железа в нем, а также пониженная температура. Эти условия создаются при совместном введении в печь извести и руды.

Из-за высокого содержания окислов железа в шлаках окислительного периода условия для протекания реакции десульфурации являются неблагоприятными, и десульфурация получает ограниченное развитие: за все время плавления и окислительного периода в шлак удаляется до 30-40% серы, содержащейся в шихте.

При кипении вместе с пузырьками СО из металла удаляются водород и азот. Этот процесс имеет большое значение для повышения качества электростали, поскольку в электропечи в зоне электрических дуг идет интенсивное насыщение металла азотом и водородом. Кипение и перемешивание обеспечивает также ускорение выравнивания температуры металла и его нагрев. За время окислительного периода необходимо окислить углерода не менее 0.2-0.3% при выплавке высокоуглеродистой стали (содержащей >6% С) и 0.3-0.4% при выплавке средне- и низкоуглеродистой стали.

К концу окислительного периода содержание фосфора в металле должно быть не более 0.012% для высококачественных сталей и сталей с нижним марочным пределом содержания марганца более 0.8% и не более 0.015% для остальных сталей. Для частичного снятия окисленности ванны возможна присадка до 1000 кг чугуна. При выплавке стали со средним марочным содержанием углерода до 0.25% присадка чугуна обязательна.

3.5. Раскисление и легирование стали

Раскисление стали производят диффузионным способом после образования жидкоподвижного шлака. Вначале, в течение 15-20 мин, раскисление ведут смесью, состоящей из извести, плавикового шпата и кокса в соотношении 8:2:1, иногда присаживают один кокс. Далее начинают раскисление молотым 45 или 75%-ным ферросилицием, который вводят в состав раскислительной смеси, содержащей известь, плавиковый шпат, кокс и ферросилиций в соотношении 4:1:1:1, содержание в этой смеси уменьшают. На некоторых марках стали в конце восстановительного периода в состав раскислительной смеси вводят более сильные раскислители – молотый силикокальций и порошкообразный алюминий, а при выплавке ряда низкоуглеродистых сталей диффузионное раскисление ведут без введения кокса в состав раскислительных смесей.

Суть диффузионного раскисления, протекающего в течение всего восстановительного периода, заключается в следующем. Так как раскисляющие вещества применяют в порошкообразном виде, плотность их невелика и они очень медленно опускаются через слой шлака. В шлаке протекают следующие реакции раскисления:

(FeO) + C = Fe + CO; 2*(FeO) + Si = 2*Fe + (SiO2) и т.д.,

в результате содержание FeO в шлаке уменьшается и в соответствии с законом распределения (FeO)/[FeO] = const кислород (в виде FeO) начинает путем диффузии переходить из металла в шлак (диффузионное раскисление). Преимущество диффузионного раскисления заключается в том, что поскольку реакции раскисления идут в шлаке, выплавляемая сталь не загрязняется продуктами раскисления – образующимися окислами. Это способствует получению стали с пониженным содержанием неметаллических включений.

По мере диффузионного раскисления постепенно уменьшается содержание FeO в шлаке и пробы застывшего шлака светлеют, а затем становятся почти белыми. Белый шлак конца восстановительного периода электроплавки имеет следующий состав, %: 53-60 CaO; 15-25 SiO2; 7-15 MgO; 5-8 Al2O3; 5-10 CaF2; 0.8-1.5 CaS; < 0.5 FeO; < 0.5 MnO.

Для сталей со среднемарочным содержанием углерода до 0.25% производится присадка 1 кг/т алюминия, для стали со среднемарочным содержанием углерода >0.25% - 0.5 кг/т. В процессе рафинирования производится раскисление шлака в печи порошком кокса, порошком или крупкой ферросилиция, порошком или дробью алюминия в количестве по 100 кг каждого. Феррохром присаживается после предварительного раскисления стали ферросилицием или силикомарганцем.

3.5.1. Порядок присадки раскислителей и легирующих

При выплавке легированных сталей в дуговых печах порядок легирования зависит от сродства легирующих элементов к кислороду.

Никель.

Основное количество гранулированного никеля и вся окись (закись) никеля присаживается в завалку или подвалку на нижний предел марочного содержания. Остальное количество гранулированного, а также прессованный электролитический карбониконат никеля и ферроникель присаживается во все периоды плавки. Также разрешается присадка никеля в ковш во время выпуска в количестве до 200 кг и после выпуска на УПСА в количестве до 100 кг (в этом случае длительность продувки металла инертным газом должна быть не менее 7 минут после введения корректирующей добавки).

Медь.

Для легирования применяют медьсодержащие отходы. Медь присаживается во все периоды плавки. Также разрешается присадка меди в ковш во время выпуска в количестве до 200 кг и после выпуска на УПСА в количестве до 100 кг (в этом случае длительность продувки металла инертным газом должна быть не менее 7 минут после введения корректирующей добавки).

Молибден.

Ферромолибден присаживается в печь в начале окислительного периода. Недостающее количество присаживается не позднее первой порции раскислителей.

Вольфрам.

Ферровольфрам присаживается в печь не позднее первой порции раскислителей и не позднее, чем за 30 мин. до выпуска плавки.

Хром.

Основная порция феррохрома присаживается в печь после предварительного раскисления, но не позднее чем за 10 мин. до выпуска металла из печи. В случае необходимости во время выпуска разрешается присадка до 300 кг феррохрома или до 500 кг ферросиликохрома. Разрешается присадка в ковш после выпуска феррохрома фракции до 25 мм в количестве до 300 кг с обязательной последующей продувкой в течение ³5 мин. и отбором дополнительных проб.