Шлаки сталеплавильных процессов

ИСТОЧНИКИ ШЛАКА

Для окислительной атмосферы в ста­леплавильном агрегате характерны процессы окисления железа и его при­месей. В процессе плавки происходит постепенное разрушение футеровки агрегатов. При проведении различных технологических операций в процессе выплавки стали используют специаль­ные добавки (флюсы). Образующиеся при этом более легкие, чем металл, со­единения оксидов всплывают, форми­руя над металлической ванной слойшлака¹. Основными источниками шлака являются:

1. Продукты окисления примесей чугуна и скрапа (кремния, марганца, фосфора, хрома и т. п. — SiO₂, MnO, Р₂О₅, Сг₂О₃ и т. п.).

2. Продукты разрушения футеров­ки агрегата. Если футеровка агрегата выполнена из магнезита, то, разрушаясь постепенно, от плавки к плавке, она обогащает шлак MgO. Если футе­ровка магнезитохромитовая, то кроме MgO шлак обогащается таким соеди­нением, как Сг₂О₃; если футеровка выполнена из дин'асового кирпича, то шлак обогащается SiO₂ и т. д.

'В металлургии — расплав оксидов, по­крывающий поверхность жидкого металла при металлургических процессах (от нем. Schlacke).

3. Загрязнения, внесенные шихтой (песок, грязь, миксерный шлак и т. п.). Песок и глина состоят в основ­ном из SiO₂ и А1₂О₃; в миксерном шла­ке часто содержится большое количе­ство серы (в виде MnS).

4. Ржавчина, покрывающая скрап, особенно легковесный (стружка, кро­вельное железо и т. п.), — FeO, Fe₂O₃, Fe(OH)₂.

5. Добавочные материалы и окис­лители (известняк, известь, боксит, плавиковый шпат, железная и марган­цевая руда и т. п.) — источники СаСО₃, CaO, A1₂O₃₎ CaF₂, Fe₂O₃, Fe₃O₄, MnO₂ и т. п.

РОЛЬ ШЛАКА

Жидкий металл в процессе плавки и разливки постоянно находится в кон­такте со шлаком и взаимодействует с ним. Состав шлака, его температура, жидкоподвижность и другие парамет­ры оказывают решающее влияние на процесс плавки и качество металла. Основная задача сталеплавильщика — удалить из металла вредные примеси (обычно это сера и фосфор). Задача решается путем перевода этих нежела­тельных примесей из металла в шлак и создания условий, препятствующих их обратному переходу из шлака в ме­талл. Изменяя состав шлака, его свой­ства и температуру, можно также регу­лировать содержание в металле мар­ганца, кремния, хрома и других при­месей. Поэтому сталеплавильщик для выплавки качественной стали должен прежде всего получить шлак необхо­димых заданных состава и консистен­ции.

Обычно к сталеплавильному шлаку технологи предъявляют определенные требования.

1. Шлак должен обеспечивать не­обходимую степень удаления вредных примесей из металла.

2. В окислительные периоды плавки шлак должен обеспечивать интен­сивный переход кислорода из атмос­феры агрегата через шлак в металл.

3. В другие периоды, а также в ков­ше после выпуска плавки шлак дол­жен препятствовать переходу кисло­рода из атмосферы в металл.

4. Шлак должен препятствовать процессам перехода газов (азота и во­дорода) из атмосферы в металл.

5. Удаляемый из агрегата шлак не должен содержать большого количе­ства железа, так как в этом случае сте­пень использования железа шихты снижается.

6. Во время плавки стали в подовых печах (нагрев сверху) шлак должен хо­рошо передавать тепло металлу.

7. Во время разливки шлак должен препятствовать охлаждению металла, находящегося в ковше, т. е. сдержи­вать температуру.

8. Во многих случаях к шлакам предъявляют дополнительные требо­вания (например, к составу шлака, если его используют для изготовления строительных или других материалов, для дорожных покрытий, для извест­кования или удобрения почвы, для из­влечения из металла таких ценных примесей, как ванадий, титан, хром и т.д.).

Из приведенного следует, что тре­бования к шлаку разнообразны. Для получения шлака заданного состава в него вводят расчетное количество до­бавок (шлакообразующих материа­лов). В необходимых случаях прибега­ют к операции скачивания шлака, т. е. определенное количество шлака (иногда почти 100 %) удаляют (скачи­вают) из агрегата, а затем, вводя необ­ходимое количество требуемых доба­вок, формируют (наводят) новый шлак заданного состава. Операция скачивания и обновления шлака мо­жет проводиться дважды, а в некото­рых случаях и трижды.