Amestecarea metalului cu zgură lichidă (sintetică) special preparată permite accelerarea procesului de transfer al impurităților nocive (sulf, fosfor, oxigen) în zgură. Viteza procesului este proporțională cu suprafața de contact a fazelor de zgură și metal. De obicei, oțelul este tratat cu zgură pentru eliminarea sulfului: în acest caz, baza zgurii este varul (CaO) — 85-90 % și fluorura (CaF 2 ) — 10-15 %.
Fluorura se adaugă pentru a lichefia zgura. Al2O3 sau alți aditivi sunt adăugați pentru a reduce temperatura de topire. Conținutul admis de SiO 2 — până la 10 %, MgO — până la 5 % și FeO — până la 1 %. Prezența fosforului în zgură este exclusă, deoarece fosforul trece în metal. Scoria trebuie să fie pretopită înainte de a fi introdusă în cuvă, ceea ce necesită o cantitate mare de energie pentru a produce o tonă de zgură.
Trei tipuri de cuptoare sunt utilizate pentru producerea zgurii sintetice:
- cuptor staționar cu arc electric;
- cuptor de topire cu ciclon;
- cuptor pentru topirea zgurii sintetice care se topește singură.
Instalație pentru tratarea cazanelor de oțel cu zgură sintetică
Principiul de funcționare al instalației este următorul: zgura cu un conținut ridicat de CaO și Al2O3 este topită într-un cuptor special cu arc electric și introdusă într-o lingură intermediară. Această cuvă cu zgură este transferată în cuptorul de oțelărie, iar în timpul producției de oțel zgura și oțelul sunt turnate în cuva de oțel. Masa zgurii este de aproximativ 3-6 % din masa oțelului. Oțelul și zgura sunt amestecate intens, cu emulsie reciprocă a fazelor una în cealaltă. Suprafața de contact dintre metal și zgură este de 100-300 m 2 /m 3 . În plus, în timp, are loc separarea fazelor și zgura poate fi separată.
În cazul în care cuptorul de topire a zgurii sintetice se află în imediata vecinătate a cuptorului siderurgic, nu este necesară o crăticioară intermediară: zgura sintetică se toarnă în crăticioara de oțel, apoi această crăticioară este mutată în cuptorul siderurgic și oțelul este turnat în ea (pe zgură).
În procesul de agitare, sulful din oțelul lichid interacționează cu CaO din zgură și trece în zgură. Astfel, atunci când se utilizează zgură sintetică, se asigură desulfurarea profundă a oțelului. Unii oxizi, care sunt bine udați de zgură sau interacționează cu aceasta, sunt, de asemenea, transferați în zgură.
Calitatea tratării zgurii depinde de înălțimea de cădere a jetului de metal, masa de metal și zgură, temperatură, vâscozitate, compoziția zgurii și alți factori. Ar trebui exclusă pătrunderea în scoria de la cuptorul siderurgic din cauza oxidului de fier (FeO) și a fosforului conținute în aceasta, ceea ce în practică este foarte greu de realizat: tăierea scorii de metal este foarte dificilă.
Agenții deoxidanți, precum ferromanganul, ferrosiliciul și ferocromul, încearcă să fie introduși în timpul căderii jetului de metal în cuvă. Aluminiul este introdus adânc în cazan, pe tije, după terminarea topirii.
Avantajele tratării oțelului cu zgură lichidă:
- îndepărtarea sulfului (gradul de desulfurare este de 30-50 %) și a incluziunilor nemetalice din oțel;
- obținerea unor indicatori standard de calitate a metalelor (până la limitele cunoscute, adică S până la 0,01-0,015 %) de la o topire la alta, indiferent de fluctuațiile compoziției și proprietăților oțelului;
- rapiditatea procesului.
Dezavantaje ale prelucrării oțelului cu zgură lichidă:
- Disponibilitatea secțiunii cuptorului pentru prepararea (topirea) zgurii;
- necesitatea consumului de energie pentru topirea zgurii;
- adăugarea de antioxidanți (ferromangan, aluminiu etc.) este necesară în ciuda puterii de reducere ridicate a zgurii.
Consumul de energie electrică pentru producerea unei tone de zgură în cuptorul electric cu arc este de aproximativ 500 kW⋅h/t sau 60 kg c.t./t.
Sugestii pentru îmbunătățirea tratării zgurii metalice:
- Regenerarea zgurii sintetice uzate. Aceasta constă în eliminarea sulfului transferat din oțelul lichid în zgură. Sulful este eliminat sub formă de oxizi prin suflarea topiturii de zgură cu oxigen sau produse gazoase de ardere (CO2, H2O);
- utilizarea căldurii reziduale a zgurii pentru încălzirea încărcăturii de formare a zgurii, pentru încălzirea lingurilor înainte de turnare etc…;
- utilizarea a două căldări pentru revărsarea reciprocă a metalului și zgurii sau altă metodă pentru continuarea în timp a fluxurilor turbulente ale amestecului;
- combinarea tratamentului oțelului lichid cu zgură sintetică cu alte metode: vidare și purjare cu gaz inert. Aceasta asigură o creștere spectaculoasă a contactului metal-scură.
