În principalele cuptoare electrice pentru zgura cu compoziția și consistența necesare se utilizează calcar, var proaspăt ars, fluorină, bauxită, argilă refractară; în cuptoarele acide — nisip cuarțos, argilă refractară și var.
Pentru a asigura protecția căptușelii pereților și a bolții cuptorului cu arc de radiațiile termice ale arcurilor electrice puternice și utilizarea mai completă și mai eficientă a puterii transformatorului cuptorului trebuie să se asigure formarea timpurie a zgurii în timpul topirii. În acest caz, procesul de defosforizare și de prevenire a pătrunderii azotului și hidrogenului în metal poate începe încă din timpul topirii.
Producătorii de oțel (practicieni și oameni de știință) au acumulat multă experiență în asigurarea condițiilor pentru formarea rapidă a zgurii. Pentru producerea cu succes a zgurii de bază și asimilarea rapidă a particulelor de var, este important să existe o topire inițială suficient de oxidată (care să conțină cantitatea potrivită de oxizi de fier). Este cunoscut faptul că, la începutul topirii, ca urmare a oxidării componentelor de sarcină (Fe, Si, Mn), se formează așa-numita zgură de topire sau zgură primară cu o bazicitate foarte scăzută. Această zgură dizolvă oxizii de calciu și magneziu (CaO, MgO), care provin cu varul și din căptușeala fundului și a pantelor. În stratul de zgură lichidă, pentru o anumită perioadă de timp (până la asimilarea completă) există bucăți de var. Componentele zgurii, accelerând formarea acesteia ca urmare a dizolvării în zgura primară de var, sunt oxizii de fier și de siliciu, de aceea la începutul topirii este recomandabil să existe o zgură cu bazicitate redusă, destul de lichid-mișcătoare, capabilă să dizolve rapid particulele solide de var, magnezită etc. Rata de formare a zgurii cu bazicitatea necesară depinde în mare măsură de cantitatea și proprietățile zgurii de topire. Temperatura de topire a zgurii este suficient de scăzută, asigurând formarea rapidă a acesteia și mobilitatea lichidă necesară la cea mai frecvent utilizată valoare a bazicității (CaO) / (SiO)2) = 2, poate fi obținut cu un conținut de oxid de fier de cel puțin 15 %.
În oțelăriile electrice, care foloseau tehnologia de topire clasică tradițională, pentru a obține oxidarea necesară a zgurii se foloseau în principal oxidanți solizi (minereu de fier, granule de minereu de fier, aglomerat de minereu de fier, calcar), al căror consum era de până la 1,5…2,0 % din greutatea metalului, sau bauxită. Această metodă a permis obținerea oxidării necesare a zgurii destul de rapid, dar a necesitat o creștere a consumului de energie pentru topire și a condus la o creștere a duratei perioadei de topire. De asemenea, primele cuptoare interne cu arc de mare putere și de mare putere au utilizat, integral sau parțial, această tehnică.
Calcar și var
Calcarul conține de obicei 52-54% CaO și ≤4% MgO și ≤1% SiO2. Conținutul de sulf și fosfor este, de preferință, minim. Calcarul din zăcământul Yelenovskoe, care alimentează uzinele din Ucraina, conține 0,01% S și 0,14% P, iar calcarul din zăcământul Turgoyak din Urali de Sud conține 0,08% P și 0,05% S.
Calcarul este rar utilizat în principalele cuptoare electrice. De regulă, se utilizează var proaspăt ars, cu dimensiunea bulgărilor ≥10 mm. Calcarul se obține prin prăjirea calcarului în cuptoare rotative cu puț sau tubulare.
Compoziția varului, în afară de conținutul de sulf, este determinată în principal de compoziția calcarului. Sulful poate proveni din combustibil, în special atunci când se utilizează cocs drept combustibil. Atunci când varul este ars în cuptoare cu gaz, conținutul de sulf este redus semnificativ. Varul ars are următoarea compoziție chimică: 88-93% CaO; 2% MgO; 2% SiO2 și 3% (Fe2O3+Al2O3); ≤0,1 % S; 3- 5 % CO2. Cu cât conținutul de CaO este mai mare și conținutul de siliciu în sulf este mai mic, cu atât calitatea varului este mai bună, deoarece la un conținut ridicat de siliciu crește cantitatea de zgură din cuptor.
Un rol important îl joacă temperatura de ardere, deoarece la 900 — 1000°C varul este poros, friabil și, absorbind rapid umiditatea din aer, se sfărâmă în pulbere („puf”), varul obținut la 1200 — 1300°C, mai dens și absoarbe mai puțin umiditatea. Varul trebuie transportat de la cuptoare la oțelăria electrică în containere și este permis să fie depozitat numai în depozite sau buncăre închise timp de 2 zile. În timpul depozitării prelungite, varul ars se „stinge” datorită reacției CaO+H2O = Ca(OH)2. Umiditatea introdusă din aer în cuptorul electric de către var îmbogățește metalul cu hidrogen.
Bauxită și fluorină
Bauxita și fluorura sunt utilizate pentru a induce o zgură cu conținut ridicat de calcar și cu mișcare suficient de lichidă. Pentru topirea oțelurilor electrice este necesar să se utilizeze bauxită care conține ≥ 50 % Al2O3cu raportul de Al2O3 : SiO2≥12. Înainte de a fi încărcată în cuptor, bauxita trebuie să fie uscată și uneori calcinată, deoarece conține până la 20-30% umiditate. Consumul mare de bauxită necesar pentru lichefierea zgurii cu conținut ridicat de var crește cantitatea totală de zgură, ceea ce complică procesul. Prin urmare, mai des în cuptoarele electrice pentru lichefierea zgurii se utilizează fluorină, deși aceasta este mai puțin comună în natură și costul său este mult mai ridicat. Principala componentă a fluoritului este fluorura de calciu (CaF2), al cărui conținut variază de la 92% sau mai mult în clasa întâi la 52% în clasa a cincea.
În siderurgia electrică, este de dorit să se utilizeze fluorură care să conțină ≥ 85% CaF2și numai în cazuri excepționale este permisă utilizarea feldspatului care conține ≥75% CaF.2. Pentru lichefierea zgurii, uneori se utilizează zgură de cărămidă de argilă refractară care conține 30-35% Al2O3. Nisipul cuarțos (> 95% SiO2) este utilizat în principal în cuptoarele electrice acide.
Oxigen gazos
În prezent, oxigenul este utilizat pe scară largă ca agent oxidant, consumul său variind între 1-40 m 3 /t de oțel. Oxigenul utilizat pentru suflarea băii trebuie să fie uscat. Utilizarea oxigenului neuscat duce la o creștere a conținutului de hidrogen cu 1-2 cm 3 la 100 g de metal și, în consecință, la o creștere a anumitor defecte ale oțelului, în primul rând a sensibilității la flocare.
Agenți oxidanți solizi
Agenții oxidanți utilizați în cuptoarele electrice de oțelărie trebuie să aibă o densitate ridicată, un conținut ridicat de oxid de fier cu un conținut scăzut de siliciu, a cărui prezență duce la formarea unei cantități mari de zgură, precum și un conținut scăzut de sulf și fosfor. Astfel de cerințe corespund minereului în bulgări (piatră de fier magnetică) de 40-150 mm grosime, care conține ~75 % Fe2O3, 15% FeO, 6-8% SiO2, 0,05% S și 0,2% P.
Din cauza lipsei de minereu de calitate superioară, se utilizează minereu de fier de furnal cu un conținut de ~80% Fe2O3 și până la 15% SiO2precum și sinter, peleți etc.
