Обычно всегда увеличиваются содержание серы и размеры сульфидных строчечных включений в готовом металле, поскольку отсутствует возможность удаления серы из стали во время выпуска. Это противоречит требованиям существующего ГОСТа на подшипниковую сталь и увеличивает брак металла на ряде операций при изготовлении деталей подшипников (прошивке труб, штамповке и т.д.).
При работе на металлизованном сырье, в частности в условиях ОЭМК, наметившееся противоречие легко разрешимо. Увеличив долю металлизованных окатышей в шихте (в предельном случае перейдя на работу со 100% окатышей), можно добиться получения низкого (0,01 %) содержания серы в готовом металле при плавке полностью в окислительных условиях, что обеспечивает уменьшение размеров сульфидных строчек в готовой стали. Слив плавки из печи в ковш с остатками окислительного шлака обеспечит отсутствие сложных шлаковых глобулярных включений в металле. Рациональное раскисление металла, тщательное перемешивание продувкой аргоном и при порционной вакуумной обработке должны привести к уменьшению конечного содержания кислорода в металле и снижению размеров и количества оксидных строчечных включений. Внепечное вакуумирование приведет к снижению содержания водорода и уменьшению склонности к флокенообразованию. Разливка металла на МНЛЗ в водоохлаждаемый кристаллизатор резко уменьшит ликвацию серы и кислорода в металле, что также способствует получению стали с небольшими оксидными и сульфидными строчечными включениями.
Возможно рациональное применение металлизованного сырья и в ряде других случаев. В случае высокого качества металлизованного сырья, рациональной шихтовки плавок, применения рациональной технологии производительность сверхмощной печи практически не отличается от производительности печей, работающих на ломе, и может быть достаточно высокой.
Длительное интенсивное перемешивание ванны в результате ее кипения дает возможность получать к концу плавки с использованием металлизованного сырья сталь, практически чистую от неметаллических включений, содержащихся в ломе. Для получения высококачественного готового металла большое значение имеет выбор рациональной схемы окончательного рафинирования расплава: раскисления и внепечной обработки.
В условиях ОЭМК раскисление металла обычно проводят в ковше во время выпуска, в качестве способов внепечной обработки используют продувку металла в ковше аргоном или вакуумную обработку в порционном вакууматоре. При использовании описанной схемы реальным результатом применяемых способов внепечного рафинирования является интенсивное перемешивание металла для выравнивания температуры и состава металла, регулирования температуры, удаления неметаллических включений.
В настоящее время стоимость металлизованного сырья в 2-2,5 раза выше стоимости подготовленного лома, поэтому металлизованное сырье в больших количествах экономически и технически целесообразно применять лишь тогда, когда необходимо существенное улучшение качества металла или требуется получение стали со специальными свойствами.
По мнению авторов работы, в условиях отечественных заводов наибольший экономический эффект от применения металлизованного сырья может быть получен в дуговых печах при выплавке высококачественных сталей с жесткими требованиями по содержанию неудаляемых примесей, серы и азота. Снижение требований к качеству выплавляемого на металлизованном сырье металла неизбежно ведет к снижению эффективности процесса производства.
Для более полного извлечения легирующих из шлака желательно организовать дополнительное перемешивание металла и шлака в ковше во время и после выпуска.
В случае работы по описанной схеме производства низко- и средне-легированной стали одношлаковым процессом при использовании легированных отходов могут требоваться специальные меры для внепечной десульфурации металла. Простейшим вариантом внепечной десульфурации в таком случае может быть десульфурация в результате некоторого повышения основности печного шлака небольшими дополнительными присадками извести в ковш во время выпуска. В сочетании с тщательным раскислением шлака, проводимым для восстановления легирующих, и дополнительным перемешиванием металла во время выпуска это обеспечивает получение поддержания серы в готовой стали на уровне 0,01-0,02%. Получение меньших концентраций серы в готовом металле или повышенная концентрация ее в шихте, по-видимому, потребует применения более сложных способов внепечной десульфурации, достаточно надежных и широко известных.
В связи с необходимостью раскисления металла и шлака при использовании описываемого варианта технологии плавки можно вакуумировать только раскисленный металл. В этом случае целью вакуумной обработки являются понижение содержания газов в металле (преимущественно водорода), удаление неметаллических включений В результате перемешивания металла, выравнивание температуры и состава металла, точная доводка стали до заданных пределов содержания легирующих.
При использовании низколегированных отходов в отдельных случаях (при низком содержании легкоокисляющихся легирующих) экономичным вариантом плавки может быть предел этих отходов по схеме, характерной для плавки стали на свежей шихте с полным окислением примесей. При этом в металле останутся содержащиеся в ломе никель и молибден и теряются хром и марганец.
В некоторых цехах применяют технологию производства стали со скачиванием окислительного шлака из сталеразливочного ковша при помощи специальной машины. Скачивание шлака из печи перед выпуском плавки хотя и применяется на ряде заводов, но является приемом, существенно снижающим производительность сверхмощной дуговой печи.
Заметное повышение производительности и улучшение показателей работы сверхмощной печи могут быть достигнуты при наличии в цехе стенда электродугового нагрева стали в ковше. В последние годы обычный ковшовый стенд с дуговым нагревом, работающий в комбинации со сверхмощной печью, стал важным звеном в технологической схеме электросталеплавильного цеха. В зависимости от требований к качеству металла такой стенд может быть либо заключительным звеном в технологическом потоке обработки жидкого металла, либо за ним может находиться установка вакуумной обработки. Наиболее важными преимуществами использования ковшового нагревательного стенда являются :
1. Возможность быстрого подогрева стали, в связи с чем возможно существенное снижение температуры выпуска жидкого металла из дуговой сталеплавильной печи.
2. Выравнивание химического состава и температуры металла, увеличение степени чистоты по сульфидным и оксидным включениям в результате отстаивания металла или при его перемешивании.
3. Лучшее усвоение легирующих и более точное выдерживание химического состава.
4. Более легкое сочетание работы дуговой печи с МНЛЗ, так как нагревательный стенд служит буферной установкой.
5. Уменьшение продолжительности плавки и повышение производительности сверхмощной печи, снижение расхода электроэнергии в печи.
6. Снижение расхода электродов и огнеупоров в печи в связи с уменьшением длительности плавки и температуры металла.
7. Возможность расплавления в ковше легирующих и шлакообразующих материалов.
8. Возможность подогрева возвращаемых с разливки холодных плавок.