Мартеновский основной скрап – процесс.

Основной скрап - процесс применяют обычно в печах малой емкости (~ 100 т) для выплавки качественной стали на машиностроительных и небольших металлургических заводах, где нет производства чугуна. Шихта состоит из стального скрапа (55…75 %) и чугуна в чушках (45…25 %). Флюсом при плавке служит известняк СаСО₃ (5…6 % от массы металла). Для ускорения окисления примесей используют железную руду, для раскисления - ферросплавы и некоторые другие материалы.

После осмотра и ремонта пода печи с помощью завалочной машины через загрузочные окна загружают шихтовые материалы в следующей последовательности: сначала загружают мелкий скрап, известняк и руду, а затем после их прогрева остальной скрап и чугун. Такой порядок загрузки обеспечивает интенсивный прогрев и ускоряет плавление шихтовых материалов.

В период плавления очень важное значение имеет процесс шлакообразования; химический состав шлака, свойства, количество и температура определяют ход плавки. При плавлении чугуна и скрапа входящие в их состав марганец и кремний окисляются почти полностью избыточным кислородом печных газов, а также закисью железа, образующейся в результате его окисления и загрузки железной руды. Из окислов SiO₂, MnO, FeO, CaO (флюс) и др. образуется основной железный шлак, содержащий до 45 % CaO и до 15 % FeO. Слой шлака покрывает поверхность расплавленного металла и его непосредственное окисление кислородом печных газов прекращается. В дальнейшем взаимодействие атмосферы печи с металлом происходит через шлак. На поверхности шлака кислород печных газов окисляет FeO до Fe₂O₃:

2(FeO) + ½ O₂ = (Fe₂O₃).

На границе шлак – металл протекает реакция

(Fe₂O₃) + Fe = 3 (FeO).

Образующаяся закись железа по закону распределения частично переходит в шлак и частично в металл, обеспечивая дальнейшее окисление углерода, кремния, марганца и других элементов. Переход кислорода в металл осуществляется по реакциям

(FeO)à Fe + [О] или (FeO)à [FeO].

Для дефосфорации стали по реакции

2[Р] + 5 (FeO) + 4 (CaO) = (CaO)₄ P₂O₅ + 5 Fe

в периоде плавления создаются благоприятные условия (высокая основность шлака (СаО), невысокая температура, достаточное количество закиси железа FeO, которое обеспечивают дополнительной присадкой железной руды). Во избежание обратного перехода фосфора из шлака в металл большую часть шлака удаляют. Для наведения нового шлака в печь дополнительно загружают известь с добавками шамотного боя (или боксита) для повышения низкоподвижности шлака.

В период кипения (или доводки) тепловой режим печи форсируют. В печь периодически небольшими порциями загружают железную руду или продувают ванну кислородом через фурмы в своде. Это создает благоприятные условия для окисления углерода растворенным в металле кислородом по реакции [С] + [О] = СО. Выделяющиеся пузырьки окиси углерода СО вызывают энергичное перемешивание – кипение металла, что также способствует всплыванию взвешенных неметаллических включений и выравниванию состава.

Содержание углерода перед кипением должно быть на 0,4…0,6 % больше, чем в готовой стали. В пузырьки СО проникают вредные газы и удаляются из металла.

Рафинирование металла происходит после прекращения продувки кислородом, а кипение ванны продолжается растворенным в металле кислородом. Скорость выгорания углерода постепенно уменьшается, что облегчает доводку стали по заданному содержанию углерода.

Удаление серы из металла в шлак в виде CaS происходит по реакции кипения

FeS + CaO = FeO + CaS.

которая наиболее хорошо происходит в конце периода. Этому способствует высокая основность шлака (45…50 % СаО), уменьшение количества закиси железа в шлаке, нагрев металла до высокой температуры. Так как и к концу плавки в шлаке еще содержится значительное количество FeO сера удаляется лишь частично - до 50 % от ее содержания в шлаке.

Раскисление стали ведут, загружая в печь ферромарганец и доменный ферросилиций (45 % Si), при выпуске плавки - в желоб или в ковш. Основным скрап - процессом, как правило, выплавляют спокойную сталь.

Кроме углеродистых сталей, основным скрап - процессом выплавляют многие легированные стали.

Плавку считают готовой, когда сталь (и шлак) имеет заданный состав и температуру, обеспечивающую ее разливку.