Для повышения содержания углерода в шихте используют чугун, кокс и электродный бой. Основное требование к чугуну – минимальное содержание фосфора, поэтому чтобы не вносить много фосфора в шихту, в малые (< 40 т) печи подают не более 10% чугуна, а в большегрузные - не более 25%.

В качестве шлакообразующих в основных печах применяют известь, известняк, плавиковый шпат, боксит, шамотный бой; в кислых печах – кварцевый песок, шамотный бой, известь. В качестве окислителей используют железную руду, прокатную окалину, агломерат, железные окатыши, газообразный кислород. К шлакообразующим и окислителям предъявляются те же требования, что и при других сталеплавильных процессах: известь не должна содержать более 90% CaO, менее 2% SiO2, менее 0.1% S и быть свежеобоженной, чтобы не вносить в металл водород. Железная руда должна содержать менее 8% SiO2, поскольку он понижает основность шлака, менее 0.05% S и мене 0.2% P; желательно применять руду с размером кусков 40-100 мм, поскольку такие куски легко проходят через слой шлака и непосредственно реагирует с металлом. В плавиковом шпате, применяемом для разжижения шлака содержание CaF2 должно превышать 85%.

В элекросталеплавильном производстве для легирования и раскисления применяются практически все известные ферросплавы и легирующие.

Все используемые для выплавки стали шихтовые материалы должны соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий. Основными шихтовыми материалами для выплавки стали являются: стальной лом, передельный чугун, отходы графитизированных электродов, металлургический кокс, плавиковый шпат, кварцит или кварцевый песок, свежеобожженная известь, различные ферросплавы (Fe-Cr, Fe-Si, Fe-Mn, Ti, Ni, Mo, W, V, Si-Cr, Si-V, B), силикомарганец, никель, силикокальций, алюминий, алюминиевые порошок, дробь, проволока катанка, технический глинозем, окатыши, агломерат, медьсодержащие отходы.

Шихта составляется следующим образом (в % от массы завалки):

блюминговая обрезь – до 40 %

в том числе ЗШ – до 15 %

чугун – до 30 %

стружка – до 5 %

лом и отходы с насыпной плотностью 0.8-1.2 т/м3 – остальное.

В бадью шихта укладывается таким образом, чтобы на подине располагалась малогабаритная, но плотная шихта, выше ее – тяжелая, сверху – мелочь. Также производится подача чугунной стружки в завалку и подвалку поверх основной части шихты, при этом масса разовой порции не должна превышать 4 тонны. Загрузка стружки в бадью производиться только магнитом для более равномерного ее распределения. Также в состав завалки включают и известь в количестве 3-5т от массы шихты или известняк в количестве до 7т.

3.3. Расплавление

После окончания завалки электроды опускают почти до касания с шихтой и включают ток. Под действием высокой температуры дуг шихта под электродами плавиться, жидкий металл стекает вниз, накапливаясь в центральной части подины. Электроды постепенно опускаются, проплавляя в шихте "колодцы" и достигая крайнего нижнего положения. По мере увеличения количества жидкого металла электроды поднимаются. Это достигается при помощи автоматических регуляторов для поддержания определенной длины дуги. Плавление ведут при максимальной мощности печного трансформатора.

Во время плавления происходит окисление составляющих шихты, формируется шлак, происходит частичное удаление в шлак фосфора и серы. Окисление примесей осуществляется за счет кислорода воздуха, окалины и ржавчины, внесенных металлической шихтой.

За время плавления полностью окисляется кремний, 40-60% марганца, частично окисляется углерод и железо. В формировании шлака наряду с продуктами окисления (SiO2, MnO, FeO) принимает участие и окись кальция, содержащаяся в извести. Шлак к концу периода плавления имеет примерно следующий состав, %: 35-40 CaO; 15-25 SiO2; 8-15 FeO; 5-10 MnO; 3-7 Al2O3; 0.5-1.2 P2O5. низкая температура и наличие основного железистого шлака благоприятствует дефосфорации. В зоне электрических дуг за время плавления испаряется от 2 до 5% металла, преимущественно железа.

В процессе расплавления возможна присадка в печь извести, а также твердых окислителей: железной руды, агломерата, железорудных окатышей, окалины. Для ускорения процесса проплавления металлошихты после завалки и подвалки используются стеновые или дверные газокислородные горелки (ГКГ). Подача кислорода, вводимого через сводовую водоохлаждаемую фурму, начинается после проплавления колодцев и образования жидкой ванны (через 10-15 минут после включения печи) с интенсивностью 1000-1500 м3/ч. Продувка в течение всего периода расплавления сопровождается перемещением фурмы вниз по мере оседания металлошихты. Возможна подача кислорода через фурму установки FUCHS с расходом до 3000 м3/ч. В конце расплавления производится обновление шлака. При этом количество и свойства шлака в печи должны обеспечивать работу с максимально возможным заглублением дуг в шлак, для чего в течение всего периода шлак поддерживается во вспененном состоянии периодическими присадками дробленого кокса порциями до 50 кг через сводовое загрузочное устройство или с использованием манипулятора фирмы FUCHS. Для обновления шлака производится его спуск через порог рабочего окна и присадку извести в количестве не менее 2000 кг порциями до 200 кг через сводовое загрузочное устройство.

Температура металла к моменту полного расплавления должна быть:

- для высокоуглеродистых сталей (содержание углерода >0.6%) 1500 – 1530 °С;

- для низко- и среднеуглеродистых сталей (содержание углерода <0.6%) 1520 – 1560 °С

Содержание углерода в пробе металла после полного расплавления должно быть на 0.10% выше верхнего предела содержания его в готовой стали. При необходимости науглероживание металла производится вдуванием углесодержащих материалов с помощью установки FUCHS и присадкой в печь чугуна.

3.4. Окислительный период

Задача окислительного периода плавки состоит в следующем:

а) уменьшить содержание в металле фосфора до 0.01-0.015%;

б) уменьшить содержание в металле водорода и азота;

в) нагреть металл до температуры близкой к температуре выпуска (на 120-130 °С выше температуры ликвидуса).

Кроме того, за время периода окисляют углерод до нижнего предела его содержания в выплавляемой стали. За счет кипения (выделения пузырьков СО при окислении углерода) происходит дегазация металла и его перемешивание, что ускоряет процессы дефосфорации и нагрева.

Окисление углерода производится газообразным кислородом, вводимым через сводовую водоохлаждаемую фурму, расположенную над металлом на уровне 200-300 мм, с расходом 2000-3000 м3/ч; либо с помощью установки FUCHS. В случае необходимости применяются твердые окислители, вводимые через сводовое загрузочное устройство.

Окислительный период начинается с того, что из печи сливают 65-75% шлака, образовавшегося в период плавления. Шлак сливают, не выключая печь, наклонив её в сторону рабочего окна на 10-12°. Слив шлака производят для того, чтобы удалить из печи перешедший в шлак фосфор. Удалив шлак, в печь присаживают шлакообразующие: 1-1.5% извести и при необходимости 0.15-0.25% плавикового шпата, шамотного боя или боксита.