Существенным недостатком процесса с окислением является слабая стойкость футеровки тигля.

По мере освоения новых методов изготовления основных тиглей плавка стали в индукционной печи найдет более широкое применение.

В настоящее же время плавка стали в кислом тигле обычно ведется без окисления.

Существенным в совершенствовании выплавки стали в индукционных печах является продувка ее порошкообразными материалами в струе кислорода, воздуха и инертных газов.

Применение этого метода дает возможность нейтрализовать основной недостаток индукционных печей — сложность рафинирования металла (десульфурации и дефосфорации).

Расход электроэнергии в зависимости от емкости печи (90— 5400 кг) равен 2430-100 ÷ 3040-106 дж/т (675—850 квт-ч/т).

Продолжительность плавки для этой же группы печей равна 40 мин — 2 ч 30 мин при мощности генератора 1750 квт.

Выход годной жидкой стали равен 95%.

Производительность печи промышленной частоты емкостью 1 т составляет 400 кг/ч, емкостью 1 т— 2500 кг/ч.

Стали – железоуглеродистые сплавы, содержащие практически до 1,5% углерода, при большем его содержании значительно увеличиваются твердость и хрупкость сталей и они не находят широкого применения (теоретически до 2,14%).

Основными исходными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап).
Содержание углерода и примесей в стали значительно ниже, чем в чугуне.

Поэтому сущность любого металлургического передела чугуна в сталь – снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.
Железо окисляется в первую очередь при взаимодействии чугуна с кислородом в сталеплавильных печах:

Одновременно с железом окисляются кремний, фосфор, марганец и углерод

 Образующийся оксид железа при высоких температурах отдает свой кислород более активным примесям в чугуне, окисляя их.

Процессы выплавки стали осуществляют в три этапа.
1. Первый этап – расплавление шихты и нагрев ванны жидкого металла.

Температура металла сравнительно невысокая, интенсивно происходит окисление железа, образование оксида железа и окисление примесей: кремния, марганца и фосфора.
Наиболее важная задача этапа – удаление фосфора. Для этого желательно проведение плавки в основной печи, где шлак содержит CaO.

Фосфорный ангидрид P₂O₅ образует с оксидом железа нестойкое соединение (FeO)₃ x P₂O_5.

Оксид кальция CaO – более сильное основание, чем оксид железа, поэтому при невысоких температурах связывает P₂O₅ и переводит его в шлак:

Для удаления фосфора необходимы невысокая температура ванны металла и шлака, достаточное содержание в шлаке FeO.

Для повышения содержания FeO в шлаке и ускорения окисления примесей в печь добавляют железную руду и окалину, наводя железистый шлак.

По мере удаления фосфора из металла в шлак, содержание фосфора в шлаке увеличивается.

Поэтому необходимо убрать этот шлак с зеркала металла и заменить его новым со свежими добавками CaO.

2. Второй этап – кипение металлической ванны.

Начинается по мере прогрева до более высоких температур.

При повышении температуры более интенсивно протекает реакция окисления углерода, происходящая с поглощением теплоты:

Для окисления углерода в металл вводят незначительное количество руды, окалины или вдувают кислород.

При реакции оксида железа с углеродом, пузырьки оксида углерода CO выделяются из жидкого металла, вызывая «кипение ванны».

При «кипении» уменьшается содержание углерода в металле до требуемого, выравнивается температура по объему ванны, частично удаляются неметаллические включения, прилипающие к всплывающим пузырькам CO, а также газы, проникающие в пузырьки CO.

Все это способствует повышению качества металла. Следовательно, этот этап – основной в процессе выплавки стали.
Также создаются условия для удаления серы.

Сера в стали находится в виде сульфида (FeS), который растворяется также в основном шлаке.

Чем выше температура, тем большее количество сульфида железа FeS растворяется в шлаке и взаимодействует с оксидом кальция CaO:

Образующееся соединение CaS растворяется в шлаке, но не растворяется в железе, поэтому сера удаляется в шлак.

3. Третий этап – раскисление стали.

Заключается в восстановлении оксида железа, растворённого в жидком металле.

При плавке повышение содержания кислорода в металле необходимо для окисления примесей, но в готовой стали кислород – вредная примесь, так как понижает механические свойства стали, особенно при высоких температурах.

Сталь раскисляют двумя способами: осаждающим и диффузионным.

Осаждающее раскисление осуществляется введением в жидкую сталь растворимых раскислителей (ферромарганца, ферросилиция, алюминия), содержащих элементы, которые обладают большим сродством к кислороду, чем железо.

В результате раскисления восстанавливается железо и образуются оксиды: MnO, SiO₂, Al₂O₅, которые имеют меньшую плотность, чем сталь, и удаляются в шлак.

Диффузионное раскисление осуществляется раскислением шлака.

Ферромарганец, ферросилиций и алюминий в измельчённом виде загружают на поверхность шлака.

Раскислители, восстанавливая оксид железа, уменьшают его содержание в шлаке.

Следовательно, оксид железа, растворённый в стали переходит в шлак.

Образующиеся при этом процессе оксиды остаются в шлаке, а восстановленное железо переходит в сталь, при этом в стали снижается содержание неметаллических включений и повышается ее качество.

В зависимости от степени раскисления выплавляют стали:

• спокойные – спокойная сталь получается при полном раскислении в печи и ковше;

• кипящие – кипящая сталь раскислена в печи неполностью. Ее раскисление продолжается в изложнице при затвердевании слитка, благодаря взаимодействию оксида железа и углерода: FeO + C = Fe + CO. Образующийся оксид углерода CO выделяется из стали, способствуя удалению из стали азота и водорода, газы выделяются в виде пузырьков, вызывая её кипение. Кипящая сталь не содержит неметаллических включений, поэтому обладает хорошей пластичностью;

• полуспокойные – полуспокойная сталь имеет промежуточную раскисленность между спокойной и кипящей. Частично она раскисляется в печи и в ковше, а частично – в изложнице, благодаря взаимодействию оксида железа и углерода, содержащихся в стали.

Легирование стали осуществляется введением ферросплавов или чистых металлов в необходимом количестве в расплав.

Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду меньше, чем у железа (Ni, Co, Mo, Cu), при плавке и разливке не окисляются, поэтому их вводят в любое время плавки.

Легирующие элементы, у которых сродство к кислороду больше, чем у железа (Si, Mn, Al, Cr, V, Ti), вводят в металл после раскисления или одновременно с ним в конце плавки, а иногда в ковш.