Tối ưu độ lỏng xỉ bằng fluorspar: độ nhớt, độ kiềm và đánh đổi vật liệu chịu lửa
Fluorspar (canxi florua, CaF₂) là chất làm lỏng xỉ hiệu quả nhất có sẵn cho nhà máy thép. Dùng với lượng nhỏ nhưng quyết định luyện kim, fluorspar kiểm soát độ nhớt, nhiệt độ chảy và độ phản ứng của xỉ — và do đó tốc độ và mức độ hoàn tất mà xỉ làm các chức năng cốt lõi gắn với khử lưu huỳnh, khử phốtpho và nối nhiệt với hồ quang. Thách thức là dùng fluorspar hiệu quả khi quản lý nhược điểm chính: nó ăn mòn lớp lót chịu lửa của lò và gạn. Thực hành có kỷ luật là dùng lượng bổ sung tối thiểu phù hợp độ lỏng cần thiết, được hỗ trợ bởi vôi sống và xỉ tinh luyện tổng hợp giảm phụ thuộc CaF₂.
Xỉ loại lưu huỳnh và phốtpho giàu CaO — phải vậy, vì CaO là oxide kiềm dẫn dắt khử lưu huỳnh (CaO + S → CaS + O) và khử phốtpho. Nhưng xỉ giàu CaO cũng nhớt, chịu lửa và hòa tan chậm, đặc biệt khi vôi bổ sung dạng cục phải hòa tan vào xỉ đang hình thành. Xỉ quá nhớt không phát triển diện tích bề mặt phân giới xỉ-kim loại cao, truyền khối chậm và khử lưu huỳnh bị giới hạn bởi xỉ thay vì nhiệt động học — kết quả một mẻ dù hóa học đúng vẫn trượt quy cách lưu huỳnh. Đây là nơi fluorspar phát huy: ở tỷ lệ bổ sung rất thấp nó cắt mạng canxi-silicat trong xỉ, hạ nhiệt độ chảy và làm loãng độ nhớt. Xỉ được làm lỏng hòa tan vôi nhanh và phát triển bề mặt cho khử lưu huỳnh nhanh. Trong lò gạn nó là thành phần chủ chốt của xỉ tổng hợp.
Trong EAF fluorspar đóng vai trò thứ hai: ổn định xỉ xốp che hồ quang và nâng hiệu năng năng lượng, bảo vệ chịu lửa. Vì tác dụng flux không chọn lọc, lượng dư tấn công MgO-C và nhôm cao; thực hành hiện đại dùng lượng tối thiểu và dựa vào vôi và xỉ tinh luyện cho độ kiềm.
Vì fluorspar dùng với lượng nhỏ, cỡ hạt nhất quán quan trọng hơn lượng tuyệt đối: mịn mất trong khí thải, cục quá lớn hòa tan quá chậm. Fluorspar cấp luyện kim lưu huỳnh thấp với cỡ hạt kiểm soát cho phép nhà luyện thép định liều mức tối thiểu hiệu quả mỗi mẻ. Kết hợp với thực hành xỉ có kỷ luật — như cung cấp chất khử oxy cho nhà máy thép của chúng tôi — nó bảo vệ cả tuổi đời chịu lửa lẫn tuân thủ lưu huỳnh, là một trong những đòn bẩy hiệu quả nhất để ổn định hành vi xỉ mỗi mẻ.
