Рафинирование сталей синтетическими шлаками вовсю использовалось с 1937-1938 годов на французских заводах Юджин по патенту Р. Перрена и эта французская сталь была сильно лучше германской и чешской того времени и требовала легирования марганцем в 10-15 раз менее и даже и вовсе без него обходилась.

Обработка сталей синтетическим шлаком заключается в принудительном смешении сталей в ковше с жидким основным восстановительным шлаком из окиси алюминия (глинозёма) окиси кальция (обожженная известь) и окиси магния (обожженный доломит или магнезит).

Для эффективного рафинирования сталей синтетическими шлаками абсолютно необходимо не допускать смешения печного шлака с синтетическим.

Для это используют промежуточные ковшики разной конструкции.

Снижение серы в стали достигает до 0,002—0,010 % , количество раскислителей уменьшается в 2-3 раза, количество всяких неметаллических включений в сталях уменьшается на 5-10 раз .

Для удаления-же фосфора нужен жидкий основной железистый окислительный шлак - из окислов железа и окиси кальция и добавки окиси магния.

Проблема в том, что при обработке таким шлаком очень сильно выгорает не только фосфор, но и углерод (на порядок даже), но и вообще все химические элементы окисляемые легче железа - что приводит к тому, что процесс рафинирования окислительным шлаком протекает обычно изумительно бурно и бывало и со взрывами металла в ковшах с десятками тонн кипящего металла!

Р.Перрен ещё до войны при помощи двойного рафинирования дешевой и дрянной томасовской стали двумя синтетическими шлаками , сперва основным железистым окислительным шлаком , затем основным восстановительным шлаком - получал стали ничуть не уступавшие и основным мартеновским и выплавленным в электропечах .

Но стали получались только и только малоуглеродистые и малым количеством окисляемых легирующих .

Т.е. они годны в качестве заготовки-полупродукта для плавки в кислых мартенах по кремний-восстановительной технологии В.И. Тыжнова .

Для выплавки-же высоколегированных сталей по такому способу уже нужна электропечь и ферросплавы .

Из метода рафинирования синтетическим шлаком родился метод смешения или называемый совмещенный процесс выплавки качественных сталей

Например для выплавки качественной подшипниковой стали можно полностью отказаться от электропечей большой мощности .

Делают например так :

В 100-тонном мартене ( или кислородном конвертере ) с основной кладкой футеровки выплавляют основную сталь-полупродукт такого состава : 0,35% углерода и не более 0,10% марганца и следы кремния .

Причем его не раскисляют , это ни в коем случае !

Такой полупродукт с нормированным содержанием углерода можно выплавить легко и быстрее ,чем пытаясь выплавить качественную сталь в мартене или электропечи .

Рядом с мартеном стоит маленькая ( и значит маломощная и простая ) электропечь с основной футеровкой в 15-18 тонн .

В ней плавят лигатуру такого состава : 3,2% углерода , 0,6-2% марганца , 1,3-3,4% кремния , и 6-6,5% хрома ( никель и молибден в любом количестве ) .

Малоуглеродистый полупродукт почти не содержит кремния и мало содержит марганца и по отношению к составу лигатуры сильно переокислен .

Из большой мартеновской печи предварительно спускают шлак.

Затем в общий ковш сливают и полупродукт из большой мартеновской печи и лигатуру из малой электропечи при этом стараясь обязательно не допустить попадания мартеновского шлака в ковш.

Происходит смешение полупродукта и лигатуры .

В момент смешения происходит быстрое и бурное раскисление полупродукта углеродом, кремнием и марганцем лигатуры, смесь очень сильно вскипает (уровень металла в ковше поднимается на метр и даже больше) с образованием очень большого количества газов, которые полностью удаляются из расплава и уносят с собой пчти весь водород (и значит флокенов не образуется) и частично азот.

В результате из 100 тонн основной мартеновской стали получается около 120 тонн высококачественной подшипниковой стали.

Причем азота и водорода в такой стали много меньше чем в электростали.

Качество стали получается выше чем выплавленной в электропечи.

Т.е. совмещаются процессы раскисления и легирования стали.

Выплавка качественных сталей таким способом проще и дешевле выплавки их в электропечах или мартенах и легче получить сталь нужного состава.

Более того в несколько раз уменьшается угар и легирующих и раскислителей - что по дефициту большинства ферросплавов неимоверно важно и актуально.

Совмещенный процесс по Перрену даёт ещё лучшие результаты чем процесс смешения и сводится к тому, что в малой электропечи плавят не только лигатуру, но и синтетический основной шлак из доступных извести и глинозема и магнезита (доломита).

Шлака выплавляют из расчета всего 3-10 кг на тонну готовой стали - это совсем немного.

Сперва в ковш выпускают лигатуру и синтетический основной шлак.

Затем в ковш сливают полупродукт из мартена с основой футеровкой, стараясь опять не допустить попадания мартеновского шлака в ковш.

Происходит опять бурное вскипание смеси и смешение полупродукта, лигатуры и синтетического шлака.

Но при этом происходит ещё и обработка продукта синтетическим основным шлаком.

Происходит десульфурация и дополнительное раскисление стали.

В результате содержание серы в стали падает до 0,002-0,010%.

Заодно в стали резко уменьшается количество разных неметаллических включений.

Т.е. за весьма малое время совмещаются процессы раскисления, легирования и рафинирования синтетическим шлаком.

Сейчас такие способы выплавки сталей как метод смешения или совмещенный процесс позволяют обеспечить в мартеновском цехе выплавку сталей высокого качества и без использования сложного оборудования.

И такие процессы применимы к подавляющему большинству качественных сталей.