Физико-химические и физические свойства шлака в значительной мере определяют скорость и степень развития процессов, протекающих при плавке стали. Быстрое формирование физически и химически активного шлака обеспечивает удаление серы и фосфора, уменьшает потери металла с выносами и оставшимися в шлаке металлическими корольками, повышает стойкость футеровки. Вязкий шлак физически мало активен. Процессы взаимодействия его с металлом замедленны; он обладает низкой рафинирующей способностью. При таком шлаке повышаются потери металла с корольками, а также с выносами брызг.

В процессе плавки стали в кислородных конвертерах и в ДСП условия формирования шлака и, соответственно, шлаковые режимы отличаются. Но основные закономерности формирования шлака и требования к его физическим и физико-химическим свойствам в этих агрегатах общие: необходимость получения к концу плавки гомогенного, достаточно жидкотекучего, физически и химически активного шлака.

Источниками образования шлака являются оксиды – продукты окисления примесей шихты, загружаемые в конвертер или дуговую печь сыпучие материалы (железная руда, известь и др.), футеровка.

Растворение извести в шлаке происходит в несколько стадий, главные из которых следующие:

  1. На поверхности куска извести образуется пленка насыщенного CaO раствора с концентрацией (Сн), которая выше концентрации CaO в объеме жидкости (С). Образование пленки сопровождается образованием твердых и жидких растворов, а также химических соединений системы CaO–FeO–MnO–SiO2. Скорость дальнейшего растворения определяется скоростью массопереноса через эту пленку.
  2. Проникновение жидкого шлака по порам и границам зерен c развитием упомянутых процессов на поверхности.
  3. Оплавление и переход в шлак поверхностных (пленочных) слоев.

Шлакообразование в кислородном конвертере. Отличительная особенность кислородно-конвертерного процесса с продувкой кислородом сверху – быстрое, сразу после заливки чугуна, формирование шлака с высоким содержанием (FeO), способствующим растворению извести (рис. 10). Для использования этой особенности первую порцию извести (30–50 % общего расхода) присаживают либо на днище конвертера, либо на лом, либо в самом начале продувки. Вторую и третью порции присаживают с интервалом в 2–3 мин так, чтобы 90 % всей извести ввести в первой половине продувки. Интенсивное формирование физически и химически активного шлака, без выбросов и значительных выносов, а также без скачивания шлака, обеспечивают регулированием уровня среза фурмы над ванной, а также присадками сыпучих.

По мере снижения содержания углерода в металле и уменьшения скорости его окисления в конце продувки снова повышается содержание FeO в шлаке.

В конвертерах с донной продувкой кислородом, вследствие значительного восстановления образовавшихся в реакционной зоне капель оксидов железа, содержание FeO в шлаке значительно ниже, чем при продувке сверху. По ходу продувки оно обычно составляет . 5–10 %. Это существенно затрудняет ассимиляцию извести и, следовательно, формирование шлака. Поэтому при донной продувке кислородом широкое применение получило вдувание в металлическую ванну в токе кислорода для интенсификации процесса шлакообразования порошка извести.

Шлакообразование в ДСП. Условия для быстрого шлакообразования в ДСП менее благоприятные, чем в кислородном конвертере с продувкой сверху. Жидкий чугун в ДСП обычно не заливают, что исключает интенсивное образование шлака в начале продувки кислородом вследствие поступления в шлак шлакообразующих оксидов, главным образом SiO2 и MnO. Интенсивная продувка кислородом в начале плавления не применяется, и содержание FeO в шлаке стремительно не нарастает. Поэтому для интенсификации ассимиляции извести и формирования шлака при плавке в ДСП применяют другие технологические приемы.

С целью повышения содержания оксидов железа в шлаке при плавке в старых печах с удельной мощностью трансформатора порядка 200–250 кВ·А/т с самого начала плавления в завалку дают железную руду.  Смесь дают на подину перед завалкой или в завалку. Во время плавления в ванну присаживают известь одновременно с железной рудой, количество которой составляет .0,02 %.После расплавления окислительный период проводят комбинированным окислением присадками железной руды в шлак и продувкой кислородом. В это время вместе с железной рудой в ванну мульдами присаживают известь.

При плавке стали в современных сверхмощных дуговых печах железную руду (агломерат) вводят в печь с последней порцией лома.

Шлакообразующие, в частности известь загружают из бункерного пролета порциями через специальные отверстия в своде. Размер частиц извести 4–5 мм. Применяют и бункера, расположенные на тележках, с пневматическими устройствами для подачи сыпучих материалов со скоростью 500–1000 кг/мин.