Рельсовую сталь (∼0,60–0,80 % С), и аналогичную ей по составу кордовую, выплавляют в кислородных конвертерах и в дуговых печах. Наиболее сложной задачей производства этой стали является получение достаточно низкого содержания фосфора за время окисления углерода до заданной в стали концентрации. Для решения этой задачи принимаются специальные меры соответственно особенностям плавки в конвертере или дуговой печи.

В кислородном конвертере с верхним дутьем или комбинированным дутьем сверху и снизу, как было показано выше, дефосфорация начинается с первых минут продувки. Однако при высоком содержании фосфора в чугуне для получения допустимого содержания фосфора в стали при остановке на заданном высоком содержании углерода степень дефосфорации недостаточна. Как при содержании углерода ∼0,6–0,9 % по ходу плавки содержание фосфора стабилизируется или даже начинает повышаться; понижение содержания фосфора происходит далее при значительно более низком содержании углерода. Это вызывает трудность дефосфорации при производстве высокоуглеродистой стали. В случае плавки с остановкой процесса на заданном высоком содержании в стали углерода она при-водит к необходимости промежуточных повалок конвертера для смены шлака путем его скачивания и наводки нового. Это усложняет процесс, вызывает понижение производительности, повышение рас-хода шлакообразующих и чугуна.

Повалку конвертера для смены шлака производят на разных за-водах при содержании углерода 1,2–2,5 %. При высоком содержании фосфора в чугуне (0,20–0,30 %) шлак сменяют дважды при содержании углерода 2,5–3,0 % и при 1,3–1,5 %. После скачивания шлака новый наводят из свежеобожженой извести. Содержание FeO в шлаке на уровне 12–18 % поддерживают, изменяя уровень фурмы над ванной. По ходу плавки для разжижения шлака присаживают плавиковый шпат – 5–10 % массы извести. В результате дефосфорации к концу продувки до заданного в готовой стали содержания углерода получают содержание фосфора в металле ≤ 0,010–0,020 %. На выпуске в ковш металл раскисляют присадками ферросилиция и алюминия. При этом очень важной операцией является отсечка конвертерного шлака. Попадание его в ковш вызывает рефосфорацию в процессе раскисления и особенно при внепечной обработке восстановительным шлаком для десульфурации.

Получила некоторое распространение и технология выплавки рельсовой и кордовой стали в конвертерах с продувкой до низкого содержания углерода (0,03–0,07 %) с последующим науглероживанием в ковше специально приготовленными твердыми карбюризаторами (нефтяным коксом, антрацитом) Окончательную корректировку содержания углерода в стали производят на установке вакуумной обработки.

Продувка металла в конвертере до низкого содержания углерода обеспечивает глубокую дефосфорацию. Необходимо лишь на выпуске обеспечить надежную отсечку шлака для предупреждения возможности попадания его в ковш и, как следствие, рефосфорации.

Применение технологии выплавки стали в конвертере с продувкой до низкого содержания углерода с последующим науглероживанием в ковше требует использования чистых по содержанию вредных примесей и газов карбюризаторов, что вызывает необходимость их специальной подготовки и создает подчас значительные трудности. Вызывает сложности и получение нужного содержания углерода в узких пределах. Это ограничивает применение такой технологии.

Не нашла широкого применения используемая на некоторых заводах плавка в конвертере с последующим науглороживанием чугуном, предварительно залитым в ковш перед выпуском плавки из конвертера. Для этого требуется чугун, достаточно чистый по содержанию фосфора. Окончательное науглероживание раскисленного металла, с целью надежного получения содержания углерода в требуемых пределах, проводят твердыми карбюризаторами в процессе вакуумной обработки.
В дуговых печах рельсовую и кордовую сталь выплавляют по обычной, описанной выше технологии, применяя меры для интенсивного удаления фосфора из металла – присадки железной руды в завалку и в начале короткого окислительного периода, с непрерывным сходом шлака и его обновлением присадками извести. Обязательно также предупреждение попадания шлака в сталеразливочный ковш.

Вследствие низкого содержания кислорода в высокоуглеродистой рельсовой стали высокая степень чистоты ее по оксидным включениям может быть достигнута и без применения относительно сложной внепечной обработки вакуумом или в коше-печи. Для достижения такой цели достаточна продувка металла в коше инертным газом. Но при этом поступающий в ковш печной шлак, во избежание вторичного окисления им металла, не должен быть окислительным. Поэтому, перед такой внепечной обработкой выплавку рельсовой стали в ДСП производят с предварительным раскислением металла в печи кремнием и марганцем, присаживаемых в виде ферросилиция и ферромарганца или силикомарганца. Шлак перед выпуском раскисляют порошком кокса или электро-дов и гранулированным алюминием, а иногда и порошком ферросилиция. Следует, однако, иметь в виду, что при раскислении шлака, тем более кремнием, вызывающим образование SiO2, происходит восстановление фосфора. Поэтому такая операция допустима лишь после достаточно глубокой дефосфорации со сменой шлака и удалением фосфора из ванны. Окончательное раскисление стали кремнием и алюминием производят в ковше во время выпуска. Затем металл в ковше продувают инертным газом для его гомогенизации и, главным образом, для удаления хотя бы части скоплений (кластеров) включений Al2O3, вызываю-щих расслоения в рабочей части головок рельсов во время их эксплуатации. Следствием этого расслоения может быть полное отделение от-слоенных пластинок на головке рельса и преждевременный выход его из строя.

Более эффективным способом предупреждения образования расслоений в рельсовой стали, выплавленной как в конвертерах, так и в дуговых печах, является обработка жидкого металла в ковше кальцием. Как было показано, это производится введением в жидкий металл порошка силикокальция, плакированного в проволоку, или вдуваемого в токе несущего газа.