Способы раскисления

Технологический период, предназначенный для снижения активности кислорода до заданных пределов, является периодом раскисления стали. Это, как правило, последняя и ответственная операция в процессе выплавки стали. Раскисление – это процесс удаления кислорода, растворенного в стали, путем связывания его в оксиды различных металлов, имеющих большее сродство к кислороду, чем железо. Раскисленный металл при разливке и кристаллизации не кипит, из него не выделяются газы, его называют спокойным. В том случае, когда проводят неполное раскисление и в нем остается значительная доля избыточного кислорода, то в стали при ее охлаждении во время разливки и после нее до кристаллизации протекает взаимодействие между растворенными углеродом и кислородом по схеме [С] + [О] = {СО}. Пузыри монооксида углерода, выделяющиеся из металла, перемешивают его. Поверхность металла становится похожей на поверхность кипящей жидкости. Такую сталь называют кипящей. Если при раскислении из металла удаляют значительную часть избыточного кислорода, то оставшийся кислород вызывает непродолжительное кипение стали. Такую сталь называют полуспокойной. Наиболее распространенными раскислителями являются марганец и кремний, используемые в виде ферросплавов, и алюминий.

Существуют различные способы раскисления: осаждающее, диффузионное, обработка синтетическим шлаком или в вакууме. Наиболее распространенным является первый способ, так как степень окисленности шлака чаще всего выше, чем металла.

При осаждающем раскислении раскислитель вводят непосредственно в металл, поэтому взаимодействие элемента-раскислителя с кислородом происходит в объеме расплава по реакции n[О] + m[Ме] = Ме_mО_n. Продукты раскисления образуются в жидком металле в виде тонкодисперсных включений и требуется определенное время для того, чтобы продукты раскисления – оксиды кремния, марганца, алюминия всплыли в шлак.

При диффузионном раскислении раскислители в тонкоизмельченном виде подают на шлак, покрывающий металл. Сначала в этом случае происходит раскисление шлака, а снижение содержания кислорода в металле происходит за счет его перехода из металла в шлак, т.е. [O] = (O). Преимуществом диффузионного раскисления перед осаждающим является то, что продукты взаимодействия кислорода и раскислителя остаются в шлаке и не загрязняют металл.

В современных вакуумных установках, применяемых в металлургии, достигается давление до 100 Па. Это в ряде случаев позволяет раскислить сталь углеродом до глубоких пределов, не расходуя больших количеств других раскислителей.

Раскисление металла обработкой стали синтетическими шлаками, не содержащими оксидов железа, осуществляется в результате снижения активности кислорода в металле. Эффективность такого способа зависит от полноты перемешивания жидкого синтетического (заранее выплавленного в специальных установках) шлака с металлом, выпускаемым в ковш из сталеплавильного агрегата. Синтетические шлаки, практически не содержащие оксидов железа, должны быть высокоосновными, что обеспечивает создание благоприятных условий для понижения содержания серы в металле.