Способы обеспечения чистоты стали

Большинство включений, образующихся в процессе производства, не могут оставаться долго во взвешенном состоянии в жидкой стали. НВ легче металла и под воздействием гравитационных сил они должны всплывать. Для крупных включений, если металл не перемешивается, скорость всплывания в жидкой стали может быть описана формулой Стокса

, (7.5‑1)

где V - скорость всплывания; r_ме, r_вкл - плотности жидкой стали и включения; r - радиус всплывающего включения; h - коэффициент динамической вязкости жидкой стали.

Формула Стокса выводится из условия, что подъемная сила, определяемая разностью плотностей и размерами включений, встречает сопротивление только вязкости жидкости. Соответственно, чем меньше вязкость жидкости и чем больше разность плотностей и особенно размер включения, тем больше скорость всплывания. Однако на практике, при интенсивном перемешивании металла, мелкие НВ, увлекаемые струями металла, могут весьма долго витать в расплаве, перемещаясь вверх и вниз вместе с металлом.

Согласно формуле Стокса, определяющим значением является радиус включения. Следовательно, успешное удаление НВ определяется условиями их укрупнения.

Укрупнение определяется:

1. Числом встреч частиц. Число встреч будет тем больше, чем выше интенсивность перемешивания.

2. Эффективностью встреч. Более эффективно укрупнение происходит при встрече жидких частиц. Следовательно, задача укрупнения сводится к задаче получения продуктов раскисления в жидком состоянии. Возникающие твердые продукты раскисления плохо укрупняются и плохо удаляются из стали.

Возможность получения жидких продуктов осуществляется при комплексном раскислении, например, марганцем и кремнием.