Осаждающее раскисление стали
Осаждающее раскисление стали заключается в том, что основное количество растворенного в ней кислорода переводят в нерастворимые оксиды элементов-раскислителей. Последние различными способами вводят непосредственно в жидкий металл. Этот способ раскисления широко распространен главным образом благодаря простоте его реализации.
Основным его недостатком является то, что требуется значительное время и организация специального режима перемешивания металла для удаления образовавшихся неметаллических включений.
Общепризнанно, что процесс осаждающего раскисления стали проходит через следующие этапы: плавление и растворение раскислителей в металле; акт химического взаимодействия кислорода, растворенного в металле, с введенными в него раскислителями; образование продуктов раскисления – зародышей новой фазы в объеме жидкого металла; рост образовавшихся зародышей – продуктов раскисления (их коалесценция и коагуляция); удаление за счет всплывания и переход включений из металла в шлаковую фазу.
Для получения стали высокой чистоты при осаждающем раскислении необходимо обеспечить достаточную полноту удаления неметаллических включений из металла и ассимиляцию их шлаком. Известно, что сильное влияние на скорость всплывания неметаллических включений в стали оказывает размер частиц. Вместе с тем, практика внепечной обработки показала, что, несмотря на относительно малый размер продуктов раскисления, например, алюминия, его оксиды довольно быстро покидают жидкий металл.
Удаление продуктов раскисления при вводе в металл кремнийсодержащих сплавов происходит крайне медленно.
В этих случаях снижение суммарной концентрации кислорода в стали сравнительно невелико и сильно зависит от продолжительности выдержки металла в ковше. Силикатные включения, даже если они имеют большие размеры, плохо удаляются из расплава, поэтому для производства стали высокой чистоты необходимо стремиться к тому, чтобы их образование в расплаве было в значительной степени подавлено. Для этого к моменту ввода кремния необходимо иметь низкое содержание кислорода в стали.
При добавке кремния и алюминия в сталь рекомендуется сначала вводить в достаточном количестве алюминий, чтобы связать и удалить большую часть кислорода и только потом присаживать кремний. В результате высокой скорости удаления включений глинозема их содержание в стали после раскисления не зависит от исходной концентрации кислорода, а если она велика, то это способствует образованию крупных включений, которые удаляются особенно быстро. В противном случае, в зависимости от исходного количества кислорода, образуются более или менее грубые алюмосиликаты, которые медленнее удаляются из жидкой стали.
Результаты промышленных экспериментов показывают, что при раскислении стали алюминием в ковше содержание кислорода к концу выпуска плавки в результате быстрого всплывания глиноземистых включений составляет 15 % от начального. Процесс удаления же силикатных включений более продолжителен и при раскислении стали кремнием происходит снижение исходного содержания кислорода в лучшем случае на 50 % и, как правило, при более высокой конечной его концентрации.