Осаждающее или глубинное раскисление стали

Осаждающее раскисление заключается в вводе в жидкий металл элементов, имеющих сродство к кислороду выше чем у железа и образующих прочные нерастворимые в металле оксиды.

Задачами осаждающего раскисления являются:

• снижение растворимости кислорода присадками элементов - раскислителей, характеризующихся большим химическим сродством к кислороду, чем железо, до уровня, обеспечивающего получение плотного металла;
• создание условий для возможно полного удаления образующихся продуктов раскисления из жидкой стали.

По увеличению раскислительной способности элементы можно расположить в следующей последовательности: Ni, Fе, Cr, V, Мп, C (при Р_СО=1 атм.), Si, Ti, Zr, Аl, РЗМ, Mg, Ca, Ba. В этом ряду каждый последующий элемент является раскислителем по отношению к предыдущему. Место углерода в ряду раскислителей определяется давлением Р_со. При низких значениях Р_со углерод может быть более сильным раскислителем, чем, например, алюминий.

Процесс осаждающего раскисления можно в первом приближении выразить следующей реакцией:

Константа равновесия реакции (9.3) записывается в виде

если принять в качестве общего условия то, что в процессе реакции раскисления (9.3) выделяется чистый оксид элемента – раскислителя, тогда выражение (9.4) примет следующий вид

Существуют различные способы оценки раскислительной способности элементов, которые выражают одну и ту же термодинамическую сущность – чем ниже остаточная концентрация элемента – раскислителя, при которой достигаются одинаковые концентрации кислорода в жидком металле, тем выше раскислительная способность элемента.

В общем случае следует учитывать сложность образующегося оксида типа Me_xO_y*R_mO_n. Чем выше раскислительная способность, тем при меньших концентрациях элемента - раскислителя образуются сложные продукты раскисления типа Me_xO_y*R_mO_n.

Соотношения между концентрацией растворенного в стали кислорода и остаточной концентрацией элемента – раскислителя приведена на рис. 9.2.

Рисунок 9.2 Раскислительная способность элементов в жидком железе при 1873 К

Требования к раскислителю:

• быстрое растворение в металле;
• высокая термодинамическая прочность оксидов, получаемых при раскислении металла;
• большая скорость всплывания продуктов раскисления и хорошая их ассимиляция шлаком;
• низкая стоимость.