1. Раскисление в порядке возрастания температуры плавления продуктов раскисления.
При такой последовательности присадок раскислителей образовавшиеся НВ с низкой температурой плавления будут преимущественно жидкоподвижные. Эти жидкоподвижные включения могут выступать в роли центров зарождения НВ при присадке следующих порций раскислителя. Такая последовательность способствует кинетике образования легкоплавких смесей оксидов.
2. Раскисление в порядке возрастания сродства к кислороду раскислителя.
Последовательность присадки раскислителей в порядке возрастания сродства к кислороду также способствует образованию легкоплавких смесей оксидов. Это происходит за счёт восстановления компонентов НВ раскислителем.
3. Раскисление в порядке убывания межфазной энергии раскислителя.
При порядке ввода раскислителей в порядке убывания межфазной энергии на границе с жидким металлом, раскислитель связывает большую часть кислорода и продукты раскисления легко удаляются. После чего в металле остаётся незначительная часть кислорода и при вводе раскислителей (легирующих) имеющие малую удельная межфазную энергия их оксидов практически полностью растворяются в металле не окисляясь (т.е. хорошо смачиваемые НВ образовываются в малых количествах). Однако при вводе сильного раскислителя первым в больших количествах, в металле растворится большая часть элемента раскислителя. И при охлаждении металла предельная растворимость, элемента раскислителя снижается за счет чего образовываются новые НВ.
4. Раскисление в порядке убывания предельной растворимости элемента раскислителя в стали.
Низкое содержание кислорода достигается за счёт присутствия растворенного элемента раскислителя в стали. Поэтому для глубокого раскисления элемент раскислитель должен обладать высокой предельной растворимостью в металле. Элементы имеющие низкое значение придельной растворимости в металле не могут глубоко раскислить металл даже, если они имеют большое сродство к кислороду. Поэтому раскислители имеющие низкую придельную растворимость эффективно отдавать в последнюю очередь. Например Са имеет высокое сродство к кислороду и низкую придельную растворимость. Его как правило отдают в последнюю очередь.
Заключение
Выше приведенные термодинамические расчёты показали, что удаления неметаллических включений (Al2O3) необходимо проводить низко основным шлаком. Так же по причине присутствия в высоко основном шлаке поверхностно активной серы (на границе металл-шлак), которая препятствует удалению НВ, рекомендуется удалять НВ так же низко основным шлаком. В итоге предлагается схема внепечной обработки, при которой следует сначала наводить низкоосновный шлак для удаления НВ а, после проводить десульфурацию наводя высокоосновный шлак за счёт присадок извести в ковш.
В процессе раскисления и легирования стали образовываются неметаллические включения. Главная цель раскисления это снижение кислорода, но процесс раскисления сопровождается образованием неметаллических включений (НВ). Химический состав и физические свойства НВ определяется выбором раскислителей и последовательности их ввода в металл.
Раскислители с точки зрения образования НВ можно классифицировать следующим образом:
1. По сродству к кислороду;
2. По температуре плавления образующихся НВ;
3. Удельная межфазная энергия на границе НВ – металл;
4. По предельной растворимости элемента раскислителя в стали.
Выпускаемый в ковш металл сильно переокислен. Кроме того, идет достаточно сильное вторичное окисление струи (защита струи отсутствует). Легирование кремнием производится ферросилицием (ФС), легирование марганцем производится силикомарганцем (СМн), который также содержит кремний. Если бы сначала отдавали ФС, а затем СМн, или СМн и ФС отдавались бы одновременно, то кислород металла окислял бы в первую очередь кремний, который «защищал» бы при этом марганец от окисления. СМн и ФС по цене не сильно отличаются и поэтому отдача ФС первым ощутимого эффекта с точки зрения экономии ферросплавов не даст. В действительности используется последовательность отдач такая: сначала СМн, затем ферросилиций, что даёт образование более благоприятных НВ. При такой последовательности отдачи ферросплавов (в порядке возрастания сродства раскислителя к кислороду) образуются жидкоподвижные НВ. Что действительно подтверждается экспериментальными данными из литературы.
При использовании ферромарганца (ФМн) необходимо отдавать небольшое количество ферросилиция. И количество раскислителя должно быть увеличено. В этом случае образующиеся НВ будут иметь смешенный состав. ФМн использовать нежелательно т.к. для получения благоприятных НВ необходимо одновременно отдавать ФС. Поэтому СМн имеет преимущества по сравнению с ФМн с точки зрения образующихся НВ. Далее для глубокого раскисления можно ввести небольшое количество алюминия. Перед вводом алюминия содержание кислорода будет низкое (т.к. большую часть кислорода связана силикомарганцем и ферросилицием) и потому образующиеся включения Al2O3 будут маленьких размеров. Растворившийся алюминий частично восстановит имевшиеся НВ в стали и в итоге НВ будут иметь смешенный состав типа MnO - SiO2 - Al2O3. Причём часть включения будут неоднородными по составу. Al2O3 преимущественно будит находится на наружной части включения, за счёт чего включение будит иметь низкую смачиваемость, что способствует его удалению из металла.
Для благоприятного состава НВ предлагается следующая схема раскисления:
Первым вводится СМн, вторым ФС и последним вводится в небольших количествах алюминий. В результате НВ будут иметь смешанный состав типа MnO - SiO2 - Al2O3.
Список литературы
Производство стали в основной мартеновской печи. Комитет физической химиии металлургии стали отдела черных металлов американского общества горных инженеров и инженеров металлургов. Москва. 1959. - 710 с.
Ростовцев С.Т. Теория металлургических процессов. М. 1956. - 516 с.
Металлургия стали. Под ред. В.И. Явойского и Г.Н. Ойкса. - М.: Металлургия, 1973. - 816 с.
Раскисление стали. Поволоцкий Д.Я. - М.: Металлургия, 1972. - 208 с.
Бельченко Г.И., Губенко С.И. Неметаллические включения и качество стали. - К.: Технiка, 1980. - 168 c.
Явойский В.И. и др. Сталь, 1970, №3, с. 228-233.