Вводимых раскислителей

Плавление присаживаемых в металл раскислителей лишь в редких случаях, например, при использовании низкопроцентных слабых раскислителей, может заметно повлиять на скорость процесса раскисления. В современных условиях обычно раскисляется сталь, нагретая до температуры, определяемой условиями разливки. Это значит, что раскислитель - в том числе и раскислящие ферросплавы, имеет температуру плавления значительно ниже, чем температура подготовленной к раскислению стали. Кроме того, раскислители, в особенности сильные, обычно вводят в металл в форме относительно мелких кусков. Все это обеспечивает плавление раскислителей в течение очень короткого промежутка времени (нескольких секунд). Более длительное время требуется для распределения элементов-раскислителей в металле и выравнивание его состава во всем объеме.

Обычно здесь имеет место только замедленное конвективное движение и массоперенос раскислителей можно оценить как чисто диффузионный. Следует отметить, что значения коэффициентов диффузии и энергии активации процесса диффузии в таких "высокотемпературных" жидкостях, как расплавленное железо, очень различаются и в общем недостаточно надежны. Некоторые из этих данных [4] представлены в таблице 10, откуда видно, что коэффициент диффузии разных компонентов в расплавах на основе железа (при температурах 1550-1700 ^oC) колеблется в пределах 10^–5- 10^–4 см²/сек. Для кислорода он несколько ниже, чем для элементов-раскислителей, очевидно вследствие образования растворенным кислородом группировок Fе-0, которые и представляют собой элементарную единицу массопереноса, в частности диффузии. Коэффициент диффузии такой укрупненной элементарной единицы, при прочих равных условиях определяется по уравнению Стокса-Эйнштейна [24].

Таблица 10 – Коэффициент диффузии и энергия активации процесса диффузии в железе

В процессе плавления кусков вводимых раскислителей вокруг них создаются объемы с относительно высокими их концентрациями. Это обусловливает образование в таких участках включении - продуктов раскисления, неравновесных со всем остальным металлом, которой часто не успевает придти в равновесие с металлом, еще остающимся в жидком состоянии. Об этом свидетельствуют, например, включения почти чистой тугоплавкой МпО (t_пл=1690 °C), равновесные только с высокомарганцовистыми сплавами. Однако они иногда встречаются даже в сталях, содержащих 0,4-0,3 % Мп. Или почти чистые кварцевые включения, наблюдаемые иногда даже в полуспокойной стали (0,05-0,08 % Si), которые равновесны при t=1550-1600 °С только с металлом с содержанием кремния [Si]>0,15-0,25 %.