Вводимых раскислителей

<16 17 181920 21 22 >

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

Диффундирующий элемент	Температур-ный интервал, °С	Е_акт, ккал/моль	Температура t, °С	D_t×10⁵, см²/с
Al	1550-1700	–		1,55
O	1550-1680	12,0		12,2
Mn	1550-1700	16,8		15,2
Si	1550-1650	10,2		5,1
Ca	1500-1700	49,5		4,6
La	1500-1700	45,0		5,1
Ti	1550-1700	50,6		7,55
Zr	1550-1700	–		18,8
C	1550-1700	11,02-16,0		4,6-19
S	1560-1670	8,6		4,5
P	1260-1450	11,33-31,02		1,9-11,0

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 %.