Обов'язковою завершальній операцією сталеплавильного процесу є розкислення сталі в ковші. Окислювальний характер плавки призводить до високої концентрації в металі FeO - шкідливого з'єднання, що викликає красноломкость при гарячої деформації, кристалізаційні тріщини при зварюванні і т. П. Власне розкислення з видаленням кисню з рідкої сталі - це процес відновлення заліза з FeO. Неотлаженность процесів розкислення приводила до зниженого якості старих конвертерних сталей, що випускаються в першій половині століття.
Основи розкислення розглянемо на прикладі маловуглецевих сталей типу СтЗсп. Розкислення маловуглецевих сталей зазвичай виробляють марганцем, кремнієм і алюмінієм:
FeO + Мn = Fe + МnО;
2FeO + Si = 2Fe + SiO2;
Кремній і марганець вводять у вигляді відповідних феросплавів, алюміній в більшості випадків - в чистому вигляді. Саме в залежності від ступеня розкислення розрізняють киплячі (СтЗкп), напівспокійну (СтЗпс) і спокійні (СтЗсп) стали. Найчастіше киплячу сталь раскисляют тільки ферромарганцем; полуспокойную сталь раскисляют ферромарганцем і невеликими кількостями феросиліцію; спокійну сталь раскисляют комплексно ферромарганцем, феросиліцію, силікомарганцю і алюмінієм (до 0,02% AI ост. в стали).
Після розкислення в киплячій стали міститься менше 0,05% Si, в напівспокійну - 0,05. 0,15% Si, в спокійній 0,15. 0,35% Si.
Вибір технології і застосовуваних при цьому раскислителей повинен бути зроблений з урахуванням ряду умов:
Важливою умовою є також і те, щоб прийнята методика розкислення забезпечувала відтворюваність хімічного складу окремих плавок даної марки.
Зв'язування кисню здійснюється в ході хімічних реакцій між оксидами і елементами-раскислителями, що характеризуються високою спорідненістю до кисню. У більшості випадків ці елементи використовують також для легування і модифікування, так як вони впливають на властивості стали, утворюючи тверді розчини і формуючи сприятливу структуру не тільки матриці, але і залишаються неметалічних включень, знижуючи їх шкідливий вплив на властивості стали.
З усіх раскислителей тільки вуглець утворює газоподібний оксид (СО), який швидко і повністю видаляється з рідкої сталі. Інші елементи утворюють рідкі або тверді продукти розкислення, які необхідно найбільш повно видалити з розплаву.
Розкислення низьколегованої сталі здійснюють за різними наведеними нижче схемами, вибір яких залежить від марки стали і конкретних умов заводу:
- Попереднє розкислення металу в печі ферромарганцем і кремнийсодержащими феросплавами - силикомарганцем або доменним ферросилицием.
- Розкислення в печі ферромарганцем або силикомарганцем і при необхідності введенням деякої кількості феромарганцю в ківш.
- Випуск металу з печі без попереднього розкислення.
- Слід вказати ще одну схему розкислення, так звану «бескремністую», при якій метал в печі раскисляют алюмінієм у вигляді ферроалюмінія.
Введення основного кількості розкислювачів в ківш необхідно механізувати, зокрема доцільно застосовувати бункери зі струшувати механізмом, що дозволяє регулювати швидкість подачі в ківш феросплавів і вводити їх своєчасно і рівномірно по мірі наповнення ковша металом.
Феросплави, які вводять в ківш, повинні бути подрібненими з розміром окремих шматків (феромарганцю, феросиліцію) не більше 50 мм в діаметрі. Це забезпечує більш швидке розплавлення феросплавів та рівномірний розподіл легуючих в рідкому металі.
Серйозне увага повинна бути звернена на те, щоб все феросплави були абсолютно сухими, а феросиліцій необхідно прожарювати. Для цієї мети на ряді заводів обладнані на робочому майданчику між печами витратні бункери, опалювальні газом, в яких підігрівають феросплави. При попередньому раскислении металу кремнийсодержащими феррросплавамі в піч задають силикомарганец або, що рідше, доменний феросиліцій (або 45% -ний феросиліцій у великих шматках, якщо розрахункове по марганцю кількість силікомарганцю невелика) в кількості, що забезпечує введення в ванну (без урахування чаду) 0, 15-0,20% Si.
Останнім часом все більше визнання отримує метод легування металу хромом з введенням ферохрому в киплячу ванну за 10-20 хв до раскислена або випуску, якщо плавка випускається без попереднього її розкислення в печі.
Введення ферохрому в киплячу ванну в порівнянні з його введенням в заспокоєну при попередньому раскислении має ряд переваг:
При виплавці низьколегованих сталей, що містять хром і кремній (наприклад, марки 14ХГС, 15ХСНД, ЮХСНД і т.д.), досить раціонально застосування сілікохрома, що містить 30-50% Сr і 30-50% Si. В даний час ряд заводів широко використовують сілікохром при виплавці хромсодержащих низьколегованої сталі. Марку сілікохрома слід вибирати в залежності від співвідношення хрому і кремнію в складі виплавленої сталі.
Особливо перспективним є використання екзотермічних феросплавів при виплавці киснево-конвертерної низьколегованої сталі, розкислення і легування якої здійснюють, головним чином, в ковші. Екзотермічний феросплав в даному випадку був подрібнені феромарганець і ферохром з добавкою порошку натрієвої селітри, алюмінію, фтористого кальцію і кам'яновугільного пеку для зв'язки. Сплав вводили в ківш до початку випуску металу. Отримувані продукти розкислення швидко взаємодіють з легкоплавку фазою екзотермічних феросплавів і спливають в шлак. Цьому сприяє і енергійний барботаж рідкого металу в ковші при протіканні екзотермічної реакції. Якість металу при такому способі розкислення і легування вийшло не нижче, ніж при раскислении із застосуванням звичайних феросплавів.