В процессе приготовления стали, в результате сложных физических и химических процессов, расплав загрязняется вредными примесями (газами, неметаллическими и другими включениями), которые снижают механические свойства стали и являются причинами возникновения дефектов.

Очищение стали от вредных примесей состоит в рафинировании ее расплава в печи или вне ее. Печное рафинирование осуществляется путем добавления в расплав различных окислителей и восстановителей. При внепечной обработки стали используется продувка инертными газами, порошкообразными материалами, обработка синтетическим шлаком и вакуумная обработка. Одни и те же технологические задачи можно решать разными методами и способами рафинирования. Для оптимизации технологического процесса производства и получения стали более высокого качества применяются комбинированные методы обработки.

Внепечная обработка стали благодаря своим преимуществам (оптимизация процесса плавки, создание наиболее благоприятных термодинамических условий для обработки стали и другие) получила наибольшее распространение на производстве. Однако этот метод рафинирования имеет существенный недостаток по сравнению с печной обработкой стали – ограниченность воздействия на сталь. Например, очищение расплава от неметаллических включений и серы при печном рафинировании проводят в восстановительный период, а при внепечной обработке эти процессы проводятся отдельно.

Известно [1], что по методу воздействия процесс рафинирования классифицируют на: химические, физические и электрохимические (электролитическое рафинирование).

К химическим методам рафинирования относят: окисление, хлорирование и сульфидирование. Все эти методы основываются на различиях в сродстве к кислороду, сере и хлору. К химическим методам рафинирования относится химическое осаждение – метод очистки расплава растворами серной, азотной и других кислот. При рафинировании стали химическими методами основными недостатками являются дополнительное загрязнение расплава вредными примесями при вводе в него различных окислителей, восстановителей и увеличение продолжительности плавки.

К физическим методам рафинирования относятся: дистилляция, дразнение и ликвация. Они основаны на различиях физических свойств разделяемых компонентов. Ликвационное рафинирование основано на разностях температур плавления и плотностей разделяемых элементов. Процесс дразнения заключается в продувке расплава газами, не реагирующими с расплавом. Дистилляция, или ректификация, основывается на разности температур кипения компонентов. Обработка стали физическими методами, например продувкой инертным газом аргоном, также имеет свои недостатки, к ним относятся: увеличение разрушения футеровки ковша и понижение температуры расплава перед выпуском.

Таким образом, рафинирование стали от вредных примесей является важнейшим технологическим процессом, от которого зависят качество и свойства получаемой стали. Существуют различные способы рафинирования, которые имеют как свои достоинства, так и недостатки. Их выбор зависит от технологии производства и требуемого качества готовой продукции. Рафинирование стали как технологический процесс подробно изучен в специальной литературе, но работы по его улучшению продолжаются.

Литература:

1. Металлургия и материаловедение / Циммерман Р., Гюнтер К.; Пер. с нем. Б.И. Левина и Г.М. Ашмарина. – Справ, изд. – Москва: Металлургия, 1982. – 480 с.