Алюминий раскисляет сталь по реакции 2 [Аl] + 3 [О] = (Аl₂O₃), константу равновесия которой можно определить из уравнения

(14.27)

Уже при сравнительно небольшом [% Аl] (менее 0,01%) [% О] и равновесное содержание FeO в шлаковой фазе столь малы, что продукты раскисления являются либо твердым Аl₂O₃, либо окисной фазой, насыщенной глиноземом. Поэтому в расчете можно принять a_(Al2O3) = 1, а равновесное содержание кислорода в стали определять по формуле

(14.28)

Таблица 12. Содержание кислорода в металле при равновесии с алюминием

О раскисляющей способности алюминия позволяют судить результаты приближенных расчетов, приведенных в табл. 12.

Если предположить, что коэффициент активности алюминия f_[Al] равен единице, то рассчитанная по уравнению (14.28) раскисляющая способность последнего не будет соответствовать опытным данным (расчетное значение [% О] на один порядок ниже фактического). Рассчитанные и определенные опытным путем значения [% О] совпадут, если, руководствуясь данными, полученными Чу и Эллиотом, предположить, что f_[Al] ? 0,043. В этом случае приведенные в табл. 1 расчетные значения [% О] близки к опытным данным Вентрупа и Xибера.

При 1600° С и содержании в металле 0,1% одного из следующих элементов: Mn, C, Si, Al равновесное [% О] составит соответственно 0,175; 0,020; 0,020; 0,001. Следовательно, раскисляющая способность алюминия больше на два порядка, чем марганца, и на один порядок, чем углерода и кремния. В этом состоит преимущество алюминия, так как добавка его в незначительном количестве позволяет полностью успокоить сталь. Кроме того, из-за малого к началу разливки остаточного содержания кислорода в стали, раскисленной алюминием, дополнительное количество включений, образующихся во время кристаллизации металла в изложнице, ничтожно. Главная задача заключается в том, чтобы до начала кристаллизации металла удалить из него включения Аl₂O₃, образовавшиеся при высокой температуре в период раскисления. Применяемый с этой целью комплексный раскислитель АМС (Аl ? 5%; Мn ? 10%; Si ? 5%) обеспечивает получение легкоплавких включений (жидкой фазы МnО—SiO₂—Аl₂O₃), которые легко укрупняются и быстро всплывают. Металл получается более чистым, чем при раздельном вводе алюминия, марганца и кремния. Необходимо отметить, что если при наличии Si и Мn образуется ненасыщенная глиноземом жидкая окисная фаза, то раскисляющая способность алюминия повышается, так как a_(Al2O3) становится меньше единицы и в соответствии с уравнением (14.27) снижается [% О].

При хорошей циркуляции металла в ковше и изложнице из него удаляется значительная часть включений Аl₂O₃ (даже твердых и малого размера). Это обусловлено тем, что работа адгезии W_a включений Аl₂O₃ по отношению к металлу меньше, чем W_a включений SiO₂ и МnО (последние лучше смачиваются металлом и хуже от него отделяются).