Вопрос о возможности быстрого окисления углерода при пониженной температуре расплава железо — углерод представляет значительный теоретический и практический интерес.

Установленные низкие значения кажущейся энергии активации процесса обезуглероживания (7,0—85 кДж/моль) свидетельствуют о том, что он лимитируется диффузионными звеньями, скорость которых мало зависит от температуры. На этом основании можно считать, что при пониженной температуре металла (если сохраняется перегрев, обеспечивающий нормальную вязкость расплава) возможна большая скорость окисления углерода, соответствующая повышенной интенсивности подвода кислорода в ванну.

Однако до настоящего времени некоторые исследователи утверждают, что при температуре ванны ниже критической v_C скачкообразно уменьшается (величина «температурного порога» колеблется в пределах 1380—1500° С). Явление резкого снижения v_C в рассматрмваемом случае иногда объясняют скачкообразным изменением «химической активности» углерода и структуры металла. Для согласования такой трактовки с опытными данными обычно ссылаются на технологию конверторных плавок, где в первый период продувки v_С весьма мала. Однако это недостаточно обосновано, поскольку в указанный период окисление кремния и марганца, протекающее в более благоприятных, чем окисление углерода, термодинамических и (кинетических условиях, тормозит обезуглероживание ванны. Практика мартеновского скрап-рудного процесса не подтверждает наличие «температурного порога». В период плавления шихты при сравнительно невысокой температуре ванны (1350—1400° С) и после полного окисления кремния значительное поступление в металл кислорода из руды обусловливает большую величину v_С, чем в период доводки. В начале доводки при t < 1500° С v_C действительна мала, но это связано с небольшим перегревом металла выше температуры ликвидуса.

Автором и его сотрудниками было исследовано в лабораторной печи влияние температуры металла в интервале от 1250 до 1600° С на v_C при продувке ванны кислородом. Установлено, что интенсивное окисление углерода в железоуглеродистых расплавах при низких температурах термодинамически возможно и фактически наблюдается, так как даже для 1200° С изобарный потенциал реакции окисления углерода (с учетом фактических активностей компонентов) и равновесное с углеродом содержание кислорода в металле значительно ниже, чем реакции окисления железа. В интервале температур 1270—1570° С снижение t_м на 300°С вызвало уменьшение v_C примерно в 1,7 раза, т. е. кажущаяся энергия активации процесса составила небольшую величину (около 42 кДж/моль), характерную для диффузионных процессов.

Вместе с тем было установлено, что при 1250—1400° С наблюдается и окисление железа, так как в этом случае образовавшиеся в зоне продувки окислы железа во время их всплывания сравнительно медленно растворяются в металле. Последнее обусловлено низкими величинами коэффициентов распределения и массопереноса кислорода. В связи с этим значительная масса окисных капель всплывает в шлак, увеличивая в нем (% FeO). Следовательно, повышенный угар железа и некоторое снижение v_C в случае продувки металла с пониженной температурой обусловлены диффузионной кинетикой.

Быстрое окисление углерода металла при температуре 1220— 1300° С подтверждено лабораторными опытами В. И. Баптизманского и Б. А. Абрамова, которые выявили возможность получения высокой v_C (до 0,45 %/мин), зависящей от интенсивности продувки.

Таким образом, с повышением температуры расплава v_C действительно увеличивается, но при прочих равных условиях это происходит плавно (без скачкообразного изменения v_C и при отсутствии критической температуры) по экспоненциальному закону, описывающему изменение коэффициентов массопереноса.

Учитывая, что при пониженных температурах металла все же наблюдаются некоторое уменьшение скорости выгорания углерода и повышение угара железа, автор и сотрудники считают весьма актуальной задачей совершенствование технологии кослородно-конверторной плавки: с целью повышения температуры металла в начальной стадии плавки загрузку лома производить после заливки чугуна и кратковременной его продувки (по некоторой аналогии с мартеновским скрап-кислородным процессом, предложенным М. А. Глинковым). Такая технология наряду с увеличением степени использования кислорода, повышением выхода годной стали и уменьшением количества выбросов обеспечивает ускорение шлакообразования и более глубокое обессеривание металла.