Сродство марганца к сере невелико даже при низкой температуре (1250—1400°С) и резко убывает, если температура превышает 1500° С. Об этом свидетельствуют термодинамические характеристики реакции [Mn] + [S] = (MnS):

(11.24)

(11.25)

При равновесии с чистым MnS, т. е. если а_(MnS) = 1,

(11.26)

Результаты расчетов по уравнениям (11.25) и (11.26), выполненных с учетом коэффициента активности серы в жидком чугуне (? 5,0) и стали (? 1,0), хорошо согласуются сданными рис. 78. Если [% Мn] = 2,0, равновесное содержание серы в жидкой стали (t = 1600° С; К_Mn-S = 0,26) составляет 1,92%, в жидком чугуне (t = 1300° С; K_Mn-S = 1.77) — 0,056%. Таким образом, даже при сравнительно благоприятных термодинамических условиях (в чугуне, где f_[S] высокий, и при низкой температуре) реакция (11.24) в объеме металла ограничена. В объеме жидкой стали и в чугуне при высокой температуре эта реакция вообще невозможна (при [% S] ? 0,1%).

Рис. 77. Зависимость ?_S от избытка окиси кальция в шлаке. Данные И. И. Борнацкого

На практике все же наблюдается некоторое положительное влияние присадок ферромарганца и увеличения [% Mn] на удаление серы. Чем же это объясняется? При небольшом содержании MnS в шлаке (< 0,2%) a_(MnS) весьма мала (порядка 10^–3 мольных долей). Это вполне вероятно, так как суммарная концентрация серы в шлаке обычно не превышает 0,2— 0,3%. В таких условиях на поверхности раздела металл — шлак возможна реакция десульфурации с участием марганца.

Так, при a_(MnS) = 0,002; f_[S] = 1,0; K_Mn-S = 0,26 (t = 1600° С); [% Mn] = 0,3 равновесное со шлаком содержание серы [% S]_р.ш = 0,026 %. Кроме того, с увеличением [% Mn] возрастает (% MnO) и снижается (% FeO), что сдвигает вправо равновесие реакции [FeS] + (MnO) = (MnS) + (FeO).