При виробництві ливарних сплавів сірка може перебувати в газовій фазі (SO2), в паливі (FeS), в металевому і жужільному розплавах. Видалити сірку з металу методом окисного рафінування неможливо, так як сірка володіє меншим спорідненістю до кисню, ніж залізо.
Десульфурація розплавленого металу проводиться перекладом сірки в шлак за допомогою реагентів, здатних давати більш міцні і істотно менше розчинні в залозі сульфіди, ніж FeS. наприклад CaS, MgS, MnS, Na2S і ін. В якості такого реагенту найчастіше використовують оксид кальцію CaO.
У плавильних агрегатах процес зводиться до взаємодії шлаку, що містить CaO. з металом по реакції
яка є окремим випадком взаємодії сірки, розчиненої в залозі, з основними оксидами шлаку
Ця величина служить для оцінки обезсірковуючу здатність шлаку.
З рівняння константи рівноваги
Звідси випливає, що константа розподілу сірки LS зростає зі збільшенням активності СаО. тобто основності шлаку, і зі зниженням активності FeO. тобто його окислювальної здатності.
Таким чином, для знесірчення найбільш придатні основні відновлювальні процеси.
Обезсірковуючу здатність шлаку залежить від його хімічного складу. З усіх компонентів шлаку найбільш суттєво впливають на обезсірковуючу здатність оксиди кальцію і кремнію. CaO її збільшує; SiO2 зменшує. Тому обезсірковуючу здатність шлаку оцінюють відношенням:. Чим більше відношення, тим вище константа розподілу. Температура впливає на і незначно.
Процес десульфурации визначається в значній мірі кінетикою взаємодії. Чим швидше йде процес, тим ближче система до стану рівноваги і повніше використовується обезсірковуючу здатність шлаку.
Велике значення мають інтенсивність перемішування і в'язкість шлаку. Швидкість процесу десульфурації зростає в міру збільшення інтенсивності перемішування металу і шлаку, а також зниження в'язкості шлаку, що може бути досягнуто підвищенням температури і введенням розріджують добавок. Такий ефект пов'язаний з тим, що десульфурация розплавів заліза протікає в дифузійної області і основним лімітуючим ланкою процесу є перехід сірки з металевого розплаву в шлак.
Критерієм раскислительной здатності того чи іншого елемента є активність кисню в металі, яка знаходиться в рівновазі з певною концентрацією (активністю) елемента раскислителя і з продуктами розкислення, утвореними розкислювачем з киснем.
При одночасному використанні декількох розкислювачів раскислительной здатність кожного з них може увелічвается. Відомо, що марганець і кремній взаємно підсилюють раскислительную здатність один одного.
При виборі раскислителей необхідно віддавати перевагу тим елементам, які утворюють оксиди, які взаємодіють між собою з утворенням сполук з невисокою температурою плавлення, бажано нижче температури раскисляют сплаву, і щільністю набагато менше щільності сплаву.
Вимоги, що пред'являються до Розкислювач:
- при можливо малих концентраціях вони повинні володіти в умовах розкислення більшу спорідненість до кисню, ніж раскисляют Ме;
- залишаються в розплаві раскислители не повинні мати шкідливого впливу на властивості сплаву;
- оксиди, утворені розкислювачем, повинні в мінімальному ступені розчинятися в розкислють метал;
- нераціональні втрати раскислителя повинні бути мінімальні;
- раскислители повинні бути дешевими і недіфіцітнимі.
Для розкислення залізовуглецевих сплавів використовують C. Mn. Si. Al. Ti. Ca та ін.
Процес видалення продуктів розкислення пов'язаний не тільки з їх природою, а й з багатьма побічними факторами: глибина ванни, висота ковша і ін.
Ефективним засобом розкислення сплавів є використання вакууму. У вакуумі посилюється раскислительной здатність елементів і створюються сприятливі умови для дегазації і видалення неметалевих включень. Але в вакуумі виникає небезпека взаємодії рідкого металу з оксидами вогнетривких матеріалів футеровки.