Gazele (hidrogen și azot) dizolvate în oțel în timpul topirii și turnării oțelului, eliberate din acesta ca urmare a scăderii solubilității în procesul de cristalizare a lingourilor și în timpul răcirii lor, determină apariția unei serii de defecte și fenomene specifice în oțelul finit și în piesele realizate din acesta (flokens, îmbătrânire, reducerea rezistenței la impact etc.). Prin urmare, în marea majoritate a cazurilor, gazele sunt considerate impurități nocive în oțeluri, iar în dezvoltarea tehnologiei siderurgice se acordă o mare atenție luptei pentru obținerea unui metal cu un conținut scăzut de gaze. Excepție face un grup de oțeluri (în principal cele rezistente la coroziune), în care azotul este un element de aliere și este utilizat pentru a îmbunătăți proprietățile de rezistență, rezistența la coroziune, stabilizarea fazei γ a oțelurilor austenitice.
Solubilitatea gazelor în fier și aliajele sale, dependența sa de diverși factori tehnologici și metodele de control al gazelor au fost studiate și descrise în detaliu în literatura de specialitate.
Sursele de gaze din metal în timpul topiturii electrice sunt atmosfera cuptorului care conține azot, hidrogen și vapori de apă, materialele de încărcare utilizate în timpul topiturii, precum și atmosfera care înconjoară fluxul de metal în timpul eliberării și turnării topiturii. O cantitate destul de mare de gaze este introdusă în metal de materialele de încărcare. Conținutul de hidrogen în deșeurile nealiate este de 0,0002…0,0008 %, azot — 0,003…0,008 %. Resturile ruginite conțin mai mult hidrogen; stratul superficial al acestor resturi conține până la 0,15 % hidrogen. Fonta conține 0,0010…0,0025 % hidrogen și 0,004…0,006 % azot. În plus, materialele de încărcare (în special varul) aduc umiditatea conținută în acestea în spațiul de lucru al cuptorului (de aceea este de dorit să se utilizeze var proaspăt ars la topire).
Gazele conținute în componentele metalice ale încărcăturii rămân în metalul topit în timpul topirii și este practic imposibil să le controlăm în etapa de topire. Gazele conținute în componentele care formează zgură, sub formă de umiditate, se vaporizează parțial și trec în atmosfera cuptorului, iar majoritatea se dizolvă în zgură și din aceasta pot trece în topitură. Faza gazoasă din spațiul de lucru al cuptorului servește ca un furnizor constant de gaze pentru topitura metalică. Sarcinile electrometalurgiștilor în timpul perioadei de topire sunt de a reduce solubilitatea gazelor în faza de zgură și permeabilitatea la gaze a zgurii cât mai mult posibil și de a limita fluxul de gaze din atmosfera cuptorului în metal.
Se știe că azotul și hidrogenul nu se pot dizolva în metal sub formă de molecule N2 și H2. Dizolvarea trebuie să fie precedată de descompunerea acestor molecule în atomi, care necesită un aport mare de energie și o temperatură ridicată. Din păcate, în cuptoarele cu arc electric, în zona arcurilor electrice puternice de înaltă temperatură, condițiile de descompunere a moleculelor de gaze sunt ideale și există un flux constant de gaze direcționat către metal. Dacă metalul nu este acoperit cu un strat de zgură, atomii (sau ionii) de gaze traversează destul de ușor interfața dintre metal și atmosfera cuptorului și se dizolvă în metalul topit. În timpul perioadei de topire, oțelarii electrici au o singură modalitate de a preveni o creștere vizibilă a conținutului de gaze în metal — să pună rapid în cuptor un strat de zgură cu compoziție și grosime optime, care să împiedice sau să încetinească procesul de gaze în metal. Solubilitatea gazelor în zgura bazică depinde de oxidarea zgurii, în zgura puternic oxidată este de 0,0010 … 0,0015 %, în zgura bazică dezoxidată este de 2 … 3 ori mai mare. Scăderea bazicității zgurii reduce solubilitatea gazelor în aceasta. Deoarece nu se realizează o distribuție echilibrată a gazelor între zgură și metal în cuptor, permeabilitatea la gaze a zgurii este foarte importantă. Zgurăturile oxidate au o permeabilitate la gaze mai mică decât zgurăturile deoxidate. Permeabilitatea la gaze a zgurii bazice este mai mare decât cea a zgurii cu bazicitate redusă. Prin urmare, în timpul perioadei de topire, pentru a proteja metalul de gazele care pătrund în el din atmosfera spațiului de lucru, ar trebui să existe zgură oxidată cu bazicitate redusă. Dar astfel de zgură nu este eficientă pentru topirea rapidă.
