Обессеривание стали.

Сера, являющаяся, как известно, вредной примесью для литейных сплавов на основе железа, имеет неограниченную растворимость в жидком железе. Удаление серы из расплава железа затруд­нено тем, что ее сродство к кислороду меньше, чем у основного металла — железа. Кроме того, концентрация серы в металле зна­чительно меньше, чем основного металла. Поэтому при вводе кис­лорода в расплав окисляется не сера, а железо. Таким образом, термодинамические предпосылки для удаления серы из распла­вов железа путем окислительного рафинирования отсутствуют.

Для десульфурации железоуглеродистых сплавов необходимо полу­чить соединения серы, прочные и нерастворимые в железе, переходя­щие в шлак. Этого можно добиться двумя путями: 1) диффузион­ным способом и 2) осаждением.

В первом случае, при диффузионном способе процесс десульфурации протекает на границе металл—шлак. В качестве ре­агента, обеспечивающего получение прочного соединения серы, нерастворимого в металле, используется оксид кальция — СаО, дешевый и недефицитный материал (известь).

Два важнейших условия успешного развития процесса десульфу­рации в простейшем для понимания и практического использова­ния виде:

1)высокая концентрация СаО в шлаке, или в металлургических
терминах — высокая основность шлака;

2)низкая концентрация FeO в металле и шлаке.

Однако полнота протекания процесса десульфурации зависит не только от термодинамических факторов. В значительной мере она определяется кинетикой взаимодействия веществ, поскольку эти процессы далеки от равновесных. Исследования, подтверж­денные практикой, показали, что процесс десульфурации в большинстве случаев лимитируется диффузией в шлаке исходных веществ и продуктов реакции. Скорость диффузионных процессов в шлаке возрастает со снижением вязкости шлака, с повышением температуры. Из этого следует третье важнейшее условие успешного протекания процесса десульфурации:

3) высокая температура шлака.

Чрезвычайно важно отметить также, что высокотемпературный режим плавки интенсифицирует процесс раскисления металла, способствуя выполнению второго условия из названных — усилен­ию окисленности шлака и металла.

Во втором случае при десульфурации осаждением ре­агент, образующий не растворимое в металле соединение серы, вводят в расплав металла. Таким реагентом обычно является мар­ганец, имеющий большее сродство к сере, чем железо.

Образующийся тугоплавкий сульфид марганца выделяется в самостоятельную фазу и переходит в шлак. повышением температуры процесса.

Кроме того, активность FeS в растворе металла увеличивается при увеличении концентрации в нем углерода и кремния.

При плавке стали температура ванны всегда выше, а содержание углерода и кремния ниже, чем при плавке чугуна, поэтому эффек­тивность десульфурации осаждением стали меньше, чем для чугуна.

Дата добавления: 2015-07-20