Десульфурация сплавов железа

Установка по десульфурации чугуна магниевой проволокой на металлургическом комбинате Азовсталь

Работа установки по десульфурации чугуна магниевой проволокой на металлургическом комбинате Азовсталь

Десульфурация (от де… и лат. sulphur — сера), десульфуризация, обессе́ривание — физико-химические процессы, способствующие удалению серы из расплавленного чугуна или стали.

Значение десульфуризации

Сернистые соединения в стали снижают её механическую прочность и свариваемость, а также ухудшают её электротехнические и антикоррозионные свойства. В случае, если не удалять серу из металлов, то при их кристаллизации и дальнейшем охлаждении будет наблюдаться выделение сульфида и закиси железа. Чистый FeS имеет температуру плавления 1190 °C, а оксисульфидный расплав имеет эвтектику с температурой затвердевания приблизительно равной 985 °C, что намного ниже температуры плавления металла (~ 1500 °C). Это способствует тому, что при кристаллизации сульфид и оксисульфид железа выделяется в жидком виде, что приводит к смачиванию твердого металла и образованию неметаллических плёнок, снижающих прочность металла при температурах красного кипения (данное явление приводит к разрушению слитка или листа при горячей пластической деформации называется красноломкостью). Прочность стали также снижается и при низких температурах (до —30 °C)[1].

Десульфурация в доменной печи

Внедоменная десульфурация

Внепечное обессеривание чугуна было предложено британским металлургом Эрнестом Сенитером в 1890-е гг.,[2] однако широкое распространение оно получило лишь в 1960-е гг.[3]

Производится после окончания периода кипения металла[4] и проходит в две стадии[5]:

• прочное связывание серы в сульфиды и их переход в шлак
• взаимодействие сульфидов с основаниями.

${\displaystyle {\mathsf {FeS+CaO\rightarrow CaS+FeO}}}$

Эффективными десульфуризаторами для ковшовой обработки чугуна являются оксид кальция, карбид кальция, сода[6], также в разное время использовались или используются флюорит, магний, манганокальцит^[англ.], поваренная соль, карбонаты и хлориды магния и кальция, а также разнообразные их комбинации.

Условия

Для наиболее полного обессеривания металла необходимо соблюдение следующих условий[6]:

• высокая температура;
• высокая основность и жидкоподвижность шлака;
• низкое содержание кислорода в шлаке и металле;
• минимальное содержание серы в газовой фазе;
• скачивание шлака.

Примечания

1. Бигеев А. М., Бигеев В. А. Металлургия стали. — Магнитогорск: МГТУ, 2000. — С. 221—246. — 544 с. — ISBN 5-7114-0179-3.
2. Saniter, Ernest Henry (англ.). Academic Dictionaries and Encyclopedias. Дата обращения: 16 июля 2024.
3. Shin-ya Kitamura. Hot Metal Pretreatment // Treatise on Process Metallurgy. — Elsevier, 2014. — С. 177–221. — ISBN 978-0-08-096988-6. — doi:10.1016/b978-0-08-096988-6.00015-8.
4. Ачеркан Н. С. Справочник машиностроителя. — Москва: Машгиз, 1955. — Т. 5. — С. 53. — 799 с.
5. Севрюков Н. Н., Кузьмин Б. А., Челищев Е. В. Общая металлургия. — Москва: Металлургия, 1976. — С. 543. — 568 с.
6. Бурдаков Д. Д., Бурдаков Ю. Д., Володин С. А., Жилкин Н. К. Общая металлургия. — Москва: Металлургия, 1971. — С. 259.

Литература

• Чудаков Е. А. Машиностроение. Энциклопедический справочник. — Москва: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1947. — Т. 6. — С. 170. — 336 с.