Вопрос № 15. Механизм и условия десульфурации металла по периодам плавки. Шесть основных условий удаления серы в восстановительный период.

Железо и сера обладают неограниченной растворимостью в жидком состоянии и очень малой растворимостью в твёрдом состоянии. Вследствие понижения растворимости во время кристаллизации и охлаждения стали сера выделяется из раствора в виде включений сульфидов FeS (при температуре 1190⁰С) или окси-сульфидов, располагающихся по границам зёрен, ослабляя их связь и ухудшая свойства металла. Сера снижает коррозионную устойчивость и способствует трещинообразованию, образует эвтектику, которая при прокатке (ковке), оставаясь жидкой концентрируется по границам зёрен, образуя плёнки (причина трещин). Растворимость серы уменьшается с температурой, если при Т=13650 С она максимальна и составляет 0,05%, то при температурах 1200, 1100, 1000: она равна 0,031; 0,021; 0,013% соответственно.

Влияние легирующих на растворимость серы резко отрицательно. При выплавке конструкционных сталей содержание S не > 0,01%; шарикоподшипниковых и трансформаторной <0,005%.

Сера (S) и [S] находятся в равновесии, которое характеризуется коэффициентом распределения LS= . В восстановительный период LS=(15-40), иногда 60.

За окислительный период окисляется (20 – 40)%, поэтому основное удаление серы происходит в восстановительном периоде.

Условия удаления серы:

· Главным образом, глубокое удаление S, это влияние (FeO)%. Снижение содержания FeO вызывает существенное увеличение LS (т.е. сера начинает активно удаляться).

· Увеличение основности шлака, вызывает снижение содержания серы. Оптимальная основность (2,7 – 3,3).

· Увеличение содержания С благоприятно влияет на удаление S.

· Снижение содержания сери вызывается также увеличением кратности шлака.

· Повышение температуры позволяет полнее удалить серу.

· Увеличение поверхности контакта металла и шлака.

Процесс удаления серы представлен следующей реакцией:

3(FeS)+(CaC₂)+2(CaO) = 3(CaS)+3Fe+2CO