Общие требования для дефосфорации

1. Низкие температуры

2. Высокая основность шлака

3. Оптимальное содержание оксидов железа (шлак д.б. окислителен)

=>дефосфор. пров. в нач. период плавки .

Укажите и поясните, при каких условиях обеспечивается наиболее полная десульфурация стали шлаком. В каких металлургических агрегатах проводится, в основном, десульфурация жидкой стали? (см. лекции Климов 126-128) (344-356) Попель

Сера является обычно вредной примесью металла, поэто­му ее стремятся удалить на всех стадиях металлургичес­кого производства. В отличие от боль­шинства примесей железа переход серы из металла в шлак является процессом восстановления, а не окисления, поэто­му для успешной десульфурации металла необходимы вос­становительные условия — малое содержание оксидов же­леза в шлаке, присутствие в металле элементов-восстано­вителей с большим химическим сродством к кислороду (углерода, кремния, марганца и т.д.). Активность серы в жидкой стали зависит от состава расплава. Такие примеси, как углерод, кремний, повышают активность серы в жидком расплаве. Чем выше в шлаке активность СаО и ниже активности FeO и серы, тем меньше остается серы в металле. Практически сера, перешедшая из металла в основной шлак, обратно из шлака в металл не переходит (если шлак имеет до­статочную основность). В кислых шлаках активность СаО ничтож­но мала и в них сера из металла не переходит.

Повысить степень десульфурации (увеличить отношение (S)/[S] можно двумя способами: повыше­нием основности шлака и понижением его окисленности.

В связи е этим десульфурация чугуна, содержащего большое количество углерода и кремния, при прочих равных условиях происходит легче, чем десульфурация обычной стали.

Десульфурацию в основном проводят в Электро-дуговых печах. Восстановительный период

Успешно идет десульфурация, поскольку условия для ее протекания более благоприятные, чем в других сталеплавильных агрегатах. Хорошая десульфурация объясняется высокой основностью шлака восстановительного периода и низким содержанием FeO в шлаке, обеспечивающим сдвиг равновесия реакции десульфурации [FeS] + (CaO) = (CaS) + (FeO) вправо (в сторону более полного перехода серы в шлак). Коэффициент распределения серы в восстановительный период составляет 20-50 и может доходить до 60.
Термодинамический анализ десульфурации металла жидким шлаком

(S^2-) – 2e = анод. φ _S = φ_S⁰ +

2e + (O^2-) катод. φ ₀ = φ₀⁰ + ln

(Fe²⁺) + 2e = катод. φ ₀ = φ_Fe⁰ + ln

φ ₀ = φ _S = φ

φ_S⁰ + ln = φ₀⁰ + ln

ln =

ln £_S = f(T)

На практике нужны не активности а концентрации.

£^’_S =

+ (O^2-) = (S^2-) +

£_S = = f(T)

£^’_S = = £_S *

Задача- увеличить £^’_S, ,

R↑, R=

CaO – увеличивается для повышения активности.

При использовании специальных составов шлаков £_S ' ↑ до 100-300 что бы уменьшить [%0] необходимо раскисление - глубокое

γ_s ^2- ↓

Ca²⁺ ↑Mg²⁺ ↑+ Na⁺

[S]+2e = (S^2-) – катодный

[Fe]-2e = (Fe²⁺) – анодный

φ_s = φ_Fe

T↑ £_S↑

Т.к. <

=>Для улучшения десульфур. t⁰ надо повышать

надо - уменьшить концентрацию.

(£-коэффициент распределения, £_p^'-показатель распределения)

Требования к десульфации Me:

1. Высокие температуры
2. Высокая основность шлака (2,5÷3)
3. Глубокое раскисление Me
4. Раскисление шлака.

Десульфурация проводится в конце плавки, при повышенных температурах.

Агрегаты :

-в печи – в восстановительном периоде в конце плавке

-ковш

-печь ковш – при наводе нового шлака, где нет серы, температуры снижать нельзя.

-при выпуске металла из печи, брали отдельно шлак, плавили, и металл выливали в шлак (очень дорого)

- Электрошлаковая печь , где электрод очень медленно плавится в слое жидкого шлака(АНФ-6)

49. Поясните механизм переноса кислорода из газовой фазы через шлак в металл в процессе обезуглероживания жидкой стали. Как можно выявить лимитирующие стадии процесса? (см. лекции Климов 96-101)

Раскисление – удаление избыточного кислорода из металла.

Виды раскисления:

1)Вакуумирование металла.

- Помещаем ме в условие разряженных газов. Оно приводит к сдвижению равновесий реакции обезуглероживания в прямом направлении, выделяются CO, O₂↓(кипение стали). Сам кислород переходит в газовую фазу и удаляется.

- Продувка инертным газом (Ar) металлов (это равнозначно вакуумированию)

2) Диффузионное раскисление. Для этого надо слой металла покрыть слоем шлака с пониженной активностью О₂. Такой шлак не должен содержать оксидов железа, и быть с пониженной основностью (кислый шлак)

«-»кислый шлак не способствует десульфурации; процесс идет в диффузионном режиме и очень медленно, требуется поддерживать тепло в системе длительное время.

SiO₂ снижает основность шлака.

Чтобы понизить активность кислорода в шлаке добавляем плавиковый шпат CaF₂.

N_F-↑, N_O2-↓, N_S2-↓

«-»F летучий, очень вредный для здоровья.

3)Осаждающее раскисление. Введение в металл элементов, имеющих большее сродство к кислороду, чем углерод.

Образовавшийся оксид, отдельная фаза, которая удаляется из металла, удаляется путем всплывания и ассимиляции шлака. Протекание процесса позволяет определить равновесное содержание кислорода.

Раскислительная способность выше у того элемента, которое обеспечивает более низкое равновесное содержание кислорода.

[%Me] =1% ; ; ; ∆G<<0 (нормальное сродство элемента к кислороду); |∆G|>>0.
Термодинамический анализ процесса раскисления. Раскислительная способность элементов.

Образовавшийся оксид, отдельная фаза, которая удаляется из металла, удаляется путем всплывания и ассимиляции шлака. Протекание процесса позволяет определить равновесное содержание кислорода.

Раскислительная способность выше у того элемента, которое обеспечивает более низкое равновесное содержание кислорода.

[%Me] =1% ; ; ; ∆G<<0 (нормальное сродство элемента к кислороду); |∆G|>>0.