Сера в сталях и условия её удаления

Сера попадает в сталеплавильные агрегаты с жидким чугуном, с металлическим ломом, добавочными материалами, со стальной и чугунной стружкой, содержащей остатки СО или смазочных материалов из печной атмосферы.

Сера обладает неограниченной растворимостью в жидком железе и ограниченной в твердом. Сульфиды железа образуют с железом низкоплавкую эвтектику с t=988 ⁰С, которая при наличии О₂плавится при еще более низких t-рах что и приводит к красноломкости стали.

При растворении серы в железе также происходит выделение тепла.

{S} → [S]+Q

t-ра кипения S=445 ͦС

Активность серы в жидком железе зависит от состава расплава. С и Si повышают активность серы в расплаве, т.к вытесняют ее из микро ячеек в структуре жидкого Ме и занимают ее место. Поэтому чугун легче очищать от серы чем сталь.

Для удаления серы из расплава стали можно использовать Mn, Mg, Na, Ca и др. РЗМ.

Некоторое кол-во серы удаляется при выпуске чугуна из дом. печи в результате протекания реакции

[FeS]+[Mn]→(MnS) +[Fe]

В сталеплавильном агрегате сера удаляется за счет р-ции с оксидом кальция:

[FeS]+(CaO)→(CaS)+(FeO)

Эта реакция протекает на поверхности раздела металла и шлака и увеличение этой поверхности активизирует протекание данной реакции. Это достигается:

1) За счет перемешивания металла и шлака.

2) За счет вдувания в расплав CaO в виде порошка.

Перемешивание металлов и шлаков достигается за счет кипения ванны, продувание расплава инертными газами и использования устройства для электромагнитного перемешивания расплава.

Если шлак, кроме CaO, содержит некоторое количество оксида Mn, то протекает реакция по удалению серы в шлак:

[FeS]+(MnO)→(MnS)+(FeO)

Условия удаления серы в шлак:

1) Наличие высокоосновных шлаков.

2) Низкое содержание FeO в шлаке.

3) Повышенная t-ра расплава.

4) Низкая концентрация серы в шлаке.

5) Перемешивание расплава.

Некоторое кол-во серы удаляется за счет ее взаимодействия с газообразным кислородом.

[S]+{O₂}→{SO₂}

Но доля этой реакции в процессах обессеривания мала(менее 10%)

Основным раскислителем при выплавке стали является углерод. [C]+[O]→{CO}