11.6.1. Soluție de sulf în fier. Atunci când sulful este dizolvat în metal, căldura este eliberată:
Gº = -72 000-10,25 T,
care este un indicator al anumitor relații dintre sulf și fier în soluție. În ciuda temperaturii relativ scăzute de evaporare (445 ° C), sulful nu trece practic în faza gazoasă în faza elementară, ceea ce indică de asemenea legături puternice de sulf-fier. Acest lucru este evidențiat de o abatere negativă semnificativă a soluției de sulf din fierul pur din legea lui Henry. În diagrama cu status di aliajele FES la 50at.% Maxim S se observă, ha trăsătură pentru formarea chemic one-compus (în acest caz, FeS), deci se presupune prezența unor legături ionice puternice între ionii de Fe 2+ și S 2-. Indicația indirectă a formării unor grupări Fe-S suficient de puternice constă, de asemenea, în creșterea semnificativă a vâscozității fierului cu creșterea conținutului de sulf. Sulul dizolvat într-un metal lichid este de obicei desemnat [S]. Se crede, în general, că procesul de transfer de sulf din metal în zgură are loc la limita cu zgura:
[Fe 2+] + [S 2 -] ↔ (Fe 2+) + (S 2 -) sau
De asemenea, este posibil să ne imaginăm procesul ca o interacțiune pe suprafața de contact a zgurii metalice cu formarea ionilor de sulf în atomii de zgură și oxigen din metal: [S] + (O2) = (S2) +
+ [Despre]. Uneori această expresie este însumată cu ecuația distribuției de oxigen între metal și zgură:
[S] + (02-) = (S2-) + [O].
Pentru a simplifica procesul de tranziție a sulfului de metal în zgură este deseori indicat condițional
Cele laminate sau forjate incluziunile sulfuri de obicei vytya-năut sub formă de linii în direcția de-ryachey deformare plastică care rupe continuitatea structurii pro-kata sau forjare, astfel încât LES-ceaiuri dacă sarcina papă-râuri dirijate axa de deformare t. adică perpendicular pe linii, matricea de oțel se rupe de-a lungul granițelor cu sulfurile; În consecință, plasticitatea oțelului în eșantioanele transversale este redusă. Acest lucru este deosebit de important să se ia în considerare vat în fabricarea, sub-supusă unor alternativ sarcini sau tensiuni într-o transversal (în raport cu axa de rulare) direcția lenii (conducte pentru gaz sub presiune-SEASON, rezervoare constructiv-TION pentru platformele de foraj marin și așa mai departe. ). Gradul de anizotropie a proprietăților scade cu scăderea conținutului de sulf (Figura 11.12); cu o scădere a conținutului de sulf <0,003 % сте-пень анизотропии приближается к 1.
Fig. 11.12. Efectul concentrației de sulf în țevi din oțel fără sudură asupra rezistenței la impact a KSOTH. t. e. relația set-șoc de vâscozitate la forfecare eșantioanelor durității în probele longitudinale verticale (T) și tenacitate la tenacitate în probele longitudinale (2)
Sulfurilor afectează negativ rezultatele testului ale probelor de la cruce Coborârea temperatura rah, crescând în mod semnificativ pragul rece-fragil, care, de exemplu, este deosebit de important în dezvoltarea tehnologiei de producție de țevi cu diametru mare pentru conducte de gaz din Extremul Nord. În afară de reducerea maximă de sulf holding pentru oțel special cu proprietăți vâscoase Prien mayutsya măsuri speciale pentru luchit sulfurilor globulare în prova IU (și nu sub formă de linii). Pentru aceasta, oțelul este tratat cu SCHM (calciu, bariu) și REM (lantan, ceriu, it-trium, etc.).
Pentru un număr de oțeluri structurale, sarcinile principale intră pe direcția longitudinală și nu pe direcția transversală. Pentru aceste oțeluri atât de reduse (<0,003 %) содержания серы не требуется. Для ряда марок стали, в частности в автомобилестроении, ма-шиностроении, особые требования предъявляют к обрабатываемости ста-ли на станках-автоматах. Для обеспе-чения высокой обрабатываемости со-держание серы регламентировано до 0,02-0,08 %.
Activitatea sulfului în oțel lichid depinde de compoziția topiturii. Astfel de impurități ca carbonul, siliciul, măresc activitatea sulfului în topitura lichidă (Figura 11.13). În acest sens, desulfurizarea fontei care conține o cantitate mare de carbon și siliciu, alte lucruri fiind egale, este mai ușoară decât desulfurarea oțelului obișnuit.
Fig. 11.13. Efectul componentelor topite asupra activității sulfului în oțelul lichid
11.6.4 Asignarea. Elemente-desulfurizer. Elemente în care cantitatea Gº în cazul formării compușilor cu sulf este mai mică decât atunci când sulful este combinat cu fierul, pot fi desulfuratori. Astfel de elemente sunt Mn, Mg, Na, Ca și, de asemenea, REM, de exemplu, ceriu. Toate aceste elemente sunt utilizate în practică: sodiu - sub formă de sifon cu desulfurizare în afara domeniului din fontă; magneziu - în forma sa pură
Fig. 11.14. Interdependența proceselor de oxidare -
și desulfurizarea în timpul purjării
sau sub formă de aliaje (ligatura) cu alte metale E-fier Modificând destinate turnării, precum și fier desulfurarea repartiție-picior (în cazurile în care nuzh, dar au o sarcină netă); calciu - uneori sub formă de aliaje cu alte metale, dar mai des sub formă de var (CaO) sau calcar (CaCO3); mangan - sub formă de aliaje de mangan cu fier și, de asemenea, sub formă de minereu de mangan.
O afinitate chimică foarte mare pentru sulf este REM.
11.6.5. Desulfurarea într-o unitate de topire a oțelului. Cel mai ieftin și mai accesibil desulfurizator este var (sau calcar). Interacțiunea-Corolar între var CaO, sol-rennoy în zgură și sulf dizolvat, clorhidric un metal, poate fi reprezentat, ci ca: 1) sulful de metal de tranziție din zgură și reacția sulfului și CaO în zgură (FeS) + (CaO ) = (CaS) + (FeO);
2) interacțiunea la granița metal-zgură este Fe + [S] + (CaO) = (CaS) + (FeO),
Cu cât este mai mare activitatea CaO în zgură și cu cât activitatea FeO și sulf este mai mică, cu atât mai puțin sulful rămâne în metal.
Pentru a caracteriza capacitatea zgurii de a "extrage" din metal, sulful este adesea folosit printr-o expresie mai simplă: s = (S) / [S]. Valoarea este numita 4S-a dizolvat, de obicei, raportul de distribuție de sulf, ceea ce înseamnă că sulf-ho Rosho se dizolvă în metalul și zgura este în principal, adică. E. în acest caz poate fi utilizat poziția legii de distribuție. Cu mai mare
Valoarea temperaturii S SRI crește, în general, ca îmbunătățind astfel etsya dizolvare a particulelor de var suspendate în zgură, și să accelereze etsya difuzia sulfului din metal OBE ma la suprafața metalică-zgură.
Compusul CaS este foarte puternic. Modificarea energiei Gibbs în formarea CaS este:
Gº = -702500 + 193,34G.
Practic, sulful, care a trecut de la metal la zgura principală, nu trece din zgură în metal (dacă zgura are o bazicitate suficientă). În zgurii acide, activitatea CaO este neglijabilă și în care sulful nu trece de metal.
Efectul compoziției de zgură asupra distribuției de sulf este ilustrat în Fig. 11.15, ceea ce arată că desulfurarea creștere-bont ste (creștere otno-shenie (S) / [S]) sunt două proces-E: sau crește bazicitatea zgurii sau reduce oxidarea acestuia. Atunci când se administrează topirea în condiții de oxidare pentru a obține zgură cu greu oxidat (valori scăzute a (FeO)) este dificil, astfel încât valorile atins coeficientul de distribuție cientă de sulf, în aceste condiții sunt în general mici (s <10).
11.6.6. Desulfurizarea cu zgură sintetică în ladă. Desulfurizarea metalului poate fi efectuată într-o oală, folosind zguri sintetice cu o activitate ridicată de CaO
Fig. 11.15. Distribuția sulfului între zgură și metal, în funcție de baza zgurii și o (Fe o)
Intensiv de amestecare UI zgură taliu la eliberare continuarea zhaetsya câteva minute Techa-set în care metalul este descărcat în găleată, deci desulfurarea metoda ness este în zgură oala de turnare nu este utilizată în totalitate. Pentru un desulfurarea metalic complet bine dezoxidat în oala de turnare prin stratul de zgură este supus amestecării (de obicei, prin purjare cu un gaz inert). Pentru a preveni oxidarea metalului-atmosferic coș spirit (valori crescătoare a Feo) () capac de acoperire oală de turnare.
11.6.7. Eliminarea sulfului în faza gazoasă. O anumită cantitate de sulf din metal în timpul procesului de fuziune poate fi oxidată și îndepărtată în faza gazoasă. Oxidarea sulfului se poate realiza conform următoarelor reacții:
1) între sulf și oxigen, diluat în metal:
2) între oxizi de fier de zgură și sulf în zgură
3) pe suprafața zgurii atunci când interacționează cu faza gazului oxidant
4) în cazul penetrării unui jet acid în interiorul metalului
Aceste reacții nu primesc multă dezvoltare. În calcule se presupune, de obicei, că 5-10% din sulf din conținutul său inițial din încărcătură intră în faza gazoasă. În cazurile în care conținutul de sulf este, de asemenea, conținut în faza gazoasă (de obicei, ca urmare a utilizării dioxidului de sulf), îndepărtarea băii de sulf din baie nu poate să apară. Sulful poate fi îndepărtat în fază gazoasă și în vid (ca rezultat al evaporării acestuia). Cu toate acestea, procesul se desfășoară foarte lent și poate fi accelerat de conținutul în topitură a componentelor care măresc activitatea sulfului (carbon, siliciu). În faza gazoasă, în aceste cazuri, se găsesc compuși cum ar fi CS, COS și CS2. SiS. Cu toate acestea, la suficient de mare concentrație-tiile procesului de carbon și siliciu Oud-ment de sulf în faza gazoasă este miere-Lenno (Fig. 11,16), astfel încât în timpul influența calculele aproximative pot fi neglijate.
Fig. 11.16. Influența conținutului de carbon și a
siliciu pentru îndepărtarea sulfului din fier la
topire în vid:
1 - fier pur; 2 - 1,3% C; 3 1,0% Si
1. Introduceți aditivi de var (CaO) sau calcar (CaCO3).
2. Aditivii (A1203, CaF2, MnO, etc.), care își reduc viscozitatea, sunt introduși în zgură pentru a obține zgură mobilă lichidă mobilă și astfel crește activitatea CaO. Acești aditivi inhibă procesul de zgâriere a bucăților de var introduse.
3. Realizați o îmbunătățire a zgurii (descărcarea acestuia și apoi adăugarea unei noi zguri care nu conține sulf).
4. seek folosint pentru perioadele sulfuratsii de topire, în care metalul este încălzit cât mai mult posibil (baie de temperatură ridicată de carbon puternic oxidat, reacție semi-chaet dezvoltare [C] + (activitate Fezh FeO) = CO + și oxizi ca zgură Lez scade, îmbunătățind astfel condițiile de amestecare a metalului în zgură, cu o temperatură ridicată baie accelerează procesul și crește slagging de var a (CaO), la o topitură la temperatură ridicată procese de difuzie coș intensitate și condiții facilitate de difuzie a sulfului la POVER volumului de metal contactul cu zgura).
5. Metalul este tratat cu zgură sintetică lichidă sau solidă și amestecuri de zgură cu conținut ridicat de a (CaO) și a (Feo) scăzut,
7. Se utilizează pentru desulfurarea REM (ceriu, lantan, neodim, etc.).
11.6.9. Rolul manganului. Manganul joacă un rol deosebit în lupta împotriva influenței dăunătoare a sulfului.
Rolul manganului în desulfurizare se manifestă în diferite etape:
1. În timpul transportului de fier de la magazinul de furnal pentru fabricarea oțelului și fierului fiind expuse într-o dezvoltare divizată determinată mixer primește o reacție [Mn] + [S] = (MnS).
2. Mangan conținute în Chuguev-nu oxidat rapid (cu eliberare de căldură), și produse cu app-sămânță de mangan MnO accelerează Oshlakov, disponibilitatea pieselor de var și, în general, accelerează procesul de formare a zgurii. Dacă fierul conține mangan în unitatea siderurgiei în compoziția zgurii este întotdeauna un MnO; Th la zgura vatra de furnal la jet de oxigen MnO hausmannite oxidat la MN3 O4. În reacția MN3 O4 CaO format compus fuzibil și să accelereze procesul de slagging-etsja. proces slagging Acceleration accelerează îndepărtarea sulfului în zgură.
3. MnO, formată în timpul oxidării manganului, participă direct la desulfurare: (MnO) + (FeS) = (MnS) + (FeO).
4. Conținutul de mangan din metal afectează, de asemenea, procesul de desulfurare până când lingoul se solidifică (Figura 11.17).
Practic, în oțel finit, în majoritatea cazurilor, este conținut 0,4-0,8% Mn, iar acest mangan interacționează activ cu sulfurile de jeleu:
afinitate chimică a manganului pentru sulfului prin scăderea topiturii-temperatură coș și, treptat (ca răcirea metalului și cristalizarea fuzionată Single) cea mai mare parte a sulfului trece din FeS în mns (vezi. Fig. 11.17). La temperatura de laminare a oțelului carbon (
1100 ° C), chiar și la 0,2% Mn, circa 95% sulf, datorită sulfurilor mar-mangan. Sulfide MnS are o topire tempera-rotund, substanțial mai mare decât FES sulfuri (1610 ° C), iar când conținutul metalului> 0,3% Mn de film sulfurat fuzibil la limitele granulelor de forme fără campare
Fig. 11.17. Dependența proporției de sulf legat în MnS de conținutul de mangan [Mn]
Fig. 11.18. Influența raportului [Mn] / [S] în oțelul finit (1 - 3sp, 2 17G1S-Y) asupra deteriorării prelungirilor turnate continuu
Abilitatea manganului de a reduce efectul dăunător al sulfului este ilustrată în Fig. 11.18. Cu toate acestea, introducerea de mangan nu exclude complet efectul nociv al sulfului asupra proprietăților metalului. Incluziunile fragile MnS, situate de-a lungul granițelor granulelor metalului, reduc proprietățile sale de plastic și duritatea.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: