Десульфурация сплавов железа

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

Установка по десульфурации чугуна магниевой проволокой на металлургическом комбинате Азовсталь

Работа установки по десульфурации чугуна магниевой проволокой на металлургическом комбинате Азовсталь

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.