A kén eltávolítása fémből - stadopedia
11.6.1. Kén-oldat vasban. Amikor a kén feloldódik a fémben, felszabadul a hő:
# 916; G ° = -72 000-10,25 T,
ami a kén és a vas közötti oldhatósági viszonyok mutatója. A viszonylag alacsony párolgási hőmérséklet (445 ° C) ellenére a kén gyakorlatilag nem lép át a gázfázisba az elemi fázisban, ami szintén erős kén-vas kötéseket jelez. Ezt bizonyítja a kénoldat jelentős negatív eltérése a tiszta vasból a Henry törvényéből. Az ábrán a status di FeS ötvözetek 50at.% S maximum figyelhető, ha acteristic kialakítására chemic-on-vegyületet (ebben az esetben, FeS), így feltételezzük, hogy a jelenléte erős ionos kötések közötti ionok Fe 2+ és az S 2-. Közvetett bizonyítékok szólnak a kialakulása egy elegendően erős csoportosulások Fe-S szintén on-szignifikáns viszkozitás növekedés figyelhető növekvő vastartalma kén ott. A folyékony fémben oldott ként általában [S] jelöljük. Általánosságban úgy vélik, hogy a kénből a fémből a salakba történő átmenet a salakkal való határon történik:
[Fe 2+] + [S 2 -] ↔ (Fe 2+) + (S 2 -) vagy
Elképzelhető, hogy a folyamat a fém-salak érintkezési felületén lévő kölcsönhatás és a fémben lévő salak és oxigén atomok kénionjainak kialakulása révén: [S] + (O 2) = (S 2-) +
+ [A]. Néha ezt a kifejezést összegzi az oxigéneloszlás egyenlete a fém és a salak között:
[S] + (O 2 -) = (S 2 -) + [O].
A fém kéntartalmának a salakra való átmenetének egyszerűsítése gyakran feltételesen jelölt
A hengerelt vagy kovácsolt szulfid zárványok általában vytya-csicseriborsó formájában vonalak irányába-ryachey képlékeny deformáció, amely megtöri a folytonosság a szerkezetét pro-kata vagy kovácsolás, így a SLE-teák, amikor a terhelés irányított Pope-folyók deformáció tengely t. azaz merőleges a vonalakra, az acélmátrix a szulfidokkal való határok mentén szünetel; Ennek megfelelően a keresztirányú minták plaszticitása csökken. Ez különösen fontos, hogy figyelembe vegyék a HÉA a gyártás, al-elutasítják a váltakozó terhelés vagy feszültségeket egy keresztirányú (viszonyítva a gördülő tengely) irányában-lenii (csövek gáz-nyomás-évszak, tartályok, konstruktív-CIÓ az offshore fúrótornyok és így tovább. ). A tulajdonságok anizotrópiájának mértéke csökkenő kéntartalommal csökken (11.12. Ábra); a kéntartalom csökkenésével <0,003 % сте-пень анизотропии приближается к 1.
Ábra. 11.12. A kén koncentrációjának hatása a varrat nélküli acélcsövekben a KSOTH viszonylagos ütési szilárdságára. azaz a keresztirányú próbatestek ütési szilárdságának aránya a függőleges minták hosszanti (D) ütközési szilárdságára és ütésállóságára a hosszanti minták (2) szívósságára vonatkoztatva,
Szulfidok befolyásolják hátrányosan a vizsgálati eredményeit a minták kereszt A hőmérséklet csökkentése-rah, jelentősen növelve a küszöbértéket hidegen-törékeny, hogy, például, különösen fontos a fejlesztés a gyártási technológia nagy átmérőjű csövek gázvezetékek a Far North. A kéntartalom legmagasabb mértékű csökkentése mellett különös intézkedéseket kell tenni speciális viszkózus tulajdonságú acélok előállítására annak érdekében, hogy a szulfidok globuláris formában (és nem vonalak formájában) legyenek. Ehhez az acélt SCHM (kalcium, bárium) és REM (lantán, cérium, it-trium, stb.) Kezeljük.
Számos szerkezeti acél esetében a fő terhelések a hosszirányú, nem pedig a keresztirányú irányba esnek. Az ilyen acélok esetében ilyen alacsony (<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 %.
A kén aktivitása folyékony acélban az olvadék összetételétől függ. Az olyan szennyeződések, mint a szén, szilícium, növelik a kén aktivitását a folyékony olvadékban (11.13. Ábra). Ebben a tekintetben a nagy mennyiségű szenet és szilíciumot tartalmazó öntöttvas kéntelenítése egyszerűbb, mint a hagyományos acél kéntelenítése.
Ábra. 11.13. Az olvadék komponensek hatása folyékony acél kénaktivitására
11.6.4. Elements-desulfurizer. Elemek, amelyekben a mennyiség # 916; Gº, amikor a kénnel alkotott vegyületek kisebbek, mint amikor a ként vasval kombinálják, lehetnek kéntelenítők. Ezek az elemek Mn, Mg, Na, Ca és REM, például cérium. Mindezek az elemek a gyakorlatban használatosak: nátrium - öntöttvas kéntelenítés nélküli, szóda formájában; magnéziumot - tiszta formában
Ábra. 11.14. Az oxidáció-
és kéntelenítés közben
vagy ötvözetek formájában (ligatúrákat) más E-vas fémek módosításával szánt öntés, valamint a kénmentesítési megoszlása-láb vas (azokban az esetekben, ahol a nuzh-, de van egy nettó töltése); kalcium - néha más fémekkel való ötvözetek formájában, de gyakrabban mész (CaO) vagy mészkő (CaCO3) formájában; mangán - vasalapú mangánötvözetek formájában, mangánérc formájában is.
Nagy kémiai affinitása a kénre a REM.
11.6.5. Acetátolvasztó egységben végzett kéntelenítés. A legolcsóbb és leginkább hozzáférhető kéntelenítő a mész (vagy mészkő). Kölcsönhatás-következmény közötti mész CaO, szol-rennoy a salak és a kén feloldjuk, sósavval egy fém, lehet képviseli, de mivel: 1) az átmenetifém kén a salak és a kapott kén- és CaO a salak (FES) + (CaO ) = (CaS) + (FeO);
2) a fém-salak határán a kölcsönhatás Fe + [S] + (CaO) = (CaS) + (FeO),
Minél magasabb a CaO aktivitása a salakban és annál alacsonyabb a FeO és a kén aktivitása, annál kevesebb ként marad a fémben.
A salak képződésének "fémes" kivonására való képességének jellemzésére a ként gyakran használják egyszerűbb kifejezés: s = (S) / [S]. A 4S értékét általában a kén megoszlási koefficiensének nevezik, szem előtt tartva, hogy a kén jól oldódik mind a fémben, mind a fő salakban, azaz ebben az esetben a forgalmazási törvény rendelkezései alkalmazhatók. A magasabbaknál
Az S értéke általában növekszik, mivel a salakban szuszpendált mész részecskék feloldódása szintén javul, és a kén diffúziója a fémtől a fém salak felületéig gyorsul.
A CaS vegyület nagyon erős. A Gibbs energia változása a CaS kialakulásában:
# 916; Gº = -702500 + 193.34G.
Gyakorlatilag a fémből a fő salakba átadott kén nem tér vissza a salakból a fémbe (ha a salaknak elegendő bázikussága van). A savas salakokban a CaO aktivitása elhanyagolható, és kénben a kémhatás nem lép ki a fémből.
A salak összetételének hatását a kén eloszlására a 2. ábrán mutatjuk be. 11.15, ami azt mutatja, hogy a növekedés ste-csonkja kénmentesítési (növeli otno-shenie (S) / [S]) két folyamat-E: vagy növelje bázicitása a salak vagy csökkentse annak oxidációs. Beadva olvadó oxidáló körülmények között, hogy alig oxidált salak (alacsony értékek a (FeO)) nehéz, ezért az értékeket elérni elegendő megoszlási együtthatóját a kén ilyen körülmények általában kis (ek <10).
11.6.6. Kéntelenítés szintetikus salakkal az üstben. A fém kénmentesítését nagy mennyiségű CaO aktivitással rendelkező szintetikus salak alkalmazásával egy üregben lehet végrehajtani
Ábra. 11.15. A salak és a fém között a kén eloszlása a salak és o (Fe o)
Intenzív keverés NE tallium salak kiadás folytatása-zhaetsya néhány perc Techa-beállítva, amelyben a fém távozik a vödörbe, így kéntelenítő eljárás-ség van az üst salak nem használja ki teljesen. A részletesebb kéntelenítés is dezoxidált fém az üstben a salakréteg vetjük alá a keverés (általában történő átfúvatással inert gáz). Annak érdekében, hogy megakadályozza a fém oxidációját légköri levegővel (Feo) növelésével, a kanál fedővel van ellátva.
11.6.7. A kén eltávolítása a gázfázisban. A fúzió során a fémben lévő bizonyos mennyiségű kén oxidálható és eltávolítható a gázfázisba. A kén oxidációja a következő reakciók szerint hajtható végre:
1) a kén és az oxigén között, a fémben hígítva:
2) a salak vas-oxidjai és a salak kénje között
3) a salak felületén, amikor kölcsönhatásba lép az oxidáló gázfázissal
4) savas sugár bejutása a fém belsejébe
Ezek a reakciók nem kapnak sokat fejlődést. A számításokban általában feltételezzük, hogy a töltet kezdeti tartalmától kezdve a kén 5-10% -a bekerül a gázfázisba. Azokban az esetekben, amikor a kén a gázfázisban is megtalálható (általában kén-dioxid használata miatt), a kénfürdő eltávolítása a fürdőből nem következhet be. A kén a vákuumban (a párolgás következtében) szintén eltávolítható a gázfázisba. Az eljárás azonban nagyon lassan megy végbe, és felgyorsulhat a kén (szén, szilikon) aktivitását növelő komponensek olvadékában. A gázfázisban ilyen esetekben olyan vegyületeket találunk, mint a CS, a COS és a CS2. SiS. Azonban még elég nagy koncentrációjú szén és szilícium esetében is, a kén-eltávolítás a gázfázisra lassú (11.16. Ábra), és ezért a durva számítások során végzett hatása elhanyagolható.
Ábra. 11.16. A széntartalom és a
szilícium a kéntartalmú vas eltávolítása céljából
Vákuumban megolvasztva:
1 - tiszta vas; 2- 1,3% C; 3 1,0% Si
1. Tegyen be mészadalékokat (CaO) vagy mészkő (CaCO3).
2. A viszkozitás csökkentésére szolgáló adalékanyagok (A12O3, CaF2, MnO stb.) A salakba kerülnek, hogy az aktív folyékony-mobil salakot kapják, ezáltal növelve a CaO aktivitását. Ezek az adalékok gátolják a bevezetett mészdarabok elcsépelését.
3. Végezze el a salak frissítését (töltse le, majd adjon hozzá egy új salakot, amely nem tartalmaz ként).
4. törekedjenek használt a de sulfuratsii olvasztása időszakok, amelyekben a fém melegítjük, amennyire csak lehetséges (magas hőmérsékletű fürdő erőteljesen oxidált szenet, félig chaet fejlesztési reakciót a [C] + (FeO) = CO + Fezh aktivitást és oxidok, mint a salak-Lez csökken, ezáltal javítva a keverési feltételek a fém a salak, a magas hőmérsékletű fürdőn meggyorsítja a folyamatot, és növeli a salakosodását mész a (CaO), magas hőmérsékleten olvadó helyezése intenzitású diffúziós folyamatok és körülmények megkönnyítette elterjedését kén a fémolvadék mennyisége Pover érintkezés a salakkal).
5. A fémeket folyékony vagy szilárd szintetikus salakokkal és magas a (CaO) és alacsony (Feo)
7. REM kéntelenítésére (cérium, lantán, neodímium stb.).
11.6.9. A mangán szerepe. A mangán különleges szerepet játszik a kén káros hatása elleni küzdelemben.
A mangán szerepe a kéntelenítésben különböző szakaszokban nyilvánul meg:
1. Amikor a nyersvas szállítják a kohókból az acélgyártóba, és amikor a nyersvasot a keverőben tartják, meghatározzuk a [Mn] + [S] = (MnS) reakciót.
2. Mangán szereplő Chuguev-nem gyorsan oxidálódik (hőfelszabadulási), és a termelt az app-vetőmag mangán MnO gyorsítja Oshlakov, a rendelkezésre álló mész darab, és általában felgyorsítja a folyamatot a salak képződését. Ha a mangán öntöttvasból van, akkor az MnO mindig jelen van a salakkészítményben lévő acélgyártó egységben; amikor az oxigén sugár salakjába juttatják, az MnO-t Hausmanite Mn3O4-re oxidálják. Az Mn3 O4 CaO-val való kölcsönhatása során alacsony olvadáspontú vegyületek jönnek létre, és a salakosítási folyamat felgyorsul. Az elhullás gyorsulása felgyorsítja a kén eltávolítását.
3. A mangán oxidációja során keletkező MnO közvetlenül részt vesz a kéntelenítésben: (MnO) + (FeS) = (MnS) + (FeO).
4. A mangán tartalma a fémben szintén befolyásolja a kéntelenítési folyamatot, amíg a tekercs megszilárdul (11.17. Ábra).
Gyakorlatilag a kész acélban a legtöbb esetben 0,4-0,8% Mn van, és ez a mangán aktív kölcsönhatásban van a zselé-szulfidokkal:
A mangán kémiai affinitása a növekvő hőmérséklet mellett csökken, és fokozatosan (amikor a fém hűl és kristályosodik a résbe), a legtöbb kén a FeS-től MnS-ig terjed (lásd a 11.17. Ábrát). A szénacél hengerlésének hőmérsékletén (
1100 ° C) már 0,2% Mn-nál, a kén mintegy 95% -a kötődik a mangán szulfidjához. Szulfid MnS olvadási tempera-kerek, lényegesen magasabb, mint a szulfidot FeS (1610 ° C), és amikor a tartalom a fém> 0,3% Mn-szulfid olvadó film a szemcsehatárokon formák nem-kemping
Ábra. 11.17. Az MnS-ben a mangántartalomra kötött kén arányának függése [Mn]
Ábra. 11.18. A kész acél (1 - 3sp, 2 17G1S-Y) aránya [Mn] / [S] a folyamatosan öntött billetekre
A mangán hatását a kén káros hatásának csökkentésére a 2. ábrán mutatjuk be. 11.18. A mangán bevezetése azonban nem zárja ki teljesen a kén káros hatását a fém tulajdonságaira. A fém szemcsék határán elhelyezkedő törékeny zárványok MnS csökkenti műanyag tulajdonságait és szívósságát.