Эффективность десульфурации металла шлаком

При десульфурации расплавов железа сера может находиться в шлаке в виде сульфидов кальция, магния, марганца и железа. Результаты термодинамического анализа показывают, что в условиях равновесия металла с высокоосновным шлаком при температурах заключительного периода плавки основное количество серы в шлаке связано в сульфиды кальция. Поэтому при анализе условий десульфурации металла шлаком обычно ограничиваются анализом условий протекания реакции

Из уравнения (6.4) следует, что реакция (6.3) является сильной эндотер-мической реакцией, протеканию которой в направлении образования сульфида кальция способствуют высокие температуры заключительного периода плавки. Кроме того, образованию сульфида кальция по реакции (6.3) будут способствовать высокая основность шлака, малая активность растворенного в металле кислорода и оксидов железа в шлаке.

В сталеплавильных процессах эффективность десульфурации металла шлаком принято характеризовать величиной коэффициента распределения серы между шлаком и металлом

Достижению высоких значений коэффициента распределения серы между шлаком и металлом способствуют высокая основность шлака и низкая его окисленность. Характер зависимости величины коэффициента распределения серы между шлаком и металлом от содержания (FeO) показан на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Зависимость коэффициента распределения серы между шлаком и металлом от содержания FeO в шлаке

Из рисунка видно, что при достаточно высокой основности шлака наибольшие значения коэффициента распределения серы достигаются в условиях доменной плавки. При содержании (FeO) 0,1 – 0,2% коэффициент распределения серы между шлаком и металлом может достигать 100 и более.

Достаточно высокие для эффективной десульфурации металла значения коэффициентов распределения серы могут быть получены при содержании (FeO) до 1,0 –1,5% в восстановительном периоде плавки в дуговых электросталеплавильных печах или при обработке стали на установке «ковш-печь».

В мартеновском и кислородно-конвертерном процессах, а также в окислительном периоде плавки в дуговых электросталеплавильных печах, при (FeO) = 10 – 15% и выше значения коэффициентов распределения серы минимальны и обычно не превышают 10. Поэтому в мартеновском и кислородно-конвертерном процессах, а также в окислительном периоде плавки в дуговых электросталеплавильных печах, условия десульфурации металла неблагоприятны.

По этой причине в современных сталеплавильных цехах задачу получения низкого содержания серы в металле решают путем широкого использования внедоменной десульфурации чугуна при подготовке его к сталеплавильному переделу, а также путем внепечной десульфурации выплавленной стали.