钢液中硫杂质与夹杂物的去除

文章来源：admin 添加时间：2020-12-04

1、硫以何种形态存在于钢中？
硫以FeS形态无限溶解于纯铁液中。在固态绝铁中硫的溶解度约为0. 015%~0. 020%。
Fes 的溶点为1195℃, Fe-FeS共晶体的熔点为988℃。
硫在钢中以FeS形态存在，通常用符号［S]表示。当钢中S质量分数≥
0. 020%时，冷却凝固过程会沿晶界析出FeS和FeS-Fe共晶体。钢中含锰时硫会形成MnS。
向钢液加入强硫化物生成元素Zr、Ti、Re 时，会生成 ZrS、TiS、ReS、
Re₂O₂S 等硫化物和硫氧化物。
硫在镍中以NiS (797℃）、Ni₃S₂ (约645℃) 等形态存在。冷却凝固过程会形成NiS-Ni低熔点共晶体沿晶界析出。其熔点均低于纯铁中的共晶体。
镍基合金中同样会产生与钢液中相似的硫化物和硫氧化物。

2、硫对钢的性能有什么危害？
（1) 降低钢的热加工塑性
在含锰量低的钢中，硫以网状的FeS-Fe共晶形式分布在晶界上。由于 FeS-Fe共晶的熔点为988℃，所以当钢锭或钢材进行热轧和锻造时（通常热加工温度为1000~1200℃左右），会导致晶界处FeS-Fe共晶熔化而造成破裂。这就是热脆现象，这是硫的主要危害。
（2) 降低钢与合金的强度和塑性
高温合金中S质量分数≥0. 005%时，会降低合金的高温持久强度和室温伸长率。因为硫沿晶界偏析，降低了晶界塑性与强度，见表2-1。
表2-1 含硫量对K4169合金高温强度的影响

合金	硫质量分数 （%）	650℃持久性能
		寿命／h	δ（%）
铸造镍基合金 （K4169)	0. 0038	188. 5	5. 7
	0. 0140	78. 0	3. 6
	0. 0510	19. 0	2. 0

（3) 降低钢的耐蚀性能
硫能降低不锈耐酸钢的耐蚀性能。因为，钢中MnS易溶于酸性介质而成为腐蚀源，最终会发展成点蚀和缝隙腐蚀。为此，不锈耐酸钢中含硫量（质量分数）应控制在小于0. 015%。
（4) 降低磁性合金的电磁特性
硫对精密合金的性能产生不良的影响。在磁性合金中当S质量分数≥
0. 010%时，会使合金的磁导率、矫顽力显著地恶化。电工硅钢的磁导率随含硫量的增加而下降，含S质量分数≥0. 005%时磁导率急剧下降。
（5) 降低钢的焊接性能
焊接过程中，高含硫量钢材焊接热影响区容易产生热裂纹，降低焊缝强度。用于焊丝材料时要求硫质量分数小于0. 010%。另外，硫含量高时还容易产生SO₂气孔和疏松等缺陷，降低了焊缝的质量。

3、什么是碱性还原渣脱硫？
（1) 碱性还原渣脱硫的含义
在碱性坩埚冶炼时，利用高碱度、低 FeO、SiO₂ , MnO含量的还原性炉渣进行脱硫的方法，称为碱性还原渣脱硫。
（2) 脱硫用渣的组成
高碱度还原渣的组成：石灰质量分数70%~80%,萤石质量分数20%~30%。萤石中CaF₂质量分数≥98%,SiO₂质量分数≤1. 5%、石灰中CaO 质量分数≥92%, SiO₂质量分数≤1. 5%。
（3) 脱硫用渣的制备
使用优质石灰和萤石配制的渣料，经烘烤后可以直接使用。在熔化期成渣后应用铝粉进行脱氧，降低渣中不稳定氧化物含量。
使用预熔脱硫渣的效果比较显著。

4、碱性还原渣脱硫法的基本原理是什么？
碱性还原渣脱硫法的原理与操作过程概述如下。
（1) 脱硫渣的成渣过程
石灰和萤石渣料熔化成渣后，用铝石灰或铝粉对熔渣进行脱氧，使渣中不稳定氧化物降低，以利于脱硫反应的进行。
（2) 钢液中硫向渣层扩散过程
钢液中的硫化铁通过钢渣界面扩散进入渣中，可用下式表达：
［FeS] = (FeS)
（3) 渣层中的脱硫反应
溶入炉渣中的（FeS)与渣中的自由（CaO)发生脱硫反应，生成不溶于钢液的（CaS)。其反应表达式如下：
（FeS) + (CaO) = (FeO) + (CaS)
（4) 降低渣中（FeO)使脱硫反应持续进行
通过不断地对炉渣进行脱氧，降低（FeO)含量使脱硫反应继续进行下去，直到钢中含硫量达到所要求的水平，就除去炉渣完成脱硫过程。 【返回】

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