




版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
第四章.鑄鐵(zhùtiě)脫硫4-1鑄鐵中的硫一.鑄鐵中硫的來源鑄鐵熔煉的爐料:生鐵;廢鋼;回爐料;焦炭中都含硫.有的生鐵中含硫高達0.2%,沖天爐熔化后,爐料中大部分硫都進入鐵水中.焦炭中的硫更高,地方土焦含硫達2.0%,鑄造(zhùzào)焦,冶金焦要求含硫不高于1%.焦炭中的硫,經燃燒后,一部分進入鐵水,回爐次數越多,含硫量越高.S=0.75Sm+0.3BScS—鐵水含硫量;Sm—金屬爐料的含硫量;B—焦炭消耗量,Sc—焦炭含硫量.要求鐵水含硫低,首先控制原料和燃料的含硫量,選用含硫低的金屬料和焦炭.精品資料二.硫在鑄鐵(zhùtiě)存在的形式硫與鐵形成FeS;FeS2和Fe2S3三種化合物,Fe2S3不穩定,加熱到200~300℃分解成FeS和FeS2,FeS2也不穩定,加熱到700℃分解成FeS,在鐵水(tiěshuǐ)的溫度范圍內,只存在FeS(硫化亞鐵).1.S在鐵液中以FeS形式存在,FeS的熔點是1190℃,2.鐵液能熔解的最高含S量為36.5%,超過這一含量出現分層現象.說明鐵水(tiěshuǐ)溶解S的能力很大.3.按重量計,31%S,(FeS為84.6%),鐵與FeS形成共晶,共晶溫度988℃,低于鑄鐵的共晶溫度1150℃4.固相線和液相線的溫度范圍寬,幾百度,凝固時S嚴重偏析.5.S在鐵素體和奧氏體中溶解度極小,在奧氏體中溶解度為0.013%,(平衡態).實際生產中遠小于此.精品資料在鐵液中溶解度大,在固態鐵中溶解度小,鑄鐵凝固時不能固溶于鐵中的S,濃集于結晶前沿的鐵水中,形成晶間偏析.先凝固的地方含S低,后凝固的地方含S高,晶粒邊界富集S,形成連續或不連續的低熔點FeS共晶,削弱強度.
鑄鐵中含有多種元素,還形成MnS,FeC3-FeS-Fe三元共晶,及其它硫化物.Mn的熔點為1610℃,在鑄鐵中以粒狀存在.
含S量大于0.02%時,就會出現三元共晶體:FeC3-FeS-Fe.含C:0.17%;S:31.7%;共晶溫度:975℃.
三.硫對鑄鐵的影響
S對鑄鐵的性能影響很大,同樣成分的鑄鐵,用電爐熔化和用沖天爐熔化,性能不同,電爐熔化的鐵水過冷度大,石墨細小,共晶轉變溫度低,抗拉強度高,與鐵水的含S低有關.灰鑄鐵一般含S0.02~0.08%,多時(duōshí)達0.2%.硫量過低時,石墨化不好.通常鑄鐵中的含S量為:0.07~0.15%,在這一硫含量范圍內,S是阻礙石墨化的.
精品資料很早就發現,對于Fe-C-Si合金,S有促進石墨粗大的作用(zuòyòng),低S鑄鐵的石墨是細小的,隨含S量提高,石墨逐漸變得粗大.
S量很低時,石墨結晶成過冷D形;E形,甚至蠕蟲狀和球狀.含S0.001-0.015%的鑄鐵,在大氣中,用純Si孕育,可獲得球狀石墨.
S使石墨粗化的原因是S降低了石墨的分枝傾向.S是活性物質,吸附在石墨晶體上,阻礙石墨分枝.石墨變得粗大.
S降低C在鐵水中的溶解度,降低鐵水的表面張力,降低鐵水—石墨的界面能.共析轉變時,S阻礙鐵和碳原子的擴散,使共析石墨析出困難,促進形成滲碳體,S增加,珠光體量增加.精品資料硫量增加,鐵水的收縮增加,鑄件的內應力大,鑄件容易變形,產生裂紋的傾向(qīngxiàng)增加.硫化鐵的熔點低于鑄鐵的共晶溫度,熱裂缺陷多.S含量高,消耗球化劑,易形成夾渣和球化不良等缺陷.在灰鑄鐵中,硫高,鑄件易產生氣孔(qìkǒng),S增加鐵水粘度,阻礙氣體析出.另外,鐵水中的硫化錳和氧化亞鐵形成低熔點的熔渣(1050℃),當鑄鐵進行共晶轉變時(1150℃),析出石墨,低熔點的熔渣與石墨反應,生成CO,鐵水處于糊狀,氣體難于逸出鑄件之外,在鑄件內產生氣孔(qìkǒng).而且氣孔(qìkǒng)周圍往往出現硫化錳夾雜.精品資料4-2脫S的物理化學(wùlǐhuàxué)S對鑄鐵是有害元素,含量應盡可能低,硫高,對鑄件質量有特殊要求時,可進行(jìnxíng)脫硫處理.鐵水脫硫,有三方面的好處:(1)工藝方面.生產球鐵,硫低,減少球化劑用量,減少夾渣,穩定質量.生產鑄鐵缸套,管件,降低硫量,減少熱裂.加錳形成MnS,可以抵消一部分S的有害作用.MnS會降低鐵水的流動性,產生偏析.(2)經濟方面.脫硫,減少球化劑的用量,加鎂量Mg=[Mg0+0.76(S1-S2)]/AMg0—保證球化的殘留鎂量;S1—原鐵水含硫量;S2—處理后的鐵水含硫量;A—吸收系數.原鐵水含硫量S1越高,要求加鎂量越多,先脫硫,需要有一定成本,但總的費用降低,還可減少鑄件缺陷.(3).質量方面.減少缺陷,降低廢品率,性能提高.精品資料常用(chánɡyònɡ)的脫硫方法(1)沉淀脫硫;在鐵水中加入(jiārù)脫硫元素進行脫硫:Mn;Mg.(2)熔渣脫硫:造石灰堿性渣,蘇達渣,CaO;CaC2;形成CaS;Na2S(3)真空脫硫按脫硫反應進行的地方分:(1),爐內脫硫,在沖天爐內,熔化鐵水的過程中脫S.(2)爐外脫S.沖天爐出鐵后,在脫硫包中進行脫硫.精品資料一.沉淀(chéndiàn)脫硫溶于鐵水中的金屬元素與S結合形成不溶于鐵水的MS,沉淀出來進入(jìnrù)爐渣,稱為沉淀脫硫.[M]=[S]=MS鑄鐵中常見的元素分三類:(1).與Fe不形成化合物,與S的親和力小于與Fe的親和力的元素,Ni;Co;Cu;W,這些元素對脫S無影響.(2).與F形成化合物,與S的親和力小于與Fe的親和力的元素,C;Si;P(3).與S的親和力大于與Fe的親和力的元素,與S形成高熔點,不溶于鐵水的穩定的硫化物的元素,Mn;Mg;Na;Ce;Ca,可用于脫S.沉淀脫S的元素,與S的親和力必須大于Fe,形成的硫化物穩定.精品資料硫化物及其性能(xìngnéng)硫化物熔點℃比重生成熱J/MOL溶解情況FeS11934.8428000X4溶解大MnS16104.0065000X4有限(yǒuxiàn)溶解Na2S11801.8680000X4不溶MgS24802.80126000X4不溶CaS24502.15167000X4不溶CeS21005090118000X4不溶生成熱越多,硫化物越穩定.精品資料(一).錳Mn的脫S能力不強,工藝簡單,價格便宜.鑄鐵(zhùtiě)的含Mn量:0.3~1.0%.[Mn]+[S]=MnS一部分MnS進入爐渣,一部分形成夾雜物.反應平衡常數:K=aMnS/aMn.as平衡常數與溫度有關,LgK=(8247/T)-5.03反應的自由△G=-37730+23.02T(卡)產物是液態時,LgK2=(6903/T)-4.19△G=-31580+19.16T(卡)T1150125013501550K25.832.431.130.31溫度越高,平橫系數小,脫S效果越差.精品資料按經驗公式:Lg[Mn%]+[S%]=(-9760/T)+5.2
T115012501350
[Mn%]+[S%]0.0220.0620.15
當T=1150時,[Mn%]=1%時,還可溶解0.022%S.鐵水S量高于0.022時,Mn才能脫S.
(二)MgCaCe脫S
Mg(汽)+[S]=MgSLgK=(22750/T)-9.63
T115012501550
K2.3X1062.0X106710
說明Mg的脫S能力強,平衡常數比Mn的脫S能力大幾個數量級,溫度升高(shēnɡɡāo)時,平衡常數減小,脫S能減弱.
Mg的蒸汽壓為1個大氣壓時,S的活度系數為5,1250℃時,
[S%]=10-6%S量很低.精品資料鈣(Ca)[S]+Ca=CaSLgK=(29425/T)-8.91400℃,K=5.1X108平衡常數更大.脫S能力(nénglì)十分強.平衡常數越大,表明同樣濃度的脫S元素,鐵水中的平衡含S量越低.脫S效果越好.鈰(Ce)[Ce]+[S]+CeS(固)LgK=(22490/T)-3.44平衡常數很大.Ce的脫S能力(nénglì)比鎂弱,鐵水含S量低于0.01%時,加入Ce無脫S作用.二.熔渣脫S精品資料(一)石灰(shíhuī)堿性渣CaO+[S]+Cgr=CaS+COLgK=-(5540/T)-5.75K=(aCaS.PCO)/(aCaO.aC.)[S%].fsT(℃)115012501550K821305151250℃時,[S%]=0.0017%石灰脫S效果很好,隨鐵水溫度提高,平衡常數增大,脫S效果增加.沖天爐渣的主要成分:堿性成分,CaO;MgO;MnO;;酸性成分:SiO2;P2O5.中性(zhōngxìng)成分,Al2O3主要成分:SiO2;CaO.占爐渣總量的60~80%.控制爐渣的粘度和堿度,主要靠調整CaO的含量,R=CaO%/SiO2%精品資料脫S能力--分配(fēnpèi)系數由于計算熱力學數據不全,以實驗或生產實踐數據計算出來的分配系數ηS來衡量(héngliáng)熔渣的脫S能力ηS=K1(CaO%)/(FeO%)說明由金屬液轉移到渣中的S量,ηS越大,熔渣脫S能力越強.一般冶金爐渣的分配系數ηS=2~100,影響因素;(1).堿度:堿度越大,ηS越大,(2).粘度:脫S的第一步是擴散,粘度越小,有利于脫S反應進行。(3)溫度:溫度越高,爐渣的粘度小,擴散快;堿度越高,爐渣的熔點越高,在高溫下,可適當提高渣的堿度,有利于脫S。(4)氧化鐵濃度:氧化鐵含量越多,降低分配系數,鐵水氧化不利于脫S.(5).S的活度:活度大,容易從鐵水中析出,有利于脫S.增加提高活度的因素,提高C、Si含量,可提高分配系數。(6).渣量的影響:渣量大,擴散好,含S低。精品資料(二).蘇達渣脫S碳酸鈉(Na2CO3)“蘇達”,比重:2.53,熔點:851℃,沸點1387℃,400℃開始分解,Na2CO3=Na2O+CO2含Na2CO3蘇達渣的脫S反應:(Na2O)+[S]+C石墨=Na2S+COLgK=-(440/T)+5.74第一項很小,說明溫度對平衡常數影響很小.T(℃)1150125013501550K1.08X1061.04X1061.0X1060.925X106在任何溫度下都小于石灰的脫S反應平衡常數,蘇達的脫S能力應大于石灰.但Na2O和Na2S的沸點都低,僅1200~1400℃,所以(suǒyǐ)溫度不宜高,否則揮發,影響脫S進行.精品資料(三).碳化鈣脫SCaC2,電石,比重:2.22,熔點:2300℃,CaC2+[S]=CaS+2CLgK=-(19000/T)+6.28T(℃)125013501550K1.55X1066.3X1051.38X104(四).真空脫SS的沸點:444.6℃,在鐵水的溫度下為汽態,試驗用真空脫S,1400℃時,要使S含量(hánliàng)為0.1%,PS2=4.9X10-7很難達到這么高的真空度,脫S效果不大.精品資料四.脫S的動力學熱力學只能預測在給定的條件下,反應能否進行,以及反應的限度.不能說明反應進行的速度.如果一個反應從熱力學判斷是可能的,ΔG<0,但是反應的速度是無限小,那么這種反應也失去意義,如同沒有(méiyǒu)反應.從熱力學分析,有幾種元素可以脫S,但脫S的速度是最終影響S含量的重要因素.動力學研究反應進行的速度和影響反應速度大小的因素(濃度;溫度;壓力;催化劑等).脫S反應一般是多相反應,熔渣脫S是渣相與鐵水兩個液相的反應,碳化鈣脫S是固相與鐵水液相的反應.鎂脫S是氣相與鐵水液相的反應.反應是在相界面處進行,過程包括:擴散;反應,產物擴散離開界面.多相反應的反應速度取決于反應最慢的環節,稱為反應控制環節.要加快反應的速度,就要設法增加控制環節的進行速度,精品資料脫S反應是在高于鑄鐵熔化的溫度下進行的,進行的速度很快,反應過程不是控制環節.控制環節是擴散過程.
加快脫S過程速度的方法是增加反應界面(jièmiàn)面積A和增大擴散系數D.
(1).固態脫S劑的粒度越細,脫S反應的界面(jièmiàn)越大.
(2).液態渣與鐵水的接觸面積越大,脫S反應的界面(jièmiàn)越大.
(3).渣與鐵水攪動充分,渣的粘度越小,擴散越快.
鐵水在環流包內環流速度越大,擾動越大,擴散越快,脫S量也越大,鐵水的含S量就越低.
設法改善脫S的動力學因素,是增加脫S速度的主要途徑.精品資料4-3.爐內脫硫(一).堿性沖天爐酸性沖天爐因為渣子堿度低,分配系數ηS=1~4,脫S效果很小.爐內脫S用堿性沖天爐,爐襯用堿性或中性材料,是穩定獲得低S鐵水的方法之一,脫S率可達80%以上.可獲得S<0.05%的鐵水.最低可達0.005%.酸性沖天爐加入石灰石是為了造渣,降低爐渣粘度,一般堿度為0.4,就有很好的流動性.堿性沖天爐加入石灰石的目的是為了脫S.熔渣脫S的三個主要條件:(1).熔渣具有高的堿度;(2).FeO濃度低,(3)溫度高.當熔渣堿度大于1.2,其粘度和液相線溫度隨堿度的提高而直線上升,沖天爐的鐵水溫度不會達到1550℃以上,堿度不能太高,否則渣子粘度大,流不出來.煉鋼溫度可達到1700℃.渣子堿度可達R=3—4.實驗也證明堿度達到1.5以后(yǐhòu),脫S效果并無大的變化.精品資料熔劑(róngjì)(1).石灰石:CaCO3CaO>50%SiO2<2%(2).白云石:CaCO3和MgCO3組成CaO:30.4%MgO:21.9%CO2:47.7%650℃分解,Ca.Mg(CO3)2=CaCO3+MgO+CO2800~900℃,CaCO3=CaO+CO2白云石分解后生成CaO+MgO,脫S劑.(3)螢石CaF2:主要降低渣子粘度,而不降低堿度,CaF2熔點:1400℃,要求(yāoqiú)CaF2>85%;SiO2<5%CaF2對降低渣子熔點,增加擴散有利,但對爐襯有強烈的侵蝕作用,對非水冷沖天爐,CaF2的用量應有一定限度.精品資料(4).蘇達Na2CO3分解為Na2O+CO2本身可以脫S降低渣子熔點不如(bùrú)CaF2,有污染.(5)硼酸鹽方硼石CaB6O11.5H2O鈉硼解石CaNaB5O9.8H2O(6)電石CaC2,要合理地控制爐渣堿度,堿度過高,流動性不好,易堵風口,無法(wúfǎ)操作.堿性沖天爐爐襯(1).鎂砂及鎂磚(2).白云石,用鹵水打結.(3)碳素耐火材料.粘結劑:鹵水;煤焦油;瀝青.堿性沖天爐脫S效果好,修爐麻煩,爐襯壽命短.精品資料(二).酸性沖天爐獲得低S鐵水的措施
堿性沖天爐脫S好,缺點:(1).Si燒損大,是酸性沖天爐燒損量的2~4倍.20~50%
(2)堿性耐火材料價格貴,是酸性材料的2~3倍.
(3)渣量大,焦耗多.
(4).易出故障(gùzhàng).
(5).成本高.酸性沖天爐也可以采用一些措施,降低S含量(hánliàng).可獲得0.09%(1).選低S焦炭.(2)金屬爐料含錳高.(錳與S反應,形成MnS).(3).降低FeO含量(hánliàng),(5).爐內加電石CaC2,2%,可脫S30%.精品資料4-4.爐外脫硫酸性沖天爐脫S有限,堿性沖天爐又存在很多問題,采用酸性沖天爐熔化,再進行爐外脫S,比堿性沖天爐熔化更經濟,操作靈活,研究了多種爐外脫硫工藝(包括脫硫劑和設備(shèbèi)).(1).按脫S劑分類:A:蘇達Na2CO3;B:燒堿(Na2HO);C:電石(CaC2);D:石灰(CaO);E:含氮石灰(CaCN2);F:鎂焦;鎂粉.精品資料.(1).按脫S劑分類(fēnlèi):A:蘇達Na2CO3;B:燒堿(Na2HO);C:電石(CaC2);D:石灰(CaO);E:含氮石灰(CaCN2);F:鎂焦;鎂粉.(2)按脫S方法分類:A:沖撒法;B:噴射法;C:氣體(qìtǐ)擾動法;D:搖包法;E機械攪拌法;F:鐘罩壓入法;G:連續脫S法.精品資料常用(chánɡyònɡ)的脫S劑:蘇達Na2CO3;石灰(CaO);電石(CaC2).
Na2CO3的分子量是104,S的分子量是32,蘇達加入量應是S量的3倍.實際上達不到平衡.一般蘇達加入量為鐵水量的0.5~1.0%.含S量多時加1.5%.鐵水降溫40~50℃
攪拌方法:門字形機械(jīxiè)攪拌器轉數每分鐘60轉,鋼管制做.外敷耐火材料,出鐵槽加0.2%蘇達,包內加稀土硅鐵,攪拌2-3分鐘,脫S:60~70%,S量降到:0.02%精品資料用N氣經多孔塞脫S,脫S可達90%,透氣多孔塞由陶瓷制成,氣體可通過(tōngguò),鐵水不能滲漏,鐵水攪動,脫硫劑與鐵水擴散脫硫,每噸鐵水消耗N氣15~20升,通氣3~4分鐘,降溫50℃.加電石0.75%,S量從0.1%降到0.01%.脫S率達90%.是使用較多的脫硫方法
精品資料多孔塞處理包
多孔塞由三部分組成:內襯套;外襯套由石墨加工而成,也可用其它耐火材料打結(dǎjié)制成.內外套都有斜度,配合,中間的透氣塞具有極小的孔隙,外襯套固定于鐵水包內,更換多孔塞時,外套不動,內套與
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 順丁橡膠項目績效評估報告
- 全腦開發項目績效評估報告
- 平面設計崗位年中述職
- 2025西南石油大學輔導員考試試題及答案
- 2025西安建筑科技大學輔導員考試試題及答案
- 2025煙臺南山學院輔導員考試試題及答案
- 2025福建警察學院輔導員考試試題及答案
- 健康體能課件
- 浙江蕭然綠色發展集團有限公司招聘筆試題庫2025
- 河南洛陽國創人才服務有限公司招聘筆試題庫2025
- 全球經濟2025年全球經濟與貿易師考試試題及答案
- 2024年國家大劇院招聘真題
- 2025年四川省綿陽市富樂學校中考模擬英語試題(含答案)
- 文化產業發展的試題及答案
- 學校大型活動組織流程
- 2025年教育信息化2.0背景下教師跨學科教學能力培養模式創新與優化
- 2025-2030全球及中國協作機器人系統行業市場現狀供需分析及市場深度研究發展前景及規劃可行性分析研究報告
- 2025年高考政治搶押秘籍(江蘇專用)時政熱點05延遲法定退休年齡改革(學生版+解析)
- 落戶咨詢服務合同協議
- 財務公司調賬合同協議
- 品牌輸出合同協議
評論
0/150
提交評論