75 (115)

4.8. OOFOSFOROWANIE STOPIWA 75

4.7.    Odsiarczanie stopiwa

Siarka ma szkodliwy wpływ na właściwości plastyczne stali i spoin, zwłaszcza na ich pękanie gorące i rozwarstwieniowe (lamelame). Szczególnie niebezpieczny jest siarczek żelaza FeS, tworzący z tlenkiem FeO niskotopliwą (988°C) eutektykę Fe-FeS, gromadzącą się między krzepnącymi dendrytami, będącą podstawową przyczyną pęknięć gorących (patrz p. 5.4.1). Większość norm wymaga, aby w stelach konstrukcyjnych niestopowych zwykłej jakości zawartość siarki wynosiła poniżej 0,035%, niskostopowych do 0,025%, a wy-sokostopowych do 0,015%.

Siarczek żelaza jest dobrze rozpuszczalny w ciekłym żelazie, więc proces odsiarczania polega na przeprowadzeniu go w inny siarczek, mało rozpuszczalny w żelazie. Odsiarczania dokonuje się najczęściej przez redukcję FeS, za pomocą manganu w ciekłym stopiwie i tlenku manganu w żużlach, zgodnie z reakcjami

FeS + Mn ~ MnS + Fe    (4.6)

FeS + MnO«-» MnS + FeO    (4.7)

Powstały siarczek manganu ma znacznie wyższą temperaturę topnienia niż FeS, jest dosyć plastyczny, więc nie powoduje pęknięć gorących. Aby proces odsiarczania (zapobiegania pękaniu) był skuteczny, stosunek Mn: S powinien być większy od 22:1.

Odsiarczanie odbywa się także za pomocą tlenku wapnia zawartego w żużlach zasadowych i przebiega zgodnie z reakcją

FeS + CaO <-► CaS + FeO    (4.8)

4.8.    Odfosforowanie stopiwa

Fosfor, powodujący kruchość steli na zimno, powinien być utrzymywany w stali i w stopiwie na możliwie najniższym poziomie. W stelach konstrukcyjnych niestopowych, zależnie od ich jakości, występuje w ilości 0,025+0,045%, w drobnoziarnistych i niskostopowych - 0,020+0,030%, do pracy w niskich temperaturach do 0,025%, a w stelach wysokostopowych - 0,035+0,040%. W steli fosfor występuje jako Fe2P i Fe₃P, a w stopiwie w postaci roztworu. Fosfor w spoinie pochodzi ze stali i materiałów dodatkowych. Usunięcie fosforu z ciekłej steli uzyskuje się przez jego utlenienie, a następnie przeprowadzenie tlenków fosforu do żużla i trwałe związanie. Dokonuje się tego za pomocą tlenków w obecności żużli zasadowych wg ogólnej reakcji

(4.9)

2Fe₂P + 5FeO + 3CaO — (CaO)₃ • P₂0₅ + 9Fe