Sulful

CAPILOLUL 1

IMPORTANŢA TEMEI

Sulful este un element important din compoziţia de bază a fontelor care trebuie să fie strict controlată, motiv pentru care formarea sulfurilor se constituie într-un proces metalurgic de primă importanţă.

Concluzia practică a numeroase lucrări de cercetare este că în fonte trebuie să se micşoreze conţinutul de sulf cât mai mult posibil, însă în general în zilele noastre se consideră satisfăcător un conţinut de sulf ce nu depăşeşte 0,08 până la 0,10%.

Micşorarea conţinutului de sulf este imperios necesara în cazul obţinerii fontelor cu grafit compact, unde procentul de sulf trebuie sa aibă valori sub 0,03 %.

În practică se utilizează mai multe metode de desulfurare, dintre acestea cea mai eficienta s-a dovedit a fi desulfurarea cu carbura de calciu.

Cercetările efectuate au avut drept scop testarea eficientei desulfurării cu carbura de calciu a fontelor, utilizând mai multe sorturi de CaC2 produse in România.

CaC2 este principala formă de utilizare a calciului în operaţiile de desulfurare, predominant în afara agregatului de elaborare.

Rezultatele negative ale desulfurării cu carbură de calciu sunt: zgura rezultată este un produs agresiv comportare exprimată prin reactivitate(reacţie violentă cu apa, formare de amestec exploziv, generare de gaze toxice, vapori şi fum),inflamabilitate(datorită carburii de calciu remanente, producătoare de C2H2), corozivitate (datorită pH>12).

Ca urmare se impun măsuri speciale pentru colectarea, manipularea şi depozitarea zgurii.

CAPILOLUL 2

STADIUL ACTUAL AL REZOLVĂRII TEMEI

2.1.SULFUL ÎN FONTE

La fontele elaborate în cuptoarele cu inducţie, sulful provine din încărcătura şi materialele de adaos (feroaliajele şi materialele de carburare).

Conţinutul de sulf al fontelor turnate în piese este cuprins, în mod obişnuit, între 0,005% - 0,18%. Sulful este un element care se află într-o strânsă interdependenţă faţă de mangan (conţinutul de mangan al fontelor turnate în piese variază în mod obişnuit între 0,1 - 1,5%) datorită afinităţii Mn-S mai mari decât în cazul Fe-S. Sulful este un element puternic activ superficial şi micşorează tensiunea superficială a fierului lichid.

În fonta lichidă, sulful se găseşte sub formă de FeS, solubilă în fontă. La solidificare este posibilă formarea unor eutectice uşor fuzibile, cu temperatura de topire sub cea eutectică Fe-C (900-1000 °C) ca de exemplu Fe-S-C (0,17%C; 31,7%S; 68,1%Fe) care se solidifică la 975 °C). Aceste eutectice se separă în spaţiile dintre celulele eutectice, determinând fragilizarea fontei.

În cazul în care sulful se găseşte sub formă de combinaţii chimice, insolubile în topitură şi cu temperatură de topire înaltă, efectul fragilizării este practic eliminat. Mai mint decât atât, aceste combinaţii chimice pot constitui germeni de cristalizare pentru austenită şi grafit. Manganul constituie principalul element care leagă sulful, prin reacţiile:

[FeS]+[Mn] =_ (MnS)+[Fe]+109520KJ

[FeS]+(Mn0) =_ (MnS)+[Fe0]-10080KJ

La solidificare aliajelor Fe-C-Si fără sulf, se obţin forme compacte de grafit, practic grafitul modular fiind forma naturală de separare a carbonului în fontele fără sulf, caz în care activitatea carbonului este mint mărită.

Conţinuturi scăzute ale sulfului (0,001-0,005%) sunt suficiente pentru apariţia grafitului lamelar foarte fin, de regulă de subrăcire, de tip D, datorită creşterii gradului de subrăcire, la solidificarea eutectică.

Creşterea conţinutului de sulf în stratul de fontă lichidă ce înconjoară bucăţile de material de carburare este un proces spontan. Absorbţia în continuare a sulfului de către topitură depinde de compoziţia acesteia, proprietăţile materialului de carburare şi de prezenţa în topitură a altor elemente superficiale active (C, Si, O, Al). Aceasta formează în fierul lichid combinaţii mai stabile decât sulfurile de fier şi prin acestea trecerea sulfului în topitură scade. La un conţinut scăzut de elemente capabile să formeze sulfuri uşor de îndepărtat, în fonta lichidă se formează eutectice uşor fuzibile: FeS-Fe0 (Ttop 1193°C).

Referitor la sursele de sulf, ele sunt împărţite în două categoric mari:

1. Sursă gazoasă - gazele de ardere ( { S02 } , { S2 } , { S } )

2. Materiale solide care intervin în procesul de elaborare.