171849. lajstromszámú szabadalom • Folyékony nyersvas kéntartalmának csökkentésére és redukáló potenciáljának növelésére alkalmas ötvözet
171849 3 4 meghaladja az égetett mészét és a kalciumkarbidét, fajlagos felhasználása 8—15-ször kisebb azoknál. A képződő magnéziumoxid és szulfid kis fajsúlya elősegíti az olvadékból való kiválásukat, különösen a magnézium gőzképződés időszakában. A fémes magnézium a felsorolt tulajdonságai következtében képes a folyékony nyersvas nagyfokú kéntelenítésére, de alkalmazását a folyékony nyersvasba való adagolás nehézsége akadályozza. A magnéziumtömb vagy cipó folyékony nyersvasba adagolására kidolgozott számos eljárás, mint pl. merülőharang használata, nem vezetett eredményre, mert a hirtelen fellépő magnézium gőzképződést nem lehetett irányítani, s ez tetemes magnézium-kiégést, a folyékony nyersvas fröccsenését, fény- és füstképződést okozott. Több megoldás, amelynek a magnéziumtömbök gőzképződését úgy kívánták csökkenteni, hogy a tömböket tűzálló kerámiabevonattal látták el, s úgy merítették a folyékony vasba, ugyancsak nem váltak be, mert a merítéskor fellépő nagymérvű hőlökés a kerámiaréteget leválasztotta, s a magnéziumtömbök ugyanolyan hevesen gőzölögtek el, mint a kerámiabevonat nélküliek. A magnézium gőzképződés hevességének csökkentésére, s egyben a nyersvas-kéntelenítő reakció időtartamának meghosszabbítására szolgál a magnéziummal impregnált koksz használata. A magnéziummal impregnált koksz 45% magnéziumot tartalmaz. 1—2 kg súlyú darabokból áll, melyeket speciális kiképzésű tűzállóharangba töltve, bemerítik a folyékony nyersvasba. A nyersvasba merülő kokszdarabok pórusaiból a magnéziumgőzök az átmelegedés sebességétől függően folyamatosan távoznak, s így nyugodtabb Mg kigőzölgési reakció alakul ki, mivel az időegység alatt kisebb mennyiségben képződnek a magnéziumgőzök. A magnéziummal impregnált koksz technológiai hátrányai a koksz rossz hővezetőképességéből adódó hosszú kezelési időtartam, amely a gyakorlatban 15—40 percet tesz ki, a tűzálló harang rövid élettartama, továbbá a kéntelenítési folyamat bizonytalansága, amely abból adódik, hogy a kokszdarabok átmelegedése s ezáltal a koksz pórusait kitöltő magnézium reakcióba lépése, tehát a vas-magnézium érintkezési felület a kéntelenítés során fordítottan arányos az idővel, így a magnézium gőzképződés kezdetben igen heves, majd fokozottan lassuló intenzitással megy végbe, s gyakran le is áll. Ezért a magnéziummal impregnált koksz fajlagos felhasználása elég számottevő, pl. 0,05—0,06% kiinduló kéntartalmú folyékony nyers vas 0,01% körüli végső kéntartalmának biztosítására 1,5—1,8 kg/t szükséges belőle. Ennek következtében a magnézium hasznosulási foka kicsi, 45—55% közötti. Mivel a magnéziummal impregnált koksz világpiaci ára magas, az eljárás technológiai hátrányai és költségessége miatt csak korlátozott mértékben terjed. A magnézium folyamatos adagolását biztosító másik eljárás a granulált magnézium folyékony nyers vasba való injektálása. A kéntelenítő reagens a 0,5—1,5 mm szemnagyságú magnézium granália, amelyet speciális eljárással állítanak elő. Összetétele kb. 90% magnézium és 10% alkálifémsó keverék. A granulált magnéziumot a kohászatban ismert injektáló szerkezetek bármelyikével adagolhatják a folyékony nyersvasba, hordozógázként nitrogén vagy száraz levegő használatos. Fajlagos felhasználása kisebb a magnéziummal impregnált kokszénál, pl. 0,05—0,06% kiinduló kéntartalmú folyékony nyersvas 0,01 körüli végső kéntartalmának biztosítására 0,8—1,0 kg/t szükséges belőle. A magnézium hasznosulási foka 40—70% közötti. Hátrányai a körülményes gyártástechnológia, amely 5 tömegméretű előállítását ma még nem teszi lehetővé, továbbá a nagy magnéziumtartalmat kísérő erőteljes vasfröccsenés, füst- és fényjelenség, amely még folyamatos injektálás esetén is oly mértékben fellép, hogy a kéntelenítő kezelést csak 50—60%-os üsttelítés mellett 10 lehet lefolytatni. Ez a kéntelenítés műveletét technológiailag szétaprózza és a kohó-keverőcsarnok közötti nyersvas szállítás ütemességét megszakítja. Ezért ezt a módszert tömeges nyersvas kéntelenítésére nem használják. 15 Újabban a magnéziumhuzal alkalmazásával is kísérleteznek. Előnyei közé tartozik a szabályozható adagolás — hátrányai kb. azonosak mint a korábban felsorolt eljárásoknál már ismertettük. A magnéziumhuzal előállítása körülményes — nehézkes technológia —jelentő-20 sen megnöveli az egységnyi beadagolt magnézium árát. A találmány célja magnézium, szilícium és alumínium főalkotókat tartalmazó ötvözet és annak felhasználása, amely megszünteti az ismert magnézium tartalmú kéntelenítő anyagok technológiai hátrányait, gyárthatósága 25 és felhasználása egyszerű, gazdaságos és biztonságos. A találmány szerinti ötvözet a kitűzött célt biztosítja, amennyiben 30—70, célszerűen 30—45% magnéziumot, 5—40, célszerűen 30—40% szilíciumot és 5—40, célszerűen 20—30% alumíniumot főalkotóként, adott eset-30 ben mangánt és/vagy kalciumot és/vagy ritkaföldfémeket, maradékként pedig vasat tartalmaz. A találmány szerinti ötvözet előnye, hogy a magnézium már az ötvözetalkotók összeolvasztása során Mg2 Si és Al2 Mg 3 alakban stabil vegyületeket képez, ennek kö-35 vetkeztében az ötvözetgyártás védőgáz, pl. argon, vagy védő sótakaró használatát nem igényli. Ugyanezen okból a lecsapolt ötvözet lehűlése, majd aprítása során sem lép fel a nagy magnézium tartalmú ötvözetekre jellemző öngyulladás, ezért az ötvözet különleges védőberende-40 zések nélkül egyszerűen és biztonságosan gyártható. Az új ötvözet további előnye, hogy a folyékony nyersvasba juttatásakor a magnézium vegyületek bomlása időt vesz igénybe és hőfogyasztó, endoterm reakcióként játszódik le, ezért a nyersvas olvadékban a magnézium 45 gőzképződés nagy térfogati eloszlásban, késleltetve indul meg. Ez jobb hatásfokú kéntelenítést és kedvezőbb magnézium hasznosulást eredményez, mivel az olvadékban oldott szulfidrészecskék és a magnéziumgőzök érintkezése intenzívebbé válik. További következmé-50 nyeként a kéntelenítési reakciót kísérő zavarójelenségek, mint a vasfröccsenés, fény- és füstképződés elmarad, vagy jelentősen csökken, ennek következtében az üsttelítettség 80% fölé emelhető. A nyersvas összetételénél fogva (C, Si, Mn, P, tar-55 talma) olyan jelentős az úgynevezett redukáló potenciálja, hogy oxigén az olvadékban nem fordulhat elő. Ez a tény kedvezően hat a kéntelenítés folyamataira, még akkor is, ha a kéntelenítőszer magnézium-ötvözet. A találmány szerinti ötvözet előnyei közé sorolható 60 még, hogy alkalmazása révén a nyersvas redukáló potenciálja még tovább fokozható —• amelynek előnyeit különösen az LD konverter-üzemek esetében lehet maximálisan kihasználni — amikor is az ilyen módon bevitt többlet Si és Al révén az LD acélgyártás során 65 felszabaduló többletkalória lehetővé teszi az acél csa-2
