190414. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélolvadék finomítására
1 2 A találmány tárgya eljárás acélolvadék finomítására, azaz dezoxidálására, kéntelenítésére és zárványtalanítására, szabad alumíniumot tartalmazó por alakú kalciumaluminát hatóanyag felhasználásával. Ismert az az eljárás, amelynek során acélolvadék finomítására fémes kalciumot tartalmazó hatóanyagokat használnak fel. Elterjedt ezen hatóanyagok por alakban való alkalmazása is. Ez esetben porbefúvó berendezéssel juttatják a hatóanyagot az olvadékba vivőgáz segítségével. A fémes kalciumot tartalmazó hatóanyagokkal kezelt acél mechanikai tulajdonságai kedvezőek, mivel a dezoxidálás és a kéntelenítés kielégítő mértékig zajlott le, és mivel a megmaradó nemfémes zárványok morfológiája kedvező. A folyamatosan öntendő acélok önthetőségének javítása céljából is adagolnak az olvadékba kalciumot elemi vagy ötvözött alakban. Mindezen előnyök mellett hátrányként mutatkozik az, hogy a fémes kalciumot tartalmazó hatóanyagokat, mint pl. a kalciumszilicidet, a kalciumkarbidot költségesen és körülményesen lehet előállítani, ami a redukálás folyamatának, és főképpen az őrlés és osztályozás folyamatainak energiaköltségeiből, ill. berendezés-igényeiből adódik. Ismeretes egy másik eljárás acélolvadék finomítására, melynek során mész-timföld szintetikus salakokat használnak hatóanyagként. A szintetikus mész-timföld salakok összetételére jellemző, hogy 52-53 tömeg% CaO-t, 44-45 tömeg% Al203-t és az 1 tömeg% alatti FeO-t tartalmaznak. Az eljárás során az acélt az olvadt szintetikus salakra rácsapolják. Csapolás előtt olvasztják meg a szintetikus salakot egy erre a célra szolgáló kemencében. Ezen eljárás hátrányos oldala az acél mennyiségére számítva 4-6 tömegszázalék szintetikus salak előzetes időzített megolvasztásának a szükségessége. Az eljárás kedvező hatásai (dezoxidálás, kéntelenítés és zárványtalanítás) csak akkor érvényesülnek, ha az acélöntőüstben levő szintetikus salak állapota az acél csapolásakor az előírásnak megfelelő. Ismeretes ezeken kívül olyan acélfinomitási eljárás, amelynél por alakú égetett meszet és alumíniumport fúvatnak az olvadékba, megfelelő tömegarányú kalcium-fluoriddal együtt. Az eljárás alkalmazása jó eredményeket ad az acél oxigén- és kéntartalma csökkenése, valamint a megmaradó nemfémes zárványok morfológiája tekintetében. Az eljárás hátránya, hogy költséges folyósítószer és nagy teljesítményű porbefúvó berendezés szükséges, vagy ha az utóbbi nem áll rendelkezésre, akkor az acél finomítási ideje elhúzódik. A három említett acélfinomitási eljárás tehát metallurgiai hatásában a kész acél tulajdonságait tekintve összehasonlítható eredményeket ad. Az eljárásoknál szükséges hatóanyag-mennyiségek megoszlása pedig a következő példával szemléltethető. Egy 0,15 tömeg % szenet tartalmazó acél 0,035-0,040 tömeg %-os kéntartalmának 0,010 tömeg % körülire való csökkentése mintegy 2 kg/t 30 tömeg % kalciumot tartalmazó kalcium-szilicidpor üstbe való befúvatásával (0,05%-os alumíniumadagolás mellett), vagy 50 kg/t mennyiségű folyékony mész-timföld szintetikus salakra való rácsapolás-190414 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 sál, vagy rendre 2; 0,5; 3 kg/t mennyiségű CaO + + Al + CaF2 por befúvatásával érhető el. Az acélolvadék finomításának gazdaságosabbá tétele érdekében szükségesnek mutatkozott egy olyan finomítási eljárás kidolgozása, amely az eljárás fajlagos üzemeltetési költségei és a beruházásigényesség tekintetében kedvezőbb mint a fémes kalciumot tartalmazó por alakú hatóanyagot, illetve a folyékony mész-timföld szintetikus salakot, illetve a mész-alumínium-folypátos befúvatást alkalmazó finomítási eljárások, ugyanakkor az új eljárás metallurgiai hatása azokéval egyenértékű. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy olyan por alakú kalcium-aluminátot készítünk, amelynél a porszemcsék belsejében szabad fémes alumínium van, és ezt a hatóanyagot adjuk egymagában, vagy más anyaggal együtt az acélolvadékhoz. A találmány szerint úgy járunk el, hogy 39-44 tömegszázalék mészhidrátot és 61-56 tömegszázalék fémalumínium port hozunk egymással olyan módon érintkezésbe, hogy utóbbit állandó keverés közben adagoljuk előbbinek vízzel szirupsűrűségűre felengedett oldatába. Hő, valamint vízgőz és hidrogén fejlődése közben por alakú termék keletkezik, amely különböző összetételű kalcium-aluminátok keverékét tartalmazó szemcsékből áll, és a szemcsék közepén nem reagálódott fémes alumínium van. A por alakú anyagból a maradék víz eltávolítására a terméket 360-600 °C közötti hőmérsékleten 1-3 órán át szárítjuk, a víztelenített hatóanyagot felhasználásig nedvességtől elzárva tartjuk. A termék szemnagyságát a felhasznált alumíniumpor szemnagysága határozza meg. Az alumíniumpor szemnagyságát a 0,1-1,0 mm határok között célszerű megválasztani annak figyelembevételével, hogy az előállított hatóanyag átlagos szemnagysága a felhasznált Al-por átlagos szemnagyságát legalább 15%-kal és legfelejebb 28%-kal haladja meg. A célnak megfelelően kialakított szemcseméretű hatóanyagot vagy befúvatjuk az acélolvadékba, vagy csapolás, illetve öntés előtt az öntőüstbe, illetve kokillába helyezzük, vagy pedig az acéltükörre szórjuk. A hatóanyagot egymagában vagy más anyaggal együtt adagoljuk. A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapul, hogy mind a fémes kalciumot tartalmazó hatóanyagokkal, mind a mész-timföld szintetikus salakkal, mind pedig a mész-alumínium-folypát keverékkel végzett finomítás során a kéntelenítést és a zárványtalanítást elsősorban a kalciumaluminátok végzik. A szintetikus salakkal való kezelésnél a kalcium-aluminátokat készen adjuk az acélhoz, a másik két ismert eljárásnál pedig azok a kicsapásos dezoxidálás reakciói során keletkeznek, majd ezután diffúziós dezoxidálási folyamatokban vesznek részt. Ezt a felismerést már a szakirodalom is tárgyalta, bár még nem vált általánosan elfogadottá. Nagyobb az egyetértés abban, hogy az acélolvadékban oldott kénnek az olvadékkal érintkező nemfémes fázis által való lekötésének feltétele javul, ha az olvadékban csökken az oxigén aktivitása. Mindezek mellett figyelembe kell venni, hogy a dezoxidálás, kéntelenítés és zárvány-lekötés folyamatai véges idő alatt mennek végbe. 2
