194947. lajstromszámú szabadalom • Magnéziumos kéntelenítő ötvözet vasalapú olvadékokhoz
194947 A találmány tárgya vasalapú olvadékok kéntartalmának csökkentésére alkalmas, magnéziumot, alumíniumot, szilíciumot és báriumot — mint főalkotókat — tartalmazó komplex ötvözet. A minőségi acélgyártás megköveteli, hogy a nyersvas kéntartalma bizonyos határt ne lépjen túl és lehetőleg minél alacsonyabb legyen. A kén rontja az acél szívósságát, hidegalakíthatóságát, mélyhúzhatóságát, növeli a ridegtörési érzékenységét és melegrepedést okoz. Sok esetben 0,015 t%, sőt ez alatti kéntartalmat is megkívánnak a minőségi acélgyártásra szánt nyersvastól. A nyersvas kéntartalmának csökkentésére a kohóban és a kohón kívül van lehetőség. A kohón kívüli kéntelenítés az előnyösebb, mert megkönnyíti a kohók üzemvitelét és javítja a nyersvasgyártás műszaki-gazdasági mutatóit. A salak bázicitása csökkenthető, ez kisebb koksz felhasználást és nagyobb teljesítményt biztosít. A kéntartalom viszont megnő, ezért szükséges a nyersvas kohón kívüli kéntelenítése. A kohón kívüli nyersvas kéntelenítésére hagyományosan a szódát, az égetett meszet és a kalciumkarbidot használják. Mindhárom anyagot poralakú, aprószemcsés állapotban adagolják a folyékony nyersvasba, a kéntelenítés műveletét pedig Calling-rotorral, vagy üstkezelés esetén injektálással, illetve mechanikus keverőlapátos szerkezetekkel végzik. A hagyományos kéntelenítő anyagok közös hátránya a hosszú, 20-25 perces kezelési időtartam, a nagy fajlagos kezelőanyag-szükséglet (pl. 0,011 % kéncsökkentéshez 3-4 kg/t égetett mészpor szükséges, valamint a kéntelenítés alatti jelentős füst és/vagy gázképződés, amely költséges munka- és balesetvédelmi berendezések létesítését és üzemeltetését igényli. A hagyományos kéntelenítő anyagok további hátránya, hogy kéncsökkentő hatásukat rendkívül befolyásolja a folyékony nyersvas hőmérséklete és mennyisége, valamint a szállítóüstbe csapolt nyersvas felületén úszó kohósalak összetétele és mennnyisége. Mindezekből következik, hogy ezekkel az anyagokkal a kéncsökkentés bizonytalan, a nyersvasak kezelése utáni kéntartalmak még azonos kiinduló kéntartalmak mellett is rendkívül szórnak. Példaként említünk egy kohóműben égetett mész-szóda keverékekkel végzett kéntelenítést, ahol azonos kémiai összetételű, menynyiségű és hőmérsékletű nyersvas 0,050 t% kiinduló kéntartalma 10 kg/t keverék injektálásakor 0,010-0,030 t% határok közé csökkent, ami 40-80 % kéntelenítési hatásfoknak felel meg, tehát rendkívül ingadozó. A nagy fajlagos anyagszükséglet, a körülményes kezelési technológia és a bizonytalan kéntelenítési hatásfok megjavítására az utóbbi években a hagyományos kéntelenítő anyagokat egyre inkább magnézium alapú kéntelenítő anyagok váltják fel. 1 2 A magnézium és a folyékony nyersvasban oldott kén közötti reakció lefolyását a magnézium fizikai tulajdonságai, elsősorban kis forrpontja (1107°C) határozzák meg. A folyékony nyersvasban a magnézium gőz halmazállapotba kerül. A képződő gőzbuborékok parciális nyomása, valamint érintkezési felületük reakcióképessége mindvégig megmarad. E tulajdonságai miatt a magnézium előnyösebb az égetett mésznél és a kalciumkarbidnál, amelyek a nyersvas olvadékban szilárd halmazállapotban találhatók, és a szemcsék felületén kialakuló reakció zóna a kéntelenítés folyamatát gátolja. A magnézium felhasználás hatásfoka ezért sokszorosan meghaladja az égetett mészét és a kalciumkarbidét, fajlagos felhasználása 8-15- ször kisebb azoknál. A képződő magnézium-oxid 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. A magnézium gőzképződés hevességének csökkentésére, s egyben a nyersvas-kéntelenítő reakció időtartamának meghosszabítására szolgál a magnéziummal impregált koksz használata. A magnéziummal impregnált koksz 43 t% magnéziumot tartalmaz. 1-2 kg súlyú darabokból áll, amelyeket speciális kiképzésű tűzálló harangba 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. 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
