198410. lajstromszámú szabadalom • Fémoxid olvadékok szennyezőanyag tartalmának csökkentésére szolgáló oxigénlándzsa
1 198 410 A találmány tárgya a fémoxid olvadékok szennyező - anyag tartalmának csökkentésére szolgáló oxigénlándzsa. A különböző magas hőmérsékletű technológiák berendezéseinek falazó- és bélésanyagai olvasztva öntött tűzálló- és hőszigetelő anyagból állnak. Ezek az anyagok fémoxidok keverékének megolvasztása, és formába öntése, majd lehűtése útján készülnek. A különböző felhasználási igényeknek megfelelően a tűzálló anyagok gyártására felhasznált fémoxidok nagyon sokfélék lehetnek. így például ismerünk AI2O3 /korund/ alapú, AI2O3-SÍO2 /mullit/ alapú, Al203-Zr02-Si02 /baddeleyt/ alapú, Al2Ű3-MgO /spinell/ alapú, Cr203*Mg0 /krómmagnezit/ alapú, Mg0-Si02 /spinell/ alapú, stb. tűzálló - anyagokat. A .technológiák rohamos fejlődése maga után vonta a falazatok anyagaival szemben támasztott követelmények erőteljes növekedését. Olyan termékek gazdaságos gyártására törekednek, amelyek kedvező szövetszerkezetűek, összetételük állandó és szennyezőanyag-tartalmuk minimális. A jó minőségű csiszoló anyagok és szemcsés tűzálló anyagok ugyancsak fémoxidok keverékeinek megolvasztása útján készülnek, a gyártástechnológiában csupán annyi különbség van, hogy az olvadékot nem formába öntik, hanem lehűtik, törik, őrlik és osztályozzák. A felhasznált alapanyagoknak megfelelően szintén többféle csiszoló- és szemcsés tűzálló anyagokat gyártanak, így például a legismertebbek a technikai timföld /AI2O3/ megolvasztásával készült korund, vagy a technikai timföldből /AI2O3/ és tiszta kvarchomokból /SÍO2/ készült mullit. A kialakult gyártástechnológiák finomítását rendkívül megnehezíti, hogy a felhasznált fémoxidok olvadáspontja 1500°C felett van. A fémoxid olvadékok előállítására általában grafitelektródás ívkemencéket használnak. Az olvasztás közben az olvadék óhatatlanul szennyeződik redukciós termékekkel, de szennyeződést okoznak az olvasztáshoz használt alapanyagokból származó redukciós termékek is. A redukált állapotú anyagokat is tartalmazó késztermék porózus, inhomogén szerkezetű, ily módon használati értéke kisebb, üzemi körülmények között a nagyfokú követelményeknek nem tud eleget tenni. Kézenfekvőnek látszik a redukciós termékek eltávolításának gondolata a minőségjavítás érdekében. Ennek gyakorlati megvalósítására több eljárás is ismeretes, melyekkel bizonyos mértékű eredmény elérhető, azonban az olvadék magas hőmérséklete a gyakorlati kivitelezést nagyon megnehezíti, ill. esetenkét meg is hiúsítja. Külön problémát jelent, hogy a redukciós termékek oxidálása során keletkező gázok eltávolítása is nehézségekbe ütközik. A 171.479. sz. magyar szabadalmi leírás olvadékból öntött tűzálló anyagok előállítási módját ismerteti. Az olvadékot — a redukciós termékek eltávolítása céljából — az öntés során nagysebességű gázáramban diszpergálják, majd formában újra egyesítik. A módszer hátránya, hogy a fémoxid olvadék magas viszkozitásából adódó nagy felületi feszültsége következtében nagymennyiségű gázzal diszpergálható csak szét, amely a keletkező olvadékcseppek felületét lehűti és megszilárdítja, ezáltal a kívánt reakciókat gátló szilárd réteg alakul ki. A redukciós termékek eltávolítása ezért kevésbé hatásos. A 3.868.241 sz. amerikai szabadalom leírása elektromosan olvasztott idomkövek olvadékainak tisztítási eljárását tartalmazza. Az ívkemencében lévő széntartalmú olvadékot, amely AI2O3 mellett ZrŰ2-t és SiŰ2-t is tar'almaz, oxigénáramon keresztül vezetik a tűzálló formába. Az oxigénáram két sugárban éri az olvadékot. Az első oxigénáram szétporlasztja, majd a második, mely fangenciálisan lép be, összegyűjti a szétporlasztott olvadékot, mielőtt a formába jut. A módszer hátránya, hogy az olvadéksugár szétporlasztása, és az azt követő egyesítése során nincs elég idő az intenzív oxigén érintkeztetéshez, így az oxigénezési reakció sebességét meghatározó diffúziós folyamatra sincsen idő, aminek következtében a reakciótermékek is a formába jutnak és az idomkő felső része gázhólyagos lesz. Ismertek olyan törekvések, hogy az elektromos ívkemence olvasztási körülményeinek megváltoztatásával, ún. „nyiltíves olvasztással” oxidálják az olvadékban levő redukciós termékeket. Ezzel a módszerrel bizonyos mértékű minőségjavítás elérhető, azonban az olvasztás közben az elektromos ív hatására az elektródák végei felizzanak és nagyobb mértékű a grafitsze mesék lepergése. f miatt az olvadék redukált szennyezőanyag tartalma nem csökkenthető 0,04 tömegszázalék alatti értékre. Az acéliparban régebb óta ismeretesek különböző oxigénező lándzsák, melyek segítségével az olvadék felületére oxigéngázt fúvatnak. Ezek a folyékony salakkal borított acélolvadék felett elhelyezkedő vízhűtéses fémcsövek. A módszer tűzálló nyag olvadékok tisztítására nem alkalmas, mivel azok felületén az oxigénáram hűtő hatása következtében nagyszilárdságú, rossz hővezetőképességű, szívós felületi réteg alakul ki, ami a további oxidációt lehetetlenné teszi, míg az acélolvadékból ledermedő réteg jó hővezető képessége miatt gyakorlatilag azonnal újra megolvad. A 152.204. sz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett eljárással timföld olvadékból kristályosított korund szemcseméretének és redukciós szennyezésének csökkentesére az olvadékban diszpergált gázfázist hoznak létre oly módon, hogy az olvadékba, vagy az olvadék felületére semleges gázt, oxigént, vagy oxigéntartalmú gázt fúvatnak korundcsövön keresztül. A módszer hátránya, hogy a gáz bevezetése közben nem kerülhető el a gázpórusok képződése. A diszpergált gázfázist tartalmazó olvadék lehűtése közben ugyanis gázpórusok alakulnak ki, arii egyenlőtlen szövetszerkezetű anyagot eredményez, így jelentősen megnő a repedéses selejt aránya. Az ismertetett eljárás ezért szemcsés anyag előállítására szolgáló olvadékok kezelésére alkalmas. A gázbevezetés eszközéül megjelölt korundcső alkalmazhatósága erősen kétséges, m vei az üzemi tapasztalatok azt mutatták, hogy az olvadékba merítéskor a korund anyagú cső a hirtelen hőlökcstől eltörik. A 180.315. sz. magyar szabadalmi leírásban a fémoxid olvadékok minőségének javítására az olvadékba 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
