198967. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélok előállítására Bessemer-konverterben
1 HU 198%7 B 2 A találmány tárgya eljárás acélok előállítására Bessemer-konverterben, szilárd, fémes, vastartalmú alapanyagból, amelyet szilárd, folyékony és gáznemű széntartalmú tüzelőanyaggal felmelegít ünk és megolvasztunk és ahol oxidálóközeget vezetünk a konténerben lévő vastartalmú alapanyagon és a szilárd tüzelőanyagon keresztül. A modern kohászat fontos problémája a vashulladékok feldolgozása, minthogy ennek menynyísége világszerte folyamatosan növekedik. Az acélgyártás jelenieg legelterjedtebb módja az oxigénbefúvatásos konverieres acélgyártás. A szokásos módon egy oxigénbefúvatásos konverterben legfeljebb 30% vashulladék dolgozható fel. A fejlett ipari országokban az utóbbi időben olyan eljárásokat is kifejlesztettünk, amellyel az ilyen oxigénbefúvatásos konverterben az acélgyártás alapanyagának teljes mennyisége vashulladék lehet. Az ilyen konverterek üzemeltetésével kapcsolatos tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy a hagyományos eljárásokhoz képest a konverterek teljesítménye, a bélés szilárdsága és az acélkihozatal mintegy 50%-kal csökken. Az ltogi nauki i tekhniki" a "Proizvodstvo chuguna i siali" című sorozat 14. kötete 1981 V1NIT1, Moszkva, 73-74. oldalon olyan eljárást ismertet, amelynek segítségével szilárd fémes vashordozóból Bessemer-konverterben acélt állítunk elő. Az eljárás lényege, hogy a fémes vastartalmú betétanyagol szilárd, folyékony vagy gáznemű, széntartalmú tüzelőanyag elégetésével megolvasztják és oxidálóközeget vezetnek keresztül a konverterben lévő vastartalmú anyagon. A folyadékfázisnak az oxidálóközeg bevezetésnél történő megjelenéséig a hevítés azzal a hővel történik, amely a tüzelőanyag elégésekor jön létre és amely a következő exotherm reakcióval jár: 2n + m m CnHm +-------02= nC02 + - H2ö. '4 2 Oxidáló atmoszférában a betét és a konverterbélés széntartalmú komponensei az alábbi reakció szerint oxidálódnak: 1 (Fej + - {02} = (FeO), 2 C + {02} - {C02} Az égéstermékek ebben az esetben főleg széndioxid és H20, valamint vasoxid. A folyadékfázis megjelenése után a konverterbe előzőleg por formájára őrölt szilárd, széntartalmú tüzelőanyagot (kokszot vagy szenet) vezetünk. Ezáltal csökken a folyékony és gáznemű széntartalmú tüzelőanyag igény: a fúvókák és azt körülvevő bélésrészek védelmére befújt közeg 10—12 tömeg%-ának megfelelő mennyiség is elegendő. A további hevítés és olvasztás egy megadott hőmérsékletig az alábbi reakcióból származó hő segítségével történik: 1 [C] + - {02} = {CO} 2 Ezzel párhuzamosan történik a kén és a foszfor kiválasztása, illetve eltávolítása az olvadékból. Miután egy meghatározott összetételű ötvözet állt első és egy adott hőmérsékletet elértünk, a folyékony fázist üstbe csapoljuk és az üstben az olvadék dezoxidálását és ötvözését, valamint szükség esetén egyéb kezeléseket végzünk. Az olvasztás kezdeti szakaszában, a por alakú, szén tartalmú tüzelőanyag bevezetése előtt azonban a konverterbélés bizonyított módon rendkívül intenzíven károsodik. Ez elősorban a fúvóka hengeres részein és a konverter fenékrészén figyelhető meg. Az oxidáció során képződő vasoxidok összefolynak a konverter fenékrészében és kölcsönhatásba lépnek a tűzálló bélés kálciumoxid és magnéziumoxid tartalmával, aminek következtében könnyen olvadó kálcium- és magnéziumferritek keletkeznek. Ha a konverter munkaterét borító bélés karbontartalmú részeinek oxidációja a reakció lejátszódásának helyén üregképződést eredményez és ezek az üregnek a konverter működése során oxidált salakkal töltődnek fel, akkor az a bélést tönkreteszi. Ez az oka annak, hogy a konverterbélés az ilyen eljárásoknál igen gyorsan elhasználódik. A fentieken túlmenően a vastartalmú anyag oxidációja csökkenti az acélolvadék kihozatalt is. Fellép ugyanis egy látszólagos felmelegedés, azaz a konverter fém betéje a vas exotherm oxidációja következtében melegszik fel és ezáltal csökken az égéstermékek hőkihasználása, azaz növekszik azok hőtartalma. A por alakú széntartalmú szilárd tüzelőanyag beadagolása következtében a vas redukciója az alábbi egyenleg szerint játszódik le: (FeO) + C = [Fe] + {CO} Ez a reakció hőelnyeléssel jár, aminek következtében az olvadék lehűl. Ennek következtében fokozódik a tüzelőanyag felhasználás, illetve csökken a konverter teljesítménye. Az acélgyártás beruházási költségeit tovább növeli az a tény, hogy por alakú széntartalmú tüzelőanyagot kell a konverterbe bevezetni és, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
