201359. lajstromszámú szabadalom • Eljárás dezoxidált folyékony acél előállítására
1 HU 201359 B 2 A találmány tárgya eljárás dezoxidált folyékony acél előállítására, amelynek során kemencében (például konverterben, villamos ivfényes kemencében, Siemens-Martin-kemencében) folyékony acélt készítünk, azt oxigénnel vagy egyéb frissítő anyaggal frissítjük, majd a folyékony acélt üstbe csapoljuk, amikor is az oxigénes frissítés után a folyékony acél aktív oxigéntartalmát megmérve rajta először primer dezoxidálást, majd az üstben végdezoxidálást hajtunk végre. A találmány szerinti eljárással az előállított acél zárványtartalma csökkenthető, a dezoxidáló anyagok felhasználása mérséklődik, valamint végdezoxidálásnál az aluminiumtartalom pontos beállítása biztosítható. Acélgyártás során a kemencebetét (nyersvas és hulladék) felesleges szén-, foszfor-, kéntartalmát és számos szennyező összetevőjét oxigénes frissítéssel távolitják el. A gyors és hatékony frissítés érdekében az eltávolitandó elemek oxidációjához a fürdőbe a szükségesnél nagyobb mennyiségű oxigént juttatnak be oxigéngáz befóvásával és/vagy oxigénhordozó beadagolásával. Az oxigén a hőmérséklettől és az acél összetételétől függő mértékű feleslegben oldódik az acélban, koncentrációja az egyensúlyinak a többszörösét, akár a 900 - 1000 ppm értéket is elérheti. A feleslegben jelen levő oxigén káros hatásának megakadályozására a folyékony acélt dezoxidálni, vagyis aktiv oxigéntartalmát csökkenteni kell. Erre a célra általában FeMn, FeSi, FeMnSi ötvözetet valamint fém alumíniumot, vagy komplex dezoxidálószereket használnak. Ezen ferroötvözők dezoxidációs folyamat révén lekötik az aktiv oxigént, miközben dezoxidációs termékként SiOz, mangán- és egyéb szilikátok, valamint komplex zárványok keletkeznek, amelyek egy része - ismert mechanizmusok szerint - felúszik a salakba, de egy jelentős hányada az acélban marad. Az ennek következtében visszamaradt zárványok káros hatást fejtenek ki az acél alakíthatóságára és mechanikai tulajdonságára. A metallurgiai gyakorlat és elmélet szerint a dezoxidálást a fokozatosság elvét betartva végzik el, mégpedig először FeMn, FeSi vagy FeMnSi ötvözetet adagolnak a folyékony acélhoz, majd ezt követően fémes alumíniumot visznek be. Az ötvözetekkel az ón. primer dezoxidálást, majd a fémes alumíniummal az ón. végdezoxidálást végzik el, illetve az aluminiumtartalom pontos beállítását biztosítják. A primer dezoxidálást a konverteres acélgyártás folyamatában mindeddig nem a kemencében, hanem a szükséges anyagokat csapolás közben beadagolva az üstben végezték. Ugyancsak az üstben hajtják végre a végdezoxidálást, amelynek pontossága a fémes aluminium alkalmazása miatt korlátos (a fémes alumínium a jelentős sűrűségkülönbség miatt szinte azonnal felószik a folyékony acél felszínére és ott ég el). A villamos (Ívfényes, elektro-) acélgyártási folyamatokban, a Siemens-Martin-kemencéknél a primer dezoxidálást ismert módon a kemencébe a salakon keresztül bejuttatott dezoxidálószerekkel végzik, majd a fémes alumíniumot a folyékony acélhoz az üstbe való csapolás közben adagolják. Ezeket az eljárásokat egyebek között Klevebring, B.J. (Journal of Metallurgy, 5, 1967) vagy Fitterer, G.R. (Giesserer Praxis, 10, 1982) cikke ismerteti, amely bemutatja az ismert eljárás mindkét változatának hiányosságait is: a keletkező dezoxidációs termékek, mindenek előtt zárványok méretüknél, alakjuknál fogva lassan, több órán át tartó emelkedéssel jutnak el a salakba, tehát jelentős részük a folyékony acélban marad, öntés után az elkészült termék minőségét lerontja. Különösen vonatkozik ez a szilíciumos dezoxidálószerek alkalmazásakor nagyobb mennyiségben keletkező szilikátokra, amelyek erősen tagolt, szabálytalan felületű zárványokat alkotnak. A találmány feladata olyan dezoxidálési eljárás kidolgozása, amelynek felhasználásával a folyékony acélban keletkező zárványok morfológiája és kémiai összetétele az ismert megoldásokhoz képest a végtermék szempontjából kedvezőbbé tehető, a végdezoxidálás során az Al-tartalom pontosan beállítható, a dezoxidálással el nem távolított aktiv oxigén részaránya jelentősen csökkenthető. A találmány alapvetően két felismerésre épül. Az egyik az, hogy a fokozatosság elvét feladva a dezoxidálési folyamatot az alumíniummal kell kezdeni, mégpedig mind a konverteres, mind az egyéb technológiáknál a csapolást megelőzően. Ezzel ugyanis elérhető, hogy az oxigén feleslege aluminiumoxidos zárványokban kötődik meg, amelyek gömbszerű alakjuknál fogva az acélban viszonylag gyorsan felemelkednek, csapoláskor lényegében már a salakban vannak. így a szilíciumtartalmú dezoxidálószerek beadagolásakor szilikátos zárványok csak kis mennyiségben keletkeznek. A második felismerés az, hogy a dezoxidálési folyamat végrehajtásához 35... 50 Lömeg% mennyiségben alumíniumot tartalmazó vasötvözetet kell használni. Az ilyen ötvözetek sűrűsége az alumíniumra jellemző 2,7 kg/dm3 értékhez képest jóval nagyobb, a 4,6... 6,2 kg/dm3 tartományba esik, így a folyékony acélban a fémes alumíniumhoz képest jobban hasznosul, a salakon keresztül is képes a folyékony acélban elmerülni, hatását ott kifejteni. Felismeréseink szerint teliét a két, eddig az acélgyártás technológiája szerint különböző dezoxidálési eljárás azonosan hajtható végre, a dezoxidálás helye konverteres eljárásnál is a csapolandó olvadékot befogadó tér, vagyis a konverter. A kitűzött feladat megoldása céljából olyan, dezoxidált acél előállítására szolgáló 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
