166874. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vas és vasötvözet olvadékának frissítésére

166874 _ 3 4 fúvókákkal változtatható arányban argon-oxigén gázkeveréket fúvatnak be. Régebben az acélöntők az előállított acél végső nitrogén tartalmát csak igen kis mértékben tudták kézben tartani. Az acél nitrogéntartalma az acélgyártás során alkalmazott eljárási lépések fontos jellemzője. A szénacélokban levő maradék-nitrogén mennyisége a lángkemencék alkalmazása esetén volt a legkisebb szintű, míg az oxigén befúvatós kemencékben és a villamos ívkemencékban, valamint a Bessemer kemencékben gyártott acélfajtákban levő maradék-nitrogén mennyisége progresszív növekedést mutat. A Bessemer kemencékben gyártott acélokat azok igen nagy maradék-nitrogén tartalma miatt csak korlátozott mértékben lehetett felhasználni, ami nagymértékben hozzájárult ahhoz, hogy ezt az eljárást az USA-ban ma már lényegében nem alkalmazzák, de a világ más részein is jelentősen csökkent az alkalmazásuk. Rozsdamentes acélokat, mint ismeretes, világszerte villamos ívkemencékben gyártanak. Ennél az eljárásnál a maradék-nitrogén mennyisége egy sor tényezőtől függ. Ezek közül a legfontosabb a használt-vas aránya, a töltet fajtája, az olvadék összetétele, a frissítési idő és a finiselés módja. Miután ezeket a tényezőket általában idő hiányában gyors meghatározások alapján értékelik — a gazdaságosság, a nyersanyag hasznosítása, az ötvözet előírt paraméterei, maradék öszszetevők (főleg oxigén és kén) figyelembe vételével— a kohászoknak a gyakorlatban igen kevés lehetőségük volt, hogy a maradék-nitrogén mennyiségét beállíthassák. Természetesen az lehetséges volt, hogy az olvadt vas maradék-nitrogén mennyiségét nitrogén tartalmú elektrolitikus mangán vagy vasötvözetek adagolásával növeljék. Köztudott, hogy ez az eljárás számos szempontból hátrányos volt. A mangán és vas ötvözetek, mint ismeretes, igen drágák, másrészt az olvadt vas nitrogén-tartalmának szabályzására szolgáló módszerek legtöbbször bizonytalanok. Ha ilyen ötvözetből sokat adagoltak, akkor az adalékötvözet felolvasztásához és cseppfolyósításához túl sok hőt kellett abszorbeálni, és e hőveszteség pótlására a kemencét hosszabb ideig kellett üzemben tartani. Nyilvánvaló, hogy ha a nitrogént ilyen módon adagolják, akkor az csakis a produktivitás és a gazdaságosság rovására történhet. A 3 046107 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás újdonsága abban van, hogy a frissítés során az argon-oxigén befúvatási eljárásnál az argon helyett azonos hatásfokkal nitrogént alkalmaznak, az olyan acélfajták gyártásánál, amelyekben nagymennyiségű maradék-nitrogén engedhető meg. E megoldásnál, mivel argon helyett nitrogént adagolnak, a frissített olvadékban olyan mennyiségű nitrogén marad, amely azzal a nitrogén mennyiséggel közel azonos, azaz azzal „egyensúlyban' van, amely az olvadékot körülvevő környezetben az olvadt fém adott összetételét figyelembe véve, a pillanatnyi környezeti nyomás és hőmérséklet mellett jelen van. Ezt a nitrogén mennyiséget általában „nitrogén egyensúly szint"-nek nevezik. Ezt a szakemberek" termodinamikai elméleti módszerekkel Határozzák meg. Erre vonatkozó irodalmi utalás például: Chipman és Corrigian szerzők „Prediction of the Solubility of Nitrogen in Molten Steel" (Trans. AIME 233. kötet, 1965 július) publikációja. Célunk, hogy találmányunkkal olyan eljárást javasoljunk, amely lehetővé teszi, hogy az olvadt fémben levő nitrogén mennyiségét technológiailag egyszerűen, valamint gazdaságosan tetszőlegesen szabályozni lehessen. Célunk továbbá, hogy találmányunkkal az eddig ismert argon-oxigéngázos frissítési eljárásokat oly módon tökéletesítsük, hogy azok még gazdaságosabbak legyenek. Ez utóbbi célkitűzést a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a frissítési eljárás során az argongáz adagolás egyes szakaszaiban az argont a kevésbé drága nitrogén adagolásával helyettesítjük anélkül, hogy ezzel a készítendő acél nitrogén tartalmának megengedhető határát túllépnénk. A találmány szerinti eljárás vas vagy vasötvözet olvadékának frissítésére, amelynél a frissítendő fémolvadékban a nitrogén mennyiségét azáltal állítjuk be a kívánt szintre, hogy a frissítés során oxigén- és argongáz keverékét fémolvadék felülete alá befúvatjuk, azzal jellemezhető, hogy a frissítés első szakaszában oxigén-nitrogéngáz keverékét fúvatunk be akként, hogy a fémolvadékba befúvatott gázkeverékbe a nitrogén parciális nyomása nagyobb legyen a nitrogén azon parciális nyomásánál, amely a frissített fémolvadékban a kívánt nitrogéntartalommal egyensúlyban van, így a fémolvadék nitrogéntartalmát a frissítés első szakaszának végén a késztermékben megengedhető nitrogéntartalomnál nagyobbra állítjuk be, majd a frissítés befejező szakaszában az oxigénből és argonból, vagy oxigénből, argonból és nitrogénből álló gázkeveréket fúvatunk be, míg a fémolvadék nitrogéntartalma a kívánt szintre csökken. Ezzel az intézkedéssel a frissítési eljárás kezdeti szakaszának végén az olvadt fém nitrogéntartalma nagyobb, mint a kész acélban megengedhető nitrogéntartalom. A frissítés befejező részében ezután oxigén és argongázból alkotott gázkeveréket vagy oxigént és argongáz és nitrogén keveréket fúvatunk, míg az olvadék nitrogéntartalma kevéssel nagyobb lesz, mint a kívánt nitrogéntartalom, majd a befúvatást nitrogén és/vagy argon befúvatásával mindaddig folytatjuk, amíg az olvadt fém nitrogéntartalmát a kívánt szintre nem csökkentjük. Az argont, amelyet a frissítés tökéletesítésére adagolunk, a frissítés kezdeti szakaszában a gázkeverékbe alkalmazott nitrogén egy része helyett, vagy pedig a kezdeti időszakaszban alkalmazott gázkeverékhez pótlólagos adalékgázként is alkalmazhatjuk. A találmány szerinti eljárást számos fém és fémötvözet gyártására alkalmazhatjuk, így például kis széntartalmú vasak, szénacélok, rozsdamentes acélok, 3—40% krómtartalmú vasötvözetek, és nikkel alapú ötvözetek gyártására is. Ez 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2