166874. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vas és vasötvözet olvadékának frissítésére
5 Í66Ő74 6 utóbbiak tartalmazhatnak wolfram, vanadium, cirkon, réz, alumínium, kén, titán, mangán, molibdén, és más, általánosan használt ötvözőadalékokat. A frissítést egyaránt végezhetjük egyedi keverékekben vagy a folyamatos acélgyártás folyamán. A találmány szerinti eljárást részletesen a csatolt rajz alapján ismertetjük. A rajz az olvadék nitrogén tartalmának változásait szemlélteti grafikusan a találmány szerinti eljárás alkalmazása során. Az ábrán látható, hogy a frissítés kezdeti szakaszában oxigén-nitrogén keveréket, majd ezt követően a második szakaszban a gázkeverékben (X görbe) nitrogén helyett argont alkalmazunk, vagy az adagolt gázkeverékhez azaz az oxigén és nitrogén keverékhez még argont is adagolunk (Y görbe), végül pedig az olvadt vas frissítését argongáz befúvatásával fejezzük be. Az ábrán látható, hogy a frissítés első szakaszában oxigén-nitrogén gázkeveréket befúvatva a vasolvadékban levő nitrogén mennyisége növekszik és a frissítő kemence környezeti nitrogéngáz nyomásának és az olvadt fém hőmérsékletének, valamint összetételének függvényében kialakuló Ni egyensúly érték szintjét közelíti meg. A frissítés második szakaszában nitrogén helyett argont adagolunk (X görbe), minek következtében az olvadt fém nitrogén tartalma rohamosan csökken. Ez a második periódus mindaddig tart, amíg a kívánt széntartalmat és az öntésre kész acél előírt N3 nitrogén értékétől függő N2 nitrogén szintet el nem értük. Mivel az oxidálás és a finiselés folyamán a befúvatott argongáz további — bár kismérvű — nitrogén csökkenést okoz, nyilvánvaló, hogy a görbe Ni értéke — amely a nitrogéngáznak argongázzal való felcserélését jelzi — a görbén a frissítési eljárás során az első és második szakaszban Befúvatott argon menynyiségétől, valamint a csapolandó fémben előírt N3 nitrogén értékétől függ. Az Y görbe az olvadt fémben levő nagyobb nitrogén értéket mutatja, ha az öntésre kész fémben N4 nitrogén érték engedhető meg és ha a frissítés második szakaszában argon-oxigén-nitrogén gázkeveréket alkalmazunk. A Z görbe a nitrogén érték változását mutatja abban az esetben, ha az öntésre kész olvadt vasban levő nitrogén N2 értékét úgy szabályozzuk, hogy a frissítés második szakaszában nitrogén, oxigén és argon gázkeveréket fúvatunk be. Ebben az esetben a frissítés eslő szakaszának Ti ideje kisebb, mint az a T2 idő, amelyet a korábbi példa esetében alkalmaztunk, mert az olvadt fémben a nitrogén értéknek időegységre eső változása lassúbb, ha a befúvatott gázkeverékbe nitrogént is adagolunk, szemben az X görbe szerint kialakuló nitrogéntartalommal, amelyet nitrogén befúvatás nélkül alakítunk ki. Rozsdamentes acélok gyártásánál argon-oxigén befúvatásával végzett frissítés során megfigyelték, hogy ha az oxigénhez kizárólag argont adagolnak, akkor az öntésre kész acél nitrogéntartalma a frissítés, az oxidálás és a finiselés után 30—50%-kal kisebb volt, mint az a villamos ívkemencés eljárások esetében. Másrészt, mint ahogy azt korábban is megjegyeztük, ha a frissítési művelet során az oxigénhez kizárólag nitrogéngázt adagolunk, nagymértékben eltérő más problémák adódnak. Ez utóbbi esetben a 5 frissítési művelet végén az olvadt fémben levő oldott nitrogén a nitrogén egyensúlyi szintet közelíti meg. Habár ez a jelenség elméleti megfontolások következtében nem meglepő, a korábbi kísérletek azt mutatták, hogy az elméletileg ki-10 számított nitrogén-egyensúly szintet a gyakorlatban sohasem lebet elérni. (L. The Physical Chemistry on Iron and Steel Making c. folyóirat, 1952. 182—183 oldalak.) A Bessemer eljárásnál, ahol az olvadt fémet levegővel fúvatják (körül-15 belül 79% nitrogén tartalommal) a frissített acél nitrogéntartalma a megfigyelések szerint 0,01— 0,02% között van, míg a nitrogén egyensúlyszintje körülbelül 0,04%. így az öntésre kész olvadt acélok mért végső nitrogéntartalma tipiku-20 san 25—50%-a az előbbiekben említett nitrogén egyensúly elméleti számértékének. Az Amerikai Egyesült Államok 2 537 103 szabadalmi irata is azt tanítja, hogy az oxidálás folyamán az acélolvadékban olyan nitrogén felvétel, mint ami-25 lyen a leírás szerinti frissítés folyamán mutatkozik, nem jön létre. E fent ismertetett, a technika állásához tartozó nézettel szemben úgy találtuk, hogy az argonoxigén gázos frissítés folyamán, ahol inert gáz-30 ként nitrogént alkalmazunk a frissített olvadt acélban, lényegesen több nitrogén maradt viszsza, mint amennyit elvártunk volna. Példaként említjük, hogy egy A.I.S.I. 304 típusú 17 tonnás rozsdamentes acéladagnál (Cr 18—20%, Ni 8— 35 10%, Mn 2,0% max., Si 1,0% max, C 0,08% max.) a tényleges nitrogén tartalom 0,136% volt, míg az egyensúly-szint körülbelül 0,145%. Ilyenképpen a fémolvadék nitrogéntartalma az egyensúlyszintnek körülbelül 9%%-át éri el. A 40 redukció, a kéntelenítés, és a finiselés során befúvatott nitrogén hatására a nitrogénszint 0,207 %-ra nő, ugyanakkor az elméletileg számított egyensúlyi szint 0,247%, azaz a tényleges érték az egyensúly- szintnek csupán körülbelül 80%-45 át teszi ki. A finiselés folyamán, amikor az olvadt fém összetételét a kívánt acél összetételének megfelelőképpen állítják be, a nitrogén szint növelését célszerűen a nitrogénnek az olvadt fémbe való 50 injektálásával végzik, amelyet a kívánt nitrogénszint eléréséig folytatnak. Ezt „nitrogén ötvözésnek' nevezik. Váratlanul azt tapasztaltuk, hogy a nitrogén felvétel aránya nagy mértékben reprodukálható, és a fent leírt okok miatt meg-53 lepően nagymérvű. Ezen ismeretek birtokában az olvadt fémben a maradék-nitrogén értékét az egyensúlyszint körülbelül 50%-os értékére is beállíthatjuk gyors és gazdaságos módon 1 atmoszféra N2 nitrogén nyomás mellett. 50% egyensú-60 lyi szintnél nagyobb maradék-nitrogén szintek is beállíthatók, habár az N2 felvétel az idő függvényében csöltken és így kevésbé hatásos. Az alábbi 1. tálázat 5 különböző vizsgálat eredményét mutatja. E vizsgálatok során azt tapasztal-65 tuk, hogy kereskedelmi minőségű rozsdamentes 3
