166874. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vas és vasötvözet olvadékának frissítésére

166874 8 acél gyártásánál 20—69 másodpercig mégzett N2 injektálás után az olvadt acél maradék-nitrogén tartalma megnőtt. 1. táblázat Kezdeti Acél típusa nitrogén % Végső N % m3

/h idő (mp) 316* .021 .032 340 20 316 .019 .041 340 45 304** .044 .061 283 34 304 L*** .043 .066 283 52 304 L .028 .059 283 69 * Cr 16—18%, Ni 10—14%, Mn 2,0% max., Si 1,0% max., C 0,10% max. ** Cr 18—20%!, Ni 8—10%, Mn 2,0%, max., Si 1,0% max., C 0,08% max. *** Or 18—20%, Ni 8—10%, Mn 2,0%, max., Si 1,0% max., C .03% max. Azon korábbi tanulmányok szerint, amelyek a nitrogén abszorpciós-deszorpciós kinetikájával foglalkoztak, azt állapították meg, hogyha a gázmentesítési eljárást akár vákuumozással, akár argongáz befúvatásával végezték, ezen intézkedések a maradék-nitrogén beállítása szempontjából hatástalanok voltak. Erre vonatkozó egyik irodalmi forrás: Pehlke and Elliot „Solubility of Nitrogen in Liquid Iron Alloys — II Kinetics", Trans, of Met. Soc. AIME 1963. Ez a közlemény az ismerteket azzal egészítette ki, hogy a vákuum és az argon gázmentesítő hatása felület szempontjából aktív elemek — különösen oxigén és kén jelenlétében — hatástalan. Ennek következtében az volt várható, hogy az oxidálás során — mint amilyen a mi esetünkben az argon-oxigén gázos szénmentesítés — az olvadt fémből jelentős mennyiségű oldott nitrogén eltávolítása nehézséget fog jelenteni. A várakozás ellenére azonban azt tapasztaltuk, hogy a frissítés oxidációs folyamatában is jelentős mennyiségű nitrogén távolítható el. Végeredményben kitűnt, hogy 10 15 20 25 30 35 40 45 lehetséges a frissítés első szakaszában argon helyett nitrogént alkalmazni még akkor is, ha az olvadt fém jelentős mennyiségű nitrogént vett fel. Az a nitrogén mennyiség, amellyel az argont helyettesítjük, az öntésre kész acélban megengedhető maradék nitrogén előírt mennyiségétől függ. Például a 304 típusú rozsdamentes acélgyártásnál, ahol az előírt maradék-nitrogén mennyisége 0,05%-nál kevesebb, a frissítés során a frissítés céljára injektálandó gázban a számított oxigén mennyiségének körülbelül 60%-át teheti ki a nitrogén öszetevő. Általában az az időpont, ahol a nitrogén helyett argont fúvatunk be az eljárás folyamán, akkor következik be, amikor a frissítéshez szükséges teljes oxigénmennyiség 50—70%-át már befúvattuk. Az oxigénmennyiséget szokásosan sztöchiometrikus módon számítjuk ki annak figyelembevételével, hogy nemcsak a szenet szükséges CO-dá oxidálni, hanem a szilíciumot, valamint az olvadt fémben levő más olyan fémes elemeket is, amelyek szokásosan oxidok alakjában kerülnek a salakba. Fentiek figyelembevételével határozzuk meg, hogy mikor adagoljunk nitrogén helyett argont, egyrészt a frissítés továbbfolytatása, valamint a fémolvadékban a maradék-nitrogén előírt szintjének beállítása céljából. A találmányt részletesebben az alábbi példák alapján ismertetjük: 1. példa Az alábbi példa alapján a találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási módját ismertetjük, ahol a frissítés első szakaszában oxigénhez kizárólagosan nitrogént adagolunk. Az eljárás második szakaszában a nitrogén helyett argont adagolunk. A rozsdamentes acél a frissítést megelőzően a következő elemeket tartalmazta: 0,78% C; 0,51%Mn; 0,41% Si; 18,21% Cr és 0,05% Ni. A kemence töltete 17 tonna volt. Az alábbi táblázat a hőmérsékletet, a széntartalmat, az injektált gáz összetételét, a frissítés első és második szakaszaiban az olvadt fém nitrogén-tartalmát mutatja. 2. táblázat hőfok (C°) idő (perc) C % 02 (mVh) Ar N2 N2 súlyszázalék kezdet 1477 0 0,78 — — .042 frissítés 1. szakasz 1638 25 0,31 452 — 226 .075 frissítés 2. szakasz 1620 15 0,06 198 396 — .048 redukálás 1549 4 0,07 — 283 — .041 A 2. táblázat alapján mutatjuk be, hogy az olvadt fém nitrogén-tartalma a frissítés első szakaszában 0,042%-ról 0,075%-ra nő, ami a 2:1 arányú oxigén-nitrogén keverékkel történő befúvatás eredményeként jön létre. A frissítés második szakaszában a nitrogénszint 1:2 arányú oxigén-argon gázzal történő befúvatás hatására 0,048%-ra csökken. A redukció folyamán csak argongázzal történő befúvatás hatására a nitrogénszint 0,041 értékre csökkent. 60 2. példa Az alábbi példa a találmány szerinti eljárás foganatosításának egy másik módját szemlélteti. A frissítés során, az első szakaszban oxigén és 65 nitrogénkeveréket fúvatunk be, majd a második