177270. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 0,25 s%-nál kisebb karbontartalmú acélok nitrogéntartalmának csökkentésére bázikus konverterben történő előállításuk során
3 177270 4 széndioxidot fúvatnak az üstbe a nitrogéntartalom csök■kentésére. A befúvatás akkor történik, amikor a dekarbo-nizálás során keletkező gázok legnagyobb része már eltávozott az edényből. A bevezetett gáznak a szénmonoxid kiáramlás csökkenését kell kompenzálnia, túlnyomás létrehozása érdekében. Ez a túlnyomás azonban a gyakorlatban nem feltétlenül tudja megakadályozni a nitrogénnek diffúzió vagy turbulens visszaáramlás során az olvadékba történő bejutását, minthogy a konverterből kiáramló gázok mennyisége viszonylag kicsi. A jelen találmánnyal éppen az a célunk, hogy olyan eljárást alakítsunk ki, amelynek segítségével meg lehet akadályozni a bázikus konverterbe a dekarbonizálás alatt végzett oxigénbefúvatással a környező levegőből történő nitrogénbeáramlást is, és így a nitrogéntartalmat hasonlóan az oxigéntartalomhoz alacsony értéken lehet tartani a kis karbontartalmú acélok gyártása során anélkül, hogy nagyobb mennyiségű nitrogénmentes közeget kellene felhasználni a dekarbonizálás során. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy egyatomos gázt vezetünk a konverterbe, mielőtt a nitrogéntartalom eléri a minimumot, azaz a dekarbonizáció sebessége csökkenni kezd. Ha a frissítés során az oxigénbefúvatást időszakosan leállítjuk, a befúvatás újraindítása előtt a konverter fejrészét az egyatomos gázzal átöblítjük, majd az oxigénbefúvatás újraindítása után megkezdjük, illetve folytatjuk az egyatomos gáz bevezetését. Ezt úgy végezzük, hogy a konverterből kiáramló gázok mennyisége legalább akkora legyen, mint az egyatomos gáz alkalmazása nélkül akkor kiáramló gázok mennyisége, amikor a finomítás során a dekarbonizáció sebessége csökkenni kezd és az olvadék nitrogéntartalma eléri a minimumot. A bevezetést mindaddig folytatjuk, amíg az oxigénbefúvatás tart. A hagyományos eljárás szerint a bázikus konverterben végzett oxigénbefúvatást bizonyos esetekben technológiai okok miatt meg szokták szakítani, és meghatározott idő után folytatják. Ez azonban azzal jár együtt, hogy a fémolvadékban oldódó nitrogén mennyisége az újra történő befúvatáskor jelentős mértékben megnövekszik. Annak érdekében, hogy a nitrogénfelvételt ilyen esetekben is megakadályozzuk, az oxigénbefúvatás felfüggesztése után az újbóli befúvatás megkezdése előtt a konverter terét egyatomos gázzal öblítjük át. Az egyatomos gáz befúvatását később folytatjuk, mielőtt az olvadék nitrogéntartalma eléri a minimális értéket. A konverterből kiáramló gázok a leírás során azokat a gázokat jelentik, amelyek a konverter szájrészénél kiáramlanak, miközben oxigént vagy oxigént és egyéb gázokat hivatunk a konverterbe az acél finomítására. Újrafúvatáson azt a technológiai lépést értjük, amikor a finomítás során végzett oxigénbefúvatást felfüggesztjük valamilyen technológiai okból, és az oxigént, illetve az oxigéntartalmú keveréket később újra behívatjuk. Újrabefúvatás egy adag kezelése során többször is történhet. A találmány szerinti eljárás során az egyatomos gáz célszerű bejuttatása az oxigénsugárba történő keveréssel végezhető, de természetesen egyéb megoldások is alkalmazhatók. A konverter átöblítéséhez alkalmazott egyatomos gáz mennyisége célszerűen a konverter fejrésze térfogatának fele 1 atm nyomáson és 25 °C-on számítva. A találmány további részleteit rajz segítségével, kiviteli példákon ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a nitrogéntartalom mennyiségét mutatja be a karbontartalom függvényében a hagyományos finomítási eljárás során. Az ábrán feltüntettük az egyatomos gáz befúvatásának kezdetére vonatkozó számítás lépéseit is a hagyományos eljárásnál. A 2. ábra a konverterből kiáramló gázok mennyiségét mutatja a karbontartalom függvényében, az 1. ábrán bemutatott rendszerre vonatkoztatva. Az ábrán azt is feltüntettük, hogy a hagyományos eljárásnál hogyan határozzák meg a behívatott egyatomos gáz mennyiségét. Az 1. ábrán látható A és B görbe közötti tér mutatja a hagyományos eljárás során a fémolvadék nitrogéntartalmának tartományát a karbontartalom függvényében. Jóllehet valamennyi bázikus konverterben szokásos eljárásra érvényes a bemutatott görbe jellege, a numerikus értékeket minden egyes rendszerre ki kell számolni. A numerikus értékek eltéréseit az oxigénbefúvatás sebességének változása, a befúvatólándzsa helyzetének különbözősége, a kiáramlási nyomás változása, a befúvatólándzsa kialakítása, az adagsúly, a konverter konstrukciója és egyéb körülmények eredményezik. Az ábrán látható, hogy a karbontartalom csökkenésével a finomítás során a nitrogéntartalom is csökken, amíg egy minimum értéket el nem ér, innen kezdve a nitrogén értéke ismét emelkedik. Általában a nitrogéntartalom határozza meg azt az időpontot, amikor az egyatomos gáz befúvatását megkezdjük. Minthogy azonban a nitrogéntartalmat az olvadékban nem mérjük rendszeresen, míg a karbontartalmat állandóan ellenőrizzük, a nitrogén mennyiségét a karbontartalom függvényében állapíthatjuk meg egy adott bázikus konverterben, amint az az 1. ábrán látható. Az 1. ábrán megfigyelhető, hogy az adott rendszerben a nitrogén mennyisége akkor csökken a minimumra, amikor a karbontartalom értéke körülbelül 0,08 súly%. A 2. ábrán látható, hogy a konverterből kiáramló gázok mennyisége az olvadék karbontartalmának függvényében növekszik. A görbe természetesen egy adott oxigénbefúvatási értékre vonatkozik. A kiáramló gázok mennyiségét közelítőleg úgy lehet meghatározni anélkül, hogy közvetlenül mérnénk a konverter szájrészénél, hogy felrajzoljuk a karbontartalom változását az idő függvényében, és meghatározzuk a karbon csökkenésének sebességét. Ebből a kiáramló gázok mennyiségét úgy számítjuk ki, hogy feltételezzük az eltávozó karbonnak teljes mennyiségben szénmonoxiddá történő átalakulását. A kiáramló gázokat teljes mértékben szénmonoxidból állónak feltételezzük. A 2. ábrán bemutatott görbe az 1. ábra szerinti rendszerre vonatkozik, és természetesen minden egyes egyéb rendszerre külön kell kiszámítani. Jóllehet nem kívánunk elméleteket konstruálni a találmány szerinti eljárás működéséhez, feltételezzük, hogy a bázikus konverterben végzett dekarbonizálás utolsó fázisában a nitrogénszennyezés a következőképpen játszódik le. Amíg az olvadék karbontartalma viszonylag nagy, az oxigénbefúvatás következtében olyan mennyiségű szenmonoxid keletkezik, amely a konverterből kiáramolva megakadályozza a környező levegőből nitrogén beáramlását a konverterbe. Ezen túlmenően, amíg az olvadék karbontartalma nagy, a szénmonoxid-képződés elég heves ahhoz, hogy a nitrogén egy részét kifröcskölje az olvadékból. Ezért a dekarbonizálás kezdeti szakaszában az olvadék nitrogéntartalma folyamatosan csökken, amint az az 1- ábrán látható. Meghatározott karbontartalom elérés« után azonban, ahogy a karbontartalom tovább csökken, az acélolvadék nitrogéntartalma már növekedni kezd. leleményünk szerint ennek az az oka, hogy a karbonfarta-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
