177270. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 0,25 s%-nál kisebb karbontartalmú acélok nitrogéntartalmának csökkentésére bázikus konverterben történő előállításuk során
5 177270 6 lom csökkenésével a szénmonoxidképződés és ezzel együtt a konverterből kiáramló gázok mennyisége csökken, így lehetővé válik nitrogénnek a környező levegőből a konverter fejrészébe történő beáramlása és onnan az olvadékba történő abszorbeálása. A finomítás során végzett oxigénbefúvatás még elő is segíti a nitrogénnek a fémolvadékba történő behatolását. Ily módon, ahogy a konverterből kiáramló gázok mennyisége csökken (lásd a 2. ábrát), egyre inkább lehetővé válik a nitrogénnek a környező levegőből történő beáramlása. Ez eredményezi a nitrogéntartalom folyamatos növekedését ettől a fázistól kezdve, ami adott esetben az acél teljes elnitrogénesedését okozhatja. A találmány szerinti eljárás lényegét ismét az 1. és 2. ábrák segítségével ismertetjük. Az 1. ábrán látható, hogy a hagyományos módon végzett dekarbonizálás során az adott rendszerben a nitrogéntaríalom minimum értéke N*. Az oxigénbefúvatás során elért minimális N* érték az adott rendszerben körülbelül 19—25 ppm. N* értékéből a már említett módon meghatározható, a hozzá tartozó C* érték, ami a karbontartalmat jelenti. Az 1. ábrán látható, hogy az a C* karbontartalom 0,08 súh'%. Az elmondottak alapján nyilvánvaló, hogy az egyatomos gáz befúvatását mindenképpen el kell kezdeni, mielőtt az olvadék karbontartalma eléri a C* értéket. Ahhoz, hogy a behívatandó egyatomos gáz mennyiségét meghatározzuk, a C* értéket vesszük alapul és a 2. ábráról leolvassuk az ezen értékhez tartozó F* értéket, ami a konverterből kiáramló gázok mennyiségét jelenti. így tehát F* jelenti azt a kiáramló gázmennyiséget, amely a dekarbonizálás ezen fázisa során minimálisan szükséges althoz, hogy a nitrogénbeáramlást elkerüljük. A találmány lényege ennek megfelelően az, hogy a dekarbonizálás során ennél a minimális F* értéknél mindig magasabb értéken tartjuk a konverterből kiáramló gázok mennyiségét. Az elmondottakat összefoglalva megállapíthatjuk, hogy az I. ábrán bemutatott görbe segítségével meghatározhatjuk azt az időpontot, amikor legkésőbb el kell kezdeni az egyatomos gáz befúvatását, a 2. ábráról pedig ennek alapján leolvashatjuk, hogy mi az a minimális mennyiség, amit az egyatomos gázból az olvadékba kell befúvatni annak érdekében, hogy megakadályozzuk a nitrogénfelvételt a finomítás során. A gyakorlatban nem minden esetben valósítható meg az olvadék karbontartalmának, illetve nitrogéntartalmának meghatározása a dekarbonizálás különböző fázisaiban. Ily módon célszerű lehet a találmány szerinti eljárás foganatosítását úgy végezni, hogy már jóval az elvileg számított minimális nitrogénszint elérése előtt megkezdjük az egyatomos gáz befúvatását. Ugyancsak előfordulhat a gyakorlatban, hogy nem áll rendelkezésre a konverterből kiáramló gázok mennyiségének pontos mérésére megfelelő eszköz, sőt a bevezetett egyatomos gáz, illetve oxigén mennyiségét sem tudjuk szabályozni. Ekkor az eljárás oly módon végezhető, hogy már induláskor olyan mennyiségű egyatomos gázt vezetünk az olvadékba, amely meghaladja a számított F* értéket, és ily módon biztosítja, hogy az olvadékba ne kerüljön nitrogén. A hagyományos bázikus konverterben végzett finomítás során nem ritka, hogy az oxigénbefúvatást megszakítják, mielőtt a dekarbonizálás előírt szintjét elérik. Természetesen a megszakítás után a fúvatást újra be kell indítani. Újrafuvatás történhet olyan esetekben is, amikor a kívánt karbontartalmat ugyan elértük, de az olvadék hőmérséklete túlságosan alacsony lett vagy amikor nem kívánt szeny- Wezőket kell még eltávolítani A fenti okokból tehát az újrabefúvatás nem ritka az acélok finomítása során végzett dekarbonizálásakor. A hagyományos eljárás szerint végzett újrafúvatás viszont általában a nitrogén mennyiségének jelentős növekedésével jár. Az olvadékban lévő nitrogén mennyisége ilyenkor esetről esetre változik. A hagyományos újrabefúvatásoknál általában 2—10 ppm nitrogén oldódik be a fémolvadékba, de nem ritka a 15—20 ppm változás sem. Ha a dekarbonizálás alatt többszöri újrabefúvatás történik, ily módon az acélban oldott nitrogén mennyisége 80—100 ppm-mel is meghaladhatja az N* értéket, ami azt jelenti, hogy mintegy 40—60 ppm értékkel van a kis karbontartalmú acéloknál megengedett nitrogénszennyezés értéke fölött. Úgy gondoljuk, hogy ennek a jelenségnek az az oka, hrgv az oxigénbefúvatás szüneteltetése alatt a környező levegőből jelentős mennyiségű nitrogén diffundál be a konvs iter fejrészében lévő gázokba, illetve gőzökbe, és az ezt ki vető újrabefúvatás alatt oldódik, illetve abszorbeálódik a* olvadékban. A találmány szerint az oxigénbefúvatás szüneteltetése során bejutott nitrogént egyatomos gázzal történő átöblítésse! távolig uk el a bázikus konverter fejrészéből, mielőtt az újrabefúvatást megkezdjük. Az átöblítés után fenntartjuk a további nitrogénszennyeződés elkerüléséhez szükséges F* mennyiségű egyatomos gáz beáramlását. A bázikus konverter fejrészének az újrabefúvatás előtt történő átöblítése természetesen minden esetben rendkívül hasznos, úgy találtuk azonban, hogy célszerű az átöblítésre olyan mennyiségű gázt alkalmazni, amely körülbelül térfogatában azonos a konverter fejrésze térfogatának felével (21 C -on és atmoszferikus nyomáson mérve). Ez a mennyiség biztosítja a nitrogénfelvétel minimális értékre csökkentését az újrabefúvatás megindítása után. Az említettnél kisebb mennyiségű egyatomos gáz alkalmazása esetén nem érhető el a kívánt hatás, míg ha ennél több egyatomos gázt hívatunk be, gazdaságtalanul végezzük a műveletet. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy ha az újrabefúvatás többször megismétlődik, ugyanennyiszer kell az átöblítést is megismételni. Egyatomos gázként a találmány szerinti eljárás foganatosításához legelőnyösebben az argon alkalmazható. Ennek a gáznak megvan az az előnye, hogy kémiailag teljesen semleges, a legolcsóbb és leghatékonyabb semleges gáz, a konverter hőegyensúlyát legkevésbé befolyásoló anyag, és emellett kedvezően befolyásolja az oxigénnek a karbonnal történő reakcióját azáltal, hogy felhígítja az eltávozó szénmonoxidot. Annak érdekében, hogy a nitrogénmentes közeg bevezetésével ne csupán a nitrogén mennyiségének csökkentését, hanem az oxigénnek tiszta fémmel történő reakcióba lépését is minél jobban csökkentsük, a nitrogénmentes közeg bevezetésének optimális módja az oxigénnel keverve történő befúvatás. Természetesen ez abban az esetben valósítható meg, ha ez a keverék nem képez robbanókeveréket. Ha argont használunk, a robbanókeverék keletkezésének veszélye természetesen teljesen kizárt. A nitrogénmentes közegnek az oxigénnel keverve történő bevezetése azzal az előnnyel is jár, hogy a találmány szerinti eljárás foganatosításához gyakorlatilag semmilyen konstrukciós változtatás nem szükséges. A megoldáshoz mindössze annyit kell változtatni a berendezésen, hogy az oxigénbevezető járathoz csatlakozóvezetéket iktatunk be, amelyen át a nitrogénmentes közeget az oxigénvezetékbe juttatjuk a befúvatólándzsa előtt. Természetesen megoldható a befúvatás 3 5 U 15 20 ?s 30 35 40 45 50 55 60 65
