189326. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alacsony, ill. szuperalacsony karbontartalmú acélok előállítására, a karbon végpont és fuvatási hőmérséklet szabályozásával
1 139 326 2 A találmány tárgya eljárás alacsony, illetve szuperalacsony karbon tartalmú acélok vákuum alatt, oxigénbefúvatással történő előállítására a karbon végpont és fúvatási hőmérséklet szabályozásával, amelynek során az acél csapolása után salaklehúzást, hevítést és öntést végzünk, ahol az oxigént fúvatólándzsán át vezetjük az olvadékba, a rendszer egységeit hűtővízzel hűtjük és a keletkező füstgázokat a rendszerből elvezetjük. Korrózióálló acélokat már körülbelül a századforduló óta gyártanak. Az azóta eltelt évtizedek alatt ezen acélok gyártásának három módszere: a felépítéses, átolvasztásos és fémvisszanyeréses eljárás alakult ki. Felépítéses eljárás során a betétet karbonacél hulladékból állítják össze, majd beolvadás után a karbont 0,04-0,5%-ra lefrissítik. Salakhúzás, újsalakképzés és redukálás után elvégzik az ötvözést. A krómötvözés céljára szuperalacsony (C 0,06- 0,006%) karbontartalmú ferrokrómot használnak. Az így gyártott ferrites és ausztenites korrózióálló acélok végösszetételénél a karbon 0,08-0,10%. Átolvasztásos eljárást a martenzites korrózióálló acéloknál alkalmazzák (C 0,12% esetén). Ez az eljárás lehetővé teszi a saját (korrózióálló) acélhulladék újbóli felhasználását. Beolvasztás után salakredukálást, majd ötvözés korrekciót végeznek. A króm ötvözése a beolvadási és az előírt karbon függvényében alacsony, vagy magas karbontartalmú ferrokrómmal történik. Fémvisszanyeréses eljárásnál a korrózióálló, vagy hasonló összetételű magas Cr, Ni tartalmú hulladékok fokozott visszahasznosítását lehet megoldani. A karbon oxidálását fogyólándzsán keresztül történő oxigéngáz befúvatásával végzik, mialatt a fürdő hőmérséklete fokozottan növekszik (meghaladja az 1800 °C hőmérsékletet). Frissítés után a salakot redukálják, elvégzik az ötvözést, kéntelenítenek, ha fürdő összetétele és hőmérséklete megfelelő, az adagot lecsapolják. A korrózióálló acélok alkalmazási, felhasználási területe az utóbbi években jelentősen növekedett. Ezek közül a legfontosabbak: vegyipar, építőipar, járműipar, orvosi műszeripar, egészségügyi berendezések, nyomástartó edények, tartályok, élelmiszeripari, energetikai, atomenergetikai berendezések stb. Különösen azóta növekedett a korrózióálló acélok gyártása ugrásszerűen, mióta a szuperalacsony karbontartalom elérése lehetővé vált és az atomerőművek száma is egyre nő. Ez utóbbinál például a termikus reaktor belső szerkezeti elemeit, amelyek a hasadóanyaggal érintkeznek „ELC” típusú ausztenites krém - nikkel típusú acélból készítik. Az atomipar speciális célra m^x. 1% bór ötvözésű szuperalacsony karbon tartalmú korrózióálló acélokat is igényel. A korrózióállóság szempontjából különösen fontos az acélok karbontartalma. Ausztenites acéloknál 0,03% karbon felett kristályközi korrózió lép fel, ha az acélban lévő karbon nincs titánnal vagy nióbiummal lekötve. 0,03% C alatt nem szükséges a karbon stabilizálása, mert ekkor a szövetszerkezet tiszta ausztenitből áll, a kristályhatárokon sem indul meg az acél korróziós folyamata. Az ilyen eljárások lefolytatásánál nagy jelentősége van a szelektív karbon oxidáció biztosításának úgy, hogy a hasznos ötvözök koncentrációja nem, vagy csak kismértékben csökken és az acélfürdő túlmelegedése nem következik be. Korrózióálló acéloknál a króm tartalmú olvadékok frissítése során a karbon [C]+ >/2{o2> = {CO} vagy 2[C] + {02> = {C02} reakciók mellett, termodinamikai és kinetikai okokból a Cr oxidáció veszélye minden esetben fennáll az alábbi egyenlet szerint: 2[Cr] + %{02> = (Cr203) Ezért a folyamatot úgy kell irányítani, hogy a szelektív karbon oxidációnak kedvező körülményeket teremtsünk. Ezt vagy igen magas fürdőhőmérséklettel (t > 1800 °C) vagy a CO gáz kis nyomásértékével lehet megvalósítani. A hagyományos saválló acélgyártás elektromos ívkemencében a nagyon magas hőmérsékletű utat használja fel, amely azonban költség és termelékenységi okok miatt háttérbe szorult. A vákuum oxigénes frissítés során vákuum alatt, különböző értékű nyomáson oxigéngáz beavatással elsősorban a karbon tartalmat frissítik le, acélgyártási szempontból valamilyen folyékony középtermékből kiindulva, amelyben természetesen nemcsak a Cr és Ni, hanem más elemek nagyobb koncentrációja is előfordulhat (például mangános acélok gyártása). Jóllehet az ilyen eljárások foganatosítása során a rendszer túlmelegedése elvileg nem várható, a gyakorlat során mégis igen sokszor bekövetkezik. Ennek oka általában az, hogy a gyártási folyamat közvetlen ellenőrzése nem lehetséges, így a frissítés befejezése becsült karbon végpontnál történik. További bizonytalanságot eredményez a lándzsavezetés ellenőrizhetetlensége és az ebből következő túlfúvatások, amelyek gyakran 1750 'C feletti fürdőhőmérsékleteket eredményeztek. A fentiek következtében a fürdő gyakran túlmelegedett és az üstkemencék tűzálló falazata sűrűn meghibásodott. Az átlagos élettartam 1-2 adag volt. Emellett a fúvatólándzsa fogyása is meglehetősen nagy volt és általában egy fúvatólándzsa nem volt elegendő egy adag elkészítéséhez. A jelen találmánnyal olyan eljárás kidolgozása volt a célunk, amelynek segítségével lehetővé válik alacsony, illetve szuperalacsony karbon tartalmú acélok vákuum alatt, oxigénbefúvatással történő előállítása, oly módon, hogy a befúvatás végpontját (az olvadék karbon tartalma és hőmérséklete vonatkozásában) pontosan, műszeres ellenőrzéssel lehessen meghatározni és így a fürdő túlmelegedése megakadályozható legyen. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy.a fúvatólándzsán át felülről végzett oxigénbefúvatás során az olvadékot alulról argonnal öblítjük át és/vagy az eltávozó füstgázok összetételét, hőmérsékletét és mennyiségét, valamint a bevezetett és elvezetett hűtővíz hőmérsékle5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 66 2
