195257. lajstromszámú szabadalom • Eljárás legalább egy hűtőköpennyel ellátott oxigént befúvó fúvókák hűtésére nyersvas vagy acél oxigénes kezelésénél
195257 1 A találmány tárgya eljárás legalább egy híitőköpennyel ellátott oxigént befúvó fúvókák hűtésére nyersvas vagy acél oxigénes kezelésénél fenékbefúvásos konverterben, Siemens-Martin kemencében, elektrokemencében vagy más fémkohászati edényben, amikor a hűtőköpenyen hűtőfolyadékot vezetnek keresztül és az oxigént befúvó fúvókát 600°C alatti hőmérsékleten tartják. A nyersvas vagy acél oxigénes kezelésével kapcsolatban történelmi visszapillantásként az alábbiakat jegyezzük meg. A folyékony vas, különösen nyersvas vagy acél kezelése oxigénnel az elmúlt időben főként úgy történt, hogy a fémfürdőre oxigént fújtak rá vízzel hűtött fúvókákon keresztül, amelyek általában rézből készültek. így kezdődött az oxigénes fémkohászat. Már az oxigénes fémkohászat kezdetekor az oxigén ráfúvása nem volt problémamentes. így már a 30-as években megkísérelték, hogy az oxigént alulról közvetlenül a folyékony vasba vagy acélba fújják be. Ehhez vízzel hűtött fúvókákat alkalmaztak, amelyeket ismét rézből készítettek. Ezek a vízzel hűtött fúvókák azért problematikusak, mert a fúvókák eltűrése esetén víz kerül a folyékony olvadékba, ami komoly robbanásokhoz vezet. Ennek a veszélynek a csökkentésére a vizet a fúvókákon keresztül szívták, ami viszont a hűtőteljesítményt csökkentette. Másrészről nyilvánvaló, hogy az oxigén befúvása az olvadékba alulról rendkívül sok előnnyel jár. Az elszéntelenedésnél a szénmonoxid buborékok képzésének feltételei a csíraképződés számára előnyösebbek. A fúvási sebességet növelni lehet. Az ún. kiválás csökkenthető. Nagyon lényeges az is, hogy oxigénhez meszet lehet hozzáadni. A mész metallurgiai hatékonysága különböző okok miatt lényegesen javult. Javasolták már azt is, hogy Siemens-Martin kemencéknél is alulról fújják be az oxigént az olvadékba. Ennél a megoldásnál gázzal hűtött fúvókákkal dolgoznak. Két koncentrikus cső esetében a belső csövön át az oxigént vezetik az olvadékba és a külső csövön át a hűtőgázt, pl. földgázt. Ezeket az eljárásokat a konverterekre is átvitték. Ily módon az ócskavasat, fémhulladékot is be lehet olvasztani szénnel és oxigénnel. Azonban ezeknek az eljárásoknak sok hátránya van. A földgázzal való hűtésnél az olvadék hidrogént vesz fel, ami a legtöbb acélfajtánál nagyon káros és vagy vákuumos gáztalanítással vagy argonnal való átöblítéssel kell azt eltávolítani. A földgáz alkalmazása nagy járulékos költséget jelent. Ezenfelül a befúvó fúvókák ellenőrizetlenül égnek le, ami a fémkohászati edény kilyukadásához vezet. A gyakorlatban ismert eljárásoknál a hűtőfolyadék víz, amikor is a leírt hiányosságok lépnek fel. A hűtővizet nem körfolyamatban, hőcserélőn keresztül vezetik, hanem egy 2 2 tárolóból vagy a hálózatból veszik és a szennyvízhálózatba vezetik el: A találmány feladata, hogy a fentiekben vázolt eljárást úgy valósítsa meg, hogy ha a hűtőfolyadék az egyik fúvóka eltörése esetén a folyékony fémbe hatol, ne jöjjön létre robbanás és azonkívül kielégítő hűtőhatást biztosítson. Ezt a feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy hűtőfolyadékként folyékony fémet alkalmazunk és ezt az oxigént befúvó fúvóka által felvett meleg elvezetésére körfolyamatban, hőcserélőn keresztül keringtetjük. Előnyösen 600°C feletti forráspontú folyékony fémet alkalmazunk. A hűtőközegként alkalmazott folyékony fém lehet nátrium és kálium vagy azok ötvözetei, vagy lítium vagy lítium-ólom ötvözete, amikor is a hőmérséklet a hűtőköpenybe való belépésnél —10°C és 600°C között van. A hűtés azonban elvégezhető fémolvadékkal is, amelynek hőmérséklete a hűtőköpenybe való belépésnél 400°C vagy annál nagyobb. A keringtetéshez szivattyúval kell dolgozni. Mivel, ha hűtőközegként folyékony fémet alkalmazunk, akkor a fúvóka törése esetén keletkező nyomáshullámok nem vezetnek az acélolvadék robbanásszerű kidobásához, nem kell a folyékony fémet az oxigénfűvóka hűtőköpenyén egyszerre átszívni. Sokkal inkább fennáll annak lehetősége, hogy a folyékony fémet a hűtőköpenyen átnyomjuk. Ez egy nagyobb tömegáramot és ezáltal intenzívebb hűtést tesz lehetővé. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amely a találmány szerinti megoldás példakénti kiviteli alakját tünteti fel. A rajzon egy konverter látható, amelybe a találmány szerinti eljárás foganatosítására alkalmas oxigént befúvó fúvóka van beépítve. Az ábrán látható 1 konverter szokásos kialakítású és szokásos béléssel van ellátva. Az 1 konverterben 2 fémfürdő és a 3 salakréteg van. Az 1 konverter 4 fenekébe oxigént befúvó 5 fúvóka van beépítve, amely 6 hűtőköpennyel van ellátva. Az oxigén befúvása, amelyhez egy másik gáz vagy az olvadékhoz szükséges kezelőanyag adagolható, úgy történik, hogy a salaktükör fölött az emuljjfált salakból és fémolvadékból 7 „szökőkút“ képződik. A hűtőfolyadék, amelyet az 5 fúvóka 6 hűtőköpenyébe vezetünk be, folyékony fém, amelyet körfolyamatban a 8 hőcserélőn keresztül keringtetünk. A 9 szivattyú az ábrázolt kivitelnél nyomószivattyú, lehet azonban szívó szivattyú is. A 8 hőcserélő úgy van kialakítva, hogy abban az 5 fúvókák által felvett hő elvezetődjék. A 8 hőcserélőben a hőt elvezető hőhordozó pl. víz, amelyet a 10 helyen vezetünk be és a 11 helyen vezetünk el. A fém-körfolyamatot célszerűen olyan magasságban helyezzük el, hogy a folyékony fém nyomása a fúvókában a fém fürdőnek 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
