196628. lajstromszámú szabadalom • Acélgyártási eljárás
1 196 628 2 A találmány tárgya oxigénes konverterben végrehajtható, vastartalmú szilárd anyag, elsősorban ócskavas alapanyagú acélgyártási eljárás. A 2 719 981, 2 729 982 és a 2 756 432 sz. DE szabadalmi bejelentésekből ismer olyan, a Német Szövetségi Köztársaságban kifejlesztett acélgyártási eljárás, amely szilárd, fémes betét alkalmazásával konverterben hajtható végre. Ez az eljárás megköveteli, hogy az alkalmazott konverter alap- és oldalfalai légfúvókákkal legyen ellátva. Ez a feltétel koaxiális konstrukció kialakítását követeli, ahol a középső csatornán keresztül oxigént, a külső csatornán keresztül pedig folyékony vagy légnemű szénhidrogéneket áramoltatnak. Az eljárás az alábbi alapvető technológiai lépésekből áll: A konvertert ócskavassal, vasszivaccsal, szilárd nycrsvassal és más, szilárd vashordozókkal töltjük meg. A szilárd fémes betétet először mintegy 1000— 1200 °C-ra felhevítjük és a gáz halmazállapotú, illetve folyékony szénhidrogén tartalmú anyagok oxidáló gáz környezetében történő teljes elégetése közben az alábbi reakciók játszódnak le: Cll4 + 202 C02 + II2Ü (I) CH4 02 7± CO + 2H2 +35,713* 103 kJ/kg (2) CO + |o2 ?C02 + 283,781 * 103 kJ/kg-Mol (3) 2H2 + 02 7? 2H2 0 + 481,482-103 kJ (4) Az oxidáló, közegben a fentieken kívül a következő reakciók játszódnak le: Fe + 102 í? FeO + 272,644-103 kJ/kg- Mól (5) Fe + C02 2? FeO + CO - 9,964-103 kJ/kg-Mol (6) Fe + lI2Oíí FeO + II2 + 32,950- tü3 kJ/kg-Mol (7) Az égési reakciók terméke elsősorban széndioxid és víz, de vas-oxid is keletkezik. Miután a légfúvókák körzetében folyékony fém képződik, a konverterbe összezúzott széntartalmú anyagokat (koksz, szén) adagolunk a hevítéssel keletkezett fémolvadék feiszcncsjtése céljából. Eközben a szénhidrogén tartalmú tüzelőanyag mennyiségét fokozatosan olyan szintre csökkentjük, amely a légfúvókákat a károsodástól megvédi, ami az oxigénfelhasználás mintegy 10—12 %-ának felel meg. Az olvadékot eközben elsősorban az alábbi reakció során felszabaduló hőmennyiség hevíti. [C]+j {o2} = {CO} A reakció során szén-monoxid keletkezik. A fenti folyamatszakasz, végére a fémtartalmú betét teljes tömegében megolvad. A következő lépésben a keletkezett fém-olvadékot a nyersvas szokásos átfúvatásához hasonlóan nemesítjük. Az olvadékot az utolsó reakció során felszabaduló hővel melegítjük, aminek következtében a füstgáz túlnyomóan szénmonoxidot tartalmaz. Ebben a szakaszban a salakképződés érdekében az olvadékhoz oxigénnel együtt mészport adagolunk. A szükséges hőmérséklet elérése után az olvadékot egy üstbe leeresztjük, ahol a fémet dezoxidáljuk, ötvözzük, és szükség esetén kemencén kívüli eljárásnak vetjük alá. A fenti eljárás leglényegesebb hiányossága abban áll, hogy őrölt széntartalmú anyagok konverterbe juttatását követeli, mivel ezek előkészítése és szállítása járulékos berendezések (malom, csővezetékek slh.) kialakílásál teszi szükségessé. Ezáltal a ráfordítási költségek jelentősen magasabbak. A fenti eljárás hiányossága továbbá a konverterben történő előmelegítés közbeni oxidáció okozta vasveszteség. A keletkezett vasoxidok képezik az elsődleges salak alapját, és az olvadékba befúvatott szénporral a következő reakcióba lépnek: (FeO) -I C - 11 ■ c 1 1 {CO} 160,773-103 kJ/ /kg- Mól Ez a folyamat jelentős hőmennyiséget követel. A reakció tehát megnöveli a vastartalmú betét teljes megolvasztásához szükséges széntartalmú anyagok adalékolásának időtartamát, továbbá az acél oxigénbefúvatás miatt végbemenő oxidációja következtében a vas-oxid salakképződését. Az említett hiányosságok bizonyos mértékig kiküszöbölhetők darabos széntartalmú fűtőanyagok alkalmazásával, amelyeket a konverterbe a vastartalmú betéttel együtt adagolunk, ahogy azt a 2 729 982 sz. DE szabadalmi bejelentés szerinti eljárás esetében láthatjuk. A vastartalmú betéttel együtt beadagolt szilárd égő anyag a szénhidrogének által keletkezett hőmennyiséggel együtt biztosítja a betét felhevítéséhez szükséges hőmennyiséget, az alábbi reakció szerint: c + { 02 } = C02 + 394,397-103 kJ/kg-Mol A betét felszenesítésének következtében az olvadási hőmérséklet csökken, tehát a szilárd széntartalmú tüzelőanyag jelenléte az olvadási folyamat meggyorsítását eredményezi. Ennek ellenére, a fémes betét teljes megolvasztásának folyamata olyan olvasztási eljárások esetén is megfigyelhető, amikor a szilárd tüzelőanyag az ócskavassal együtt lesz beadagolva. Ez a jelenség a közvetlen redukció lejátszódásával magyarázható. A fenti jelenség hatása jelentkezik továbbá abban is, hogy a fémtartalmú betét tonnánként 40...50- 70,..80 m3 tüzelőanyag felhasználása, és 1520-1570 °C közötti hőmérséklet elérése után a hőmérséklet tovább nem emelkedik. Egyidejűleg megfigyelhető a salak oxidációfokának emelkedése, vas-oxidoknak a salakba való belépése következtében. Ennek megfelelően növekszik a vasveszteség és a fajlagos oxigénfogyasztás. Az említett okokból kifolyólag az olvadási folyamat hőegyensúlyának javítása 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
