198968. lajstromszámú szabadalom • Eljárás acélok oxigénbefuvatásos konverterben történő előállítására
1 HU 198968 B 2 A találmány tárgya eljárás acélok oxigénbefúvatásáos konverterben, szilárd, fémes vastartalmű alapanyagból történő előállítására, ahol a szilárd, fémes, vastartalmú alapanyagból és szilárd energiahordozóból álló betátet három részben adagoljuk a konverterbe és minden egyes részt a beadagolás után a szilárd energiahordozó elégetése és oxidáló közeg, valamint szénhidrogén tüzelőanyag fölülről és alulról történő bevezetése mellett felmelegítünk, majd kész acéllá olvasztunk. A modern kohászat egyik alapproblémája a világszerte növekvő mennyiségű fémhulladék feldolgozása. A tömegacélok gyártásának legelterjedtebb eljárása viszont az oxigénbefúvatásos konverteres eljárás, amelynél a hagyományos módon legfeljebb 30% hulladékot lehet felhasználni. Az utóbbi időben az iparilag fejlett országokban kidolgoztak olyan acélgyártási eljárásokat, amelyek 100 százalékban hulladék alapanyagot használnak fel. A szilárd betéttel dolgozó konverteres eljárások tapasztalatai azt mutatták, hogy a hagyományos acélgyártáshoz képest a konverterek teljesítménye lényegesen csökkent és a betét tömege ugyancsak kisebb lett, azaz a konverteres eljárás hatásfoka csökkent. Ezért a konverterbe beadagolt szilárd anyagok mennyiségét 30- 50% közötti értékre csökkentették. Ez főképp azért vált szükségessé, mert a fémhulladék beadagolási sűrűsége meglehetősen kicsi, gyakran kisebb, mint 1 tonna/m . Ismert olyan acélgyártási eljárás, amelynek során szilárd fémes vastartalmú anyagot olvasztanak meg oxigénbefúvatásos konverterben. Ilyen eljárást ismertet például a 4 198 230 számú US szabadalmi leírás. Ennél a megoldásnál a teljes betétet, amely a vastartalmú anyagból és egy szilárd energiahordozóból áll, egyetlen adagként viszik a konverterbe, majd ott felhevítik és nemoxidáló atmoszférában megolvasztják. A vastartalmú belétanyag egyidejű beadagolása a kis sűrűség következtében a konverter térfogatának igen rossz kihasználási fokával jár. Ennek megfelelően a konverter teljesítménye csak 30 — 50%-ban van kihasználva. Másfelől minthogy a betétet egyidejűleg adagolják be a konverterbe, problémát jelent a betétnek teljes térfogatában történő egyenletes felmelegítése is. Az alsó és a felső betétrétegek ugyanis, amelyek a befúvatott oxigénnel és tüzelőanyaggal közvetlenül érintkeznek tulhevülnek és lokálisan megolvadnak, míg a középső részben a felmelegedés lényegesen gyengébb, Középen jelentős mennyiségű hulladék összeheged, ami megolvadásukat tovább nehezíti és jelentős energiafelhasználással jár. Ez természetesen azt jelenti, hogy a konverter teljesítménye csökken, míg a megolvadás ideje megnövekszik. Ha nagyobb mennyiségű oxidálóközeget vezetünk alul a konverterbe, a betét felső részén keletkeznek az összehegedt hidak, amelyek az oxigén és a tüzelőanyag bejutását megakadályozzák, így a befúvatás hatástalan, a tüzelőanyag és az oxigén a konverter nyakrészénél távozik. Olyan eljárás is ismert acélok gyártására, amelynek során a vastartalmú alapanyagot oxigénbefúvatásos konverterben úgy olvasztják meg, hogy a szilárd fémes vas tartalmú anyagot és szilárd energiahordozót alkalmaznak és az adagot három részben vezetik be a konverterbe. Ilyen eljárást ismertet a 21177 számú JP szabadalmi leírás. A beadagolás után minden egyes adagrészt felmelegítenek és a szilárd energiahordozó segítségével megolvasztanak, míg az oxidálóközeget és a szénhidrogéntartalmú tüzelőanyagot végig felülről és alulról a konverterbe vezetik. A vastartalmú anyagból minden rész adag lényegében azonos mennyiséget tartalmaz. Szilárd energiahordozóként 40 tömegszázalék kokszot és 60 tömegszázalék ferroszilíciumot alkalmaznak. Az egész kokszmennyiség és mintegy 20 tömegszázalék ferroszilícium az első részadaggal kerül a konverterbe, a további 20 — 20 tömegszázaléknyi ferroszilícium pedig minden egyes részadaggal lesz beadagolva. Ennek megfelelően az első részadagban lesz a szilárd energiahordozó mennyisége 60 tömegszázalék, míg a második és a harmadik adagban 20 — 20 tömegszázalék. Ezekkel hevítik fel minden alkalommal a fémes vastartalmú anyagot az olvadási hőmérsékletig. Ennek megfelelően minden következő adagot a fémolvadékba adagolnak be. A fémolvadékon lévő salak jelentős mennyiségű vasoxidot tartalmaz. Ezért minden egyes utánadagolásnál oxidot tartalmaz. Ezért minden egyes utánadagolásnál könnyen előfordulhat, hogy salak verődik ki a konverterből. A további adagokat tehát igen óvatosan kell a fémolvadékba beengedni, illetve a konverterbe leereszteni. Ez ugyanakkor viszont jelentősen növeli az olvasztás időigényét, ami ugyancsak a konverter teljesítményt csökkenti. Fentieken túlmenően az első adagban lévő fémes vastartalmú anyag megolvasztása meglehetősen bonyolult, minthogy a vastartalmú anyagot tartalmazó réteg sűrűsége igen csekély és a konverterbe bevitt adagban az oxigénbefúvatás helyén átömlési csatornák alakulnak ki, amelyeken át az égéstermékek, a nem elhasznált oxidálóközeg, valamint a tüzelőanyag a konverter munkateréből kiáramlik. Ezáltal az energiahordozók hőátadási tényezője csökken és az olvasztási idő növekszik. Ugyanakkor emelkedik a gáz fázisú oxidációs potenciál, miáltal a vastartalmú alapanyag lúloxidálódása léphet fel. A jelen találmány ezért olyan eljárás kialakítása a célunk, amelynek segítségével oxigénbefúvatásos konverterben az acélgyártás során olyan hőmérséklet lefutás érhető el az oxigénbefúvatásos konverterekben, továbbá a vas tartalmú alapanyag és a szilárd energiahordozó olyan aránya biztosítható, amellyel a konverter teljesítménye növelhető. A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy az oxigénbefúvatásos konverterben végzett acélgyártási eljárás során, amikoris szilárd, fémes, vastartalmú alapanyagból és szilárd energiahordozóból álló betétet alkalmazunk és ezt a konverterbe három részben adagoljuk be, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
