BRPI0216050B1

BRPI0216050B1 - aparelho de refino para aços ao cromo fundidos

Info

Publication number: BRPI0216050B1
Application number: BRPI0216050A
Authority: BR
Inventors: Koichiro Yoshino; Kosuke Yamashita; Makoto Sumi; Masao Igarashi; Ryuji Nakao; Tomoaki Tanaka
Original assignee: Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp; Nippon Steel Corp; Nittetsu Plant Designing Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2015-12-29
Also published as: CN1556865A; BR0212732A; KR20040029487A; EP1431404A4; DE60238776D1; WO2003027335A1; EP1431404B1; KR100662895B1; US20070152386A1; US20040245682A1; BR0212732B1; EP1431404A1; TW564262B; US7497987B2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO DE REFINO PARA AÇOS AO CROMO FUNDIDOS”.

Pedido dividido do PI 0212732-6 de 20.09.2002.

Campo Técnico A presente invenção refere-se a um aparelho de refino para aço ao cromo fundido que refina o aço ao cromo fundido em um vaso de refino enquanto sopra um gás contendo gás oxigênio.

Fundamento da Técnica Quando se refina aço ao cromo, em particular aço inoxidável e outros aços ao cromo contendo pelo menos 9% de cromo, o método de refino por descarburação pelo método AOD de soprar-se gás oxigênio ou uma mistura de gás oxigênio e de um gás inerte em um fundido contido em um vaso de refino foi amplamente usado. No método AOD, quando a descarburação progride e a concentração de carbono no fundido cai, o cromo torna-se oxidado mais facilmente, portanto foi adotado o método de aumentar-se a razão do gás argônio ou de outro gás inerte no gás soprado juntamente com a queda da concentração de carbono para suprimir a oxidação do cromo. Entretanto, na região de baixa concentração de carbono, a taxa de descarburação cai, de forma que é necessário um tempo muito longo até que se alcance a concentração desejada de carbono. Além disso, para aumentar-se a razão do gás inerte no gás soprado, a quantidade de consumo de gás inerte, que é caro, aumenta grandemente. Isto também não é economicamente vantajoso.

Como método para promover a descarburação na região de baixa concentração de carbono, a utilização do método de refino a vácuo pode ser referida. A Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 6-287629 descreve o método de fornecimento de gás oxigênio ou uma mistura de gás oxigênio e de um gás inerte como gás de sopro, descarboni-zando o fundido até que a concentração de carbono no fundido caia para 0,5% em peso, abandonando o vaso a não mais que 200 Torr (26 kPa), e continuando a descarbonizar o fundido após a concentração de carbono cair abaixo desse valor. Uma vez executando-se esse tratamento sob vácuo a partir de uma concentração relativamente alta de carbono e executando-se a descarburação por um gás misturado com gás oxigênio sob vácuo, a eficiência do oxigênio para a descarburação é melhorada, de forma que a taxa de descarburação seja melhorada com a mesma quantidade de fornecimento de oxigênio, as unidades primárias de redução de silício e as unidades primárias de gás inerte caro possam ser reduzidas, e o tempo de refino possa ser encurtado. A pressão dentro do vaso no tratamento a vácuo é tornada não mais que 200 Torr (26 kPa) porque é considerado que a eficácia do oxigênio para a descarburação cai a pressões mais altas que aquela. A Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 9-71809 também descreve um método de refino compreendendo a descarburação de um fundido soprando-se um gás contendo gás oxigênio na atmosfera, trocando então do tratamento atmosférico para o tratamento a vácuo no estágio em que a concentração de carbono cai de 0,7 para 0,05% em peso e soprando-se um gás contendo oxigênio sob um vácuo de 200 (26 kPa) para 15 Torr (2 kPa). A condição a vácuo é tornada não mais que 200 Torr (26 kPa) porque é considerado que o tratamento a vácuo não pode ser executado com eficácia sob uma pressão maior que essa.

Executando-se o tratamento a vácuo em uma região de concentração com um carbono de concentração de carbono de não mais que 0,7% em peso e soprando-se o gás contendo gás oxigênio no tratamento a vácuo, é possível concretizar-se uma melhoria da taxa de descarburação e uma redução do uso do gás inerte caro, mas se fosse possível alcançar um tempo de refino muito mais curto ou uma quantidade reduzida de uso de gás inerte, isto contribuiría grandemente para a redução dos custos de produção e melhoria da produtividade.

Por outro lado, é extremamente difícil refinar aço ao cromo com ultrabaixo carbono com uma concentração de carbono de não mais que 0,01% pelo método AOD. Como método para promover a descarburação em tal região de baixa concentração de carbono, pode ser citada a utilização do método de refino a vácuo. Como utilização do método de refino a vácuo, são gerais o método VOD de refino a vácuo pela descarburação em um conver- sor até uma concentração adequada de carbono, trocando então o fundido para um vaso de refino a vácuo e o método de usar-se um forno a vácuo AOD para o refino a vácuo enquanto se coloca uma coberta de exaustão sobre o forno AOD.

Como exemplo do método VOD, a Japanese Unexamined Pa-tent Publication (Kokai) n° 51-142410 descreve o método de refino por oxigênio em um conversor, então descarbonizando-se o fundido em uma panela de descarburação a vácuo para fazer com que a concentração de carbono após o tratamento a vácuo seja 0,008%.

Como método usando-se um forno a vácuo AOD, a Japanese Examined Patent Publication (Kokoku) n° 60-10087 descreve o método de refino de um aço ao cromo por um refino inicial por gás oxigênio a uma temperatura ordinária inicial até que o carbono caia até cerca de 0,2 a 0,4% em peso, e então parando o fornecimento de gás oxigênio enquanto continua-se a agitar o fundido pelo gás inerte no mesmo vaso, baixando continuamente a pressão dentro do vaso até cerca de 10 Torr (1,3 kPa), e diminuindo-se a concentração de carbono após o tratamento a vácuo até 0,13% em peso.

Com o método acima, a carbonetação a vácuo usa apenas gás inerte, de forma que a oxidação do cromo é suprimida, mas a fonte de oxigênio da descarburação torna-se o oxigênio no fundido ou o oxigênio na escória e a taxa de fornecimento de oxigênio torna-se lento, portanto uma queda na taxa de descarburação é atraída. Portanto não pode ser dito que este é um método eficiente de refino por descarburação. Em oposição a isto, a Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 6-287629 descreve um método de refino por descarburação para aço fundido ao cromo compreendendo fornecimento de um gás misto de gás oxigênio e um gás inerte como gás de sopro, executando o refino por descarburação sob pressão atmosférica até que a concentração de carbono no fundido cai para 0,5% em peso, então, após a concentração de carbono cai abaixo desse valor, descarregando o interior do vaso para não mais que 200 Torr (26 kPa) e continuando a descarbonizar o fundido. Nesse método, o gás que contém o gás oxigênio é fornecido mesmo no refino a vácuo. Devido a isso, a eficácia do oxigênio para a descarburação é melhorada, de forma que uma melhoria na taxa de descarburação é alcançada e o tempo de refino pode ser encurtado, de forma que seja possível alcançar-se uma grande redução nos custos de refino e uma melhoria na produtividade e a redução do refino para a região de carbono ultrabaixo de não mais que 0,01% em peso torna-se fácil. Nesta invenção, a quantidade total de gás de sopro durante o recozimento a vácuo é de 0,3 Nm3/min.T.

No refino por descarburação de aço fundido ao cromo com teor de carbono ultrabaixo, aplicando-se o refino a vácuo para a descarburação na região de baixa concentração de carbono e usando-se um gás contendo oxigênio como gás de sopro inferior usado por ocasião do refino a vácuo, torna-se possível o refino da área de teor de carbono ultrabaixo com uma concentração de carbono de não mais que 0,01% em peso, mas a taxa de descarburação cai gradualmente juntamente com a queda da concentração de carbono, de forma a descarbonizar o fundido até essa região teor ultrabaixo de carbono, um tempo de refino extremamente longo é necessário se comparado com o refino por descarburação para a região de baixo carbono comum. Portanto, comparado com o refino usual de aço ao cromo de baixo carbono, uma queda na produtividade do refino por descarburação é atraída e é provocado um aumento nos custos do refino.

Além disso, em relação ao equipamento de refino para um aço ao cromo fundido, fornos de refino a vácuo existem em vários tipos tais como VOD, AOD, RH e REDA, mas um equipamento de exaustão a vácuo é necessário para evacuar o interior do forno. O equipamento de exaustão a vácuo para evacuar industrialmente o interior de um fomo de refino a vácuo geralmente alcança um grau predeterminado a vácuo dentro do forno combinando um grande número de ejetores. O grau a vácuo é controlado de a-cordo com o progresso do refino no forno de refino a vácuo, mas normalmente um ou mais ejetores com capacidades comensuráveis com o grau almejado a vácuo são operados entre um grande número de ejetores para assegurar o grau a vácuo predeterminado.

Por outro lado, um tipo de unidade exaustora a vácuo usada in- dustrialmente é uma bomba a vácuo selada a água. Quando se usa apenas essa, devido ao problema de cavitação, o grau atingível a vácuo é de cerca de 61 Torr (8 kPa). Para obter-se um grau a vácuo mais alto, é necessário usar-se juntamente os ejetores acima referidos.

Quando se controla o grau a vácuo usando-se apenas ejetores, é soprado nitrogênio, ar, etc. antes dos ejetores e a taxa de sopro é controlada de forma a controlar o grau a vácuo no forno ou nos condutos.

Quando se refina um fundido usando-se oxigênio gasoso sob vácuo, o gás CO produzido pela reação de descarburação faz com que o metal e a escória respinguem da superfície do fundido na direção do topo do forno de refino a vácuo. A quantidade desse gás gerado aumenta severamente quando o grau a vácuo aumenta (quando é atingido um alto vácuo) e deposita na porta de adição da liga, na cobertura do forno, nos condutos, etc. no topo do vaso de refino para bloquear o mesmo ou causar problemas em vários equipamentos e operações e obstruir a produtividade. Se aumen-tar-se o grau a vácuo e aumentar-se a taxa de sopro do oxigênio, acontecerá uma rápida reação de descarburação e o fenômeno surgirá do gás CO gerado fazendo com que uma grande quantidade de metal seja soprada para cima de uma só vez a partir da proximidade da superfície do fundido, isto é, será provocada a ebulição. Isto também se tornará um problema maior no equipamento e piorará a produtividade.

Dessa forma, a descarburação por oxigênio a vácuo de um fundido de carbono é uma operação que requer extremos cuidados. O ponto é controlar o grau a vácuo e a taxa de sopro de oxigênio de acordo com a concentração de carbono no fundido. Entre esses, a taxa de sopro de oxigênio pode ser controlada até certo ponto pelo ajuste da válvula do fluxo do gás oxigênio, mas não foi estabelecido nenhum método de controle suficiente para o grau a vácuo.

Na técnica anterior acima, quando se usa ejetores, o método de iniciar e parar sucessivamente um grande número de ejetores não permite um controle extremamente fino do grau a vácuo uma vez que as faixas de capacidade dos próprios ejetores são amplas. Além disso, como visto na Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) n° 10-1716, o método de deixar o gás vazar a partir do lado de fora enquanto se opera a unidade de exaustão (por exemplo, usando-se nitrogênio) permite o controle do grau a vácuo até um certo ponto, mas tem o defeito de que o custo do gás aumenta. Como meio de cortar o custo do gás, há o método de usar-se ar como uma alternativa ao nitrogênio. Entretanto, enquanto o controle do grau a vácuo em si é possível, o gás de exaustão absorvido contém uma alta concentração de gás CO, de forma que quando misturado em ar contendo um gás de assistência à combustão constituído de oxigênio, há o perigo de combustão e explosão. O emprego na maquinária atual é extremamente perigoso. Portanto, se deixar-se o gás vazar a partir do lado de fora, a carga na unidade de exaustão aumenta. Por exemplo, a força usada pela bomba a vácuo aumenta. Portanto, isto não é preferível do ponto de vista de conservação de energia. Além disso, o método de controlar a quantidade de fornecimento de vapor a um ejetor usado nessa patente conta com o fato de que a taxa ótima de fluxo de vapor de um ejetor é especial, portanto se isto for mudado reduz consideravelmente a performance de exaustão do ejetor. Além disso, ao mesmo tempo uma leve flutuação na quantidade de vapor é excessivamente refletida sensivelmente na performance do ejetor, então um controle extremamente fino da pressão dentro do vaso de refino torna-se difícil.

Por outro lado, o método de usar-se uma bomba a vácuo do tipo impermeável é empregada correntemente para controle do grau a vácuo pelas unidades de bombas, mas isto não é usado juntamente com os ejetores, a capacidade é insuficiente para realizar um vácuo alto só por isso, e um controle extremamente fino do grau a vácuo é impossível.

Assim, em um vaso de refino a vácuo, na maioria dos casos, para um refino eficaz ou para o ajuste final dos ingredientes do fundido, a liga ou os materiais secundários são adicionados ao fundido no meio do refino ou no estágio final do refino. Normalmente, esses produtos são carregados no vaso e adicionados ao fundido permitindo que eles caiam naturalmente de uma caleira de liga fornecida no topo do vaso de refino através de uma calha.

Entretanto, devido ao argônio soprado no vaso de refino para agitar o fundido ou o oxigênio soprado para promover a descarburação, res-pingos do metal e da escória, geração de poeira, etc. ocorrem dentro do vaso de refino. Portanto, os depósitos de metal na liga e a porta de adição de material secundário ligado ao interior do vaso e conseqüentemente a porta de adição fica bloqueada ou outros problemas ocorrem facilmente. Portanto, para suprimir a ocorrência de tais problemas, foi adotado o meio de fornecer porta de adição de liga e de material secundário com paredes laterais resistentes aos efeitos do metal e da escória ou, no caso de um vaso com uma grande altura, fornecendo uma cobertura superior. Além disso, foram também usados meios de usarem-se em conjunto as portas de adição de liga e de material secundário como porta de inserção da lança de sopro superior. Se, entretanto, considerarmos uma operação de longo prazo de um vaso de refino a vácuo, nenhum meio é suficiente na prática.

Além disso, no tratamento do gás de exaustão de um forno metalúrgico, inclusive vasos de refino atmosférico e a vácuo, é necessário res-friar-se o gás de exaustão de alta temperatura produzido. Portanto, algumas vezes um lavador de gás do tipo refrigerado a água é fornecido no meio do percurso dos condutos ou os condutos são resfriados a água no meio do percurso. Nesse caso, é trocado calor entre o gás de exaustão de alta temperatura e a grande quantidade de água de resfriamento. Devido à abrasão e à reduzida espessura das tubulações e condutos, as rachaduras devido ao estresse térmico, etc., algumas vezes a água de resfriamento vaza das tubulações e condutos para o interior da passagem do gás de exaustão. Entretanto, o equipamento de tratamento do gás de exaustão é geralmente fechado, de forma que é impossível obter-se uma tomada do estado de vazamento de água do lado de dentro. Portanto, algumas vezes a operação prossegue enquanto não se é capaz de confirmar o vazamento interno de água e esse vazamento de água torna-se sério e leva a uma queda notável no grau a vácuo ou à incapacidade de remover-se do sistema a sujeira devido ao vazamento de água ou outros problemas no equipamento ou na operação.

Portanto, a operação foi paralisada em uma base programada com uma certa freqüência e o interior dos condutos checados e o refrigerador do gás verificado. Além disso, tem sido a prática instalar-se uma vara de detecção do tipo de capacidade eletrostática no coletor de sujeira no fundo do refrigerador de gás e utilizar-se o fato de que a sujeira muda de capacidade eletrostática quando umedecida por vazamento de água de forma a detectar-se o vazamento de água.

Se pararmos a operação e conduzirmos as verificações em uma base programada, a eficácia de operação dos equipamentos será reduzida e a produtividade bloqueada. Por outro lado, com a vara de detecção do tipo de capacidade eletrostática, é difícil ajustar-se a capacidade eletrostática da vara de detecção conforme o estado de umidade da poeira. Por exemplo, com uma pequena quantidade de água vazando, se a temperatura for alta ou sob vácuo, a água facilmente se tornará vapor, de forma que a detecção do vazamento de água não será possível. A vara de detecção é projetada para a detecção de uma grande quantidade de vazamento de água. Portanto, é extremamente difícil detectar vazamento de água com antecedência enquanto ele for modesto.

Além disso, o equipamento de exaustão a vácuo para evacuar industrialmente um vaso de refino a vácuo geralmente atinge um grau predeterminado a vácuo no forno combinando um grande número de ejetores ou usando uma bomba a vácuo. Os ejetores a vácuo utilizam o assim chamado "princípio de sopro misto" e absorvem e descarregam o gás de exaustão no vaso de refino a vácuo e nos condutos e em outras peças do caminho do vácuo pelos meios de ejeção. Como meio de ejeção, geralmente o vapor é usado industrialmente. O vapor é condensado pela água de resfriamento em um condensador após os ejetores para tornar-se novamente água e portanto apenas o gás de exaustão é descarregado para o próximo estágio. A água de resfriamento do condensador e a água condensada do vapor são coletadas temporariamente e armazenadas em um tanque de armazenamento de água próximo ao solo e são bombeadas para a torre de resfriamento por uma bomba. Por outro lado, como bomba a vácuo, é utilizada industrialmente uma bomba d’água selada e é usada uma grande quantidade de água. A água usada pela bomba a vácuo é coletada e armazenada em um tanque de armazenamento de água da mesma forma que a água do condensador. O gás de exaustão contém uma grande quantidade de gás CO. O condensador de água é acompanhado por grande número de bolhas de gás de exaustão contendo CO que flui no tanque de armazenagem de água juntamente com ela. Portanto, o interior do tanque de armazenagem de água torna-se um gás atmosférico contendo o gás CO na composição. No sentido de evitar que o gás no interior do tanque vaze para fora do mesmo, o fechamento e a selagem são muito importantes como funções necessárias para um tanque de armazenamento de água.

Os tanques de armazenamento de água são geralmente de dois tipos: potes selados de aço e poços quentes de concreto (a cobertura superior feita em aço). Os potes selados de aço têm uma boa capacidade de fechamento, mas sofrem dos problemas de corrosão e custo de capital inchado. Por outro lado, os poços quentes de concreto são isentos de corrosão e também relativamente inexpressivos em termos de custo de capital, mas sofrem de problemas na capacidade de selagem com a cobertura de aço. Na descrição a seguir, a invenção será explicada tomando-se como exemplo principalmente esses últimos poços quentes de concreto, mas a invenção pode similarmente ser aplicada a potes selados de aço. Há duas conseqüências com os poços quentes de concreto. A primeira é que há um vazamento de gás contendo CO de um poço quente. A segunda é a supressão de dano ao equipamento quando a água de resfriamento dentro de um poço quente transborda.

Como meio para negociar isto, o método de evacuar forçada-mente o interior de um poço quente pelo ventilador de sucção é amplamente empregado. Devido a isso, o interior de um poço quente torna-se um ambiente de pressão constantemente negativa e o perigo de vazamento do gás interno é notadamente reduzido. Entretanto, o interior de um tanque quente tendo pressão negativa devido à sucção de gás significa sucção de ar das peças de selagem. A abertura das peças de selagem portanto se expande gradualmente. Se o ventilador de sucção for parado neste estado por uma ou outra razão, uma grande quantidade de gás contendo CO vazará da a-bertura expandida das peças de selagem.

Além disso, mesmo se a alimentação do sistema da bomba de retorno do poço quente for desligada por alguma razão e a bomba de retorno desligar, a bomba de fornecimento da grande torre de resfriamento continua a operar. Assim sendo, a água de resfriamento no poço quente continuará a aumentar e transbordará. Como medida contra isso, pode-se considerar a-nexar-se uma válvula de transferência de um outro sistema de fonte de e-nergia para o tubo de fornecimento para o condensador e para a bomba d água selada, mas um tremendo custo tomar-se-ia necessário para a tubulação de longa distância e para a grande válvula de transferência.

Descrição da Invenção A presente invenção tem como seu objetivo a provisão de um método de refino para um aço ao cromo fundido compreendendo o refino através do sopro de um gás contendo oxigênio em um aço ao cromo fundido em um vaso de refino e permitindo uma redução da quantidade de uso de gás inerte ou de gás oxigênio e diminuindo-se o tempo de refino.

Além disso, a presente invenção tem como seu objetivo a provisão de um método de refino capaz de diminuir o tempo necessário para o refino e reduzir o custo de refino no refino por descarburação de um fundido de carbono ultrabaixo.

Além disso a presente invenção fornece um método de controle a vácuo e um dispositivo em um equipamento de exaustão a vácuo capaz de controlar o grau a vácuo em um vaso ou em condutos no momento do refino de um fundido por descarburação a oxigênio em um vaso de refino a vácuo.

Além disso, a presente invenção tem como seu objetivo o fornecimento de uma unidade de selagem e um método de selagem capaz de evitar o bloqueio de uma porta de adição de liga e de material secundário mesmo sob condições de refino onde o metal e a escória são notadamente violentamente respingados.

Além disso, a presente invenção tem como seu objetivo detectar com alta precisão o vazamento de água em um equipamento de tratamento de gás de exaustão em um forno ou vaso metalúrgico de Um aparelho de refino atmosférico ou de refino a vácuo, em particular um conduto resfriado a água, uma unidade de resfriamento de gás de exaustão, ou outra unidade que use resfriamento a água e forneça uma unidade de detecção capaz de detectar até mesmo uma leve quantidade de vazamento de água durante o tratamento, fácil de manejar e de manter, e com durabilidade superior.

Além disso, a presente invenção tem como seu objetivo o fornecimento de um equipamento para resolver com simplicidade os problemas no poço quente, isto é, suprimir o vazamento de gás contendo CO do poço quente e danos ao equipamento no momento do transbordamento da água de resfriamento no poço quente. A presente invenção foi feita para resolver os problemas acima e tem como sua essência o que segue: (1) Um método de refino pelo refino de um gás misto incluindo oxigênio em um aço ao cromo fundido, o referido método de refino para um aço ao cromo fundido caracterizado pelo fato de ter uma primeira etapa de soprar o referido gás misto enquanto se torna o interior do vaso em uma pressão em uma faixa de 53 kPa (400 Torr) para a pressão atmosférica, uma segunda etapa de soprar o referido gás misto enquanto se evacua o referido vaso para 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr), e uma terceira etapa de soprar o referido gás misto enquanto evacua o interior do vaso para não mais que 33 kPa (250 Torr) e pelo refina etapa a etapa enquanto se muda da primeira etapa para a segunda etapa a uma concentração de carbono no fundido de 0,8 a 0,3% e mudando-se da segunda etapa para a terceira etapa a uma concentração de carbono no fundido de 0,4 a 0,1%. (2) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1), caracterizado pelo refino enquanto se faz com que a taxa de sopro de gás misto na referida segunda etapa seja de pelo menos 0,4 NnrrVmin por tonelada de fundido. (3) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1) e (2), caracterizado, na referida primeira etapa, pela execução do refino compreendendo o refino de toda a quantidade sob pressão atmosférica, o refino de toda a quantidade sob vácuo, ou refinar inicialmente à pressão atmosférica, e então sob vácuo. (4) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1) ou (3), caracterizado por, quando se refina sob pressão atmosférica da referida primeira etapa, o refino usando-se tanto o sopro superior quanto o sopro inferior do referido gás misto. (5) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em qualquer um dos itens (1) a (4), caracterizado por, quando se refina à pressão atmosférica da referida primeira etapa, o refino usa somente oxigênio para o sopro do referido gás misto. (6) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1), caracterizado, na referida terceira etapa, pelo refino por também evacuar etapa a etapa no interior do vaso juntamente com a diminuição na concentração de carbono no fundido. (7) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1), caracterizado, na terceira etapa, pelo refino por qualquer meio de fornecimento de apenas gás inerte para o sopro do referido gás misto, reduzindo gradualmente a razão de fornecimento de gás oxigênio no referido gás misto juntamente com a diminuição na concentração de carbono no fundido, ou fornecer gás inerte após a razão do gás oxigênio no referido gás misto diminuir. (8) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1), caracterizado pelo início da evacuação do interior do referido vaso de refino, então pelo sopro do gás inerte, nitrogênio, ou outro gás não-oxidante ou um gás misto dos mesmos para reduzir a concentração de oxigênio no gás de exaustão para não mais de 7% em volume, então soprar o referido gás misto no referido vaso de refino evacuado e iniciar o refino. (9) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (1), caracterizado, na referida terceira etapa, pela redução da concentração de carbono no fundido para não mais que 0,08%, restaurando então a pressão no vaso até pelo menos 53 kPa (400 Torr), então so- prando-se pelo fundo um gás misto e refinando a vácuo a uma taxa de sopro de gás misto de pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada fundida de forma a reduzir o carbono até um nível ultrabaixo. (10) Um método de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (9), caracterizado, após a referida terceira etapa, pela restauração da pressão no interior do vaso até pelo menos 53 kPa (400 Torr), e então soprando pelo fundo um gás misto, reduzindo-se a razão do gás oxigênio no gás misto soprado até não mais que 30%, reduzindo-se a pressão dentro do vaso para não mais que 100 Torr (13 kPa), e continuando-se o refino. (11) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido, o referido equipamento de refino para um aço ao cromo fundido caracterizado por compreender um vaso de refino a vácuo, uma unidade de adição de uma liga e de um submaterial fornecido após o vaso de refino a vácuo, refrigerador do gás de exaustão, válvula a vácuo, uma unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor de um estágio ou de múltiplos estágios, e uma bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada arranjados sucessivamente e por ter uma válvula de controle de pressão sob vácuo para o retorno de parte do gás de exaustão do lado inferior da corrente da referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada para o lado superior da referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada. (12) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido como exposto em (11), caracterizado por ser fornecido com um meio para ajustar o grau de abertura do referido controle a vácuo e usa uma válvula de controle de pressão para controlar o grau a vácuo dentro do referido vaso de refino a vácuo para retornar parte do gás de exaustão descarregado da referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada para o lado superior da passagem do gás de exaustão da referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada. (13) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (11), caracterizado por fornecer um meio de arranjar uma válvula a vácuo entre um lado de exaustão da referida unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor de um estágio ou de múltiplos estágios e a referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada e o referido lado do vaso de refino a vácuo do referido refrigerador de gás de exaustão, fechando-se a referida válvula a vácuo antes do início do refino a vácuo para colocar a referida unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor em um estágio prévio a vácuo, e abrindo-se a referida válvula a vácuo simultaneamente com o início do refino a vácuo para aumentar o grau a vácuo do vaso de refino a vácuo. (14) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (11), caracterizado por fornecer um meio para ajustar-se o grau de abertura do referido controle a vácuo usa uma válvula de controle de pressão sob vácuo previamente à restauração de até 10% de fluxo do gás de exaustão para o lado superior da referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada e então imediatamente ajustando-se o grau a vácuo no referido vaso de refino a vácuo quando se adiciona liga e submaterial durante o refino sob vácuo no vaso de refino a vácuo. (15) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (11), caracterizado por fornecer uma unidade de selagem tendo uma válvula de selagem para selar uma porta de adição no fundo da referida unidade de adição de liga e de material secundário e ajustando-se uma lança simulada integralmente com a referida unidade de selagem no fundo da referida válvula de selagem ou ajustá-la elevadamente ligada com a referida unidade de selagem. (16) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (15), caracterizado por uma porta selada para soprar o gás de selagem para uma abertura entre as paredes internas da porta de adição da referida unidade de liga e material secundário e da referida lança simulada . (17) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (11), caracterizado por fornecer uma cobertura central tendo uma função de resfriamento no fundo da referida unidade de adição de liga e material secundário. (18) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido como exposto em (11), caracterizado pelo fornecimento na parte traseira do referido refrigerador de gás de exaustão dentro do sistema do equipamento de refino uma unidade de detecção de vazamento de água capaz de detectar um vazamento de água pela medição de pelo menos um entre a temperatura do vapor ou a pressão do vapor no gás de exaustão. (19) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (11), caracterizado por arranjar na parte traseira da referida unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetores de um estágio ou de múltiplos estágios e da referida bomba a vácuo do tipo bomba d’água selada um tanque de armazenagem de água de retorno ligado a aquelas e ligada a uma unidade de ventilação de gás. (20) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (19), caracterizado por fornecer uma cobertura impermeável tendo fornecida uma divisão de cobertura, sem ser fixa, no topo do referido tanque de armazenagem de água de retorno. (21) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (20) ou (21), caracterizado pelo fato de que o peso da referida cobertura impermeável satisfaz a seguinte fórmula (1): (w1+w2) x 9,8 > P x S .... (1) onde, w1: peso da divisão da cobertura (kg) w2: peso de peso colocado na divisão da cobertura (kg) P: pressão máxima do gás que age dentro do tanque de armazenagem de água de retorno (Pa) S: área máxima de projeção da superfície interna da divisão móvel da cobertura no plano horizontal (m2). (22) Um aparelho de refino para um aço ao cromo fundido conforme exposto em (20) ou (21) caracterizado pelo fato de que a altura do impermeável da referida cobertura impermeável satisfaz a seguinte fórmula: H-L > 9,8 x 103 x P..(2) onde, H: altura das paredes externas do tubo externo da cobertura im- permeável (m) P: pressão máxima do gás que age no interior do tanque de armazenagem de água de retorno (Pa) L: altura da passagem de selagem de água entre o tubo interno e o tubo externo na cobertura impermeável (m) Breve Descrição dos Desenhos A Figura 1 são vistas de um vaso de refino da presente invenção, onde (a) mostra o estado no momento do refino a vácuo e (b) mostra o estado no momento do refino à pressão atmosférica. A Figura 2 é uma vista da relação entre a pressão dentro de um vaso de refino e a eficiência do oxigênio na descarburação. A Figura 3 é uma vista da relação entre a pressão dentro de um vaso de refino e o índice de geração de sujeira. A Figura 4 é uma vista mostrando esquematicamente uma unidade de tratamento de um gás de exaustão de um aparato de refino a vácuo. A Figura 5 é uma vista das tendências no tempo de tratamento a vácuo e a mudança no grau a vácuo em um forno de refino a vácuo e uma unidade de exaustão a vácuo. A Figura 6 é uma vista mostrando esquematicamente uma unidade de selagem em uma unidade de refino a vácuo convencional. A Figura 7 é uma vista de uma modalidade de uma unidade de selagem conforme a presente invenção. A Figura 8 é uma vista mostrando esquematicamente a área em torno de um poço quente. A Figura 9 é uma vista de uma vista lateral da cobertura impermeável de um poço quente.

Melhor Forma de Execução a Invenção Na presente invenção, no momento do refino a vácuo, por e-xemplo, quando o vaso de refino 1 mostrado na Figura 1(a) executa o refino à pressão atmosférica, por exemplo, é usado um vaso de refino 1 mostrado na Figura 1(b). O gás de refino é soprado no aço ao cromo fundido no vaso de refino através da ventaneira de sopro de fundo 2. Posteriormente, o vaso de refino 1 tem uma tampa de exaustão separável 3. No momento do refino a vácuo, conforme mostrado na Figura 1(a), uma tampa de exaustão 3 é colocada no vaso de refino 1 e o gás é absorvido para evacuar o vaso de refino. No momento do refino à pressão atmosférica, conforme mostrado na Figura 1 (b), a tampa de exaustão 3 não é colocada, de forma que o gás soprado, é possível também soprar o gás enquanto se usa não somente a ventaneira de sopro de fundo 2, mas também uma lança de sopro superior 12. A presente invenção, conforme explicado no item (1) acima tem sua principal característica tendo uma etapa de soprar um gás contendo gás oxigênio enquanto evacua o interior do vaso para 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr) no processo de refino. Esta etapa é chamada de "segunda etapa". Arranjando-se essa etapa (doravante referida geralmente como "segunda etapa") na região de carbono médio em torno de uma concentração de carbono de 0,4% em peso e agitando-se vigorosamente o fundido simultaneamente, é possível manter-se a eficácia do oxigênio para a descarburação na região de carbono médio a um alto valor e é também possível suprimir a geração de poeira. A Figura 2 mostra a relação entre a pressão no interior do vaso de refino e a eficácia de oxigênio para descarburação quando se faz a taxa de sopro de gás de fundo ser de 0,4 a 0,9% Nm3/min por tonelada de fundido. Aprende-se que até a região acima da pressão interna do vaso de 53 kPa (400 Torr), pode ser mantida uma alta eficiência de oxigênio para descarburação. Note que a menos de 13 kPa (100 Torr), a quantidade de geração de sujeira é grande e a operação não é possível. A Figura 3 é uma vista da relação entre a pressão dentro do vaso de refino e o índice de geração de sujeira quando se faz a taxa de sopro de gás de fundo ser de 0,4 a 0,9 Nm3/min por tonelada de fundido. O índice de geração de sujeira é um valor indexado ao valor médio da geração de sujeira a uma pressão dentro do vaso de 53 kPa (400 Torr). Aprende-se que tornando-se a pressão dentro do vaso de refino ser de pelo menos 33 kPa (250 Torr), é possível reduzir-se grandemente a geração de sujeira.

Fazendo-se a pressão variar na faixa de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr) na segunda etapa, é possível alcançar-se um aumento na taxa de sopro do gás de fundo e como resultado é possível alcançar-se um tempo de refino menor. A taxa de sopro do gás de fundo é preferivelmente tornada pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido. Devido a isso, é possível realizar-se uma forte agitação para se obter uma alta eficácia de oxigênio para descarburação a uma pressão de pelo menos 33 kPa (250 Torr) e reduzindo o tempo de refino e é possível manter a geração de sujeira a um baixo nível mesmo se a taxa de sopro de gás de sopro de fundo for de pelo menos 0,4% Nm3/min por tonelada de fundido se a pressão for de pelo menos 33 kPa (250 Torr). A taxa de sopro de gás de fundo pode dar resultados ainda mais preferíveis se estiver acima de 0,5 Nm3/min por tonelada de fundido.

Como o tempo para mudar da primeira etapa onde a pressão dentro do vaso de refino é de pelo menos (400 Torr 53 kPa) para a segunda etapa de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr), é preferível mudar quando a concentração de carbono no fundido é de 0,8 a 0,3. Isto se dá porque na região de carbono onde a concentração de carbono for maior que 0,8%, mesmo se for refinado a vácuo, ajustando-se a pressão para um valor acima de 53 kPa (400 Torr) e aumentando-se a taxa de sopro de gás oxigênio permite um refino mais eficiente ou um refino sob pressão atmosférica e usando-se o sopro de gás oxigênio no sopro de topo assegura uma alta taxa de fluxo de gás oxigênio e permite um refino eficiente. Naturalmente, mesmo se começar-se a segunda etapa a partir da região onde a concentração de carbono for de pelo menos 0,8% , por exemplo, uma concentração de carbono de 1,0%, é possível obter-se o efeito da presente invenção. Por outro lado, se continuar-se o refino a uma pressão acima de 53 kPa (400 Torr) até a região de carbono de uma concentração de carbono menor que 0,3%, uma redução na eficácia de oxigênio para descarburação é provocada e leva à prolonga-ção do tempo de refino, portanto isso não é preferível. Naturalmente, mesmo se começar-se a segunda etapa a partir da área onde a concentração de carbono não for mais que 0,3%, por exemplo, uma concentração de carbono de 0,2%, é possível obter-se o efeito da presente invenção. Mais preferivelmente, é suficiente mudar-se para a segunda etapa quando a concentração de carbono no fundido for de 0,5 a 0,4%. À medida que o tempo para trocar-se da segunda etapa onde a pressão dentro do vaso de refino é de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr) para a terceira etapa onde a pressão é de não mais que 33 kPa (250 Torr), é preferível mudar-se quando a concentração de carbono no fundido for de 0,4 a 0,1%. Isto é porque fazendo-se a região de carbono onde a concentração de carbono for maior que 0,4% uma pressão de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr), é possível para obter suficientemente o efeito da presente invenção de melhorar a eficiência do refino e reduzir a geração de sujeira. Naturalmente, mesmo se trocarmos para a terceira etapa a partir da concentração de carbono de 0,5%, é possível obter-se o efeito da presente invenção. Por outro lado, se continuar-se o refino por uma pressão acima de 33 kPa (250 Torr) até a região de carbono com uma concentração de carbono menor que 0,1%, é provocada uma redução na eficácia de oxigênio para a descarburação e é provocada a prolongação do tempo de refino, de forma que isso não é preferível. Naturalmente, mesmo se começar-se a terceira etapa a partir da região onde a concentração de carbono for de não mais que 0,1%, por exemplo, a concentração de carbono for de 0,05%, o efeito da presente invenção pode ser obtida. Mais preferivelmente, é suficiente mudar-se para a terceira etapa a uma concentração de carbono no fundido de 0,3 a 0,2% .

Quanto ao tipo de gás soprado do sopro de gás do fundo na segunda etapa, pode ser feito um gás misto de oxigênio e um gás inerte a partir do início da segunda etapa, mas é também possível usar-se um modelo do primeiro gás de sopro de oxigênio apenas e então sucessivamente aumentando-se a razão do gás inerte na segunda etapa. A pressão no vaso de refino na segunda etapa pode ser mantida a uma certa pressão na faixa de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr), mas se adotar-se um modelo de mudar-se sucessivamente de uma alta pressão para uma baixa pressão, é possível descarbonizar o fundido enquanto se mantém uma alta eficácia de oxigênio substancialmente constante para descarbura- ção sem misturar um gás inerte e assim resultados preferíveis podem ser obtidos.

Em relação ao estágio anterior à segunda etapa, isto é, à primeira etapa, é suficiente empregar tanto o caso de refino de toda a quantidade sob pressão atmosférica, quanto o caso de refino de toda a quantidade sob vácuo, quanto o caso de refino inicialmente sob pressão atmosférica e então sob vácuo.

Quando se refina sob pressão atmosférica na primeira etapa, uma vez que nenhuma tampa de exaustão 3 é fornecida para o refino a vácuo acima do vaso de refino, é possível usar-se conjuntamente os sopros no topo e no fundo como sopros de gás. Além disso, uma vez que o gás de e-xaustão é tratado sob pressão atmosférica, a capacidade de sucção do gás de exaustão pode ser aumentada se comparada com a do refino a vácuo. Sob tais condições, soprando-se pelo topo em adição ao sopro de fundo, é possível aumentar-se a quantidade total do gás soprado e promover o progresso no refino de descarburação. Quanto menor a concentração de carbono, menor a pressão parcial de monóxido de carbono Pco no gás em equilíbrio com o cromo no fundido. Portanto, ao refinar-se sob pressão atmosférica, para evitar perda de cromo por oxidação, é necessário misturar-se argô-nio ou outro gás inerte no gás soprado, reduzir-se a concentração de carbono, aumentar-se a razão do gás inerte e reduzir-se a Pco na atmosfera.

Quando se refina sob pressão atmosférica na primeira etapa, é possível usar-se apenas oxigênio como gás de sopro. Isto se dá porque com uma faixa de carbono de 0,8% a 0,3% ou mais na primeira etapa, a PCo em equilíbrio com o cromo no fundido é de pelo menos 0,7 atm Mesmo se usar-se apenas oxigênio como gás de sopro, a extensão do declínio da eficácia do oxigênio para a descarburação é pequena e é obtida uma alta taxa de descarburação. Além disso, é possível suprimir-se o uso do gás inerte, que é oneroso. Note que se fizermos a faixa de carbono na primeira etapa ser de pelo menos 0,5%, o Pco em equilíbrio com o cromo no fundido torna-se pelo menos 0,9 atm, de forma que um efeito maior é obtido. É possível executar-se a redução da primeira etapa inicialmente sob pressão atmosférica e então executá-la sob vácuo de uma pressão de pelo menos 53 kPa (400 Torr). Se adotar-se o refino a vácuo na última metade da primeira etapa, comparado com o caso do refino da mesma região sob pressão atmosférica, é possível manter a Pco baixa mesmo quando se reduz a razão de mistura do gás inerte ou soprando-se apenas gás oxigênio e não usando-se nenhum gás inerte e executar-se o refino evitando-se a oxidação do cromo. Como tempo para a troca da pressão atmosférica por vácuo, é preferível trocar-se na região de concentração de carbono de 0,8 a 0,5%. Isto é porque abaixo dessa concentração de carbono, a adição de meios para reduzir-se a Pco, de forma que a mesma em equilíbrio com o cromo no fundido torne-se não mais que 1 atm, permite uma descarburação mais eficaz. A razão para tornar a pressão pelo menos 53 kPa (400 Torr) é que se na região de concentração de carbono da primeira etapa o teor de carbono tornar-se alto, então é possível obter-se uma eficácia de oxigênio suficientemente excelente para a descarburação mesmo sob alta pressão. Além disso, na região de carbono, é importante assegurar-se a quantidade de gás soprado e assegurar-se uma alta eficácia de refino, mas se usar-se a mesma unidade de sucção a vácuo, quanto mais alta a pressão maior a capacidade de sucção do gás de exaustão e maior a quantidade de gás soprado que pode ser obtida. Juntamente com isso, uma alta pressão permite a geração de sujeira e respingos de partículas finas de metal produzidos da superfície do fundido no vaso de refino a vácuo a ser suprimido mesmo com a mesma taxa de sopro de gás.

Em relação ao grau a vácuo em cada etapa, a descarburação por oxigênio a vácuo é possível enquanto se controla o vácuo para o grau a vácuo almejado pelo último controle explicado. Além disso, pode ser uma pluralidade de graus almejados a vácuo controlado em cada etapa.

Enquanto a extensão do efeito torna-se menor em comparação com a segunda etapa, também na primeira etapa quanto mais alta a taxa de sopro de gás do sopro de fundo, maior a força de agitação do fundido e maior pode ser mantido o nível de eficiência do oxigênio para a descarburação, então é preferível fazer com que a taxa seja de pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido. Além disso, quanto maior a taxa de sopro, maior a taxa de fornecimento de oxigênio obtida e menor pode ser tornado o tempo de refino. É também possível executar-se o refino a vácuo a partir do início da primeira etapa. Por exemplo, quando há um desvio extra na capacidade de produção e o tempo de refino pode ser estendido, o refino a vácuo é executado a partir do início da primeira etapa. Devido a isso, a taxa de fornecimento de oxigênio cai e o tempo de refino torna-se mais longo, mas torna-se possível manter-se a eficiência do oxigênio para a descarburação em um nível alto no refino como um todo. Por exemplo, toma-se possível assegurar uma eficácia do oxigênio para descarburação do refino como um todo em pelo menos 90%. Juntamente com isso, torna-se possível manter o uso de gás de diluição, que é caro, em um nível mínimo.

Em relação à etapa após a segunda etapa, isto é, a terceira etapa, o interior do vaso é evacuado para 33 kPa (250 Torr) e o gás é soprado para dentro. Quanto mais a concentração de carbono no fundido cair, menor a pressão ótima no interior para obtenção de uma alta eficácia de oxigênio para descarburação, portanto na terceira etapa onde ocorre a descarburação, é preferível empregar-se uma pressão menor que a da segunda etapa. Juntamente com isso, quanto menor a concentração de carbono, maior o efeito da agitação do fundido na reação de descarburação. Com a mesma taxa de sopro de gás, quanto menor a pressão no interior do vaso, maior a expansão do gás e maior a força de agitação do fundido, de forma que a pressão é preferivelmente tornada menor que a da segunda etapa.

Na terceira etapa, é preferível sucessivamente evacuar-se o vasa etapa a etapa juntamente com o declínio na concentração de carbono no fundido. É ainda preferível evacuar-se súcessivamente o interior do vaso até uma pressão dentro do vaso no estágio final do refino de descarburação de não mais de 7 kPa (50 Torr). Na região de baixa concentração de carbono, juntamente com a queda na concentração de carbono, a Pco em equilíbrio com o cromo no fundido cai rapidamente. Por exemplo, a um carbono de 0,2%, a PCo de equilíbrio é de cerca de 0,3 atm, mas a um carbono de 0,1 %, torna-se não mais que 0,1 atm Se evacuar-se o vasa etapa a etapa correspondente a isso, é possível manter-se estavelmente a eficácia do oxigênio para a descarburação a um nível alto.

Na terceira etapa, a concentração de carbono cai sucessivamente, de forma que o gás soprado pode ser tornado um gás misto não contendo gás oxigênio ou apenas um gás inerte. Além disso, quando se fornece um gás misto de gás oxigênio e um gás inerte como gás de sopro, é preferível reduzir-se gradualmente a razão do gás oxigênio no gás misto juntamente com o declínio da concentração de carbono no fundido. Comparado com quando o gás soprado for apenas um gás inerte, quando se mistura adequadamente gás oxigênio, uma descarburação eficaz pode ser executada após assegurar-se a taxa de fornecimento de oxigênio, de forma que seja possível encurtar-se o tempo de refino. Além disso, juntamente com a queda da concentração de carbono, a PCo em equilíbrio com o cromo no fundido cai rapidamente, de forma que se reduzir-se a razão de gás oxigênio do gás soprado, a descarburação eficaz se torna possível. Além disso, há casos onde o refino é executado enquanto se faz o gás de sopro apenas gás inerte no estágio final do terceiro estágio. Além disso, é possível carregar-se ferro-silício imediatamente antes ou após tornar-se o gás de sopro um gás inerte de forma a reduzir-se o ácido crômico na escória no fundido e melhorar o rendimento do cromo (cromo) ou outros metais valiosos.

Conforme explicado acima, quanto menor a concentração de carbono, maior o efeito da agitação do fundido na reação de descarburação. A terceira etapa evacua o vaso mais que a segunda etapa, mas a taxa de gás soprado é preferivelmente também tornada pelo menos 0,4% Nm3/min por tonelada de fundido. Note que se a taxa de gás soprado torna-se muito grande, uma grande quantidade de respingos será gerada e atrapalhará a operação, de forma que é preferível fazer com que a taxa seja no máximo de 1,0 Nm3/min por tonelada de fundido.

Note que quando se fornece gás de sopro de fundo dentro do vaso de refino, geralmente é usada uma ventaneira dupla. Com uma venta-neira dupla, o gás de refino é passado através de um tubo interno e o gás de refrigeração através de um tubo externo. Mesmo quando se sopra um gás oxigênio apenas na presente invenção, o tubo externo é fornecido com uma pequena quantidade de um gás de refrigeração tal como nitrogênio ou argô-nio ou propano ou um outro gás hidrocarboneto ou uma mistura gasosa dos mesmos. Além disso, o gás misturado com o oxigênio (O2) pode ser argônio ou outro gás inerte, N2, CO ou C02 sozinhos ou em uma mistura.

No método de refino a vácuo da presente invenção, comparado com o método de refino a vácuo convencional, a quantidade de gás soprado é aumentada, então torna-se necessário considerar-se uma unidade de e-xaustão a vácuo para evacuação do interior do vaso de refino. Um aumento na quantidade de geração de calor devido ao aumento na quantidade de gás de exaustão pode ser tratado aumentando-se o número de refrigeradores de gás 8 instalado na tubulação de exaustão 7 entre a tampa de exaustão 3 e a unidade de exaustão a vácuo (ejetor de vapor 10 ou bomba d’água 11) mostrada na Figura 1(a) ou a capacidade de resfriamento por unidade. Também, um aumento na quantidade de geração de sujeira devido ao aumento na quantidade de gás de exaustão pode ser tratado aumentando-se 0 número de filtros-saco 9 instalado no tubo de exaustão entre a tampa de exaustão 3 e a unidade de exaustão a vácuo ou a capacidade de tratamento de sujeira por unidade. Na presente invenção, como resultado de tornar-se a pressão dentro do vaso de refino na segunda etapa maior que na anterior, a quantidade de geração de sujeira é reduzida, de forma que mesmo aumentando-se os filtros-saco, 0 aumento mínimo é suficiente.

Além disso, na presente invenção, quando se refina um fundido ao cromo de carbono ultrabaixo, a pressão no vaso é restaurada até pelo menos 53 kPa (400 Torr) após 0 primeiro refino a vácuo até a terceira etapa. Restaurando-se a pressão dessa forma e então executando-se o segundo refino a vácuo e tornando a taxa de sopro de gás do segundo refino a vácuo pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido, é possível melhorar-se grandemente a eficácia do oxigênio da descarburação na região de carbono ultrabaixo. Se produzir-se aço ao cromo de carbono ultrabaixo com uma concentração de carbono de não mais que 0,01% no primeiro estágio de refino a vácuo como no passado, é necessário continuar o refino a vácuo por pelo menos 20 minutos, enquanto se se restaura a pressão no meio do refino a vácuo para evacuação em dois estágios como na presente invenção, torna-se possível encurtar o tempo total do refino a vácuo por cerca de 10 minutos e produzir aço similar de carbono ultrabaixo.

Quando a concentração de carbono cai para uma concentração predeterminada, o refino sob pressão atmosférica é suspenso, a tampa de exaustão 3 é anexada ao vaso de refino 1 e o refino a vácuo é iniciado. No processo de redução do grau a vácuo no momento do início do refino a vácuo a partir da pressão atmosférica, uma reação de descarburação rápida acontece mesmo sem o fornecimento de gás oxigênio. Uma quantidade de oxigênio em equilíbrio com a pressão parcial do gás CO da atmosfera dissolve no fundido. Evacuando-se o vaso, a pressão parcial do gás CO da atmosfera cai, de forma que o oxigênio que não pode se dissolver se aglutina com o carbono no fundido resultando na reação. Isto é chamado de "descarburação natural". Os inventores conduziram várias experiências e descobriram quantitativamente aquela quantidade de descarburação natural não depende grandemente da composição do fundido, da temperatura do fundido, da evacuação ou outras condições e é de cerca de 0,05%. A razão porque a descarburação na região de carbono ultrabaixo é promovida restaurando-se a pressão no meio do primeiro refino a vácuo e tornando a taxa de sopro de gás do segundo refino a vácuo pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido não é necessariamente clara, mas acredi-ta-se que sob forte agitação pelo sopro de gás do fundo, o efeito acima referido de descarburação natural é obtido mesmo na região onde a concentração de carbono cai. Isto é, acredita-se que restaurando-se a pressão no meio do refino a vácuo, a concentração de oxigênio dissolvendo-se no fundido aumenta e que, evacuando-se novamente o vaso, uma reação de descarburação facilmente surge no processo de declínio na concentração de oxigênio dissolúvel.

Como o momento de restauração da pressão, se for restaurada a pressão quando a concentração de carbono cai para 0,05 a 0,12% em pe- so, o efeito da presente invenção pode ser obtido. Conforme explicado acima, a quantidade de descarburação natural que ocorre quando se evacua o vaso é de cerca de 0,05%. É suficiente descarbonizar o fundido até a concentração de carbono no momento da restauração da pressão menos esta quantidade no segundo refino a vácuo. Se a concentração de carbono no momento da restauração de pressão exceder 0,12%, a quantidade de descarburação no segundo refino a vácuo aumenta e um efeito suficiente pode não mais ser obtido. Conforme estabelecido no item (9) acima da presente invenção, é possível obter-se o efeito mais preferível se restaurar-se a pressão após a descarburação do fundido até uma concentração de carbono no fundido de não mais que 0,08% em peso no primeiro refino a vácuo. A taxa de sopro de gás no segundo refino a vácuo é tornado pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido. Por exemplo, mesmo se res-taurar-se a pressão no meio do refino a vácuo, com uma taxa de sopro de gás no segundo refino a vácuo de cerca de 0,3 Nm3/min por tonelada de fundido de um nível como o anterior, o tempo do refino a vácuo para produzir o aço de carbono ultrabaixo pode apenas ser encurtado de cerca de 1 a 3 minutos comparado com o refino a vácuo convencional de um estágio. Além disso, mesmo se for feita a taxa de sopro de gás no primeiro estágio do refino a vácuo pelo menos 0,4Nm3/min por tonelada de fundido da mesma forma como na presente invenção, é apenas possível obter-se um encurtamento muito leve do tempo de refino a vácuo. Resultados mais preferíveis podem ser obtidos se for feita a taxa de sopro do gás no segundo refino a vácuo pelo menos 0,5 Nm3/min por tonelada de fundido. A concentração de carbono após a descarburação natural no segundo refino a vácuo não maior que 0,05%. A reação de descarburação torna-se completamente regulada pela difusão de carbono. Ao promover o progresso na descarburação, a taxa de sopro de gás torna-se um fator importante. Na presente invenção, os inventores descobriram que a taxa é pelo menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido.

No início do segundo refino a vácuo, a concentração de carbono é reduzida para não mais que aproximadamente 0,1%, de forma que a pres- são dentro do vaso seja tornada não mais que 25 kPa (200 Torr) para suprimir a oxidação do cromo e assegurar uma alta eficácia de oxigênio para a descarburação. Além disso, conforme estabelecido em (10) da presente invenção, a pressão dentro do vaso no segundo refino a vácuo é tomada preferivelmente não mais que 13 kPa (100 Torr). Isto se dá porque quanto menor a pressão no vaso, menor a concentração de oxigênio dissolvendo-se no fundido e porque com a mesma taxa de fornecimento de gás, a força de agitação devido à expansão do gás torna-se maior e portanto a taxa de descarburação torna-se maior. Para aproveitar esses efeitos, é eficaz tornar a pressão não mais que 13 kPa (100 Torr). Mais preferivelmente a pressão dentro do vaso no segundo refino a vácuo é tornado não mais que 7 kPa (50 Torr). O sopro de gás no segundo refino a vácuo pode ser feito com um gás misto de gás oxigênio e um gás inerte. No segundo refino a vácuo, a concentração de carbono cai, de forma a suprimir a oxidação do cromo e obter-se uma alta eficácia de oxigênio para a descarburação, não é possível fazer-se a razão do gás oxigênio tão alta. Como estabelecido no item (10) acima da presente invenção, a razão do gás oxigênio no sopro de gás no segundo refino a vácuo é tornado preferivelmente não mais que 30%. Se a razão de gás oxigênio exceder 30%, a quantidade de oxigênio usada para a oxidação do cromo no fundido aumenta rapidamente. Mais da metade do gás oxigênio soprado é usado para oxidação do cromo, assim a razão é feita ser preferivelmente não mais de 30%. Mais preferivelmente, a razão do gás oxigênio pode ser tornada cerca de 10%. A seguir, o aparelho de refino conforme a presente invenção será explicado pelos desenhos.

Uma vista conceituai do equipamento de tratamento do gás de exaustão da presente invenção está mostrada na Figura 4. O gás de exaustão 15 produzido no forno de refino a vácuo 1 passa através do conduto refrigerado a água 13 e é resfriado por um refrigerador de gás de exaustão 16 ali conectado. A seguir, ele passa através do conduto 14, é limpo da sujeira pelo coletor de sujeira 9, passa através da unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor de múltiplos estágios 10, é posteriormente absorvido pela bomba a vácuo do tipo impermeável 11 e é descarregado na atmosfera.

Aqui, os graus a vácuo de quaisquer dos medidores a vácuo 17 no forno, do medidor a vácuo 18 após o refrigerador de gás de exaustão, do medidor a vácuo 19 após o coletor de sujeira e do medidor a vácuo 20 após a unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor de múltiplos estágios é medido e o sinal da pressão é a entrada para a unidade de controle 21. Parte do gás de exaustão é retornado para a frente da bomba a vácuo 11 enquanto se ajusta o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo. Devido a isso, torna-se possível controlar o interior do vaso de refino a vácuo ou o interior dos condutos até um grau a vácuo alvo predeterminado. Controlando-se o grau a vácuo, é possível selecionar-se livremente qual sinal dos medidores a vácuo deve-se usar de acordo com o estágio do refino. O nível do grau a vácuo controlado depende da quantidade de respingos do metal a partir do vaso de refino a vácuo e a quantidade de oxi-dação do cromo no fundido. Em geral, se o grau a vácuo torna-se melhor (o valor de pressão torna-se menor), o carbono no fundido será preferencialmente oxidado e a quantidade de oxidação do cromo será reduzida. Entretanto, a quantidade de metal e escória respingada a partir do vaso de refino a vácuo aumentará. Isto é, a partir da região de baixa perda por oxidação de cromo, é melhor aumentar-se o grau a vácuo, mas a partir da região de baixo metal e escória, é melhor reduzir-se o grau a vácuo. Portanto, considerando-se os dois, há uma faixa ótima dos graus a vácuo controlados. Além disso, a quantidade de oxidação do cromo no fundido e a quantidade de respingos do metal e da escória também dependem da quantidade de carbono no fundido. A seguir, o método de uso desse aparelho será explicado com base na Figura 4.

Antes de começarmos o refino da vácuo, uma válvula a vácuo 23 na frente da unidade de exaustão a vácuo é fechada e o lado do equipamento de exaustão a vácuo, inclusive os ejetores e a bomba a vácuo do tipo impermeável e o lado do vaso de refino a vácuo, inclusive o refrigerador de gás de exaustão ou o coletor de sujeira, são separados pela válvula a vácuo 23. Aqui, o interior do lado do equipamento a vácuo é controlado no grau a vácuo até uma meta de 13 kPa (98 Torr) com base no sinal do medidor a vácuo 20. (Isto é chamado "operação de tratamento pré-vácuo”). A bomba a vácuo 11 controla o grau a vácuo enquanto ajusta o grau a vácuo acima uma vez que quando o grau a vácuo se torna 7 a 8 kPa (51 a 61 Torr), a água evapora rapidamente e é provocada a formação de bolhas. No passado, quando se alcançava 8 kPa (61 Torr), uma válvula de prevenção de formação de bolhas era usada para aliviar a pressão e ajustar o grau a vácuo, mas o aumento na freqüência de operação da válvula de prevenção provocou o problema de vazamentos no corpo da válvula. Entretanto, devido à presente invenção, a freqüência de operação da válvula de prevenção é severamente reduzida e não ocorrem mais vazamentos no corpo da válvula. Conseqüentemente o grau a vácuo é controlado até uma faixa de (8 kPa 61 Torr) ou mais.

Além disso, quando então se equaliza a pressão com a pressão atmosférica na lateral do vaso de refino, é preferível que o grau a vácuo do tratamento pré-vácuo seja um grau a vácuo tão alto quanto possível para suprimir uma queda no grau a vácuo. Conseqüentemente, a faixa de controle do grau a vácuo do tratamento pré-vácuo foi feito de 8 a 27 kPa (61 a 205 Torr) em consideração da controlabilidade da válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22.

Após o fim das preparações para o tratamento no lado do vaso de refino, o interior do forno começa a ser evacuado. Simultaneamente com o início do tratamento, a válvula a vácuo 14 é aberta, a lateral do equipamento de exaustão a vácuo e a lateral do vaso de refino a vácuo são colocados no mesmo grau a vácuo, então a passagem como um todo é rapidamente tornada um alto vácuo pela unidade de exaustão a vácuo.

Quando se inicia o tratamento a vácuo e se evacua a passagem como um todo, é desejável fechar-se rapidamente a válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 e aumentar-se o grau a vácuo. Entre- tanto, antes de abrir-se a válvula a vácuo 23, a válvula de ajuste de pressão 22 torna-se de fechada até completamente aberta pelo controle do grau a vácuo. Por exemplo, com o controle do grau a vácuo baseado no controle de retroalimentação pelo sinal do medidor a vácuo 17 dentro do vaso, é difícil fechar-se rapidamente a válvula de controle de pressão no grau de abertura. Portanto, fixando-se forçosamente o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão para não mais que 20%, preferivelmente para totalmente fechada, ao mesmo tempo que o sinal para início do vácuo e eliminação do retorno do gás de exaustão após a bomba a vácuo, torna-se possível aumentar-se rapidamente o grau a vácuo. É obtido o efeito de aumentar-se o grau a vácuo de (a) da Figura 5. Aqui, das características gerais da válvula de ajuste de pressão 22, se o grau de abertura tornar-se não mais que 20%, torna-se de fechado a completamente fechado e tem a característica de bloquear o fluido.

Para encurtar o tempo de tratamento, é desejável iniciar-se a descarburação a oxigênio tão rapidamente quanto possível após o início do vácuo. Entretanto, uma grande quantidade de gás CO é produzida simultaneamente com o oxigênio soprado. Se o oxigênio permanece no vaso de refino a vácuo ou nos condutos a vácuo, ele reagirá com o gás CO produzido e elevará o perigo de combustão e explosão. Portanto, é necessário reduzir-se rapidamente a concentração de oxigênio no vaso de refino a vácuo e nos condutos a vácuo para abaixo do limite de explosão. Como método para isso, é eficaz soprar-se no forno de refino a vácuo uma grande quantidade de gás inerte, não contendo oxigênio ou nitrogênio ou um gás misto dos mesmos. Entretanto, se não se soprar um gás de diluição no estado a-pós o aumento do grau a vácuo, uma grande quantidade de gás de diluição se torna necessária. A concentração de oxigênio no gás de exaustão que se torna o limite de explosão do CO foi descoberta como resultado de experiências pelos inventores como sendo de acima de 7% em volume até não mais que 9% em volume. Conseqüentemente, a concentração de oxigênio no gás de exaustão é feita não mais que 7% em volume.

Quando se faz a descarburação a oxigênio de um fundido em um vaso de refino a vácuo, há o perigo do gás CO produzido da forma acima possa causar um respingo violento do metal e da escória do fundido e ebulição onde o metal é rapidamente respingado. Portanto, não é necessário diminuir-se rapidamente o grau a vácuo após iniciar-se o sopro de oxigênio e controlar-se o vácuo até um grau a vácuo capaz de evitar problemas na operação. Portanto, a válvula de controle de pressão do uso do controle a vácuo 22 é aberta para retornar o gás de exaustão da parte de trás para a parte da frente da bomba a vácuo para diminuir o grau a vácuo, mas antes do início do sopro de oxigênio, o controle do grau a vácuo resulta na válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 tornar-se completamente fechada. Com um modo automático, é difícil abrir-se rapidamente a válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 no grau de abertura. Portanto, fixando-se forçosamente o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 para pelo menos 80% simultaneamente com o sinal para o início do sopro de oxigênio e aumentando-se o retorno do gás de exaustão após a bomba a vácuo para o limite superior da capacidade da válvula de ajuste, torna-se possível diminuir-se rapidamente o grau a vácuo. Se for feito o grau de abertura pelo menos 80% das características gerais de uma válvula de ajuste de pressão, uma taxa de fluxo próxima à do estado de completamente aberta flui, então o grau de abertura foi feito pelo menos 80%.

Na modalidade da Figura 5, fixando-se o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão 22 para 100% por 50 segundos após o início do sopro de oxigênio para o interior do vaso de refino conforme mostrado em (c), foi possível retornar-se rapidamente o grau a vácuo uma vez aumentado para 20 kPa (152 Torr) até 40 kPa (300 Torr) no controle. O grau a vácuo controlado difere dependendo da concentração de carbono no fundido e da taxa de sopro de oxigênio. Em uma pesquisa dos inventores descobriu-se que uma faixa de 8 a 53 kPa (60 a 403 Torr) é adequada. Além disso, o tempo para fixação da válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 para pelo menos 80% após o início do sopro de oxigênio é determinado pelo grau a vácuo a ser controlado e do volume interno a ser tornado vácuo do vaso de refino a vácuo para a unidade de exaustão a vácuo. Em uma experiência dos inventores descobriu-se que 30 segundos a 120 segundos foi a faixa ótima. Conseqüentemente, fixando-se o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 para pelo menos 80% por um tempo predeterminado após o início do sopro de oxigênio para o interior do vaso de refino, é possível controlar-se rapidamente o grau a vácuo para um valor de 8 a 53 kPa (60 a 403 Torr).

Quando se faz a descarburação do fundido por oxigênio a vácuo na forma acima, é necessário diminuir-se o grau a vácuo para um certo valor (aumentar a pressão) para que a descarburação a oxigênio evite os respin-gos do metal e da escória e a ebulição. Entretanto, há um grau a vácuo adequado determinado pela concentração de carbono no fundido e pela taxa de sopro de oxigênio. Quanto menor a concentração de carbono ou menor a taxa de sopro de oxigênio, mais perigo de respingos ou ebulição do metal podem ser evitados. Por outro lado, a queda na concentração de carbono no fundido provoca o aumento da perda por oxidação do ferro e do cromo, fazendo assim o grau a vácuo aumentar tanto quanto possível ser metalurgi-camente preferível para supressão de tal perda por oxidação. Portanto, o grau a vácuo é controlado de tal forma que quando a concentração de carbono no fundido for alta, o grau a vácuo é diminuído, enquanto quando a concentração de carbono torna-se baixa, o grau a vácuo é relativamente aumentado. Por isso, é possível satisfazer-se simultaneamente os requisitos de evitar-se a ebulição para cima e a ebulição do metal e a redução da perda por oxidação do ferro e do cromo.

Como representações da presente invenção, foi executado o controle para um grau a vácuo de 40 kPa (300 Torr) para uma concentração de carbono no fundido, em peso percentual, de 0,60 a 0,40%, por um grau a vácuo de 27 kPa (205 Torr) para uma concentração de carbono no fundido de 0,40 a 0,25%, e por um grau a vácuo de 13 kPa (100 Torr) para uma concentração de carbono no fundido de 0,25 a 0,20%. Esses níveis de grau a vácuo diferem dependendo do tipo de aço a ser refinado, da taxa de sopro de oxigênio, do tipo e condição do vaso de refino, e outras condições de o- peração e têm que ser determinados de forma a atingir as condições locais. Além disso, reduzir-se sucessivamente a taxa de sopro de oxigênio, como o grau a vácuo controlado, de acordo com a redução na concentração de carbono no fundido é também eficaz operacionalmente e metalurgicamente. A presente invenção tem controle do grau a vácuo com base nisso como seu escopo. Ele é descoberto controlando-se sucessivamente o grau a vácuo para o lado do vácuo alto pela queda na concentração de carbono no fundido.

No controle do grau a vácuo, no método de trocar-se sucessivamente o grau a vácuo a ser controlado para um alto vácuo juntamente com uma queda na concentração de carbono no fundido, é preferível trocar-se para o alto vácuo rapidamente. Imediatamente antes de trocar-se o grau a vácuo, entretanto, a experiência mostra que a queda na taxa de fluxo do gás de exaustão provoca que a válvula de ajuste de pressão 22 se feche até fechar-se totalmente. Com um modo automático, é difícil fechar-se rapidamente a válvula de controle da pressão que se encontra no grau aberto logo após a troca para um alto vácuo. Portanto, ao mesmo tempo em que é dado o sinal de troca para vácuo mais alto, o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão 22 é forçosamente fixado em 0% a 20% e mantida por 60 segundos. Os resultados estão mostrados em (d) da Figura 5 . Devido a isso, o gás de exaustão não mais retorna após a bomba a vácuo e o grau a vácuo pode ser rapidamente melhorado. Entretanto, aqui "0%" significa fechar-se completamente a válvula de controle de pressão 22. Das características gerais da válvula de ajuste de pressão 22, quando o grau de abertura se torna menor que 20%, a válvula torna-se fechada a totalmente fechada e tem a característica de interromper o fluido. Portanto, o grau de abertura foi tornado não mais de 20%. Além disso, quando se troca o grau a vácuo para o lado de alto vácuo, o tempo para fixar o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão do uso do controle a vácuo 22 para não mais que 20% é determinado pelo grau a vácuo a ser controlado e pelo volume interno, etc. para ser feito um vácuo do vaso de refino a vácuo para a unidade de exaustão a vácuo. É conhecido da experiência que 30 segundos a 120 segundos é uma faixa ótima.

Os materiais secundários, ferro liga, etc. são algumas vezes adicionados ao vaso de refino a vácuo durante o controle do grau a vácuo. Nesse caso, os materiais secundários, ferro liga, etc. a serem adicionados são armazenados previamente em um funil intermediário e são adicionados ao vaso após fazer-se no funil intermediário um grau a vácuo substancialmente igual ao do interior do forno. Portanto, deve haver quase o efeito na taxa de fluxo do gás de exaustão ao mesmo tempo da adição. Se entretanto, os materiais secundários a serem adicionados incluírem cal virgem, são produzidos componentes de gás tais como o C02 residual na cal virgem ou uma reação de produção rápida de gás é provocada no vaso devido a outras ligas, materiais secundários, etc. O gás produzido aqui faz com que a taxa de fluxo do gás de exaustão aumente rapidamente, então o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão não pode mais ser mantido para cima e é provocada uma rápida deterioração no grau a vácuo (aumento na pressão). Portanto, por 40 segundos após a adição da liga, materiais secundários, etc. dentro do vaso, o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão é fixado em 0% para absorver o gás de exaustão. Devido a isso, a deterioração no grau a vácuo devido ao rápido aumento na taxa de fluxo do gás de exaustão pode ser suprimido conforme mostrado em (e) da Figura 5. Entretanto, aqui, "0%" significa fechar-se completamente a válvula de controle de pressão. Das características gerais da válvula de ajuste de pressão 22, quando o grau de abertura se torna menor que 20%, a válvula torna-se de fechada a completamente fechada e tem a característica de interromper o fluido. Portanto, a válvula de ajuste de pressão 22 é ajustada para retornar a 10% do fluxo do gás de exaustão para o lado superior da bomba a vácuo do tipo impermeável 11 de forma a melhorar rapidamente o grau a vácuo dentro do vaso de refino a vácuo. Entretanto, se a taxa de fluxo do gás de exaustão retornado exceder 10%, o grau a vácuo não será melhorado rapidamente, então essa taxa é feita não mais que 10%.

Além disso, o tempo para ajustar-se o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão 22 para controle do grau a vácuo após a adição da liga, materiais secundários, etc. no vaso e retornar-se 10% da taxa de fluxo do gás de exaustão é determinado pelo grau a vácuo a ser controlado, pela capacidade do funil adicionador de liga, pelo grau a vácuo dentro do funil, e pelo volume interno a ser evacuado do vaso de refino a vácuo para a unidade de exaustão a vácuo. Aprendeu-se da experiência que 30 segundos a 90 segundos é a faixa ótima.

Os materiais secundários, ferro liga, etc. adicionados ao vaso de refino a vácuo têm normalmente um efeito refrigerador no fundido, de forma que a temperatura do fundido cai. Além disso, uma vez que a adição é intermitente, as quantidades de adição assumem certos tamanhos consideráveis e a temperatura do fundido é grandemente resfriada. Quando a temperatura do fundido cai, a eficácia do oxigênio para a descarburação deteriora-se metalurgicamente e a perda por oxidação do ferro, cromo, etc. torna-se maior. Para suprimir isso, é eficaz aumentar-se o grau a vácuo e aumentar-se a eficácia do oxigênio para a descarburação ao tempo em que a temperatura cai temporariamente. Portanto, mesmo após o aumento temporário da taxa de fluxo do gás de exaustão se aquietar após a adição dos materiais secundários, ferro liga, etc., para o vaso de refino, o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão 22 continua a ser fixado em 0% por 120 segundos de forma a manter o grau a vácuo em um vácuo mais alto. Devido a isso, torna-se possível suprimir-se uma queda na eficiência da reação de descarburação devido à queda na temperatura do fundido provocada pela adição de materiais secundários e liga. Entretanto, aqui, "0%" significa fechar-se completamente a válvula de controle de pressão. Das características gerais da válvula de ajuste da pressão 22, quando o grau de abertura torna-se menor que 20%, a válvula torna-se fechada a totalmente fechada e tem a característica de interromper o fluido. Portanto, o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão 22 para controle do grau a vácuo é feito 0% a 20%. Além disso, o tempo para fazer com que o grau de abertura da válvula de ajuste de pressão 22 para controle do grau a vácuo após a adição de liga, materiais secundários, etc. ao vaso seja menor que 20% é determinado pelo grau a vácuo a ser controlado, pela quantidade de adição de liga, pela concentra- ção de carbono no fundido, pelas concentrações de cobre, níquel, e outras ligas componentes do fundido, e pelo volume interno do vaso de refino a vácuo a ser evacuado para a unidade de exaustão a vácuo. Descobriu-se que 90 segundos a 240 segundos é a faixa ótima.

As Figuras 6 e Figura 7 mostram esquematicamente uma representação de uma unidade de selagem da presente invenção. Quando se faz a descarburação a vácuo de um fundido no vaso de refino a vácuo 1, o topo do forno 1 é coberto com uma cobertura a vácuo 30, enquanto uma cobertura média 31 é arranjada para evitar os respingos do metal e da escória no topo do espaço abaixo da cobertura a vácuo 30. Entretanto, o centro da cobertura média 31 é formado com uma grande abertura para adicionar-se liga e materiais secundários. Normalmente, o sopro do metal na direção para cima alcança a porta de adição de liga e de material secundário fornecida na cobertura a vácuo 30.

Portanto, na presente invenção, uma lança simulada 33 é fornecida como uma estrutura integral com o corpo da válvula no fundo da válvula de selagem 34. Além disso, na presente invenção, as paredes internas da porta de adição de liga e de material secundário 40 são fornecidas com um orifício de selagem 37 para soprar o gás de selagem (nitrogênio) para as paredes laterais da lança simulada 33. Quanto mais estreita a abertura entre as paredes laterais da lança simulada 33 e as paredes internas da porta de adição da liga e de materiais secundários 40, maior o efeito da selagem, mas é necessário ajustar-se o comprimento da abertura enquanto se considera a agitação lateral por ocasião da elevação ou descida da válvula de selagem de fundo 34 e da lança simulada 33 e a deposição inevitável de algum metal. Por exemplo, é preferível ajustar-se a abertura em 10 a 20 mm. A válvula de selagem de fundo 34 e a lança simulada 33 são normalmente conectadas a uma unidade elevatória arranjada no topo (não-mostrada na Figura 6 e na Figura 7) e são elevadas ou abaixadas através de pressão pneumática, pressão de óleo, ou uma manivela através de uma peneira. Se fosse possível manter-se uma agitação lateral no momento da elevação ou abaixamento pela menor unidade elevatória, seria possível tam- bém estreitar-se a abertura entre as paredes laterais da lança simulada 33 e as paredes internas da porta de adição de liga e de materiais secundários 40 e melhorar o efeito de selagem.

Para evitar a interferência com a liga e com os materiais secundários no momento da carga da liga e de materiais secundários quando se eleva ou se abaixa a válvula de selagem de fundo 34 fornecida com a lança simulada 33, o curso da elevação tem que ser tornado mais longo. Isto é, é necessário fazê-lo maior que o curso de elevação convencional pela quantidade de altura à lança simulada 33.

Além disso, o espaço acima do vaso de refino a vácuo 1 tem normalmente uma correia, um funil, ou outro equipamento e aparelhos para conduzir, carregar, e armazenar a liga, os materiais secundários, etc., uma cobertura a vácuo ou um conduto a vácuo para evacuar o vaso de refino a vácuo, e uma unidade elevatória, unidades subordinadas, etc. para o mesmo ali arranjados, e então forma um espaço extremamente apertado. Portanto, é difícil arranjar-se ali uma unidade elevatória com um longo curso.

Portanto, na presente invenção, como meio para tratar com isso, um par de unidades elevatórias 36 (por exemplo, cilindros de ar ou cilindros hidráulicos) são arranjados nos dois lados da calha de carga de liga e de material secundário, uma vara ligada com a válvula de selagem do fundo é conectada com o topo da barra de conexão das unidades elevatórias, e esta é empurrada na direção para cima pelo par de unidades elevatórias 36 de forma a aumentar ou abaixar o corpo da válvula (válvula de selagem de fundo e lança simulada). Devido a esses meios, torna-se possível usar-se efetivamente o espaço lotado acima do vaso de refino a vácuo 1 e estende a curso de elevação da válvula de selagem de fundo 34 com a lança simulada 33. Na presente invenção, a lança simulada 33 não interferirá com a liga e os materiais secundários no momento da carga de liga e de materiais secundários. Por outro lado, quando há algum desvio no espaço superior, é possível não fazer a válvula de selagem de fundo e a lança simulada uma estrutura integral e arranjar-se a válvula de selagem de fundo no funil a vácuo intermediário e ajustar a lança simulada sozinha na porta de adição de liga e de material secundário. Entretanto, nesse caso, é possível manter-se um carregamento estável da liga e a capacidade de selagem aumentando-se e diminuindo-se os dois ligados em conjunto.

Além disso, na presente invenção, para também aumentar o e-feito de selagem, o orifício de selagem 37 para soprar o gás de selagem (principalmente nitrogênio) para a lança simulada 33 é fornecido nas paredes internas da porta de adição de liga e de material secundário 40. A taxa de fluxo do gás de selagem pode ser adequadamente controlada por uma válvula de ajuste de fluxo (não-mostrada) de acordo com as condições de refino. No período da fase inicial para a fase média da des-carburação onde a concentração no fundido é alta e a taxa de sopro de oxigênio é grande, o respingo do metal e da escória é violento, de forma que a taxa de fluxo do gás de selagem é tornado maior. No período a partir do meio para a fase final da descarburação onde os respingos do metal e da escória são pequenos, a taxa de fluxo do gás de selagem é reduzida. A região de baixa taxa de fluxo do gás de selagem na fase final da descarburação também contribui para a melhoria do grau a vácuo no forno, de forma que isto promove vantajosamente a reação metalúrgica e é simultaneamente eficaz para redução da concentração de nitrogênio no fundido.

Além disso, no momento da adição da liga e dos materiais secundários, é preferível reduzir-se a taxa de fluxo do gás de selagem de forma que a liga e os materiais secundários fluam facilmente para o lado de dentro do forno. Nesse momento, há uma preocupação de que o metal e a escória entrarão pela porta de adição de liga e de material secundário 40 e se depositarão nas paredes internas, mas a liga e os materiais secundários passam simultaneamente através da porta de adição 40, então a entrada do metal e da escória não é absolutamente um problema.

Por outro lado, o método de soprar-se gás de selagem inclui, em adição ao método acima, o método de introduzir-se o gás a partir do exterior através de uma lança simulada e uma vara da válvula de selagem do fundo e soprando-o a partir de uma pluralidade de furos fornecidos em torno da lança simulada para as paredes internas da porta de adição de liga 40. No topo do espaço abaixo da cobertura a vácuo, a cobertura média 31 é arranjada para evitar os respingos de metal e escória, mas a cobertura média 31 é refrigerada pelo gás inerte (principalmente nitrogênio).

Na presente invenção, é possível utilizar-se o gás inerte acima como gás de selagem a ser soprado do orifício de selagem 37 na direção da lança simulada 33. Normalmente, o gás que refrigera o núcleo de metal da cobertura média 31 é enviado na direção oposta como rota de fornecimento e descarregado na atmosfera, mas o gás está em alta temperatura e o ruído no momento de descarga de gás torna-se um problema, então isto tem que ser lidado por um equipamento complicado e no fim os custos de capital são reduzidos.

Além disso, na presente invenção, é possível usar-se conjuntamente uma fonte de fornecimento para o gás para resfriar o núcleo metálico da cobertura média 31 e o gás de selagem soprado a partir do orifício de selagem (ambos principalmente nitrogênio), então é possível alcançar-se uma redução do custo do gás.

Além disso, o gás (nitrogênio) usado para resfriar o núcleo metálico da cobertura média 31 torna-se alto em temperatura, então mesmo se usar-se a mesma quantidade como gás de selagem, a taxa de fluxo do gás quando descarregado a partir do orifício de selagem e passando através do vão entre as paredes internas da porta de adição de liga e de material secundário 40 e a lança simulada 33 tornar-se-á maior. Como resultado, a entrada do metal e da escória pode ser mais evitada e o efeito de selagem tor-na-se maior.

Quando não se usa uma cobertura média 31, o gás de selagem é soprado diretamente na porta de adição de liga 40, mas o método de estender-se um tubo para o lado de dentro do conduto de gás de exaustão de alta temperatura para troca de calor, aumentando-se a temperatura do gás de selagem, e soprando-se o gás para a porta de adição de liga 40 de forma a se obter o efeito de um gás de temperatura mais alta e uma taxa de fluxo mais alta está também incluída na presente invenção.

Como gás de selagem, é usado principalmente o nitrogênio, mas o gás necessita apenas ser inerte. Em aditamento ao nitrogênio, é possível usar-se argônio, CO2, vapor, etc. sozinhos. Além disso é possível usar-se uma mistura desses gases. A lança simulada é exposta a uma alta temperatura, então é preferível fazer parte disso fora dos refratários. Além disso, ela pode ser refrigerada por refrigeração à água, refrigeração a ar, etc.. Esses métodos estão também incluídos na presente invenção. A seguir, uma unidade de detecção de vazamento de água no equipamento de refino da presente invenção será explicada. O gás de e-xaustão 15 produziu no forno de refino a vácuo 1 passa através do conduto de refrigeração à água 13, é enviado ao refrigerador de gás 16 conectado a ele, e é ali refrigerado. Após isso, ele passa do refrigerador de gás 16 através do conduto 14, é enviado para um coletor de sujeira do tipo seco 9, então é também enviado através do conduto 14 para a unidade de exaustão a vácuo 10, então é descarregado para a atmosfera.

Aqui, ramificando-se 0 conduto de sucção do gás de exaustão 24 para o medidor de umidade e o medidor de análise a partir de um estágio após o coletor de sujeira 9, parte do gás de exaustão é ramificada e introduzida no medidor de umidade 25. Como resultado, a umidade do gás de e-xaustão é medida no medidor de umidade 25, mas o medidor de análise do gás de exaustão é também arranjado naquela posição. O medidor de análise do gás de exaustão é fornecido após o coletor de sujeira 9, mas pode também ser fornecido após 0 refrigerador de gás 16. Além disso, 0 medidor de análise fornecido juntamente aqui pode ser localizado na mesma locação em alguns casos, mas pode também ser localizado separadamente a partir do medidor de umidade após a unidade de exaustão a vácuo 10 ou após o coletor de sujeira 9 em outros casos. O medidor de análise é fornecido conjuntamente de forma a medir simultaneamente pelo menos uma das concentrações ou pressões parciais de CO, CO2, O2, H2 ou outro gás quando se mede a umidade do gás de exaustão. Esses valores da análise são usados para se obter uma posição do estado de progressão da reação no vaso de refino a vácuo ou no forno metalúrgico e usado como guia de operações para soprar o gás no forno metalúrgico, carregando-se os materiais secundários e o material de refrigeração, etc. ou usado como informação para julgamento do fim da operação metalúrgica. Além disso, o valor medido do medidor de umidade pode ser utilizado não apenas como informação para o julgamento do vazamento de água, mas também como informação para julgamento do estado da reação dentro do vaso ou dentro do forno.

Em relação ao método de uso do equipamento, no tratamento do gás de exaustão do vaso de refino a vácuo 1, o gás de exaustão de alta temperatura produzido é resfriado pelo fornecimento de um gás refrigerador 16 no meio dos condutos ou refrigerando-se a água à parte média dos condutos. Com o sistema desses meios, a umidade relativa do gás de exaustão é medida continuamente e monitorada após o coletor de sujeira. Por exemplo, suponhamos que durante o refino a vácuo os tubos de água do refrigerador do gás 16 rache e a água de refrigeração se pulverize no gás de e-xaustão. Nesse caso, o vazamento de água é evaporado pelo gás de exaustão de alta temperatura e a pressão parcial do vapor do gás de exaustão aumenta, de forma que o medidor de umidade 25 fornecido após esse último pode detectar o aumento da umidade relativa. Isto é, o caso onde não há vazamento de água dentro da passagem do gás de exaustão e uma alta u-midade continua por um certo tempo em relação à umidade relativa do gás de exaustão no estado normal é julgado como significando a ocorrência de vazamento de água e é tomada uma providência quanto ao equipamento e à operação. Note que a invenção não é limitada à detecção de apenas umidade. É também possível detectar-se a pressão parcial do vapor.

Como exemplo específico das medidas para o equipamento e a operação, a ação necessária para o trabalho de reparo da locação de vazamento de água, por exemplo, quando se separa o forno metalúrgico e os condutos de exaustão ou se fornece um canal de bypass, mudando-se o caminho do lado do bypass, é tomada imediatamente após a detecção do vazamento de água. Um trabalho de reparo rápido para localização de um vazamento de água é importante. Uma detecção em breve tempo de vaza- mentos de água permite reparar-se as locações para mantê-los pequenos em muitos casos e permitir o reparo a ser terminado facilmente em um curto espaço de tempo. Além disso, em alguns casos, é possível emitir-se apenas um aviso e adequadamente parar-se a operação do equipamento.

Normalmente, quando se separa parte do gás de exaustão e mede-se a umidade no gás de exaustão ou analisa-se e mede-se o gás, o gás de exaustão no conduto é absorvido pela bomba de sucção e o gás de exaustão para análise é diretamente fornecido ao medidor de análise. Con-seqüentemente, uma simples bomba de sucção é suficiente. Entretanto, quando se mede a umidade do gás de exaustão sob vácuo ou se analisa e mede o gás, têm de ser fornecidas duas bombas de sucção. As razões para isto serão explicadas abaixo. Quando se absorve um gás de exaustão sob vácuo, o gás fornecido à unidade de análise torna-se uma pressão correspondente à pressão atmosférica, então a taxa de fluxo absoluta do gás de exaustão absorvido do vácuo pela mesma bomba de sucção (taxa de fluxo do gás convertido para o estado padrão) flutuará grandemente conforme o grau a vácuo. Isto é, a taxa de fluxo absoluta do gás de exaustão da sucção se tornará consideravelmente pequena no momento em que ocorrer um alto vácuo se comparado com o momento de baixo vácuo. Conseqüentemente, quando se usa a mesma bomba de sucção, a taxa de fluxo do gás fornecido ao medidor de umidade ou de análise e medição do gás flutuará grandemente dependendo do grau a vácuo. Por outro lado, para manter a precisão de medição da unidade de medição de umidade ou analisadora do gás, a flutuação na taxa de fluxo do gás fornecido a esses medidores deve ser evitada. Como meio para isto, são fornecidas duas bombas de sucção.

Note que a pressão parcial do vapor do gás de exaustão durante o refino a vácuo aumenta devido a outras razões que não o vazamento de água do equipamento em alguns casos. O vaso de refino a vácuo é carregado com o ferro liga, o material de refrigeração, cal virgem, e outros materiais secundários durante a operação. Esses materiais secundários contêm alguma umidade, então, após o carregamento, a pressão parcial do vapor no gás de exaustão aumenta temporariamente. Em particular, a cal virgem e outros materiais secundários absorvem facilmente a umidade e têm um grande teor de umidade, de forma que a quantidade de geração de vapor após a carga aumenta notadamente. Julgando-se apressadamente que um aumento na umidade relativa signifique um vazamento de água, o resultado será uma detecção errada. Portanto, os inventores investigaram em detalhe o comportamento da umidade relativa e como resultado descobriram que o aumento na umidade relativa devido ao vazamento de água torna-se contínuo. Enquanto há alguma flutuação, uma vez que a umidade aumenta, continua em um estado alto até o fim do tratamento. Por outro lado, descobriu-se que o aumento na umidade devido à adição da liga, material de refrigeração, materiais secundários, etc. no vaso de refino em curto prazo e quando decorre um certo tempo após a carga, a umidade cai para o nível de pré-carga. Portanto, é possível utilizar-se a diferença no comportamento do nível de umidade para julgar se há vazamento de água do sistema de refrigeração à á-gua.

Além disso, como outras razões para o aumento na umidade no gás de exaustão além do vazamento de água, algumas vezes o combustível gasoso, o combustível sólido, etc. contendo hidrocarbonetos são queimados com o propósito de fornecer uma fonte de calor no momento do refino em um vaso de refino. Por exemplo, se queimamos LNG, LPG, querosene, ou outro combustível com base de hidrocarboneto no vaso, uma grande quantidade de vapor entra no gás de exaustão. Entretanto, o tempo de fornecimento e a quantidade de fornecimento tornam-se claros e a quantidade de entrada de vapor no gás de exaustão pode ser estimada com uma precisão relativamente boa. Portanto, é suficientemente possível separar esses efeitos dos resultados das medições da pressão parcial do vapor no gás de e-xaustão.

Especificamente, para julgar-se o vazamento de água, é suficiente descobrir-se previamente e similarmente ajustar-se o tempo contínuo de aumento da umidade após o carregamentos partir dos ajustes avançados da taxa de mudança de umidade e os seus níveis de umidade e os tipos e quantidades da liga, material de refrigeração, material secundário, ou outros componentes adicionados ao interior do vaso naqueles momentos, posteriormente ajustar-se previamente o aumento de umidade estimado a partir do tempo de fornecimento e da quantidade de fornecimento do combustível contendo hidrocarbonetos, e julgar se há vazamento de água e automaticamente emitir um sinal de aviso ou um sinal de controle quando os ajustes da umidade contínua e o tempo de aumento da umidade excederem o padrão de ajuste do nível de umidade e o nível de tempo. A seguir, a unidade de ventilação do gás e a cobertura impermeável do tanque de armazenagem de água de retorno no dispositivo de refino da presente invenção serão explicados. O gás de exaustão produzido no vaso de refino a vácuo 1 é resfriado pelo refrigerador de gás de exaustão 16, limpo pelo coletor de sujeira 9, e introduzido na unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor de múltiplos estágios. A unidade de exaustão a vácuo de múltiplos estágios executa inicialmente a absorção pelo ejetor n° 1, condensa o vapor no condensador n° 1 e repete a absorção e a condensação do vapor no ejetor n° 2 e no condensador n° 2. Finalmente, o gás é absorvido pela bomba a vácuo do tipo impermeável 11, e então passa através do tanque separador e é descarregado na atmosfera.

Aqui, a água condensada nos condensadores nos 1 e 2, a água de selagem da bomba a vácuo do tipo impermeável, e a água de refrigeração do tanque separador passam através do tubo 26 e são coletadas no tanque de armazenagem de água constituído pelo poço quente 27. A água de refrigeração do poço quente 27 é mantida no nível no tanque por um medidor de nível de água. Quando se aumenta o nível de água até um certo nível ou mais, a bomba de retorno 28 é iniciada e a água é retornada do poço quente 27 para a torre de refrigeração 29 através da tubulação de retorno. A água de refrigeração refrigerada pela torre de refrigeração passa através da tubulação de alimentação a partir da bomba de alimentação 30 e é enviada aos condensadores, à bomba impermeável, etc.. Conforme explicado acima, normalmente a bomba de alimentação pertence a um sistema de fonte de força diferente do da bomba de retorno do poço quente.

Um exemplo detalhado da área em torno do poço quente 27 será mostrado esquematicamente na Figura 8. O poço quente 27 é uma estrutura de concreto para armazenar água do condensador e a água de selagem da bomba impermeável, etc.. 0 topo é coberto por uma chapa de ferro 52 em vários locais diferentes do concreto 50. A água do condensador e a água de refrigeração fluindo da bomba impermeável pela tubulação de água de selagem 26 são armazenadas temporariamente em água 53 armazenada no poço quente. Uma bomba de fornecimento é iniciada de acordo com o nível de água armazenada no lado esquerdo da figura para enviar a água através da tubulação de alimentação 54 para a torre de refrigeração 29.

Na técnica anterior, conforme explicado acima, a água do condensador e a água de selagem da bomba impermeável são acompanhadas com bolhas de gás contendo CO e então a concentração de CO no poço quente aumenta. Além disso, durante o tempo de refino a vácuo, a taxa de fluxo da água de refrigeração muda grandemente. Juntamente com isso, o interior do poço quente muda entre uma pressão positiva e uma pressão negativa. Quando torna-se pressão positiva, o gás contendo CO escapará das juntas de concreto superiores e da chapa de ferro resultando em um estado de perigo extremo de envenenamento por CO na vizinhança.

Portanto, a prática é fornecer um conduto de exaustão 55 e ventilar o interior do poço quente com um soprador de exaustão 56 a partir da porta de saída da exaustão. Entretanto, com apenas a exaustão, o interior do poço quente passará a ter pressão negativa, as peças de selagem acima referidas se partirão, o vão se expandirá, e o ar será absorvido. Normalmente, isto não é um problema, mas quando o soprador de exaustão parar devido a um colapso ou blecaute, o CO escapará pelas partes seladas do poço seco com grandes vãos resultando em uma situação perigosa.

Portanto, os inventores descobriram que evacuando-se o gás a partir do conduto de exaustão conectado ao topo do poço quente usando-se um meio de absorção e guiando-se o gás de ventilação do confuto de absorção do gás de ventilação conectado ao topo do poço quente para o interior do tanque de armazenagem de água de retorno, é possível reduzir-se a pressão negativa no interior do poço quente e é possível eliminar-se quase completamente os danos às peças seladas entre o concreto e a chapa de ferro.

Especificamente, isto é alcançado colocando-se o conduto de exaustão 55 no topo do poço quente, evacuando-se o interior do poço quente por um soprador de exaustão 56 servindo como meio de absorção, colocando-se um conduto de gás de exaustão 55-1 no topo do poço quente, fazendo o ar fluir da porta de introdução do gás de ventilação 57, e ventilando positivamente o interior do poço quente. Aqui, como gás de ventilação, é preferível usar-se ar do ponto de vista de custo e do ponto de vista de segurança.

Por exemplo, ocorre um fluxo de ventilação no tanque conforme mostrado pelo fluxo 58 do gás de ventilação. O interior do poço quente torna-se uma atmosfera de ar enquanto o gás contendo CO é absorvido para fora. Além disso, a pressão negativa dentro do poço quente torna-se menor que o ar fluindo do conduto. Torna-se possível eliminar quase completamente o dano aos selos entre o concreto traseiro e a peça de chapa de ferro.

Além disso, os inventores conduziram uma pesquisa detalhada na pressão interna dentro do poço quente em relação às operações de refino a vácuo e como resultado foi descoberto que, conforme explicado acima, o interior de um poço quente não apenas tomar-se-á uma pressão negativa, mas também torna-se uma pressão positiva ou uma pressão negativa. Por exemplo, como uma operação prévia ao início de uma operação a vácuo, há um método de operação de fechar-se a válvula a vácuo 23 da Figura 4, eva-cuar-se o espaço do coletor de sujeira 9 para a bomba a vácuo 11 usando-se prevíamente a bomba a vácuo do tipo impermeável 11 (doravante referido como tratamento pré-vácuo) e, simultaneamente com o início da operação, abrir-se a válvula a vácuo 23 e evacuar-se o lado do vaso de refino a vácuo. Nesse momento, o grau a vácuo do tratamento pré-vácuo deteriora-se rapidamente (por exemplo, cai de 1,33 x 104 Pa para 6,67 x 104 Pa), então a água do condensador flui rapidamente no poço quente e, embora por um tempo curto, o gás dentro do poço quente é comprimido resultando em uma grande pressão positiva. Uma pesquisa feita pelos requerentes revelou que 1,96 x 103 Pa ou mais foi alcançada em muitas corridas. Conseqüentemente, mesmo absorvendo-se o gás por um soprador de exaustão, nesse momento, o interior do poço quente não pode ser mantido a uma pressão negativa. Entretanto, com o método da presente invenção, o dano às partes seladas é pequeno, de forma que a quantidade de vazamento do gás pode ser mantida pequena. Além disso, o interior do poço quente é positivamente substituído por ar, então mesmo se o interior do poço quente tornar-se uma pressão positiva e uma pequena quantidade de gás vazar, o gás CO contido pode ser mantido em um nível que não cause nenhum problema de saúde. A Figura 9 ilustra o caso de fornecimento de duas coberturas impermeáveis 51 (vista lateral).

As duas coberturas impermeáveis 51 fornecidas no topo do poço quente compreendem um vaso cilíndrico em forma de tubo duplo tendo um tubo externo 59 e um tubo interno 60 em uma chapa de ferro 52 do topo do poço quente e uma chapa de separação 61 capaz de ser inserida entre os tubos interno e externo. De acordo com a necessidade, um peso 62 é usado para aumentar o peso da chapa de separação. Entretanto, uma vez que o peso da chapa de separação sozinha não é normalmente suficiente para suportar a pressão do gás no poço quente, o peso é normalmente preferivelmente geralmente usado.

Especificamente, o tubo interno 59 é menor que o tubo externo 60. No estado com a cobertura de separação 61 inserida, a água de sela-gem da cobertura impermeável é fornecida a partir da parte externa do tubo externo 60. A água é fornecida continuamente de forma que a água de sela-gem entra no tubo interno a partir do lado do tubo externo da cobertura de separação e transborda da extremidade do topo do tubo interno, viaja ao longo das paredes internas do tubo interno, e flui para dentro do poço quente. A altura da água de selagem é projetada para que no momento de uma operação normal de refino a vácuo, devido à água de selagem, o gás dentro do poço quente não vazará para o exterior e a água de selagem não será cortada mesmo com flutuações de pressão de pressão positiva para pressão negativa do gás no poço quente. Se entretanto, a água dentro do poço quente transbordar e for encher o interior da cobertura impermeável devido a uma ou outra razão conforme explicado acima, o aumento no nível da água fará com que a cobertura de separação 61 seja levantada e a água vazará para o lado externo a partir do vão entre os tubos interno e externo. Devido a isso, é possível facilitar-se grandemente a força que age nas partes que ligam a chapa de ferro e o concreto no topo do poço quente e os danos às partes de selagem podem ser mantidos extremamente menores. O tamanho e o número das coberturas impermeáveis colocadas no poço quente podem ser adequadamente ajustadas de acordo com a quantidade total de água do condensador de água fornecido, a água de selagem para a bomba impermeável, etc. Por exemplo, se a quantidade total de água for 600 t/h ou similar, pode ser referido como uma modalidade de bom senso o fornecimento de duas coberturas impermeáveis de forma cilíndrica de diâmetros de 500 mm para permitir que a água do transbordamento escape para o lado de fora. A seguir, uma faixa preferível de ajustes do peso da cobertura de separação será explicada. A pressão dentro do poço quente, conforme explicado acima, algumas vezes atinge mais de 1,96 x 103 Pa. Como pressão, este é um valor pequeno, mas se essa pressão age em uma área de um certo tamanho, ela se torna uma grande pressão. Explicando isso usando-se a cobertura impermeável acima referida, a cobertura é uma forma cilíndrica de diâmetro de 500 mm, assim se uma pressão de 1,96 x 103 Pa age sobre ela, uma força de cerca de 40 kg agirá empurrando para cima a cobertura de separação 61. Portanto, se o peso da cobertura de separação for de 10 kg, será necessário ajustar-se o peso adicionando-se um peso de 30 kg para torná-lo 40 kg. Conseqüentemente, o peso da porção de cobertura da porção de cobertura impermeável constituída pela cobertura de separação 61 e o peso 62, se generalizado, deve satisfazer a seguinte fórmula (1): (W1+W2) x 9,8 > P x S...(1) onde W1: peso da cobertura de separação (kg) W2: peso do peso colocado na cobertura de separação (kg) P: pressão máxima do gás que age dentro do tanque de armazenagem de água de retorno (Pa) S: área máxima de projeção da superfície interna das coberturas móveis de separação no plano horizontal (m2) Na Figura 9, W1+W2 é o peso total da cobertura móvel de separação 61 e do peso 62, P é a pressão máxima de gás no poço quente, e S é a área de projeção horizontal da cobertura de separação 61. A seguir, a altura da impermeabilização preferível da cobertura de separação será explicada. A pressão dentro do poço quente, conforme explicado acima, algumas vezes atinge um valor acima de 1,96 x 103 Pa. Portanto, é necessário assegurar-se uma certa altura de impermeabilização de forma que o selo não seja quebrado e o gás não escape para o lado de fora.

Por exemplo, na Figura 9, assumindo-se que uma pressão P de 1,96 x 103 Pa age no interior, o nível de água no exterior das paredes laterais da cobertura de separação 61 tornar-se-ia cerca de 200 mm mais alto que a parede d’água interna. Portanto, a altura H do tubo externo 59 no lado de fora das paredes da cobertura de separação tem que estar acima (200 + L) mm considerando-se a altura da passagem da água de selagem L mm conectando o interior e o exterior da cobertura de separação.

Conseqüentemente, a altura da impermeabilização da cobertura impermeável, se generalizado, deve satisfazer a seguinte fórmula (2): H-L >9,8x 103x P......(2) onde H: altura do tubo externo do lado de fora da parede lateral da cobertura de separação da cobertura impermeável (m) P: pressão máxima do gás agindo no interior do tanque de armazenagem de água de retorno (Pa) L: altura da passagem de água de selagem entre o tubo interno e o tubo externo da cobertura impermeável (m) Exemplos A presente invenção foi aplicada quando se produzia aço inoxidável SUS304 (8% em peso de níquel e 18% em peso de cromo)em um forno AOD de 60 t de fundido conforme mostrado na Figura 1. No refino à pressão atmosférica, o sopro inferior é executado no mesmo estado mostrado na Figura 1(b) e, de acordo com a necessidade, o sopro superior é usado conjuntamente. No refino a vácuo, o sopro inferior é executado após reduzir-se a pressão no interior do vaso de refino no estado mostrado na Figura 1 (a). A concentração de carbono no fundido no momento do início da produção é de cerca de 1,6%. O refino por descarburação é executado até uma concentração de carbono de 0,04%, então a pressão dentro do vaso é retornada para a pressão atmosférica enquanto se adiciona a liga Fe-Si como um agente de redução para reduzir o cromo oxidado durante a descarburação e apenas o gás argônio é soprado para redução. O aço é tomado em uma panela. (Exemplo 1) O padrão mostrado na Tabela 1 foi usado para o refino. A primeira etapa foi feita com refino à pressão atmosférica com os sopros de topo e de fundo e uso apenas do gás oxigênio como gás de sopro de fundo. Uma concentração de carbono de 0,5 a 0,15% foi feita na segunda etapa. A pressão dentro do vaso na segunda etapa foi tornada uma pressão de dois estágios de 46 kPa (350 Torr) e 33 kPa (250 Torr), as taxas de sopro do gás de fundo foram tornadas 0,9 e 0,5 Nm3/min, e o gás soprado foi oxigênio somente. A terceira etapa foi feita com refino de descarburação até uma concentração de carbono de 0,04% a uma pressão dentro do vaso de pressão de dois estágios de 13 kPa (100 Torr) e 5 kPa (40 Torr) e uma taxa de sopro de gás de sopro inferior mantido a 0,5 MNm3/min.

Na primeira etapa, o gás oxigênio é soprado sozinho até que a concentração de carbono atinja 0,5%, então enquanto a eficácia do oxigênio para descarburação cai um pouco e a oxidação do cromo aumenta, é possível reduzir a quantidade de uso do gás argônio, que é caro. Note que na região de concentração de carbono de 0,7 a 0,5% da primeira etapa, fazendo-se a razão do sopro do gás inferior (Vargônio não 1/0, mas 4/1, enquanto a quantidade de uso do gás argônio (caro) aumenta, a eficácia do oxigênio para a descarburação na região de carbono pode ser melhorada.

Na segunda etapa, a taxa de sopro do gás de sopro inferior foi aumentada para 0,9 a 0,5 Nm3/min de forma a fazer a pressão dentro do vaso aumentar para 46 kPa (350 Torr) para 33 kPa (250 Torr) enquanto se mantém a eficácia do oxigênio para descarburação. Como um resultado, foi possível realizar-se uma redução na geração de sujeira e um tempo de refino mais curto.

Também na terceira etapa a pressão dentro do vaso foi tornada 13 kPa (100 Torr) e a taxa de sopro do gás de sopro inferior foi mantida a 0,5 Nm3/min sob condições de 5 kPa (40 Torr), onde foi possível manter-se a alta eficácia do oxigênio para descarburação e contribuir-se para um tempo de refino mais curto.

Tabela 1 (Exemplo Comparativo 1) O padrão mostrado na Tabela 2 foi empregado para refino. O refino à pressão atmosférica foi executado para uma concentração de carbono de 1,6 a 0,4% e o refino a vácuo foi executado para uma concentração de carbono de 0,4% e menos. As condições de refino à pressão atmosférica foram similares àqueles da primeira etapa do Exemplo 1. A taxa de sopro do gás de sopro de fundo no refino a vácuo foi tornada 0,3 Nm3/min como o nível convencional. Uma vez que a taxa de sopro do gás de sopro de fundo era baixa, a partir do ponto de vista de evitar a queda na eficácia do oxigênio para descarburação e evitando-se um aumento na geração de sujeira, a pressão dentro do vaso foi tornada um máximo de 20 kPa (150 Torr).

Uma vez que a taxa de sopro do gás de sopro do fundo foi preponderantemente menor que o exemplo acima da presente invenção, o tempo de refino foi grandemente prolongado. Comparado com o exemplo 1, o tempo do refino a vácuo foi cerca de 2,5 vezes mais longo e o tempo total de refino necessário foi também cerca de 1,8 vezes mais longo. Portanto a fundição contínua para cargas de fundição contínua em um processo de fundição contínuo tornou-se impossível.

Tabela 2 (Exemplo 2) No primeiro refino a vácuo, a pressão foi restaurada para a pressão atmosférica uma vez que quando a descarburação progrediu para uma concentração de carbono de 0,08%, então o vaso foi novamente evacuado e o refino por descarburação foi executado até a concentração de carbono alvo. A taxa de sopro do gás de sopro de fundo no refino a vácuo foi tornado 0,5 Nm3/min por tonelada de fundido. A Tabela 3 mostra os resultados da presente invenção.

Em um Exemplo Comparativo, o refino a vácuo foi executado continuamente até alcançar a concentração de carbono alvo. A taxa de sopro do gás de sopro de fundo no refino a vácuo foi tornado 0,5 Nm3/min por tonelada de fundido da mesma forma como no exemplo da presente invenção até uma concentração de carbono de 0,15%. Em uma região de concentração de carbono inferior, foi tornado 0,3 Nm3/min por tonelada de fundido da mesma forma que no passado. A Tabela 4 mostra os resultados do E-xemplo Comparativo.

Tabela 3 Tabela 4 No Exemplo Comparativo mostrado na Tabela 4, o refino por descarburação a partir de uma concentração de carbono de 0,08% a 0,01% necessitou um tempo de 21 minutos. Por outro lado, na presente invenção mostrada na Tabela 3, o refino por descarburação a partir de uma concentração de carbono de 0,08% a 0,01% foi completada em 8 minutos combinando-se o tempo de restauração da pressão e o tempo de evacuação. Isto é, quando se refina aço ao cromo fundido com carbono ultrabaixo de uma concentração de carbono de um alvo de 0,01%, quando se usa a presente invenção, foi possível encurtar-se o tempo de refino por 13 minutos se comparado com o passado.

Como resultado de ser capaz de encurtar o tempo de refino por descarburação, foi possível obter-se os efeitos de reduzir-se as unidades primárias de gás inerte, reduzindo as unidades primárias refratárias devido ao prolongamento do tempo de vida do vaso de refino, reduzindo as unidades primárias de vapor usadas para os ejetores do vapor de exaustão a vácuo, reduzindo a perda de calor devido ao longo refino, etc. Além disso, com o método da presente invenção, é possível produzir-se até mesmo aços com carbono ultrabaixo sem prolongar grandemente o tempo de produção se comparado com aços com concentração normal de carbono e portanto uma fundição contínua em um processo de fundição contínua torna-se possível. Aplicabilidade Industrial A presente invenção permite a agitação forte do fundido na região de carbono médio, em particular na região de uma concentração de carbono de 0,2 a 0,5%, no refino a vácuo de aço fundido ao cromo de forma a permitir o refino a vácuo de alta eficácia de oxigênio na descarburação a uma pressão de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr). Como resultado, a geração de sujeira pode ser suprimida e além disso um aumento na taxa de sopro do gás de sopro de fundo pode ser alcançado, portanto o tempo de refino pode ser encurtado. A presente invenção também permite a seleção de uma pressão maior como a atmosfera no vaso de refino mesmo na região de carbono maior que a região de carbono onde a operação a vácuo de 33 a 53 kPa (250 a 400 Torr) é executada de forma a permitir o uso de uma operação a vácuo ao invés de uma operação à pressão atmosférica e portanto permite que a quantidade de uso do gás inerte oneroso seja diminuída e a produtividade seja melhorada. A presente invenção também permite a adoção de tratamentos a vácuo de dois estágios compreendendo a execução de refino por descarbu-ração de aço fundido ao cromo de ultrabaixo carbono no forno de refino a vácuo AOD onde se faz aumentar a pressão dentro do vaso uma vez que em um estado onde a descarburação progrediu até certo ponto no refino sob vácuo, então novamente diminuindo-se a pressão e retomando-se o refino sob vácuo e um maior aumento na taxa de sopro do gás de sopro de fundo se comparado com o passado de forma a realizar uma grande melhoria na taxa de descarburação na região de baixo carbono e uma grande redução no tempo total de refino por descarburação. Como resultado, torna-se possível de forma barata e facilmente produzir-se aço ao cromo de baixo carbono tendo uma concentração de carbono de não mais que 0,01 % em peso.

Além disso, a presente invenção estabelece uma unidade de exaustão a vácuo e um método de controle permitindo controlar o grau a vácuo dentro de um forno de refino a vácuo ou seus condutos para o refino por descarburação ao oxigênio de um fundido sob vácuo. Os efeitos no e-quipamento e na operação obtidos devido a isto são como segue: Primeiramente, um tempo total mais curto de tratamento a vácuo pode ser alcançado, a produtividade pode ser melhorada, e o tempo de vida dos refratários do forno de refino a vácuo pode ser melhorado.

Em segundo lugar, os respingos do metal e da escória durante o refino por oxigênio a vácuo, a fervura do metal, etc. podem ser eficazmente evitados e a prevenção do bloqueio da porta de adição de liga, a prevenção da deposição de metal na cobertura superior, a prevenção do bloqueio dos condutos de exaustão a vácuo, etc. podem ser alcançadas. Devido a isso, o tempo ocioso do equipamento é grandemente encurtado e a redução dos custos de manutenção e a melhoria da produtividade operacional podem ser alcançadas.

Além disso, a presente invenção permite uma selagem suficiente em uma porta de adição de liga e de material secundário no processo de refino sem problemas causados pelos respingos do metal e da escória, então é possível respingar grandemente as unidades primárias dos materiais e materiais secundários, possível encurtar o tempo de operação, e possível reduzir grandemente os custos de operação.

Além disso, a presente invenção pode medir e monitorar a umidade do gás de exaustão de forma a detectar uma pequena quantidade de vazamento de água dentro da passagem do gás de exaustão e portanto detectar o vazamento de água cedo e simultaneamente visivelmente melhorar a confiabilidade da detecção de vazamento de água. A presente invenção permite a provisão de um método e de um equipamento simplesmente tratando com o fluxo nos poços quentes, isto é, o vazamento de gás contendo CO do poço quente e a supressão de dano ao equipamento no momento de ocorrência de transbordamento de água de resfriamento no poço quente.

Claims

1. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido, o referido aparelho de refino para um aço ao cromo fundido compreendendo sucessivamente: um vaso de refino a vácuo (1), uma unidade de adição de liga e de submateriais fornecida acima do vaso de refino a vácuo (1), um refrigerador de gás de exaustão (8), uma válvula a vácuo (23), uma unidade de exaustão a vácuo (10) do tipo de ejetores de um estágio ou de múltiplos estágios, e uma bomba a vácuo do tipo impermeável (11); caracterizado por uma válvula de controle de pressão sob vácuo (22) para retornar parte do gás de exaustão de um local a jusante da referida bomba a vácuo do tipo impermeável (11) para um local a montante, antes da referida bomba a vácuo do tipo impermeável (11).

2. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser fornecido com meios (17, 18, 19, 21) para ajustar-se o grau de abertura da referida válvula de ajuste de pressão de controle a vácuo (22) para controlar-se o grau a vácuo dentro do referido vaso de refino a vácuo (1) para retornar-se parte do gás de exaustão exaurido da referida bomba a vácuo do tipo impermeável (11) a montante a passagem do gás de exaustão da referida bomba a vácuo do tipo impermeável.

3. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por fornecer meios de arranjar-se uma válvula a vácuo (14) entre o lado de exaustão da referida unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor (10) de um estágio ou de múltiplos estágios e a referida bomba a vácuo do tipo impermeável (11) e o lado do refrigerador de gás de exaustão (8) voltados para o vaso de refino a vácuo (1), fechando-se a referida válvula a vácuo (14) antes do início do refino a vácuo para colocar-se a unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetor (10) e a bomba a vácuo do tipo impermeável (11) em um estado a vácuo prévio, e abrindo-se a referida válvula a vácuo (14) simultaneamente com o início do refino a vácuo para aumentar-se o grau a vácuo do vaso de refino a vácuo (1).

4. Aparelho de refino para um aço ao cromo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por fornecer um meio para ajustar-se o grau de abertura da referida válvula de controle da pressão no controle a vácuo sob um vácuo prévio para restaurar até 10% do fluxo do gás de exaustão a montante após a referida bomba a vácuo do tipo impermeável (11) e então a-justar o grau a vácuo no referido vaso de refino a vácuo (1) quando se adiciona liga e submaterial durante o refino sob vácuo no vaso de refino a vácuo (1).

5. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma unidade de selagem tendo uma válvula de selagem (34) para selar uma porta de adição (40) no fundo da referida unidade de adição de liga e de material secundário e de ajustar uma lança simulada (33) integralmente com a referida unidade de selagem no fundo da referida válvula de selagem (34) ou ajustá-la ligada elevadamente com a referida unidade de selagem.

6. Aparelho de refino para um aço ao cromo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por fornecer uma porta de selagem para soprar gás de selagem para um vão entre as paredes internas (40) da porta de adição da referida unidade de liga e material secundário e a referida lança simulada (33).

7. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por fornecer uma cobertura central (31) tendo uma função de refrigeração no fundo da referida unidade de adição de liga e de material secundário (40).

8. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por fornecer na parte traseira do referido refrigerador de gás de exaustão (16) dentro do sistema do aparelho de refino uma unidade de detecção de vazamento de água capaz de detectar vazamentos pela medição de pelo menos um entre a temperatura do vapor e a pressão do vapor no gás de exaustão (15).

9. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por arranjar, na parte traseira da referida unidade de exaustão a vácuo do tipo ejetores de um estágio ou de múltiplos estágios (14) e da referida bomba a vácuo do tipo impermeável (11), um tanque de armazenagem de água de retorno (27) ligado a elas e preso a uma unidade de ventilação de gás (57, 58).

10. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por fornecer uma cobertura impermeável (61, 62) tendo uma separação (61), sem ser fixa, no topo do referido tanque de armazenagem de água de retomo (27).

11. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o peso da referida cobertura impermeável (61, 62) satisfaz a seguinte fórmula (1): (W1+W2) x 9,8 > P x S .... (1) onde W1: peso da cobertura de separação (kg) W2: peso do peso colocado na cobertura de separação (kg) P: pressão máxima (Pa) do gás que age dentro do tanque de armazenagem de água de retorno (27) S: área máxima de projeção da superfície interna das coberturas móveis de separação (61) no plano horizontal (m2)

12. Aparelho de refino para um aço ao cromo fundido de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que a altura da impermeabilização da referida cobertura impermeável (61, 62) satisfaz a seguinte fórmula: H - L > 9,8 x 103 x P.(2) onde H: altura do tubo externo do lado de fora da parede lateral da cobertura de separação da cobertura impermeável (m) P: pressão máxima (Pa) do gás agindo no interior do tanque de armazenagem de água de retorno (27) L: altura da passagem de água de selagem entre o tubo interno (59) e o tubo externo (60) da cobertura impermeável (m).