FI72747B - Foerfarande foer framstaellning av staol med laog vaetehalt. - Google Patents

Description

72747

Menetelmä vähävetvisen teräksen valmistamiseksi Förfarande för framställning av stäl med lag vätehalt

Keksinnön kohteena on yleisesti teräksen valmistus ja erikoisesti teräksen valmistus käyttämällä argon-happi-hiilenpoisto-menetelmää (AOD-menetelmää).

Teräksen suuri vetypitoisuus on yleensä haitallista. Suuren vetypitoisuuden omaavalle teräkselle on yleensä tunnusomaista sen pienempi taottavuus ja sitkeys verrattuna vähävetyisiin teräksiin. Raskaissa teräskappaleissa voi liian suuri vetvpi-toisuus jäähtymisen aikana johtaa sisäisten säröjen muodostumiseen. Tällaisista sisäisistä säröistä käytetään teräsvalmis-tuksessa yleensä nimityksiä suomut, halkeamat, pyöreät kalan-silmänkaltaiset vikakohdat tai hiussäröt.

Eräs teräsvalmistustekniikassa tunnettu menetelmä vedyn poistamiseksi terässulatteesta on kaasun poistaminen alipaineessa. Tämä menetelmä edellyttää kuitenkin kalliita ja vaikeasti huollettavia laitteita, ja vaatii myös joko lisälämmönlähteen käyttämistä tai sulatteen korkeaa lämpötilaa alipaineessa suoritetun käsittelyn aikana tapahtuvan lämmönmenetvksen kompensoimiseksi .

AOD-menetelmä on terästeollisuudessa saavuttanut laajaa käyttöä, koska sen avulla voidaan saavuttaa hiilenpoisto ja sulatteen puhdistus, suurentunut tuottavuus samoin kuin terässulat-teiden tarkka lämpötilan ja kemiallisen koostumuksen säätö. Vaikka AOD-menetelmässä saadaan standardikäyttöolosuhteissa valmistetuksi terästä, jonka vetypitoisuus sopii useimpiin käyttötarkoituksiin, ei tämä vetypitoisuus kuitenkaan ole riittävän pieni teräksessä, joka tullaan takomaan suuriksi kappaleiksi, kuten taoksiksi, jotka on tarkoitettu laivojen käyttöakseleiksi ja muiksi suuren poikkileikkauksen omaaviksi 2 72747 taoksiksi. On näin ollen toivottavaa voida valmistaa AOD-mene-telmän avulla määrättyjä käyttöjä varten terästä, jonka vety-pitoisuus on erittäin pieni.

AOD-menetelmä on hyvin tunnettu tämän alan tekniikassa. Pe-rus-AOD-puhdistusmenetelmä on selitetty US-patenttijulkaisussa nro 3 252 790 (Krivsky). Tämän patenttijulkaisun mukaisen menetelmän parannus, joka koskee kaasujen ohjelmoitua puhaltamista, on selitetty US-patenttijulkaisussa nro 3 046 107 (Nelson ja kumpp). Typen käyttäminen yhdessä argonin ja hapen kanssa määrättyjen typpipitoisuuksien saavuttamiseksi on selitetty US-patenttijulkaisussa nro 3 754 894 (Saccomano ja kumpp.). Parannettu AOD-menetelmä, johon liittyy tietokoneohjelma, on selitetty US-patenttijulkaisussa 3 816 720. AOD-me-netelmän muunnos on myös esitetty US-patenttijulkaisussa 3 816 135 (Johnson ja kumpp), jonka mukaan vesihöyryä tai ammoniakkia käytetään yhdessä hapen kanssa sulan metallin puhdistamiseksi. US-Reissue-julkaisussa 29 584 on selitetty AOD-menetelmä, jossa hiilenpoistoa on nopeutettu lisäämättä tulenkestävän vuorauksen kulumista. US-patenttijulkaisussa nro 4 187 102 (Choulet ja Mehlman) on selitetty menetelmä sellaisen terässulatteen lämpötilan säätämiseksi, joka on puhdistettu soveltamalla pinnanalaista paineilmapuhdistusta, kuten AOD-menetelmää. Menetelmä tärskymisen säätämiseksi teräksen pinnanalaisessa paineilmapuhdistuksessa, kuten AOD-menetelmäs-sä, on selitetty US-patenttijulkaisussa nro 4 278 464 (Bury ja kumpp).

Tämän keksinnön eräänä tarkoituksena on näin ollen aikaansaada entistä parempi AOD-menetelmä vähävetyisen teräksen valmistamiseksi. Edellä esitetyt ja muut tavoitteet, jotka selviävät tämän alan ammttimiehille tästä selityksestä, saavutetaan soveltamalla menetelmää teräksen valmistamiseksi, jonka mukaan terässulate panostetaan puhdistusastiaan, jossa on vähintään yksi upoksissa oleva putki, lisätään sulatteeseen seostamisai-neita ja kuonaa muodostavia aineita, poistetaan hiiltä sulatteesta suihkuttamalla sulatteeseen yhden tai useamman putken läoi kaasuseosta, joka sisältää happea ja laimennuskaasua, 3 72747 jolloin hiilenpoiston jälkeen seuraa vähintään yksi pelkistys-tai viimeistysvaihe, joka tunnetaan siitä, että sulatteeseen puhalletaan huuhtelu kaasua yhden tai useamman putken läpi, jolloin putkea tai putkia jäähdytetään kaasulla valmistusmenetelmän ainakin erään osan aikana, tunnettu siitä, että valmistetaan vähävetyistä terästä, jonka menetelmän mukaan yhdistelmänä : (A) aikaansaadaan pääasiallisesti kuiva puhdistusastia, johon sulate panostetaan, (B) johdetaan pääasiallisesti kuivaa jäähdytyskaasua yhteen tai useampaan putkeen, (C) lisätään pääasiallisesti kaikki kuonaa muodostavat aineet sulatteeseen ennen hiilenpoiston aloittamista, (D) sulatetaan kuonaa muodostavat lisäaineet ennen hiilenpoiston aloittamista, (E) lisätään pääasiallisesti kaikki vaikeasti hapetettavat seostamislisäaineet sulatteeseen ennen hiilenpoiston aloittamista, (F) poistetaan hiiltä sulatteesta pääasiallisesti sen tavoiteltuun hiilipitoisuuteen puhaltamalla sulatteeseen mainitun yhden tai useamman putken läpi hapen ja laimennuskaasun seosta niin kauan, että saadaan vähintään noin 0,2 paino-% hiiltä poistetuksi sulatteesta, jolloin virtaava kaasumäärä pidetään riittävän suurena sellaisen poistokaasuvirran kehittämiseksi, joka kykenee estämään ilman tunkeutumisen astiaan, ja (G) ylläpidetään mainittu poistokaasujen virtaus pelkistys-ja/tai viimeistysvaiheiden aikana puhaltamalla riittävän paljon huuhtomiskaasua sulatteeseen yhden tai useamman putken läpi siten, että kaasumäärä on vähintään noin 2,84 m^ sulate-tonnia kohden.

Yksityiskohtainen selitys Tässä käytetyllä sanonnalla "argon-happi-hiilenpoistomenetelmä (AOD)" tarkoitetaan menetelmää vähintään yhdellä upoksissa olevalla putkella varustetussa puhdistusastiassa olevan sulan metallin puhdistamiseksi, jonka menetelmän mukaan (a) puhalletaan sulatteesen yhden tai useamman putken läpi happea ja 4 72747 laimennuskaasua sisältävää kaasuseosta, jossa laimennuskaasun tehtävänä on sulatteen hiilenpoiston aikana muodostuneissa kaasukuplissa olevan hiilimonoksidin osapaineen pienentäminen ja/tai sulatteeseen puhalletun hapen syöttömäärän muuttaminen ilman, että sanottavasti muutetaan koko puhallettua kaasumää-rää, ja tämän jälkeen (b) suihkutetaan huuhtelukaasua sulatteeseen yhden tai useamman putken läpi, jolloin tämän huuhte-lukaasun tehtävänä on poistaa epäpuhtauksia kaasunpoiston, pelkistämisen, haihduttamisen avulla tai vaahdottamalla mainitut epäpuhtaudet ja saattamalla ne sulkeutumaan kuonaan tai reagoimaan sen kanssa. Menetelmä toteutetaan normaalisti ympäröimällä happipitoinen kaasuvirta rengasmaisella suojaväliai-nevirralla, jonka tehtävänä on suojata putkea tai putkia ja ympäröivää tulenkestävää vuorausta liialliselta kulumiselta. Soveltuvista laimennuskaasuista mainittakoon argon, helium ja typpi. Typpeä pidetään edullisena, ellei vähätyppinen teräs ole tavoiteltu tuote, missä tapauksessa edullisesti käytetään argonia. Käyttökelpoisia huuhtelukaasuja ovat argon, helium ja typpi, jolloin edullisesti käytetään typpeä tai argonia. Käyttökelpoisia suojaväliaineita ovat argon, helium, typpi, hiilimonoksidi tai hiilidioksidi, jolloin edullisesti käytetään typpeä tai argonia. Kuten tunnettua voidaan ylimalkaisessa AOD-menetelmässä käyttää vetyä, vesihöyryä tai hiilivetyväli-ainetta yhtenä tai useampana laimennuskaasuna, huuhtelukaasuna tai suojaväl laineena. Haluttaessa valmistaa vähävetyistä terästä, ei tällaisia vetypitoisia väliaineita voida käyttää AOD-menetelmässä.

Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "upoksissa oleva putki" tarkoitetaan laitetta, jonka avulla kaasuja voidaan puhaltaa terässulatteeseen tämän pinnan alta.

Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "pelkistysvaihe" tarkoitetaan hiilenpoiston aikana hapettuneiden metallien talteenottoa lisäämällä sulatteeseen pelkistys-ainetta, kuten piitä tai piipitoista rautalejeerinkiä , tai alumiinia, minkä jälkeen sulate huuhdotaan pelkistysreaktion täydentämiseksi.

5 72747 Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "viimeistysvaihe" tarkoitetaan sulatteen kemiallisen koostumuksen lopullisia säätöjä lisäämällä sulatteeseen tarvittavaa materiaalia, minkä jälkeen sulate huuhdotaan tasaisen koostumuksen varmistamiseksi.

Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "sulatusaineen lisääminen" tarkoitetaan kuonaa muodostavien lisäaineiden pääasiallista liuottamista sulatteeseen.

Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "helposti hapettuvat lejeerauslisäaineet" tarkoitetaan aineita, jotka eivät pelkisty piitä lisättäessä terässulatteeseen.

Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "vaikeasti hapetettavissa olevat lejeerauslisäaineet" tarkoitetaan aineita, jotka voidaan pelkistää lisäämällä piitä terässulatteeseen.

Tässä selityksessä ja vaatimuksissa käytetyllä sanonnalla "poistokaasut" tarkoitetaan niitä kaasuja, jotka poistuvat terässulatteesta hiilenpoiston, pelkistyksen ja viimeistyksen aikana.

Tämä keksintö on AOD-menetelmän parannus, jonka avulla menetelmää voidaan käyttää vähävetyisen teräksen valmistamiseksi. Keksintö perustuu siihen havaintoon, että eräät vaiheet ovat välttämättömät vähävetyisen, AOD-menetelmän mukaan puhdistetun teräksen valmistamiseksi, ja että kaikki nämä vaiheet ovat välttämättömät menetelmässä halutun tuloksen saavuttamiseksi.

Sanonta "vähävetyinen teräs" tarkoittaa yleensä terästä, jonka vetypitoisuus on pienempi kuin 2 ppm. Tarkka pysyminen tässä määrässä on kuitenkin epäkäytännöllistä niiden vaikeuksien takia, joita esiintyy teräsvalmistustekniikkaan liittyvään näytteenottoon. Näistä vaikeuksista ja niistä aiheutuvista näyteanalyysin epätarkkuuksista mainittakoon vedyn menetys, 6 72747 kun näyte kuljetetaan puhdistusastiasta analyysikojeeseen, ja lisäksi yleisesti puuttuva luottamus siitä, että jokin määrätty näyte tarkasti edustaa koko sulatetta puhdistusastiassa olevan sulatteen puuttuvan kemiallisen tasakoostumuksellisuu-den takia.

Seuraavassa selitetään tämän keksinnön mukainen menetelmä yksityiskohtaisesti.

Terässulate panostetaan puhdistusastiaan, jonka sisäsivu on kuiva. Jos puhdistusastiaa on juuri tätä ennen käytetty teräs-sulatteen puhdistamiseksi, ei käyttöhenkilökunnan tarvitse puhdistaa astiaa, koska puhdistusastia tulee yleensä olemaan riittävän kuiva. Ellei puhdistusastiaa ole juuri tätä ennen käytetty teräksen puhdistamiseksi, voidaan astia kuivata millä tahansa sopivalla kuivausmenetelmällä, esim. kohdistamalla polttimen liekki puhdistusastian sisäpintaan. Eräs keino varmistaa, että puhdistusastia on kuiva tämän keksinnön tarkoitusperiä varten, on käyttää puhdistusastiaa, jonka sisäpinnan lämpötila on vähintään 815 °C, edullisesti vähintään 981 °C.

Keksintöä sovellettaessa puhallusputki tai -putket jäähdytetään kaasulla valmistuksen ainakin erään osan aikana ja edullisesti koko valmistuksen aikana. Happea putken tai putkien läpi puhallettaessa näitä yleensä jäähdytetään suojaväliai-neella. Pelkistys- tai viimeistysvaiheiden aikana putki tai putket yleensä jäähdytetään huuhtelukaasulla, joka myös voi toimia suojaväliaineena. Puhdistusastiaa kallistettaessa puhdistetun sulatteen kaatamiseksi siitä sulatteen pinnan yläpuolella olevat putki tai putket yleensä jäähdytetään putken läpi menevällä ilmavirralla. Tämä ilmavirta saadaan tavallisesti kompressorista. Jos jäähdyttämiseen käytetään muuta kaasua kuin ilmaa, esim. putken tai putkien ollessa sulatteen pinnan alapuolella vaikkakin astia on kallistettu, saadaan jäähdytys-kaasu tavallisesti jäähdytyssäiliöstä, jolloin se yleensä on riittävän kuivaa siten, että käyttöhenkilökunnan ei tarvitse sitä mitenkään muuten kuivata. Jäähdytyskaasun ollessa ilmaa vaaditaan yleensä kuivausvaihe ennen kuin ilmaa käytetään.

7 72747 Tämä kuivausvaihe voidaan sopivasti toteuttaa saattamalla paineilma menemään kuivurin läpi, ennen kuin sen johdetaan putkeen tai putkiin. Jäähdytyskaasu sisältää edullisesti vähemmän kuin 100 ppm vettä (painon mukaan).

Keksintöä sovellettaessa pääasiallisesti kaikki kuonaa muodostavat lisäaineet lisätään sulatteeseen ennen hiilenpoiston alkamista. Kuonaa muodostavina lisäaineina ovat yleensä kalkki tai kalkin ja magnesiumin seos, mutta voidaan käyttää mitä tahansa materiaalia, joka muodostaa tehokkaan kuonan. Kuonaa käytetään oksidien neutraloimiseen siten, että rikki voidaan poistaa sulatteesta ja voidaan pienentää niitä happi-, typpi-ja vetymääriä, jotka joutuvat sulatteeseen tämän ollessa kosketuksessa ilman kanssa.

Tämän keksinnön menestyksellisen soveltamisen kannalta on erittäin tärkeää, että kuonaa muodostavat lisäaineet sekoitetaan sulatteeseen ennen hiilenpoiston alkamista. Näin on asianlaita, koska kuonaa muodostavat lisäaineet yleensä väistämättä lisäävät sulatteeseen huomattavan määrän vetyä, joka tavallisesti esiintyy vetenä. Ellei sulatteeseen lisätä pääasiallisesti kaikki kuonaa muodostavat lisäaineet ja näitä aineita ei sulateta ennen hiilenpoistoa niin, että vety on valmiina poistettavaksi sulatteesta koko hiilenpoiston ja tämän jälkeen seuraavan pelkistys- tai viimeistysvaiheen aikana, tulee sulatteeseen jäämään niin paljon vetyä, että tämän keksinnön tavoitetta ei saavuteta.

Terästä valmistettaessa on yleensä välttämätöntä lisätä lejee-rausaineita terässulatteeseen, joka panostetaan puhdistusasti-aan. Puhdistusastiaan panostetun terässulatteen kemiallinen koostumus vastaa harvoin halutun tuotteen laatuvaatimuksia. Näiden lejeerausaineiden lisäykset tehdään sulatteen saattamiseksi haluttuihin tai tavoiteltuihin laatuvaatimusrajoihin. Lejeerausmateriaalin lisääminen sulatteeseen on eräs vetyläh-de. Tämän keksinnön toteutumisen osana on näin ollen lisätä suurin osa lejeerausaineista tai edullisesti kaikki nämä le-jeerausaineet sulatteeseen ennen hiilenpoiston alkamista. Näin g 72747 meneteltäessä joutuu sulatteeseen lejeerausaineiden mukana lisätty vety poistamisen kohteeksi koko hiilenpoiston ja pelkistys- tai viimeistysvaiheiden aikana, minkä tuloksena saavutetaan vedyn maksimipoisto.

Le j eerausainel i säy kset lankeavat kuitenkin kahteen luokkaan, joista tässä yhteydessä käytetään nimityksiä heloosti hapetettavissa ja vaikeasti hapetettavissa olevat lisäykset. Vaikeasti hapetettavissa olevat lejeerausainelisäykset voivat muodostaa oksideja sulatteesen hiilenpoiston aikana, mutta ne voidaan pelkistää takaisin alkuainemuotoon myöhemmän pelkistys-vaiheen aikana. Helposti hapetettavissa olevat lejeerausaine-lisäykset, jotka myös muodostavat oksideja sulatteeseen hii-lenpoiston aikana, eivät pelkisty pelkistysvaiheessa. Tästä syystä on helposti hapetettavissa olevat lejeerausainelisäyk-set, kuten titaani, niobi, alumiini, vanadiini, jne., tehtävä hiilenpoistovaiheen jälkeen, kun taas pääasiallisesti kaikki vaikeasti hapetettavissa olevat lejeerausainelisäykset, kuten kromi, mangaani, nikkeli, molybdeeni, koboltti, kupari, jne., on lisättävä ennen hiilenpoistoa. Kuten edellä mainittiin, tulee puhdistusastiaan panostetun sulatteen kemiallinen koostumus ja halutun tuotteen kemiallinen koostumus määräämään, mitä erikoisia lejeerausainelisäyksiä on tehtävä, ja myös jokaisen lisäyksen määrän, kuten tämän alan ammattimiehet tietävät.

Hiili poistetaan sulatteesta puhaltamalla siihen yhden tai useamman upoksissa olevan putken kautta hapen ja laimennuskaa-sun seosta. Hiilenpoisto suoritetaan tarkoituksella polttaa pois osa sulatteessa olevasta hiilestä sulatteen saattamiseksi halutun tuotteen laatuvaatimusten puitteisiin. Hiilenpoisto-reaktio on myös eksoterminen ja kehittää lämpöä niin, että sulatteella on haluttu lämpötila, kun se kaadetaan puhdistus-astiasta. Hiilenpoistoreaktion aikana sulatteessa oleva hiili reagoi puhalletun happikaasun kanssa hiilimonoksidikaasuksi, joka kuplii sulatteen läpi. Laimennuskaasun tehtävänä on pienentää hii1imonoksidikaasun osapainetta siten, että vähennetään metallien haitallista hapettumista. Lisäksi puhallettu 9 72747 kaasuseos myötävaikuttaa sulatteessa olevien epäpuhtauksien poistamiseen, kun tämä kaasuseos kuplii sulatteen läpi ja poistuu sulatteesta poistokaasuna.

Keksintöä sovellettaessa on hiilenpoiston tarkoituksena poistaa sulatteesta runsaasti siitä mahdollisesta vedystä, joka voi olla sulatteessa ennen hiilenpoistoa. Lisäksi hiilenpois-tovaihe varmistaa, että sulatteeseen ei hiilenpoiston aikana pääse tunkeutumaan ulkoilmasta vetyä esim. vesihöyrynä ollenkaan tai vain vähäisesti, kehittämällä riittävän paljon poistokaasuja hiilenpoiston aikana niin, että poisvirtaava kaasu-määrä on riittävän suuri ilman estämiseksi tunkeutumasta puh-distusastiaan. Tämä saavutetaan puhaltamalla hapen ja laimen-nuskaasun seosta niin kauan, että sulatteesta saadaan poistetuksi vähintään 0,2 paino-% hiiltä, edullisesti vähintään 0,3 paino-% hiiltä, sellaista kaasumäärää puhaltaen, että kehittyy riittävän paljon poistokaasua ilman estämiseksi tunkeutumasta puhdistusastiaan. Puhallettu kaasuseosmäärä vaihtelee riippuen puhdistusastiän muodosta, astian suuaukossa syntyvän vedon voimakkuudesta ja muista tekijöistä, jotka tämän alan ammattimiehet tietävät.

Ellei sulatteessa olisi riittävän paljon hiiltä tarvittavan hiilenpoiston mahdollistamiseksi, vaikka haluttu tai tavoiteltu hiilipitoisuus yhä voitaisiin saavuttaa, voidaan hiiltä lisätä sulatteeseen ennen hiilenpoistoa tai tämän aikana niin runsaasti, että riittävän paljon hiiltä tulee poltetuksi pois tämän keksinnön mukaisen menetelmän tavoitteiden saavuttamiseksi, ja samalla myös saavutetaan tavoiteltu hiilipitoisuus. Hiiltä ei saa lisätä sulatteeseen hiilenpoiston jälkeen, joten toisin sanoen hiiltä saa poistaa sulatteesta huomattavasti alle sen tavoitellun hiilipitoisuuden ja hiilipitoisuus sitten jälleen saattaa vastaamaan laatuvaatimuksia lisäämällä runsaasti hiiltä, koska tämä myöhäinen hiilenlisäys voi johtaa vetyä sulatteeseen niin, että tämän keksinnön mukaisen menetelmän tavoitetta ei saavuteta.

10 72747

Hiilen tultua poistetuksi sulatteesta tämä pelkistetään ja/tai viimeistetään yhdessä tai useammassa pelkistys- tai viimeis-tysvaiheessa. Pelkistysvaihe on vaihe, jossa aikaisemmin lisätty lejeerausainemäärä, joka on osittain hapettunut, pelkistetään kuonasta terässulatteeseen, tavallisesti lisäämällä sulatteeseen alumiinia tai piitä. Vi imeistysvaihe on vaihe, jossa tehdään mahdolliset muut tarvittavat lisäykset sulatteen saattamiseksi haluttujen laatuvaatimusten puitteisiin. Tällaisena lisäyksenä voi olla hyvin pieni määrä vaikeasti hapetettavissa olevaa lejeerausainetta, tai mikä tahansa muu lisäys, kuten teräsvalmistuksen ammattimiehet tietävät.

Yhden tai useamman pelkistys- ja/tai viimeistysvaiheen aikana on välttämätöntä pitää ilma poissa sulatteesta niin, että vetyä ei pääse esim. vesihöyrystä tunkeutumaan sulatteeseen ja kumoamaan tämän keksinnön mukaisen menetelmän tavoitteet. Ilma pidetään poissa sulatteesta pelkistyksen ja viimeistyksen aikana varmistamalla, että virtaava poistokaasumäarä on riittävän suuri ilman estämiseksi tunkeutumasta puhdistusast iaan. Tämä tehdään puhaltamalla huuhtelukaasua sulatteeseen niin kauan, että vähintään noin 2,84 m3 huuhtelukaasua tullaan puhaltamaan sulatetonnia kohden, edullisesti vähintään 4,26 m3 sulatetonnia kohden, jolloin käytetään sellaista puhalluskaa-sumäärää, että kehittyy riittävän paljon poistokaasua ilman estämiseksi tunkeutumasta puhdistusastiaan. Puhallettu huuhte-lukaasumäärä vaihtelee riippuen puhdistusastian muodosta, astian suuaukossa kehittyvän vedon voimakkauudesta ja muista tekijöistä, jotka tämän alan ammattimiehet tietävät.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä on edellä selitetty pääasiallisesti AOD-menetelmänä ja käsittelyvaiheina, jotka yhdistelmänä tarvitaan vähävetyisen teräksen saamiseksi. Ammattimiehet tietävät, että on olemassa muita vaiheita, joita voidaan suorittaa teräsvalmistuksen AOD-menetelmässa. Tällaisia muita vaiheita suoritettaessa ne on tehtävä siten, että minimoidaan vedyn tunkeutuminen sulatteeseen ja pysyminen siinä. AOD-menetelmää sovellettaessa voidaan esim. haluta lisätä polttoainetta, kuten piitä tai alumiinia sulatteeseen. Näin 11 72747 tehtäessä on polttoainelisäykset edullisesti tehtävä ennen hiilenpoistoa niin laajassa määrin kuin vain on mahdollista, mikä sopeutuu hyvään käsittelykäytäntöön ilman tärskymisen esiintymistä.

Seuraavat esimerkit kuvaavat edelleen keksintöä ja havainnollistavat, miten tärkeää on käyttää kaikkia vaadittuja paran-nusvaiheita yhdistelmänä tämän keksinnön tarkoituksen saavuttamiseksi.

Esimerkit 1...6

Kuusi sulatetta puhdistettiin keksinnön mukaisen menetelmän avulla. Taulukossa 1 on näytetty puhdistusparametrit ja vedyn konsentraatio puhdistusmenetelmän eri vaiheissa. Esimerkit 1...5 suoritettiin 35 tonnin puhdistusastiässä, jonka suuaukon poikkileikkausala oli 0,59 m2. Esimerkki 6 suoritettiin 100 tonnin puhdistusastiässä, jonka suuaukon poikkileikkausala oli 1,76 m2. Poistokaasun virtausmäärät on ilmaistu todellisina kuutiometreinä minuutissa suuaukon poikki leikkausalan neliömetriä kohden olettaen, että poistokaasun lämpötila on 1647 °C.

12 7 2 7 4 7 1. 5 G 1 CU 0) 1¾ to to « S ^ ^ CNir^mcnooj- ^ O ta • H CU τ- v- τ- O O τ α 4-> ra >i 4-1 Ό n) +j a> a φ > p Ό

O i—I

<υ « p :rd Γ" 10 J- r- en

P ί rö CO LO τ— CM LO LO

O !fO *rH e\ r\ n n #\ n j2 :|j *3 o in j t' m 00 O to p 34 'S'" 0 roro «34 e I ro 1 to Om ^.^c-ygwcaae C :Φ Φ >1 rOOfÖTO 3 £ ω P *> χ χ X <\3 O)§^tnoim32oc

(0 :ro >,·Η C ω n) ·γ1 ^ ·Η td E +J 0) 3 m 3 Φ n C

,ί B 10 E Λ Ή 3 rHCN ·Η ·Η LO LO LO CM O CJ> P, 3 ’fj P "d id ^ Tl S ‘“l « ro ro ro 00 ro cm P t0 34 -H to a X 1—I ^ ffi f h > acSctuao O Ή Ph O d) ·Η ·Η OHO Ή CU > •πΙπΗΡΟπίΟ-ΡΙΙ)

1 S

a 1—1 1 Q) Ή rH to -H :0 a x ·η e ,§ 0 a Oh ‘ * •HO <<lOlOOOt- epp»· * · " " " " # $ -3 § c 0 p ».

to :0 :rO

•H (D 3 ή Q to P art j-rsicDcnooo

Ph Φ P :rg öp zt 0 T- 3· ro r"- a Ό <1) E I r> τ r. τ r\ #\ H fr WH S . 000^-00 •Η «Ρ ·Η ·Η ·Η ία 'δ 8πία & α ·ηγμ ι ·5 a-iJä 63·§ Β:ξ$ 0¾¾ to :to toco ο ρ,Η 'Ο ·Η Ο >fd ·Η £ φ Ο Φ rÖEO O C tn -Η ·· r~~ t>- ι>- r- e-' σ> A tn ft " tn O 3 ro LO lo lo lo lo co CD LO LO LO LO p"

+-)ΦΦα·Ηα34Φ tn^H 3 u n)2o (ti H frH i 3 3 H ί C

o -h -h -Ti a a φ o -h cu>a:t3cwH>;co

JL O O

a ·η ω O P CO m 34 cfl Φ _3to ί ί j ί ί m - Μ«ΐ o 'S § § ä 34 > CO Dhv^ 44 a a ·§ T-CMroj-LOto a to

ftH M

13 72747

Vedyn konsentraatio esimerkkien 1...5 panoksissa arvioitiin. Vedyn konsentraatio hiilenpoiston jälkeen ei ollut käytettävissä esimerkkejä 1 ja 2 varten. Koko esimerkin 6 mukaan puhallettu huuhtelukaasumäärä oli yli 3,69 m^/sulatetonni.

Nämä esimerkit 1...6 näyttävät selvästi, että keksinnön mukaisen menetelmän avulla saadaan valmistetuksi vähävetyistä terästä .

Esimerkit 7 ja 8

Esimerkit 7 ja 8 kuvaavat, miten välttämätöntä on käyttää kuivaa puhdistusastiaa sulatetta varten. Molemmat esimerkit 7 ja 8 suoritettiin samassa puhdistusastiassa, jota käytettiin esimerkissä 6. Esimerkissä 7 sulate puhdistettiin puhdistusastiassa, jota ei oltu kuivattu. Tässä esimerkissä puhdistusas-tian sisäsivu oli ollut liekin alaisena vain noin 4 tuntia, mikä oli liian lyhyt aika, jotta astian sisäpinta saavuttaisi riittävän lämpötilan kuivan astian varmistamiseksi. Esimerkki 8 seurasi välittömästi esimerkin 7 jälkeen, ja täten puhdis-tusastian lämpötila oli riittävän korkea astian kuivaamiseksi. Kaikki muut puhdistusparametrit vastasivat molemmissa esimerkeissä 7 ja 8 tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaatimuksia. Tulokset on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2

Esim. Vedyn konsentr. Vedyn konsentr. Vedyn konsentr.

panoksessa ppm hiilenpoiston kaadettaessa, ppm jälkeen, ppm 7 2,9 1,2 2,8 8 3,2 1,3 1,6

Vaikka molemmissa sulatteissa saavutettiin vedyn pieni konsen-traatio hiilenpoiston jälkeen, niin puhdistuksen edetessä puhdistusastiän sisäseinämässä oleva kosteus vähitellen siir- 14 72747 tyi sulatteeseen. Esimerkissä 7, joka aloitettiin astiassa, joka ei ollut riittävän kuiva, antoi kosteuden tämä siirtyminen tulokseksi sulatteen, jonka vetypitoisuus oli luvattoman suur i.

Esimerkit 9...11

Esimerkit 9...11 näyttävät, miten tärkeää on lisätä pääasiallisesti kaikki kuonaa muodostavat lisäaineet ennen hiilenpois-ton alkamista. Kaikki esimerkit 9...11 suoritettiin käyttämällä samaa puhdistusastiaa, jota käytettiin esimerkeissä 1..5. Kaikissa esimerkeissä 9...11 lisättiin sulatteeseen hiilen-poiston jälkeen 1,82...3,64 kg kalkkia sulatetonnia kohden. Jokaisen sulatteen vetykonsentraatio panoksessa arvioitiin, kun taas esimerkin 11 sulatteessa olevan vedyn konsentraatio ei ollut käytettävissä. Kaikki muut puhdistusparametrit vastasivat jokaisessa esimerkissä 9...11 tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaatimuksia. Taulukon 3 tulokset näyttävät, että kuonaa muodostavien lisäaineiden 1,82...3,64 kg suuruisen määrän lisääminen sulatetonnia kohden hiilenpoiston jälkeen antoi tulokseksi terästä, jonka vetypitoisuus oli luvattoman suuri.

Taulukko 3

Esim. Vedyn konsentr. Vedyn konsentr. Vedyn konsentr. panoksessa, ppm hiilenpoiston kaadettaessa jälkeen, ppm ppm 9 4 1,5 2,1 10 4 1,1 2,1 11 4 N.A. 2,4

Esimerkki 12

Esimerkki 12 kuvaa, miten välttämätöntä on sekoittaa kuonaa muodostavat lisäaineet ennen hiilenpoistoa. Esimerkki 12 suoritettiin samassa puhdistusastiassa, jota käytettiin esimer- is 72747 kissa 6. Tämän esimerkin mukaan kalkki lisättiin sulatteeseen ennen hiilenpoistoa, mutta kaikki kalkki ei ollut täysin sekoittunut ennen hiilenpoiston alkua. Kaikki muut puhdistuspa-rametrit vastasivat tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaatimuksia. Panostetun sulatteen vedyn konsentraatio oli 4,6 ppm, hi ilenpoiston jälkeen se oli 2,3 ppm ja kaadettaessa se oli 2,0 ppm. Täten ei saatu valmistetuksi vähävetyistä hiiltä.

Esimerkit 13...19

Esimerkit 13...19 kuvaavat, miten välttämätöntä on puhaltaa riittävän paljon huuhtelukaasua yhden tai useamman pelkistys-ja/tai viimeistysvaiheen aikana. Kaikki esimerkit 13...19 suoritettiin samassa puhdistusastiassa, jossa esimerkit 1...5 suoritettiin. Näissä esimerkeissä argonia käytettiin huuhtelu-kaasuna. Taulukon 4 ensimmäisessä sarakkeessa on lueteltu koko argon-määrä, joka puhallettiin huuhtelukaasuna pelkistys- tai viimeistysvaiheiden aikana, ja toisessa sarakkeessa on lueteltu sulatteen vetykonsentraation suureneminen tai pieneneminen alkaen hiilenpoiston lopusta siihen ajankohtaan asti, jolloin sulate kaadettiin puhdistusastiasta, toisin sanoen yhden tai useamman pelkistys-ja/tai viimeistysvaiheen aikana. Kaikki muut puhd istusparametr it vastasivat tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaatimuksia. Tulokset näytävät, että puhallettaessa sulatteen tonnia kohden vähemmän huuhtelukaasua kuin noin 2,84 m^, tulee sulatteen vetykonsentraatio suurenemaan pelkistys-ja viimeistysvaiheiden aikana.

72747 16

Taulukko 4

Esim. Puhallettu huuhtelukaasua Vedvn konsentraation muut-m3/tonni tuminen hiilenpoistosta kaatamiseen, ppm 13 0,93 + 1,0 14 2,56 + 0,8 15 2,70 + 0,1 16 4,14 - 0,2 17 5,51 - 0,4 18 7,24 - 0,3 19 23,7 - 0,3

Claims (10)

17 72747

1. Menetelmä alhaisen vetypitoisuuden omaavan teräksen valmistamiseksi AOD-menetelmällä, jonka mukaan terässulate panostetaan puhdistusastiaan, jossa on vähintään yksi upoksissa oleva putki, lisätään sulatteeseen seostamisaineita ja kuonaa muodostavia aineita, poistetaan hiiltä sulatteesta suihkuttamalla sulatteeseen yhden tai useamman putken läpi kaasuseosta, joka sisältää happea ja laimennuskaasua, jolloin hiilenpoiston jälkeen seuraa vähintään yksi pelkistys- tai viimeistelyvaihe, jonka aikana sulatteeseen puhalletaan huuhtelukaasua yhden tai useamman putken läpi, jolloin putkea tai putkia jäähdytetään kaasulla ainakin pelkistys- tai viimeistelyvaiheen aikana, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää yhdistelmänä seuraavat vaiheet: (A) aikaansaadaan pääasiallisesti kuiva puhdistusastia, johon sulate panostetaan, (B) johdetaan pääasiallisesti kuivaa jäähdytyskaasua yhteen tai useampaan putkeen, (C) lisätään pääasiallisesti kaikki kuonaa muodostavat aineet sulatteeseen ennen hiilenpoiston aloittamista, (D) sulatetaan kuonaa muodostavat lisäaineet ennen hiilenpoiston aloittamista, (E) lisätään pääasiallisesti kaikki vaikeasti hapetettavat seostamislisäaineet sulatteeseen ennen hiilenpoiston aloittamista, (F) poistetaan hiiltä sulatteesta pääasiallisesti sen tavoiteltuun hiilipitoisuuteen puhaltamalla sulatteeseen mainitun yhden tai useamman putken läpi hapen ja laimennuskaasun seosta niin kauan, että saadaan vähintään noin 0,2 paino-% hiiltä poistetuksi sulatteesta, jolloin virtaava kaasumäärä pidetään riittävän suurena sellaisen poistokaasuvirran kehittämiseksi, joka kykenee estämään ilman tunkeutumisen astiaan, ja (G) ylläpidetään mainittu poistokaasujen virtaus pelkistys-ja/tai viimeistysvaiheiden aikana puhaltamalla riittävän paljon huuhtomiskaasua sulatteeseen yhden tai useamman putken is 72747 läpi siten, että kaasumäärä on vähintään noin 2,84 m3 sulate-tonnia kohden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuonaa muodostavana lisäaineena on kalkki.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennuskaasuna on typpi.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laimennuskaasuna on argon.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huuhtelukaasuna on typpi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huuhtelukaasuna on argon.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että huuhtelukaasua puhalletaan sulatteesen määränä, joka on vähintään 4,26 m^ sulatetonnia kohden.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuseosta puhalletaan sulatteeseen siten, että saadaan poistetuksi vähintään 0,3 paino-% hiiltä. 72747

1. Förfarande för f ramställning av stäl med lag vätehalt genom AOD-förfarandet, enligt vilket man beskickar ett raffinerings-kärl försett med minst ett insänkt rör med stälsmälta, till-sätter smältan legeringsämnen och slaggbildande ämnen, avlägsnar koi frän smältan genom att bläsa i denna genom nämnda rör en gasblandning, bestäende av syre och en utspäd-ningsgas, varvid efter avlägsnandet av kolet följer minst ett reduktions- eller finishing-steg som kännetecknas av att man bläser en sköljande gas i smältan genom nämnda rör som är gaskylda ätminstone under en del av framställningsprocessen, kännetecknat av att förfarandet omfattar i kombi-nation följande steg: A) ett väsentligen torrt raffineringskärl ästadkoms, i vilket smältan chargeras, B) väsentligen torr kylgas införs i röret eller rören, C) väsentligen alla tillsatser av slaggbildande ämnen tili smältan görs innan avlägsnandet av kolet vidtar, D) de slaggbildande tillsatsämnena blandas innan avlägsnandet av kolet vidtar, E) tillsatsen av väsentligen alla svärt oxiderbara legerings-tillsatser tili smältan görs innan avlägsnandet av kolet startar, F) koi avlägsnas frän smältan tili väsentligen det eftersträ-vande kolinnehället genom att bläsa i smältan genom nämnda ett eller flere rör en gasblandning av syre och utspädningsgas tillräckligt länge för att avlägsna minst ca 0,2 vikt-% koi frän smältan, i en strömningsmängd som förslär att alstra ett avgasflöde som förmär hindra luft att tränga in i kärlet, och G) nämnda avgasflöde upprätthälls under reduktions- och/ eller finishing-stegen genom att bläsa en tillräcklig mängd spolgas i smältan genom nämnda rör i en mängd om minst 2,84 m^/ton smälta.