PL106574B1 - Sposob elektrozuzlowego wytapiania wlewkow stalowych z mala zawartoscia wodoru i siarki oraz urzadzenie do elektrozuzlowego wytapiania wlewkow stalowych z mala zawartoscia wodoru i siarki - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrozuzlowego wytapiania wlewków stalowych z mata zawartoscia wodoru i siarki oraz urzadzenie do elektrozuzlowego wytapiania wlewków stalowych o- malej zawartosci wodoru i siarki.W sposobie przetapiana elektrode wprowadza sie do wnetrza 5 kokili przez otwór w jej pokrywie, oraz zarówno do wnetrza kokili jak i do szczeliny utworzonej pomiedzy otworem pokrywy a elektroda wprowadza sie gaz przeplukujacy.Z austriackiego opisu patentowego nr 314 107 wiadomo jest, ze przy elektrozuzlowym przetapianiu stali wdmuchi- 10 wane sa do plynnego zuzla i metalu rózne czynniki w celu usuniecia ze stali niepozadanych skladników. Takimi czyn¬ nikami sa na przyklad CaF2 lacznie z obojetnym gazem, jak argon, hel, azot.Ponadto z niemieckiego opisu patentowego nr 2 308 321 15 wiadomym jest, ze gaz obojetny wdmuchiwany jest w okre¬ sie przetapiania do wewnetrznej przestrzeni kokili poprzez otaczajace elektrode komory o ksztalcie pierscieniowym oraz ze skierowany na elektrode strumien powietrza tworzy rodzaj zaslony uszczelniajacej przestrzen wewnetrzna 20 kokili.Tymi Znanymi sposobami nie mozna jednak wytworzyc wlewków o malej zawartosci wodoru jak i siarki. Równiez tymi znanymi sposobami nie mozna uniknac wady, pole¬ gajacej na tym, ze stopa wlewka zawiera w wiekszym stop- 25 niu zanieczyszczenia szczególnie wodorowe, w porównaniu do czesci srodkowej i górnej wlewka. Przyczyna lezy w tym, ze w dotychczas stosowanym sposobie pracy po wprowa¬ dzeniu do kokili wstepnie roztopionego zuzla rozpoczynano niezwlocznie proces przetapiania. Zuzel w trakcie wlewania 30 wchlania wilgoc z otoczenia, a na skutek rozkladu wydzie¬ lajacy sie wodór dyfunduje do stali i z niej sie juz nie wy¬ dostaje. Zawartosc tego wodoru na dnie wzglednie w stopie wlewka decyduje w istotny sposób o jakosci stali i wielkosci nakladów przy dalszej przeróbce wlewka, a w szczególnosci w czasie wyzarzania, niezaleznie od wtracen w pozostalej czesci wlewka. N .Wynalazek ma na celu unikniecie wyzej wymienionych wad i trudnosci przez opracowanie sposobu elektrozuzlo¬ wego przetapiania stali, w którym udaloby sie zapobiec dostawaniu sie wilgoci z otaczajacego powietrza i opraco¬ wanie optymalnych warunków odsiarczania i wykonywania wlewków o malej zawartosci wodoru i siarki, z równomier¬ nym ich rozlozeniem wzdluz calej dlugosci wlewka od stopy do glowy.Istota wynalazku polega na tym, ze najpierw przed roz¬ poczeciem procesu przetapiania obniza sie zawartosc wodoru w zuzlu, nastepnie podczas przetapiania wprowadza sie do wewnetrznej przestrzeni kokili, ponad powierzchnie zuzla suche powietrze, przy czym równoczesnie wytwarza sie zaslone gazow4 z suchego powietrza w szczelinie piers¬ cieniowej, pomiedzy ptworem pokrywy a elektroda, zapo¬ biegajaca dostawaniu sie wilgotnego powietrza do wew¬ netrznej przestrzeni kokili.Korzystne jest, jesli przed rozpoczeciem procesu prze¬ tapiania wdmuchuje sie do zuzla suche powietrze, które obniza czastkowe cisnienie wodoru i przez to wyplukuje go z zuzla. Jest celowe w czasie przeplukiwania zuzla utrzy¬ mywanie jego temperatury nieco powyzej temperatury 106 574106 574 3 krzepniecia, przez podgrzewanie za pomoca elektrody grafitowej.W uprzywilejowanym sposobie wykonania uzywany jest zuzel do przetapiania z zawartoscia CaO nadajacy sie do tworzenia zwiazku kompleksowego CaO-Si02, a mia¬ nowicie o zawartosci CaO od 3 do 40% wagowych oraz zawartosci Si02 od 3 do 25% wagowych. Powyzsze okazalo sie równiez korzystne dla obnizenia zawartosci wodoru.Sposób wedlug wynalazku powoduje to, ze zuzel prze- topowy posiada mala zawartosc wodoru* oraz ze przez utworzenie zaslony gazowej z suchego powietrza zapobiega sie dostawaniu pary wodnej z której móglby sie wydzielic wodór, oraz ze przez doprowadzenie suchego powietrza do wewnetrznej przestrzeni kokili, zapewnione sa korzystne warunki odsiarczania z1|zla. Przez dzialanie tlenu z po- * wietrza tworzy sie S02, Jftóry zostaje odprowadzony w po¬ staci gazowej. * Wynalazek obejmuje |:ówniez urzadzenie do elektro- zuzlowego wytapiaróa^s wlewków stalowych za pomoca kokili, która na okreT przetapiania zamykana jest pokrywa i do której wprowadzona jest elektroda przez otwór w po¬ krywie, przy czym przewidziane jest równiez urzadzenie do doprowadzania gazu pluczkowego do wewnetrznej przestrze¬ ni kokili oraz do szczeliny pierscieniowej pomiedzy otworem W pokrywie a elektroda.W mysl wynalazku, pokrywa jest dzielona, a czesci tej pokrywy sa odchylne, przez co jest mozliwe kolejne prze¬ topienie wiekszej ilosci elektrod, dla odlania jednego wlewka, a przy tym uzyskanie pewnego i trafionego wytopu pod wzgledem zadanej niskiej zawartosci wodoru i siarki.Korzystne jest umieszczenie oddzielnych przewodów segmentowych doprowadzajacych suche powietrze do kazdej odchylnej czesci pokrywy, które przy zamknietej pokrywie tworza przewód pierscieniowy.W uprzywilejowanym wykonaniu wynalazku, na kazdej odchylnej czesci pokrywy sa umieszczone segmenty rurowe usytuowane jedne nad drugimi z otworom wyplywowymi.Urzadzenie, zgodnie z istota wynalazku cechuje sie tym, ze w okresie przeplukiwania zuzla, wprowadzona jest lanca do wdmuchiwania, chlodzona woda lub wykonana z grafitu i zanurzana do zuzla, przy czym równoczesnie moze byc wprowadzona elektroda grafitowa nad powierz¬ chnie plynnego zuzla.Przedmiot wynalazku zostanie blizej wyjasniony w uprzywilejowanym przykladzie wykonaaia na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do elektrozuzlo- ¦ wego wytapiania stali w fazie plukania zuzla, w przekroju pionowym, fig. 2 — urzadzenie z fig. 1 w fazie przetapiania stali w przekroju pionowym, a fig. 3 — urzadzenie z fig. 2 w widoku,z góry.Nafigurach uwidoczniona jest plyta denna 1 i podnoszona kokila 2. Zuzel 3 roztopiony wstepnie poza omawianym urzadzeniem, wprowadzany jest clo kokili i nagrzewany elektroda grafitowa 4, przy czym luk elektryczny 5 tworzy sie pomiedzy powierzchnia zuzla a elektroda. Chlodzona woda lanca do wdmuchiwania 6, podlaczona do zródla suchego powietrza przewodem 7 zanurzona jest do zuzla az do uzyskania zadanego efektu oczyszczania.Na fig. 2 uwidoczniona jest faza przetapiania, przy czym kokila 2 nakryta jest pokrywa 8 posiadajaca centralny otwór przez który przechodzi przetapiana elektroda 9 z wolna szczelina pierscieniowa 10. Pokrywa 8 jest dzielona, przy czym czesc 8' i 8" do zamkniecia przekrecane sa obrotowo na sworzniach 11, 11'. Pomiedzy otworem po¬ krywy i kokili osadzona jest, wysokotermicznie wytrzymala 4 izolacja 12, wykonana przewaznie z maty wlóknistej.Czesci pokrywy wyposazone sa w przewody chlodzace 13.Ponad szczelina pierscieniowa 10 na kazdej czesci pokrywy, przewidziany jest co najmniej jeden segment 16 doprowa- dzajacy suche powietrze. Kazdy segment posiada przewód doprowadzajacy 15. W pozycji zlaczonej, poszczególne segmenty czesci pokrywy uzupelniaja sie tworzac przewód pierscieniowy 14. Segmenty wzglednie przewód pierscie¬ niowy posiadaja otwory wyplywowe 17 skierowanena plaszcz elektrody 9. Korzystne jest wykonanie tych otworów w ksztalcie szczelin, usytuowanych w dwu lub wiecej pozycjach jedne nad drugimi w ten sposób, ze przy wyply¬ wie suchego powietrza z tych szczelinowych otworów, tworzy sie rodzaj labiryntu uniemozliwiajacego dostawanie sie wilgotnego powietrza do szczeliny pierscieniowej. Na przewodach 15 przewidziane sa odgalezienia 18 przechodza¬ ce przez pokrywe do wnetrza kokili.Przez wprowadzenie suchego powietrza z nadcisnieniem do przestrzeni wewnetrznej kokili stworzone sa korzystne warunki dla odsiarczania. Poza tym polepszone jest dzialanie uszczelniajace przez wytworzenie zaslony w szczelinie pierscieniowej z suchego powietrza. Zgodnie z przedmiotem wynalazku urzadzenie zapewnia utrzymanie atmosfery wolnej od pary wodnej, równiez przy stosowaniu lekko stozkowych elektrod jak równiez przy ich wymianie.Wykonanie sposobu ilustruje przytoczony przyklad* Wykonano blok do elektrozuzlowego przetapiania o sred¬ nicy H)00 mm i dlugosci 4 m ze stali ulepszonej 28 NiCrMo V 8 5 (wedlug DIN), utworzony z kilku elektrod o srednicy 500 mm. Zawartosc wodoru w odgazowanych elektrodach do przetapiania wynosila 2,1 ppm, a zawartosc siarki wy¬ nosila 200 ppm. Wilgotnosc powietrza przy urzadzeniu do przetapiania wynosila 12 g pary wodnej na m3. W.piecu do topienia zuzla, wstepnie roztopiony zuzel o skladzie 20% SiO2,20% CaO,30% CaF2i30% A1203, zawieral wodoru 32 ppm. Zuzel ten po odchyleniu pokrywy postal wlany do kokili a elektroda grafitowa, jak uwidoczniono na fig. 1, ustawiona zostala nad powierzchnia, zuzla. Po utworzeniu 40 luku elektrycznego temperature zuzla utrzymywano od , 50 do 100°C powyzej temperatury krzepniecia to jest 1 500°C. Suche powietrze wdmuchiwano za pomoca lancy chlodzonej woda, pod powierzchnie zuzla przez okres 15 minut, przez co zawartosc wodoru w zuzlu obnizyla sie 45 do 13 ppm. Nastepnie usunieto lance i elektrode grafitowa, po czym skrecono i polaczono czesci pokrywy lacznie z izolacja i doprowadzeniami, wprowadzono elektrode do przetapiania do przestrzeni wewnetrznej kokili przy równoczesnym wdmuchiwaniu suchego powietrza do wne- 50 trza kokili, przy nadcisnieniu 1,5 atm. przewodem 13, oraz utworzeniu zaslony powietrznej w szczelinie pierscie¬ niowej pomiedzy elektroda a pokrywa, rozpoczeto proces przetapiania. Po uplywie jednej godziny od chwili rozpo¬ czecia przetapiania pobrano próbke szlamu stalowego, 55 odpowiadajacego zasiegowi stopy elektrozuzlowego prze¬ topionego wlewka, stwierdzono zawartosc wodoru 2,2 ppnu Wynikalo z tego, ze nie nastapily zauwazalne zmiany przyrostu zawartosci wodoru w stosunku do pierwotnego stanu wyjsciowego elektrody do przetopienia. Po dalszych 60 dwóch godzinach i po zakonczeniu procesu przetapiania, pobrano nastepne próbki, które wykazaly zawartosc wodoru 2,1 i 2,0 ppm. Ostatni odpowiada zawartosci wodoru w glowie przetopionego wlewka. Zawartosc siarki -we wlewku wynosila 60 ppm, rozlozonej równomiernie wzdluz 65 calej dlugosci wlewka. Dodatkowe wyzarzanie wlewka\ 1116574 przewidzianego do przekucia dla obnizenia zawartosci wodoru bylo zbedne.Wytopy porównawcze daly nastepujace wyniki. Przy uzyciu jednakowych elektrod do przetopienia przewidzia¬ nych do wytworzenia jednego wlewka, bez przeplukiwania 5 zuzla i bez wdmuchiwania suchego powietrza do wnetrza kokili i do szczeliny pierscieniowej, po jednogodzinnym procesie przetapiania stwierdzono zawartosc wodoru 5,8 ppm w zasiegu stopy wlewka, 3,5 ppm srodka i glowy wlewka. Tak duza zawartosc wodoru i nierównomiernosc io w zasiegu stopy i glowy przekuwanego wlewka, wymaga czasu wyzarzenia ponad 100 godzin dla uzyskania mozli¬ wych do przyjecia Wartosci.Jesli zastosuje sie zuzel nieplukany, w stanie takim, jaki otrzymuje sie z pieca do wstepnego roztapiania zuzla, to 15 mimo zastosowania zaslony gazowej z suchego powietrza w szczelinie pierscieniowej, po jednogodzinnym pro¬ cesie przetapiania, zawartosc wodoru w szlamie stalowym wynosi 4,7 ppm i zmniejsza sie stopniowo do 2,8 ppm.Zawartosc siarki we wlewku wynosi w tym przypadku 20 120 ppm. .Przy zastosowaniu zuzla skladajacego sie w róznych czesciach z glinki, wapna i fluorytu, przy zachowaniu niezmienionych pozostalych warunków, jak opisano w przy¬ kladzie otrzymuje sie wlewek o zawartosci wodoru 2,6 ppm 25 w zasiegu stopy i 2,4 ppm w Zasiegu glowywlewka. -* Jesli sie pracuje na zuzlu zasadowym, bez plukania zuzla, jednak przy wytworzeniu zaslony z gazu obojetnego, Jak azotu lub argonu w szczelinie pierscieniowej pomiedzy otworem pokrywy a elektroda, to zawartosc wodoru w szla- 30 mie stalowym, po jednej godzinie procesu przetapiania — co odpowiada zawartosci wodoru w zasiegu stopy wlewka — wynosi 4,5 ppm i spada dalej do 3 ppm. Zawartosc siarki w zasiegu stopy wykonanego wlewka wynosi 120 ppm, ^ a w zasiegu glowy wlewka 200 ppm. Oznacza to, ze zuzel 35 przy rozpoczeciu przetapiania posiadal nieznaczna zdol¬ nosc rozpuszczania siarki, która w trakcie prowadzenia procesu na skutek nasycenia zniknela.Równiez przy stosowaniu zuzla obojetnego, przy zacho¬ waniu poza tym niezmienionych warunków, zawartosc 40 wodoru i siarki jest niezadowalajaca. Wprawdzie zawartosc wodoru nieznacznie sie obniza, okolo 4,0 do 3,0 ppm, natomiast poziom zawartosci siarki wyrasta, a mianowicie do 150 ppm w zasiegu stopy i 200 ppm w zasiegu glowy wlewka. 45 Z wytopów porównawczych widac, ze przedsiewziecia oparte o istote wynalazku, jak plukanie zuzla, wytwarzanie zaslony gazowej wokól szczeliny pierscieniowej, doprowa¬ dzenie suchego powietrza do wewnetrznej przestrzeni kokili i zastosowanie odpowiedniego skladu zuzla, wplywaja 50 w optymalny sposób na uzyskane efekty, to jest wytwarzanie , wlewków wykazujacych niska zawartosc wodoru i siarki oraz bardzo równomierne ich rozlokowanie, wzdluz calej 6 dlugosci wlewka. Z tego powodu nie wymagajaone zupelnie, wzglednie tylko krótkiego czasu wyzarzania. PL PL PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. L Sposób elektrozuzlowego wytapiania wlewków sta¬ lowych z mala zawartoscia*wodoru i siarki, w którym elek¬ trode do przetapiania wprowadza sie przez otwór w pok¬ rywie kokili do jej wnetrza, a gaz przeplukujacy wprowadza sie do wnetrza kokili i do szczeliny obwodowej pomiedzy otworem pokrywy a elektroda, znamienny tym, ze pod¬ czas procesu przetapiania obniza sie najpierw zawartosc wodoru w zuzlu, a nastepnie podczas przetapiania wpro¬ wadza sie suche powietrze do wewnetrznej przestrzeni kokili, ponad powierzchnie zuzla, przy czym tworzy sie jednoczesnie oslone gazowa z suchego powietrza w szczelinie pierscieniowej, pomiedzy otworem pokrywy a elektroda, zapobiegajaca dostawaniu sie powietrza zawierajacego pare wodna do wewnetrznej przestrzeni kokili.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przed rozpoczeciem procesu przetapiania wprowadzony do kokili zuzel, plukany jest przez wprowadzenie suchego powietrza.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podczas plukania zuzla, zuzel podgrzewa sie elektroda grafitowa, a temperatura zuzla utrzymywana jest nieco powyzej tempe¬ ratury krzepniecia.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze dla utworzenia kompleksu CaO-SiCf2 stosuje sie zuzel o zawar¬ tosci CaO od 3 do 40% wagowych, Si02 od 3 do 25% wagowych.

5. Urzadzenie do elektrozuzlowego wytapiania wlew¬ ków stalowych o malej zawartosci wodoru i siarki, sklada¬ jace sie z kokili, która w okresie przetapiania zamknieta jest pokrywa oraz z instalacji do doprowadzania gazu pluczacego do wnetrza kokili i do szczeliny pierscieniowej pomiedzy otworem w pokrywie a elektroda, przy czym do wnetrza kokili wprowadzana jest równiez elektroda, Znamienne tym, ze pokrywa (8) jest dzielona, a czesc tej pokrywy (8') i (8") sa odchylne.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 5, znamienne tym, ze na odchylnych czesciach pokrywy (8') i (8") zainstalowane sa segmenty przewodów (16) z wlasnymi doprowadzeniami (15) dla suchego powietrza, które przy zamknietej pokrywie tworza przewód pierscieniowy (14).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, ze kazda odchylna czesc pokrywy (8') i (8") posiada seg¬ ment przewodów (16) z otworami Wyplywowymi N(17) usytuowanymi jedne nad drugimi.

8. Urzadzenie wedlug zastrz. 5 albo 6, znamienne tym* ze w okresie plukania zuzla, zanurza sie w zuzlu chlo" dzona woda lub wykonana z grafitu lance do wdmuchi¬ wania, przy czym równoczesnie umieszcza sie nad zuzlem w odpowiednim polozeniu elektrode grafitowa (4). /106 374 FIG. 2106 574 FIG.-3 .^16 fi- PL PL PL PL