PL84113B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia stali nierdzewnej o zawartosci wegla ponizej 0,03% wagowych, metoda swiezenia, w zasadowym konwertorze tlenowym z materialów wyjsciowych o calkowitej zawartosci wegla przekraczajacej 3,5% wagowych, skladajacych sie z cieklej surówki lub zeliwa i zlomu nierdzewnej stali chromowej, który stanowi co najmniej 10% wagowych wsadu.Metody swiezenia tlenem materialów o podobnym skladzie sa znane, pozwalaja jednakze na uzyski¬ wanie stali o zawartosci wegla powyzej 0,07% wagowych. Przykladowo, do zasadowego konwer¬ tora tlenowego zlewa sie ciekla surówke o tempe¬ raturze okolo 1430°C w ilosci okolo 66% wago¬ wych calego wsadu, a nastepnie dodaje sie zlom stali nierdzewnej i zelazochrom, stanowiace po¬ zostale 34% wagowych wsadu. Materialy zuzlo- twórcze oraz modyfikujace wlasnosci otrzymywa¬ nego w procesie zuzla wprowadza sie przed roz¬ poczeciem, badz w trakcie nadmuchu tlenu. W trak¬ cie procesu swiezenia temperatura gwaltownie wzrasta w wyniku zachodzenia szeregu egzoter¬ micznych reakcji chemicznych pomiedzy skladni¬ kami kapieli a tlenem.W znanych sposobach swiezenia proces przery¬ wa sie po przekroczeniu temperatury 1900°C, przy czym osiagana zawartosc wegla w uzyskanej stali wynosi okolo 0,07% wagowych. Kontynuowanie pro¬ cesu jest niemozliwe, ze wzgledu na dalszy, nie¬ bezpieczny wzrost temperatury. Tak wysoka tem¬ peratura powoduje korozje wykladziny konwerto¬ ra i skraca jej zywotnosc, przez co zwieksza sie niebezpieczenstwo eksplozji z konwertora. Ponadto dalsza niekorzystna cecha znanych metod jest ko- niecznosc obnizania temperatury koncowej do prak¬ tycznie stosowanej wartosci temperatury spustu stali 1790—1810°C poprzez wprowadzenie do kon¬ wertora dodatkowej ilosci zlomu stali nierdzew¬ nej, co wymaga ponownego zaangazowania wsa- dzarlri.Celem wynalazku bylo opracowanie metody swie¬ zenia materialów zelazodajnych o calkowitej, po¬ czatkowej zawartosci wegla przekraczajacej 3,5% wagowych w zasadowym konwertorze tlenowym, pozwalajacej na uzyskanie stali o zawartosci we¬ gla ponizej 0,03% wagowych, eliminujacej równo¬ czesnie niekorzystne skutki znanych metod.Cel ten osiagnieto wprowadzajac zmiane sposo¬ bu prowadzenia nadmuchu tlenu, zapewniajaca utrzymanie temperatury kapieli w granicach okolo 190O°C, co wydatnie przedluza zywotnosc wykladzi¬ ny konwertora, a jednoczesnie pozwala na osiagnie¬ cie koncowej zawartosci wegla w kapieli ponizej 0,03% wagowych, przy czym niskoweglowa stal otrzymuje sie z materialów analogicznych do sto¬ sowanych dotychczas.Proces wedlug wynalazku jest procesem trójeta¬ powym: w pierwszym etapie przygotowuje sie wsad i zaladowuje konwertor mieszanina cieklego ma¬ so terialu zelaznego, którym jest na ogól surówka 841133 84 113 4 lub zeliwo i zlom nierdzewnej stali chromowej, który stanowi co najmniej 10% wagowych calego wsadu, przy czym poczatkowa zawartosc wegla w mieszaninie wynosi co najmniej 3,5°/o wagowych; w drugim etapie prowadzi sie nadmuch technicznie czystego tlenu poprzez dysze umieszczona ponad powierzchnia kapieli tak dlugo, az zawartosc wegla spadnie do wartosci okolo 0,15% wagowych, co odpowiada wprowadzeniu do konwertora okolo 80% calkowitej, teoretycznie obliczonej ilosci tle¬ nu; w koncowym, trzecim etapie do konwertora wprowadza sie pozostala ilosc tlenu, równiez przez dysze umieszczona ponad powierzchnia kapieli, w mieszaninie z^gfizfcm obojetnym, co pozwala na utrzymanie'iLfiiefL W temperaturze okolo 1900°C, az do osiagniecia zawartosci wegla ponizej 0,03% wagowych. Korzysjtóe\ jest zastosowanie miesza¬ niny tlenu L^a^Q|prtfm4 jako gazem obojetnym, o stosunku*Wr3etf^io%ym skladników odpowiednio Wylot dyszy tlenowej znajduje sie poczatkowo na wysokosci okolo 1,00 m ponad powierzchnia ka¬ pieli, pod koniec zas trzeciego etapu moze byc ob¬ nizony na wysokosc okolo 0,89 m, w celu zapew¬ nienia wiekszej skutecznosci nadmuchu, to jest lepszego kontaktu tlenu z kapiela. Ten sam efekt mozna osiagnac przez zwiekszenie pod koniec trze¬ ciego etapu szybkosci wyplywu z dyszy strumienia gazów, powodujace zwiekszenie sie cisnienia dy¬ namicznego gazu na powierzchnie kapieli* * Poczatkowy wsad, w sposobie wedlug wynalaz¬ ku, zawiera co najmniej 10% wagowych, a korzys¬ tnie 10—40% wagowych zlomu, pozostale 90—60% stanowi ciekla surówka lub zeliwo. Przez okresle¬ nie zlomu rozumie sie wszystkie wprowadzane sub- straty za wyjatkiem cieklej surówki (zeliwa), ma¬ terialów zuzlotwórczych i modyfikujacych wlas¬ nosci otrzymywanego zuzla oraz srodków reduku¬ jacych. ^ Typowy, stosowany, ciekly material zelazny za¬ wiera Wagowo 4,25% wegla, 0,5% krzemionki 0,5% manganu, ponizej 0,0251% siarki i ponizej 003% fosforu, pozostalosc stanowi zelazo. Poczatkowa za¬ wartosc wegla w swiezonej mieszaninie wynosi po¬ nad 3,5% wagowych. Nikiel moze byc zawarty za¬ równo w surówce jak i w zlomie, jesli produkcja zmierza do otrzymania stali chromo-niklowej. Jako materialy zuzlotwórcze i ewentualnie modyfikuja¬ ce wlasnosci otrzymywanego zuzla, dodawane przed rozpoczeciem badz w trakcie nadmuchu tlenu, sto¬ suje sie zazwyczaj wapno palone, dolomit prazony lub fluoryt.Typowy proces prowadzony sposobem wedlug wynalazku przebiega w nastepujacy sposób. Po za¬ ladowaniu zlomu, do konwertora zlewa sie ciekla surówke o temperaturze okolo 1430°C Nastepnie konwertor ustawia sie w pozycji pionowej i roz¬ poczyna nadmuch tlenu na powierzchnie kapieli przez trójotworowa dysze umieszczona na koncu chlodzonej woda lancy tlenowej, przy czym wylot dyszy znajduje sie okolo 1,00 m ponad powierzchnia kapieli, szybkosc wyplywu gazu z dyszy wynosi 184 m*/min. Tlen reaguje egzotermicznie z chro¬ mem, zelazem, manganem, krzemem i weglem.Temperatura kapieli wzrasta, zlom ulega calkowi¬ temu stopieniu, równoczesnie spada zawartosc wegla. W postaci czystej wprowadza sie okolo 80% wymaganej ilosci tlenu. Równoczesnie w trakcie poczatkowego nadmuchu dodaje sie topniki. Po- zostala ilosc tlenu wprowadza sie w miesza¬ ninie z gazem obojetnym, korzystnie szla¬ chetnym, takim jak argon, przy czym sto¬ sunek objetosciowy tlenu do argonu w miesza¬ ninie wynosi 2:5. Przed zakonczeniem nadmuchu gazów, lance tlenowa obniza sie tak, by wylot dyszy znalazl sie na wysokosci okolo 0i,89 m nad powierzchnia kapieli, takie polozenie dyszy zapew¬ nia lepszy kontakt mieszaniny argon — tlen z ka¬ piela. Po zakonczeniu nadmuchu tlenu konwertor przechyla sie do pozycji poziomej i oznacza tem¬ perature i zawartosc wegla w kapieli. W tym mo¬ mencie do konwertora doladowuje sie materialy, takie jak zelazochrom, krzem, fluoryt w celu od¬ zyskania chromu z zuzla, zgodnie z metoda podana w patencie St. Zjednoczonych inr 3507 642. Na¬ stepnie zawartosc konwertora zlewa sie do kadzi posredniej. Po dokonaniu analizy chemicznej i po¬ miaru temperatury zuzel dekantuje sie, a ciekla stal zlewa sie do kadzi rozlewniczej. Po osiagnie- ciu przez stal wlasciwej temperatury rozlewa sie ja do form.Sposób wedlug wynalazku ilustruja nastepujace przyklady. Oznaczenia stali podano wedlug norm amerykanskich ASTM, jednakze dla ulatwienia zorientowania sie o jaka stal chodzi podano sklad chemiczny w procentach wagowych pierwiastków towarzyszacych zelazu.Przyklad I. W celu uzyskania specjalnej stali nierdzewnej typu 410 S o skladzie: wegiel maks. 0,08%, mangan maks. 1,00%, fosfor maks. 0,040%, siarka maks. 0,030%, krzem maks. 1,00%, chrom 11,50—13,50%, nikiel maks. 0,60%, do zasadowego konwertora tlenowego zaladowano 11,5 tony zlomu 40 stali nierdzewnej typu 430, o skladzie: wegiel maks. 0,12%, mangan maks. 1,00%, fosfor maks. 0,040%, siarka maks. 0,030%, krzem maks. 1.00%, chrom 16,00—18,00%, nikiel maks. 0,75% oraz 10,4 tony wysokoweglowego zelazochromu, 51,7 tony cieklej 45 surówki i 2,27 tony wstepnie ogrzanego zlomu stali nierdzewnej typu 434 o skladzie: wegiel maks. 0,12%, mangan maks. 1,00%, fosfor maks. 0,040%, siarka maks. 0,030%, krzem maks. 1,00% chrom 16,00—18,00%, molibden 0,75—1,25%. Teoretycznie 50 obliczona ilosc tlenu niezbednego do zredukowania zawartosci wegla w powyzszej mieszaninie wyno¬ sila 4760 m8. Po rozpoczeciu dmuchu do konwer¬ tora wprowadzono materialy zuzlotwórcze W nas¬ tepujacych ilosciach: 0,91 tony fluorytu, 0,91 tony 55 prazonego dolomitu i 1,82 tony wapna palonego.Po wprowadzeniu do konwertora 3960 ms czyste¬ go tlenu poprzez dysze, której wylot znajdowal sie na wysokosci 1,00 m ponad powierzchnie kapieli, dalsze 430 ms tlenu, wprowadzono w mieszaninie 60 z argonem, przy czym stosunek tlenu do argonu w mieszaninie wynosil 2:5, predkosc zas wyplywu mieszaniny z dysz wynosila .200 ms/min, a poloze¬ nie wylotu dysz nie uleglo zmianie. Nastepnie po¬ lozenie wylotu dysz tlenowych obnizono do wy- 65 sokosci 0,89 m i wprowadzono do konwertora na-84113 6 stepne 250 m8 tlenu w mieszaninie z argonem w tej samej oo uprzednio proporcji.Calkowita ilosc tlenu wprowadzonego do kon¬ wertora wynosila 4640 m8, calkowita ilosc argonu wynosila 1700 m8. Temperatura koncowa kapieli wynosila 1870°C, a koncowa zawartosc wegla — 0,028% po wprowadzeniu dodatkowo do konwer¬ tora, po zakonczeniu procesu swiezenia, 2,72 ton zlomu stali nierdzewnej typu 430 o skladzie po¬ danym wyzej i 3,18 ton krzemianu zelazochromu.Przyklad II. W celu uzyskania stali nie¬ rdzewnej typu 406 o skladzie: wegiel maks. 0,15%, mangan maks. 1,00%, fosfor maks. 0,040%, siarka maks. 0,030%, krzemu maks. 1,00%, chrom 12,00— 14,00%, aluminium maks. 3,5—4,5%, do zasadowego konwertora tlenowego zaladowano 10,0 ton zlomu stali nierdzewnej typu 430 o skladzie chemicznym podanym w przykladzie I, 10,8 ton wysokoweglo- wego zelazochromu i 2,27 tony wstepnie ogrzanego zlomu stali nierdzewnej typu 434 o skladzie che¬ micznym podanym w przykladzie I oraz zlano 49,0 ton cieklej surówki.Po rozpoczeciu wdmuchiwania tlenu wprowadzo¬ no topniki: 0,91 tony fluorytu, 0,91 tony prazonego dolomitu oraz 1,812 tony wapna palonego. Teoretycz¬ nie obliczono ze proces wymaga wprowadzenia do konwertora 4640 m8 tlenu. Nadmuchiwanie pro¬ wadzono w sposób opisany w przykladzie I. Zu¬ zyto ogólem 1700 m8 argonu i 4640 ms tlenu. Tem¬ peratura koncowa kapieli wynosila 1900°C, a za¬ wartosc wegla po wprowadzeniu dodatkowych 4,77 ton stali nierdzewnej typu 430 o skladzie po¬ danym w przykladzie I i 3,09 tony krzemianu zelazochromu, wynosila 0,028% wagowych.Przyklad III. W celu wytworzenia stali nie¬ rdzewnej typu 409 o skladzie: wegiel maks. 0,08%, mangan maks. 1,00%, fosfor maks. 0,045%, siarka maks. 0,045%, krzem maks. 1,001%, chrom 10,50 — 11,50%, tytan 6 x % C — 0,75% maks, do zasado¬ wego konwertora tlenowego zaladowano 1,0 tone zlomu stali nierdzewnej typu 430 o skladzie poda¬ nym w przykladzie I, 8,64 ten wysokoweglowego zelazochromu, 2,i27 tony wstepnie ogrzanego zlomu stali nierdzewnej typu 434 o skladzie podanym w przykladzie I i zlano 54,5 ton cieklej surówki.Po rozpoczeciu wdmuchiwania tlenu wprowadzo¬ no do konwertora topniki: 0,91 tony fluorytu, 0,91 tony prazonego dolomitu i 1,8(2 tony wapna palo¬ nego. Teoretycznie obliczono, ze proces swiezenia wymaga wprowadzenia 4560 m8 tlenu. Czysty tlen wprowadzono poczatkowo w ilosci 3900 m8, po czym rozpoczeto wdmuchiwanie tlenu w mieszaninie z argonem w stosunku objetosciowym 2:5 z szyb¬ koscia 200 m8 gazu/minute.Po wprowadzeniu ogólnej ilosci 4250 m8 tlenu (czesc 350 m8 w mieszaninie z argonem) zmienio¬ no polozenie lancy tlenowej. Wylot dysz opuszczo¬ no z poczatkowej wysokosci 1,00 m na wysokosc 0,89 m i kontynuowano dmuch mieszaniny tlen — argen. Ogólnie zuzyto 1155 m8 argonu i 4390 m8 tlenu. Temperatura koncowa kapieli wynosila 1835°C, a zawartosc wegla, po wprowadzeniu do kapieli dodatkowej ilosci 2,72 teny zelazokrzemo- chromu po zakonczeniu dmuchu, wynosila 0,024% wagowych.Powyzsze przyklady wykazuja, ze wynalazek wprowadza nowe, lepsze, ze wzgledu na korzyst¬ niejsze temperatury od dotychczas stosowanych, zapewniajace wyzsza trwalesc urzadzen rozwiaza¬ nie techniczne sposobu wytwarzania niskoweglo- wych stali nierdzewnych o calkowitej zawartosci wegla ponizej 0,03% wagowych metoda swiezenia w zasadowym konwertorze tlenowym z górnym dmuchem z materialów wyjsciowych o zawartosci wegla powyzej 4,0% wagowych, przy czym zlom stanowi co najmniej 101% wagowych, a korzystnie — 40% wagowych wsadu.Podane przyklady podaja szczególowy opis po- stepowania w przypadku wytwarzania szczególnych gatunków stali sposobem wedlug wynalazku, nie zawezaja jednak mozliwosci stosowania wynalaz¬ ku, bowiem dokonujac szeregu rozmaitych dro¬ bnych zmian, sposób ten mozna przystosowac do produkcji dowolnych gatunków stali, zachowujac istote wynalazku. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 30 l. Sposób wytwarzania stali nierdzewnej o za¬ wartosci wegla ponizej 0,03% wagowych metoda swiezenia w zasadowym konwertorze tlenowym z górnym dmuchem, z materialu wyjsciowego o cal¬ kowitej zawartosci wegla przekraczajacej 3,5% wa- 35 gowych, skladajacego sie z cieklej surówki (zeli¬ wa lub wysokoweglowej stali) i zlomu nierdzewnej stali chromowej, który stanowi co najmniej 10% wsadu, znamienny tym, ze nadmuch tlenu prowa¬ dzi sie dwuetapowo, w pierwszym etapie wprowa- 40 dza sie okolo 80% teoretycznie obliczonej ilosci tle¬ nu w postaci czystej poprzez dysze umieszczone okolo 1,00 m ponad powierzchnia kapieli, w dru¬ gim etapie tlen wprowadza sie w mieszaninie z ga¬ zem obojetnym, przy czym stosunek objetosciowy 45 tlenu do gazu obojetnego w mieszaninie wynosi, korzystnie 2:5, skutecznosc nadmuchu zas, zwiek¬ sza sie przez obnizenie wylotu dysz pod koniec dru¬ giego etapu do wysokosci okolo 0,89 m ponad po¬ wierzchnie kapieli lub przez zwiekszenie cisnienia 50 dynamicznego mieszaniny gazów na powierzchnie kapieli, uzyskujac przez to zwiekszenie szybkosci wyplywu gazów z dysz, przy czym temperatura koncowa kapieli nie przekracza 1900°C.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 55 stosuje sie material wyjsciowy, w którym zlom nie¬ rdzewnej stali chromowej stanowi korzystnie 10 — 40% wagowych.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze jako gaz obojetny stosuje sie argon. PL