Sposób wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierającym tlenek magnezu. (74) Pełnomocnik:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C04B 35/03 ( ) C21D 5/44 ( ) F27D 1/16 ( ) (54) Sposób wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierającym tlenek magnezu (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 07/05 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/09 (73) Uprawniony z patentu: Przedsiębiorstwo Wielobranżowe INTERCONTRACT Sp. z o.o.,racibórz,pl (72) Twórca(y) wynalazku: Stanisław Golec,Racibórz,PL Ryszard Stachura,Kraków,PL Zygmunt Wcisło,Kraków,PL (74) Pełnomocnik: Stefan Zieliński (57) Sposób wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierających tlenek magnezu, złożony w szczególności z procesu konwertorowego o cyklicznym charakterze oraz z procesów obróbki pozapiecowej o rozszerzonym zakresie, w którym powstający żużel zawiera poniżej 5% masowych tlenku magnezu uzupełnia się skład roztopionego żużla o substancję neutralizującą zawierającą tlenek magnezu, dwutlenek krzemu, tlenek wapnia oraz związki innych metali, charakteryzuje się tym, że dodaje się do żużla neutralizującą substancję zawierającą 38-46% masowych tlenku magnezu, oraz 5-8% masowych dwutlenku krzemu i 0,5-2,5% masowych tlenku wapnia oraz uzupełnia się skład żużla korzystnie do ponad 6% masowych tlenku magnezu. PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierającym tlenek magnezu. Rozwiązania techniczne według wynalazku przeznaczone są do stosowania szczególnie w piecu konwertorowym oraz kadzi do pozapiecowej obróbki stali. Znany podstawowy sposób wytwarzania stali z publikacji Teresy Lis pt. Współczesne metody otrzymywania stali", Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000r. str. 52 i następne, składa się z procesu redukcji rudy w wielkim piecu. Obecnie jednostki piecowe mają wydajność dobową od 500 do Mg, przy zużyciu koksu 480 k/mg lub 380 kg koksu i 180 kg wdmuchiwanego węgla na Mg surówki. Po takich jednostkach wielkopiecowych najbardziej optymalne są konwertory tlenowe o pojemności od 100 do 400 Mg dające 40 wytopów stali w ciągu doby zużywające 50 m 3 tlenu i poniżej 1 kg materiałów ogniotrwałych na Mg stali. Elektryczny piec łukowy znajduje zastosowanie gdzie nie ma ciekłego wsadu. Przebieg procesu w konwertorze tlenowym jest następujący. Do ukośnie ustawionego konwertora ładuje się rudę lub złom a następnie wlewa się surówkę. W tylnej ścianie konwertora znajduje się otwór do wlewania surówki. Surówka, złom i wapno mogą być w praktyce wprowadzane jednocześnie do konwertora. Podczas ładowania włącza się palnik tlenowo-paliwowy umieszczony w bocznej ścianie konwertora. W momencie osiągnięcia przez kąpiel metalową poziomu dysz konwertor ustawia się pionowo, dodaje się wapno i instaluje lance tlenową w odpowiedniej odległości i rozpoczyna się proces dmuchania. Strumień wdmuchiwanego tlenu przebija warstwę żużla i dociera do kąpieli metalowej wchodząc w reakcje z żelazem i innymi składnikami metalu. Krzem utlenia się całkowicie w ciągu pierwszych dwóch minut. Mangan utlenia się intensywnie w ciągu 7-8 minut po rozpoczęciu procesu. Następnie wraz z podwyższeniem temperatury metalu mangan częściowo redukuje się a przy końcu procesu od 16 do 18 min. znowu się powoli utlenia. Węgiel zaczyna się utleniać w pierwszych minutach procesu przedmuchiwania. W wyniku szybkiego narastania temperatury szybkość utleniania się węgla osiąga maksimum w 6 minucie procesu, po czym szybkość utleniania się węgla maleje. Utlenianie się węgla połączone jest z wydzielaniem się tlenku węgla, który uchodząc z konwertora często nad gardzielą dopala się na dwutlenek węgla. W czasie wdmuchiwania tlenu równocześnie z utlenianiem węgla przypada utlenianie się fosforu, którego największe nasilenie przypada na 4-6 min. procesu przedmuchiwania. Przebieg utleniania fosforu jest wynikiem bardzo szybkiego tworzenia się w konwertorze ciekłego aktywnego żużla żelazistowapiennego. Czas dmuchania tlenu w konwertorze o pojemności 30 Mg waha się od 25 do 35 min. a maksymalna dobowa liczba wytopów wynosi od 27 do 48. Po przerwaniu dmuchu (i wyciągnięciu lancy) pobiera się próbkę stali w celu oznaczenia składu chemicznego oraz dokonuje się pomiaru temperatury kąpieli. Z publikacji Mariana Krucińskiego pt. Metalurgia stali". Tom I, część II, Wydawnictwo AGH, Skrypt Uczelniany nr 1083, Kraków 1986r., str. 25 i następne oraz str wyłożenie ogniotrwałe konwertora jest wykonane z dwóch lub trzech warstw. Warstwa armaturowa chroni pancerz. Wykonana jest z kształtek z masy chromomagnetyzowej. Warstwa pośrednia jest wykonana metodą ubijania ze smołowanego dolomitu lub magnezytu. Warstwa robocza o grubości mm jest wykonywana ze smołowanych materiałów dolomitowych, magnezytowych, wapiennych lub peryklazowo - spinelowych. Zużywa się ona w czasie kampanii i dlatego po jej zakończeniu całkowicie jest wymieniana. Zużywanie warstwy roboczej następuje na skutek erozyjnego działania żużla, nadtapiania się pod wpływem wysokiej temperatury i pyłów unoszonych z konwertora, łuszczenia się w wyniku nagłych zmian temperatury, wymywania powodowanego ruchem metalu, żużla i gazów, a także mechanicznego niszczenia w czasie ładowania złomu do konwertora. Główną przyczyną zużywania się warstwy roboczej jest erozyjne działanie żużla. W początkowej fazie wytopu przeważnie tworzy się niskozasadowy żużel o dużej zawartości krzemionki i tlenków żelaza, które z zasadowym wyłożeniem ogniotrwałym tworzą niskotopliwe związki, które powodują szybkie zużywanie się. Najbardziej intensywne zużywanie się wyłożenia ogniotrwałego występuje w strefie żużla i umiejscowienia czopów. Dla zmniejszenia zużycia wyłożenia ogniotrwałego, prowadzi się w konwertorze proces przy wcześniejszym tworzeniu się zasadowego żużla oraz stosowania materiałów ogniotrwałych odpornych na działanie żużla. W tym celu stosuje się miękko palone wapno o granulacji do 30 mm. Stosuje się także wapno dolomitowe. Wprowadzony z tym wapnem do żużla tlenek MgO neu-

3 PL B1 3 tralizuje ujemne działanie SiO 2. Podwyższona zawartość w żużlu MgO utrudnia jego rozpuszczanie się z wyłożenia ogniotrwałego. Żużel w procesie konwertorowym powstaje w następstwie utleniania się domieszek wsadu metalicznego, głównie surówki oraz jego zanieczyszczeń, erozji wyłożenia ogniotrwałego i zużytych w procesie materiałów żużlotwórczych, szczególnie wapna. Początkowo przez pierwsze 20-30% czasu procesu konwertorowego wzrost ilości żużla odbywa się głównie przez utlenianie składników surówki jako żelazo, krzem i mangan. Dopiero po upływie tego czasu decydujący wpływ zwiększania się ilości żużla wywiera rozpuszczające się wapno. Najszybsze rozpuszczanie się wapna w żużlu ma miejsce na początku i pod koniec wytopu, kiedy zawartość tlenków żelaza w żużlu jest największa. Po przerwaniu dmuchu i wyciągnięciu lancy stal głównie po procesie odwęglania i odfosforowania w postaci płynnej spuszcza się z konwertora do kadzi stalowej i poddaje się obróbce pozapiecowej. Publikacja Lis Teresy pt. Współczesne metody otrzymywania stali, str w rozdziale Metalurgia pozapiecowa przedstawia pozapiecową obróbkę stali oraz odlewanie stali. Procesy technologiczne metalurgii pozapiecowej rozpoczynają się od rozdziału faz poprzez zatrzymanie warstwy żużla przy spuście z konwertora lub z pieca łukowego oraz podczas odlewania z kadzi. W zależności od przewidywanego celu obróbka obejmuje mieszanie / homogenizację poprzez przepłukiwanie argonem lub azotem przy użyciu lanc lub kształtek gazoprzepuszczalnych, bądź mieszania elektromagnetycznego; wprowadzenia substancji stałych za pomocą lanc lub drutów rdzeniowych; oddzielnie produktów reakcji i wchłanianie ich przez wprowadzane składniki żużlotwórcze; odgazowanie ciekłej stali poprzez obróbkę próżniową; elektryczne bądź chemiczne procesy nagrzewania oraz zabezpieczenie strumienia metalu oraz powierzchni stali przed zewnętrznymi wpływami atmosferycznymi. Procesy metalurgiczne obróbki ciekłej stali prowadzi się w kadzi stalowniczej. Ma kształt ściętego stożka rozszerzającego się ku górze o zbieżności ścian około 50 mm na 1 m wysokości. Objętość kadzi jest większa o około 5% objętości stali z jednego spustu. Płaszcz i dno kadzi są wykonane z blach spawanych. Od wewnątrz kadź jest wymurowana materiałem ogniotrwałym. Odporne na działanie żużla o niskiej zasadowości wykazuje kolejno: wyroby magnezjowo -węglowe, dolomitowe i magnezjowo - chromitowe. Ostatnio do pozapiecowej obróbki stali zyskuje szersze zastosowanie piec kadziowy określany terminem pieco - kadź". Służy do odsiarczania, odlewania, precyzyjnego regulowania składu chemicznego i temperatury. Ważną rolę odgrywa w stalowniach z ciągłym odlewaniem stali, co sprowadzało potrzebę jej dogrzewania w kadzi. Żużel kadziowy w procesie odsiarczania pełni rolę fazy odsiarczającej i określany jest między innymi zasadowością żużla. CaO Dostateczne rezultaty uzyskuje się przy zasadowości żużla: Q = : Al2O3 = 0, 3 0, 4 SiO Żużle te charakteryzują się maksymalną pojemnością siarkową. W kadzi stalowniczej prowadzi się nie tylko odsiarczanie, ale także odtlenianie, odgazowanie stali i inne procesy metalurgiczne, które obecnie przeniosły się z pieca podstawowego do kadzi. Czas przebywania stali w kadzi wydłużył się do około minut. Temperatura w kadzi wzrosła nawet do ponad 2000 K. Powszechne stosowanie próżni, przedmuchiwanie kąpieli gazami obojętnymi jak również silnie zasadowych żużli syntetycznych i dodatków odsiarczających, zwłaszcza sproszkowanego CaO, CaSi, CaC 2 i fluorytu wymaga od wyłożenia ogniotrwałego wysokiej odporności. Wyłożenie ogniotrwałe do obróbki w warunkach próżni jest zasadowe z mało aktywnych materiałów ogniotrwałych, słabo reagujących ze stalą i zazwyczaj redukcyjnym żużlem. Wymurówka wewnętrzna kadzi oparta jest na wyrobach magnezytowo - chromitowych. Grubość wymurówki jest zróżnicowana w różnych strefach kadzi. Na 1/3 wysokości kadzi od góry gdzie oddziałowuje lustro kąpieli oraz ciekły żużel dla kadzi o pojemności 80 t grubość wymurówki wynosi około 250 mm a poniżej 180 mm. Podobnie wymurówka na dnie kadzi ma grubość 250 mm. W hutnictwie krajowym wyłożenia kadzi do obróbki pozapiecowej bez stosowania próżni wykonywane są z wyrobów dolomitowych nie wypalonych lub wyrobów wysokoglinowych w obszarze oddziaływania kąpieli stalowej oraz z wyrobów magnezytowo - węglowych wypalonych i nie wypalonych w strefie oddziaływania żużla. Wyłożenia kadzi do obróbki pozapiecowej w warunkach próżni wykonywane są z wyrobów dolomitowych nie wypalonych i wyrobów dolomitowo - węglowych, nie wypalonych, przy czym obszar oddziaływania żużla wykonuje się z wysokiej jakości wyrobów magnezjowo - węglowych. 2

4 4 PL B1 Ostatnio na podstawie badań i prób w praktyce hutnictwa krajowego wykonuje się wyłożenie ogniotrwałe kadzi: * w strefie żużla - z wyrobów magnezjowo - grafitowych o zawartości węgla od 10 do 12% lub też z wypalanych wyrobów magnezjowych nawęglanych i ulepszanych cieplnie (M96Su), * na ściany powyżej i poniżej poziomu żużla - z wyrobów o niższej zawartości węgla wynoszącej od 5 do 7% lub wyrobów magnezjowo - chromitowych o zawartości Cr 2 O 3 powyżej 20%, małej zawartości SiO 2, poniżej 1,5%, i mikrostrukturze charakteryzującej się występowaniem wiązań bezpośrednich (MCV, MCT), * na dno - z wyrobów magnezjowo - chromitowych najlepiej w gatunku MC9 lub MC10, albo wyrobów magnezjowych w gatunku M96. Stosunkowo wysoka trwałość kadzi jest możliwa pod warunkiem przestrzegania właściwego procesu wygrzewania kadzi przed pierwszym spustem, ciągłej pracy wyłożenia ogniotrwałego bez zbytniego ochłodzenia, przy minimalnych skokach temperaturowych oraz niedopuszczenie do zawilgocenia wyłożenia, szczególnie przy stosowaniu niewypalonych wyrobów magnezjowo - węglowych. Znana z opisu patentowego PL zasadowa masa ogniotrwała do napraw na gorąco obmurzy urządzeń cieplnych w tym pieców stalowniczych metodą torkretowania lub narzucania składa się z klinkieru zasadowego i/lub mieszaniny klinkierów i/lub klinkieru w ilości ponad 90 części masowych oraz substancji wiążącej o niskiej temperaturze topnienia będącej krzemianem sodowym, fosforanem sodowym oraz składnika ilastego oraz zawiera nieorganiczny składnik solny silnie kwaśny, którego roztwór wodny wykazuje ph poniżej 3,0 w ilości takiej, by stosunek jego udziału do zawartości pozostałych rozpuszczalnych nieorganicznych substancji wiążących zmieścił się w granicach Stosowanie zasadowej masy ogniotrwałej polega na nakładaniu na gorąco na uszkodzone fragmenty ogniotrwałego wyłożenia pieca lub kadzi. Operacja torkretowania lub narzucania dokonuje się przy wyłączonym na ten czas z eksploatacji piecu lub kadzi. Znana zasadowa masa ogniotrwała z opisu patentowego PL charakteryzuje się jednocześnie zwiększoną szybkością wiązania, lepkością stopu wiążącego i lepkością gęstwy bezpośrednio przed naniesieniem na obmurze oraz dostateczną odpornością korozyjną masy. Niedogodnością używania tej zasadowej masy ogniotrwałej do napraw na gorąco jest wyłączenie z obiegu pieca lub kadzi w czasie naprawiania ogniotrwałego wyłożenia co kilka lub kilkanaście wytopów. Znany z opisu patentowego PL sposób reparowania elementów ogniotrwałych na bazie tlenków, w szczególności tlenku magnezu polega na narzucaniu na powierzchnię elementu w podwyższonej temperaturze i w obecności tlenu kompozycji proszkowej, zawierającej cząstki ogniotrwałych tlenków i cząstki paliwa, wybrane spośród cząstek glinu, krzemu, magnezu i ich mieszanin reagujące egzotermicznie z tlenem z utworzeniem ogniotrwałego tlenku, w którym stosuje się kompozycję proszkową zawierającą dodatkowo 1 do 10% wagowych cząstek węglika krzemu. Operację reperowania prowadzi się gdy ogniotrwały element jest gorący. Podwyższona temperatura mierzona na powierzchni elementu ogniotrwałego poddawanego reperacji z uwagi na jego zerodowienie wynosi powyżej 600 C. Kompozycja proszkowa do reperowania elementów ogniotrwałych na bazie tlenków zawiera od 75 do 94% wagowych ogniotrwałych cząstek stanowiących ogniotrwały tlenek, wybranych spośród cząstek tlenku glinu, tlenku magnezu i ich mieszanin, i od 5 do 20% wagowych cząstek paliwa, reagującego egzotermicznie z tlenem z utworzeniem ogniotrwałego tlenku, wybranych spośród cząstek glinu, magnezu, krzemu i ich mieszanin, i dodatkowo zawiera od 1 do 10% wagowych cząstek węglika krzemu. Kompozycję proszkową po wyłączeniu pieca lub kadzi z eksploatacji nanosi się na uszkodzone powierzchnie za pomocą lancy na naprawiane miejsce wraz z tlenem. Cząsteczki paliwa w postaci cząstek glinu, krzemu lub magnezu lub ich mieszaniny, reagują w sposób egzotermiczny z tlenem powodując topienie składników mieszaniny i zalepianie przez nią ubytków w ogniotrwałym materiale wyłożenia i wiąże się z powierzchnią reperowanego wyłożenia. Znany sposób z opisu patentowego PL jest szczególnie przydatny do reperowania lub konserwacji kadzi do stopionej stali, gdyż można go przeprowadzić, w wysokiej temperaturze, pomiędzy kolejnymi załadowaniami kadzi, bowiem ogniotrwałe elementy, tworzące części takich kadzi, są szczególnie zagrożone przez kontakt ze stopioną stalą i żużlem. Obszarem wymagającym najczęstszych reperacji jest zwykle linia poziomu cieczy. Znany sposób reperowania uszkodzeń elementów ogniotrwałych na bazie tlenków jest w praktyce przemysłowej w miarę skuteczny, ale stanowi zabieg kosztowny głównie przez to, że wyłącza się konwertor lub kadź na pewien czas z produkcji.

5 PL B1 5 Prócz przedstawionych sposobów naprawy uszkodzeń ogniotrwałego wyłożenia cytowana publikacja Mariana Krucińskiego Metalurgia stali" na str. 26 podaje się, że wprowadzony z wapnem do żużla tlenek MgO neutralizuje ujemne działania SiO 2, a ponadto podwyższona wartość w żużlu MgO utrudnia jego rozpuszczanie się z wyłożenia ogniotrwałego. Zatem znany jest sposób zapobiegania szybkiemu zużyciu ogniotrwałego wyłożenia przez wprowadzenie neutralizujących mieszanin do żużla ograniczających jego agresywność względem materiału ogniotrwałego wyłożenia. Sposób ten, stosowany w praktyce hutniczej, polega na wprowadzaniu do roztopionego żużla w kadzi lub konwertorze substancji zawierającej tlenek magnezu. Zauważono bowiem, że niszczenie ogniotrwałego wyłożenia, zwanego także wymurówką, zawierającego tlenek magnezu, polega na tym, iż żużel absorbuje MgO zawarte w materiale ogniotrwałym, co powoduje destrukcję tego materiału. Jest to szczególnie pas wymurówki w obszarze warstwy ciekłego żużla ponad powierzchnią roztopionej stali, a więc w pobliżu górnej krawędzi kadzi lub środkowej części konwertora, ale także na trzonie pieca, gdzie po spuście stali gromadzi się roztopiony żużel. Sposób zapobiegania niszczeniu wymurówki, który polega na wprowadzeniu do roztopionego żużla znajdującego się w piecu lub kadzi neutralizującej substancji zawierającej tlenek magnezu, zmniejszającej agresywność żużla, zwykle w postaci odpadowego kruszywa powstającego przy produkcji ogniotrwałych cegieł stosowanych do ogniotrwałego wyłożenia lub kopalnych magnezytów, powoduje że MgO zawarty w substancji dodawanej do żużla zwiększa zawartość tego tlenku w żużlu likwidując nadmierne pobieranie przez żużel tlenku magnezu z materiału wymurówki. Stwierdzono przy tym, że żużel działa agresywnie na materiał ogniotrwały wyłożenia, gdy zawiera MgO w ilości mniejszej niż 5%. Dodatek neutralizującej substancji zawierającej MgO zwiększa jego zawartość w żużlu ponad wspomniane 5% i tym samym pozbawia go zdolności do pobierania tego składnika z ogniotrwałego wyłożenia pieca lub kadzi, przez co nie jest ono niszczone. W praktyce przemysłowej stosuje się jako neutralizującą substancję kopalny magnezyt zawierający ponad 50% MgO, około 0,5% SiO 2 i około 3,5% CaO. Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie sposobu wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierającym tlenek magnezu, umożliwiającego skuteczną neutralizację żużla powstającego w procesach metalurgicznych, szczególnie w konwertorze tlenowym oraz żużla powstającego w kadzi w procesach obróbki pozapiecowej stali, zapewniającego co najmniej ograniczenie zużycia wyłożenia ogniotrwałego pieców i kadzi w strefie kontaktu ze stopioną stalą i żulem. Wytyczone zagadnienie rozwiązuje sposób wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierających tlenek magnezu, złożony w szczególności z procesu konwertorowego o cyklicznym charakterze oraz z procesów obróbki pozapiecowej o rozszerzonym zakresie, w którym powstający żużel zawiera poniżej 5% masowych tlenku magnezu uzupełnia się skład roztopionego żużla o substancję neutralizującą zawierającą tlenek magnezu, dwutlenek krzemu, tlenek wapnia oraz związki innych metali, charakteryzujący się tym, że dodaje się do żużla neutralizującą substancję zawierającą 38-46% masowych tlenku magnezu, oraz 5-8% masowych dwutlenku krzemu i 0,5-2,5% masowych tlenku wapnia oraz uzupełnia się skład żużla korzystnie do ponad 6% masowych tlenku magnezu. Korzystnie neutralizującą substancję dodawaną do żużla, a pozyskiwaną z naturalnego pokładu skały, rozdrabnia się do granulacji mm. Po spuście stali i znacznej części żużla dodaje się do pozostałego w piecu lub kadzi żużla neutralizującą substancję, a następnie ten żużel rozprowadza się po powierzchni ogniotrwałego wyłożenia. Żużel zawierający powyżej 5% masowych tlenku magnezu rozpryskuje się na ściany ogniotrwałe przez wydmuchiwanie obojętnym gazem lancą. Żużel wzbogacony w tlenek magnezu do ponad 6% masowych MgO przez przechylanie konwertora rozlewa się po jego ogniotrwałych ścianach. Dodatek do żużla, gdy ma on mniej niż 5% tlenku magnezu, neutralizującej substancji zawierającej tlenek magnezu wzbogaca żużel w MgO do nasycenia ponad 5%, przez co, jak się okazało, żużel ten znacznie ogranicza wymywanie tlenku magnezu z ogniotrwałego wyłożenia i tym samym nie powoduje jego intensywnego niszczenia. Istotnym jest dla sposobu według wynalazku, aby dodawany tlenek magnezu szybko i całkowicie rozpuścił się w żużlu i aby skład żużla był jednolity w jego całej masie. Przy tym, okazało się, że warunek ten zostaje spełniony przez obecność w dodawanej neutralizującej substancji dwutlenku krzemu w ilości 5-8% i tlenku wapnia w ilości 0,5-2,5%. Składniki te, we wskazanym ich udziale w neutralizującej substancji według wynalazku powodują obniżenie temperatury topnienia materiału neutralizującej substancji i przez to szybkie wymieszanie ze składnikami żużla w całej jego objętości. To zachodzi skutecznie, jak się okazało, przy zawartości w neutralizującej sub-

6 6 PL B1 stancji MgO w granicach 38-46%. Przy tym dodatek do żużla mieszaniny tworzącej neutralizującą substancję o składzie według wynalazku nie wywołuje wyrzutów gorącego żużla, co jest szczególnie dokuczliwe dla obsługujących pracowników przy stosowaniu neutralizujących substancji o innym składzie, zwłaszcza zawierających większą ilość MgO niż substancja stosowana według wynalazku. Korzystny wpływ na szybkie roztopienie dodawanej neutralizującej substancji w żużlu ma przygotowanie substancji naturalnego pochodzenia przez jej rozdrobnienie do ziaren o wymiarach od 10 do 30 mm. Jest to wystarczające rozdrobnienie ze względu na szybkość topnienia, a zarazem unika się kłopotliwego pylenia, które mogłoby wystąpić przy większym rozdrobnieniu dodawanej substancji, a zwłaszcza przy stosowaniu niesortowanej pospółki pozyskiwanego minerału. Prócz neutralizacji agresywnego żużla sposób według wynalazku ma i tę zaletę, że regeneruje uszkodzone fragmenty ogniotrwałego wyłożenia wypełniając ubytki zneutralizowanym żużlem, który cechuje się dobrą i trwałą przyczepnością po dodaniu do niego neutralizującej substancji o składzie według wynalazku. Zarazem taki żużel, po rozprowadzeniu go po całej powierzchni ogniotrwałego wyłożenia tworzy ochronną powłokę niedopuszczającą agresywny żużel z następnego wytopu do powierzchni wyłożenia. Sposób według wynalazku przy stosunkowo znacznej trwałości ogniotrwałego wyłożenia pieca, zwłaszcza kadzi pod warunkiem przestrzegania właściwego procesu wygrzewania pieca lub kadzi przed pierwszym napełnieniem wsadem płynnym, ciągłej pracy ogniotrwałego wyłożenia bez zbytniego ochłodzenia oraz niedopuszczenia do zawilgocenia ogniotrwałego wyłożenia nieoczekiwanie dwukrotnie wydłuża pracę ogniotrwałego wyłożenia zawierającego tlenek magnezu między poszczególnymi remontami, co zwiększa liczbę wytopów stali między wymianą zniszczonego ogniotrwałego wyłożenia przez neutralizację agresywnego żużla, regenerację uszkodzonych fragmentów wyłożenia i tworzenia powłoki ochronnej. Wynalazek jest bliżej przedstawiony w przykładach jego stosowania. P r z y k ł a d I Po spuście stali i częściowym usunięciu żużla z pieca, w pozostawionym żużlu zawartość MgO wynosi mniej niż 5% MgO. Żużel o takiej zawartości MgO pobiera tlenek magnezu z materiału wymurówki dolomitowej powodując jej niszczenie. W celu ograniczenia tego procesu dodaje się więc do pozostawionej w piecu części żużla kopalny minerał w składzie: około 42,00% masowych MgO, około 6,60% masowych SiO 2, około 1,35% masowych CaO, około 0,60% masowych Al 2 O 3 + TiO 2, około 2,30% masowych Fe 2 O 3. Składniki minerału ulegają w żużlu o temperaturze ponad 1500 C roztopieniu, przy czym MgO w mieszaninie SiO 2 i CaO topi się przy tej temperaturze i zwiększa zawartość w żużlu MgO do ponad 5-6%. Żużel o takiej zawartości MgO w znacznie ograniczonym zakresie pobiera składnik z materiału ogniotrwałego wyłożenia, a zatem nie następuje już niszczenie tego materiału. Nad wzbogacony w MgO żużel spuszcza się wówczas lancę, przez którą wdmuchuje się obojętny gaz, na przykład azot. Wdmuchiwany gaz powoduje rozpryskiwanie żużla na ściany ogniotrwałe pieca. Żużel wypełnia ubytki materiału ogniotrwałego wyłożenia regenerując ogniotrwałe ściany, jednocześnie pokrywa warstwą całą powierzchnię materiału ogniotrwałego. Po zastygnięciu żużel tworzy ochronną warstwę nasyconą MgO o zawartości ponad 6%. Warstwa ta chroni wymurówkę przed agresywnym działaniem żużla w kolejnym wytopie stali. Opisane czynności powtarza się po każdym spuście stali z pieca. P r z y k ł a d II Do konwertora, w którym wytapia się stal, po dokonaniu spustu stali i częściowym usunięciu z pieca żużla, wprowadza się minerał o składzie podanym w przykładzie I. Dzięki temu na dnie pieca pozostaje żużel wzbogacony o MgO do ponad 6%. Następnie przez przechylanie konwertora powoduje się rozlewanie się żużla po jego ścianach. Żużel ten, podobnie jak w przykładzie I, wypełnia ubytki i pokrywa ściany cienką warstwą. Po zastygnięciu tworzy się z żużla warstwa ochronna zapobiegająca stykaniu się żużla z następnego wytopu ze ścianą ogniotrwałego wyłożenia, chroniąc ją przed niszczeniem. Opisane czynności powtarza się po każdym wytopie stali. Okazało się, że okres do następnej naprawy ogniotrwałego wyłożenia, co wymaga wyłączenia na czas naprawy urządzenia z eksploatacji, przez zastosowanie sposobu według wynalazku zostaje wydłużony około dwukrotnie w stosunku do okresu, gdy sposób ten nie jest stosowany. Jest to znaczne obniżenie kosztów naprawy wymurówki, przy czym wykorzystanie w tym sposobie naturalnego kopalnego minerału, który jest stosunkowo tani, powoduje dalsze obniżenie kosztów w stosunku do sposobu wykorzystującego odpady z produkcji zasadowych cegieł magnezytowych bądź dolomitowych służących do murowania pieców i kadzi stalowniczych. Sposób według wynalazku eliminuje także rozpryskiwanie żużla w czasie dodawania neutralizującej substancji oraz kłopotliwe pylenia.

7 PL B1 7 Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania stali w piecach i kadzi z ogniotrwałym wyłożeniem zawierających tlenek magnezu, złożony w szczególności z procesu konwertorowego o cyklicznym charakterze oraz z procesów obróbki pozapiecowej o rozszerzonym zakresie, w którym powstający żużel zawiera poniżej 5% masowych tlenku magnezu uzupełnia się skład roztopionego żużla o substancję neutralizującą zawierającą tlenek magnezu, dwutlenek krzemu, tlenek wapnia oraz związki innych metali, znamienny tym, że dodaje się do żużla neutralizującą substancję zawierającą 38-46% masowych tlenku magnezu, oraz 5-8% masowych dwutlenku krzemu i 0,5-2,5% masowych tlenku wapnia oraz uzupełnia się skład żużla korzystnie do ponad 6% masowych tlenku magnezu. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że neutralizującą substancję dodawaną do żużla, a pozyskiwaną z naturalnego pokładu skały, rozdrabnia się do granulacji mm. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po spuście stali i znacznej części żużla dodaje się do pozostałego w piecu lub kadzi żużla neutralizującą substancję, a następnie ten żużel rozprowadza się po powierzchni ogniotrwałego wyłożenia. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że żużel zawierający powyżej 5% masowych tlenku magnezu rozpryskuje się na ściany ogniotrwałe przez wydmuchiwanie obojętnym gazem lancą. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że żużel wzbogacony w tlenek magnezu do ponad 6% masowych MgO przez przechylanie konwertora rozlewa się po jego ogniotrwałych ścianach.

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.