Pierwszenstwo: 23 listopada 1929 r. (Stany Zjednoczone Ameryki Póln.).Wynalazek niniejszy dotyczy pieców plomiennych do wytapiania rud oraz spo¬ sobu topienia rudf koncentratów i podob¬ nych materjalów.Zgodnie z dotychczas stosowanemi spo¬ sobami wytapiania mialko rozdrobnionych rud, rude doprowadzano przez otwory w sklepieniu lub scianach bocznych pieca tak, aby wytworzyc warstwe rudy o duzej po¬ wierzchni tak polozonej, iz plomien wyta¬ piajacy, przechodzacy przez piec dzialal e- nergicznie na cala te powierzchnie. Stoso¬ wano juz rozmaite srodki w celu doprowa¬ dzania rudy do pieca, a wiec sypnie, z któ - rych ruda opadala dzieki swemu ciezaro¬ wi oraz przenosniki srubowe (slimakowe) i plywaki tak umieszczone, zeby wprowadza¬ ly ladunek do pieca przez otwory rozmie¬ szczone na pewnych odleglosciach (w pew¬ nych odstepach) w scianach bocznych.Chociaz niektóre dawniejsze sposoby mialy na celu stopniowe i równomierne o- grzewanie ladunku, poczawszy od po¬ wierzchni topienia ku wewnatrz ladunku o- raz doprowadzanie swiezej rudy do ladun¬ ku w punkcie oddalonym od powierzchni topienia, przy minimalnem jej zaklócaniu, nikt jednakze nie podal srodka do osia¬ gniecia tego celu, a prócz tego w zadnym z poprzednich sposobów nie doceniano pewnych waznych czynników, niezbednych dla powodzenia procesu wytapiania. Niedo¬ stateczna uwage zwracano zwlaszcza na fakt, ze, w plomieniowych procesach pra¬ zenia tego typu, warunki temperatury o- siagane w rozmaitych czesciach powierzen-ni topienia ladunku sa bardzo rózne, skut¬ kiem czego ladunek w jednych miejscach topicie szybciej niz w innych, a jesli tego nie wziac pod uwage, to powierzchnia to¬ pienia staje sie nierównomierna.Wynalazek niniejszy podaje srodki do doprowadzania ladunku o warstwie zasad¬ niczo jednakowej grubosci przez wydluzo¬ ne kanaly, wzdluz jednego lub obu boków pieca w ten sposób, iz wewnatrz pieca wy¬ twarza sie nasyp pochyly, przyczem wyna¬ lazek zawiera równiez srodki do zasilania ladunku swiezym materjalem oraz do po¬ suwania naprzód ladunku stopniowo w miare jego wytapiania, przyczem po¬ wierzchnia topienia pozostaje nienaruszo¬ na. Ta powierzchnia topienia ladunku we¬ wnatrz pieca stanowi pochyla plaszczyzne, tworzaca z pozioma kat mniejszy od kata spoczynku (zesyp) materjalu ladunkowe¬ go. Utrzymujac zasadniczo staly nadmiar ladunku oraz zasadniczo jednorodna nie- popekana powierzchnie topienia unika sie wystawiania swiezej, stosunkowo zimnej rudy na dzialanie plomienia wytapiajace¬ go, a tern samem unika sie niebezpieczen¬ stwa przedostawania sie niezredukowanej rudy do zuzla lub wytopionego metalu.Wynalazek niniejszy w ujeciu ogólnem dotyczy sposobu i srodków do zasilania la¬ dunku, przyczem materjaly ladunkowe w rozmaitych czesciach posuwaja sie z roz- maitemi szybkosciami, odpowiednio #do szybkosci wytapiania ladunku, przyczem dostosowujac odpowiednio plomien w pie¬ cu oraz prace zasilacza mozna utrzymac stale pochylenie powierzchni topienia po¬ nizej punktu, w którym zaczyna sie ruch wzgledny miedzy rozmaitemi czastkami ladunku na powierzchni oraz wpoblizu po¬ wierzchni warstwy rudy.Zgodnie z wynalazkiem stosuje sie srod¬ ki do nadawania ladunkowi w pewnej od¬ leglosci od otworu wpustowego w pewnym punkcie jego drogi przed dojsciem do tego otworu, ksztaltu pewnego rodzaju kolumny, która przy otworze zaladowczym ma prze¬ krój zasadniczo zgodny z przekrojem tego otworu i jest ograniczona oraz podtrzy¬ mywana od dolu na wkleslej czesci urza¬ dzenia, poruszajacej sie pod nalozonym na nia ladunkiem zasadniczo po luku kola, którego srodek okreslono juz w sposób o- pisany ponizej. Dzieki zetknieciu cierne¬ mu miedzy czastkami zaladowanego mate- rjalu, kazda czastka, lezaca na promieniu, wyrysowanym ze srodka kola ku temu wkleslemu przyrzadowi, musi sie poruszac po drodze kolowej wokól tegoz srodka u- trzymujac swe polozenie wzgledne w ca¬ lym ladunku, przyczem zasadniczo nie¬ zmienne w stosunku do sasiednich czastek tegoz ladunku.Chociaz wynalazek niniejszy moze miec ogólne zastosowanie do obróbki mialko rozdrobnionych rud i podobnych materja- lów zawierajacych metale, to jednakze na¬ daje sie on specjalnie do redukcji mialko rozdrobnionych rud zelaznych oraz mate- rjalów, zawierajacych zelazo, przy jedno¬ czesnej produkcji zelaza cieklego lub stali.Zalety wynalazku niniejszego nalezy przypisac nowym cechom mechanizmu za¬ silajacego oraz nowym cechom budowy pie¬ ca i rozmieszczeniu jego czesci.Na rysunkach uwidoczniono konstruk¬ cje pieca plomiennego, przyczem fig. 1 wyobraza pionowy przekrój przez srodek dlugosci pieca oraz uwidocznia umieszcze¬ nie mechanizmu zasilajacego w stosunku do samego pieca; fig. 2 przedstawia prze¬ krój pionowy przez jeden z zasilaczy i wyobraza szczególowo najkorzystniejsza postac mechanizmu zasilajacego; fig. 3 przedstawia przekrój przez srodek pieca wraz z kadzia osadowa, umieszczona na jednym koncu ogniska; fig. 4 wyobraza wi¬ dok boczny zasilacza w polozeniu robo- czem; fig. 5 przedstawia widok zgóry pieca i mechanizmu zasilajacego, i fig. 6 wyobra¬ za przekrój cylindra przedstawiajacego graficznie droge czastek rozdrobnionego, — 2 —zawartego w cylindrze materjalu podczas obrotu tego cylindra.Zgodnie z fig. 1 i 2 rysunków liczba 10 oznaczono ognisko pieca plomieniowego, liczba 12 zawieszone sklepienie, a licdba 14 — mechanizm zasilajacy, polaczony z tym piecem. Na rysunkach tych piec jest pozbawiony scian bocznych, lecz rozumie sie samo przez sie ze sciany te istnieja i biora udzial w stopniowem przesuwaniu sie ladunku. Sklepienie 12 umieszczone jest blizej ogniska niz w dotychczasowych pie¬ cach plomiennych; posiada ono budowe stropu wiszacego, który moze np. byc zao¬ patrzony w pare podpór 16, biegnacych wzdluz kazdego boku sklepienia i zawie¬ szonych kazda zapomoca kilku wieszaków 18 do belek 20 o przekroju litery I, które zkolei spoczywaja koncami na slupach 22.Wieszaki 18 moga sie wahac w punktach 24. Prety 26 przymocowane do wieszaków 18 w punktach 28 przechodza przez otwory w blokach 30, spoczywajacych na belkach 20. Srubowe sprezyny 32 podciagaja ku gó¬ rze prety 26, które usiluja obrócic wieszaki 18 na ich czopach 24 w kierunku wewnetrz¬ nym i przyciskaja podpory 16 do krawedzi sklepienia 12 zapobiegajac kurczeniu sie i rozszerzaniu tegoz. Sklepienie wystaje nie¬ co poza boki ogniska nad progiem 34, cia¬ gnacym sie wzdluz boku ogniska.Mechanizm zasilajacy wedlug wynalaz¬ ku niniejszego oznaczony ogólnie liczba 23 sklada sie z pionowych slupów podporo¬ wych 22 i 36, polaczonych poprzeczkami 38 i 40. Na poprzeczce 38 osadzone sa prze¬ gubowo dolnemi koncami odpowiednio w punktach 46 i 48 drazki 42 i 44, przymoco¬ wane górnemi koncami równiez przegubo¬ wo w punktach 50 i 52 do plyty zasilczej 54.Plyte zasilcza wprawia sie w ruch zmienny zapomoca cylindra hydrauliczne¬ go 56, polaczonego zespolem dzwigni kato¬ wych 58 i 60 oraz 62 z drazkiem 42. Ponad plyta zasilcza 54 umieszczony jest sypien 64 w taki sposób, iz plyta stanowi calkowi¬ te dno sypnia. Na rysunku wyobrazono sy¬ pien, podzielony plyta rozdzielcza 66 na duzy przedzial 68 oraz drugi stosunkowo maly 70. W razie potrzeby mozna plyty rozdzielczej nie stosowac. Dzwignie kato¬ we i drazki laczace sa tak zbudowane, ze daja tylko krótki ruch tam i zpowrotem, wynoszacy 12 — 25 mm, zaleznie od ro¬ dzaju doprowadzanego materjalu oraz od grubosci posuwanej naprzód warstwy.Zasadnicza cecha niniejszego wynalaz¬ ku jest równomierne stopniowe posuwanie ladunku ku dolowi i naprzód do pieca, w ta¬ ki sposób zeby otrzymac równa powierzch¬ nie topienia wewnatrz pieca, lezaca zawsze w plaszczyznie pochylej, tworzacej kat z pozioma mniejszy od kata spoczynku mate- rjalów ladunku w temperaturze roboczej.A wiec wszelki mechanizm zdatny do na¬ dawania ruchu krzywej plycie zasilacza, zdolnego do osiagniecia zadanego celu, na¬ lezy uwazac za wchodzacy w zakres wyna¬ lazku. Mozna np. zamiast opisanego me¬ chanizmu zasilajacego stosowac inny, zlo¬ zony z szeregu walków tak rozmieszczo¬ nych wzdluz zewnetrznej powierzchni ply¬ ty zasilczej, zeby nadawaly one tej plycie ruch podobny, do ruchu otrzymywanego przy uzyciu mechanizmu zlozonego z ze¬ spolu dzwigni i drazków uwidocznionego na rysunkach. Walki te moga byc umie¬ szczone szeregami wzdluz pieca, przyczem powierzchnie ich moga sie stykac z ze¬ wnetrzna powierzchnia plyty zasilczej oraz podpierac te plyte. Przytem walki te mo¬ ga nadawac plycie ruch zmienny, skutkiem czego mozna je uwazac za mechanizm rów¬ norzedny mechanizmowi opisanemu powy¬ zej. Prócz tego zamiast mechanizmu opisa¬ nego szczególowo w zwiazku z rysunkami, mozna stosowac mechanizm typu tasmy bez konca jako plyte zasilcza oraz mechanizm podobny do zwyklego kola gasienicowego traktorów. W tej postaci mechanizmu ruch zasilacza bedzie ciagly w przeciwstawieniu — 3 —do ruchu zmiennego obu wyzej wymienio¬ nych typów, jednakze ostateczny ruch ma- terjalów ladunku bedzie identyczny we wszystkich trzech przypadkach.Na fig; 3 wyobrazono piec wedlug wy¬ nalazku z kadzia osadowa 76 umieszczona w koncu ogniska, Kadz ta, umieszczona w ognisku, stanowi zbiornik dla produktów cieklych, otrzymywanych podczas wyta¬ piania. Umieszczona jest ona w ten sposób w stosunku do reszty ogniska, iz ciekle ma- terjaly splywajace z warstwy ladunku zbieraja sie w korycie wytworzonym we¬ wnatrz pieca przez dwie pochyle po¬ wierzchnie topienia warstwy rudy, a na¬ stepnie przeplywaja bezposrednio do wspo¬ mnianej kadzi czyli zbiornika. W skrzyni tej moze sie odbywac rozdzielanie (dzieki róznym ciezarom wlasciwym) zuzla i zre¬ dukowanego cieklego metalu. Zboku pieca znajduje sie spust w celu ciaglego lub prze¬ rywanego spuszczania produktów cieklych.Dzieki temu nowemu szczególowi budowy, stanowiacemu zasadnicza czesc ogólnej konstrukcji pieca, unika sie zbytniego gro¬ madzenia materjalu cieklego, w postaci zuzla i stopionego metalu przy wylocie z wlasciwego ogniska. Pozwala to pracowac wyzyskujac maksymalna powierzchnie to¬ pienia, a w ten sposób zwieksza sie znacz¬ nie wydajnosc topienia w piecu, dzieki zwiekszeniu powierzchni lezacej w strefie najintensywniejszego topienia i podlegaja¬ cej dzialaniu plomienia wytapiajacego.Podczas ruchu sypien powinien byc do¬ statecznie wypelniony materjalem, aby ru¬ da zamykala przelot 71 pomiedzy plyta za¬ silcza 54 a krawedzia sklepienia, celem za¬ pobiezenia uchodzeniu przez ten przelot ga¬ zów piecowych. Podpory najlepiej jest przytem chlodzic woda, aby w ten sposób zabezpieczyc omutowanie pieca od wyso¬ kiej temperatury. Podczas redukowania rud zelaznych pozadane jest specjalnie za¬ pobieganie zetknieciu tlenków zelaza z la¬ dunku z omurowamem pieca, poniewaz w przeciwnym razie tlenek ten moze w tem¬ peraturach roboczych nagryzac cegle.Przy pomocy zasilacza opisanego powy¬ zej mozna posuwac rude stopniowo w taki sposób, zeby kazda czastka przebywajac ograniczona droge zawarta miedzy plyta zasilcza 54 a podpora 16 posuwala sie wzdluz linji, stanowiacej zasadniczo luk kola wspólsrodkowego z kolami, na któ¬ rych znajduja sie drogi wszystkich innych czastek, przyczem srednice wszystkich tych kól, z wyjatkiem kola znaczacego droge czastek, spoczywajacych bezposrednio na plycie zasilajacej, sa mniejsze od srednicy kola, opisywanego przez plyte zasilcza.Wyobrazono to linja kreskowana a na fig. 1 i 2, przyczem linje kreskowane przedsta¬ wiaja drogi, przebywane przez czastki la- dunku w odpowiednich odleglosciach od plyty zasilacza, od chwili gdy zaczely prze¬ chodzic przez kanal ograniczony z jednej strony przez podpore, a z drugiej strony przez plyte zasilcza, az do chwili gdy do¬ stana sie na powierzchnie topienia. Wynika to jasno z fig. 6, gdzie litera b oznaczono cylinder, a litera c rozdrobniony materjal zajmujacy w przekroju czesc zakreskowa- na. Przyjmujac, ze cylinder wraz z jego zawartoscia obrócil sie tak, iz powierzchnia rozdrobnionego materjalu, oznaczona przez x — y przesunela sie od polozenia, zaznaczonego linja kreskowana x — y\ przekonamy sie, ze czastki sasiadujace z obwodem cylindra przebyly odleglosc y— y, podczas gdy czastki w x nieporuszyly sie zupelnie, a zatem stosunkowa odleglosc przebyta albo tez stosunkowa szybkosc po¬ suwania sie czastek znajdujacych w pew¬ nej odleglosci od srodka x jest proporcjo¬ nalna do tej odleglosci.Temperatura w piecu jest normalnie ta¬ ka, iz najwieksza ilosc ciepla zostaje zuzy¬ ta w najnizszej czesci pochylej warstwy ladunku, a zatem najszybsze wytapianie materjalów ladunkowych w tej czesci po¬ wierzchni topienia wymaga ciaglego uzu- — 4 —pelniania materjaht przez wprowadzanie materjalów ladunkowych do tej strefy najenergiczniejszego wytapiania z szybko¬ scia stosunkowo najwieksza. Jednoczesnie czastki ladunku wprowadzane na po¬ wierzchnie topienia powinny pozostac w spoczynku, dopóki nie zostana stopione. Z tego wynika, ze pochylenie powierzchni to¬ pienia powinno byc zawsze mniejsze od ka¬ ta spoczynku poszczególnych mater jalów przerabianego ladunku czyli, ze skoro zo¬ stanie okreslona dla danej temperatury i kata spoczynku materjalu róznica szybko¬ sci topienia w rozmaitych strefach po¬ wierzchni topienia ladunku, to nalezy równiez scisle okreslic stosunek miedzy szybkosciami doprowadzania materjalu na dolnym progu powierzchni topienia oraz na górnym progu tejze powierzchni topienia.W tym celu trzeba tylko tak umiescic i do¬ stosowac plyte zasilcza, zeby opisywala ona luk kola, którego srodek znajduje sie w takiej odleglosci i w takim stosunku do niej zeby odleglosc górnego progu po¬ wierzchni topienia od srodka tego kola o- raz odleglosc plyty zasilczej od tegoz srod¬ ka, mierzona na promieniu przeprowadzo¬ nym z tego srodka ku plycie i przecinaja¬ cym górny próg powierzchni topienia, dala stosunek proporcjonalny do odpowiednich zadanych szybkosci zasilania w górnej i dol¬ nej krawedziach powierzchni topienia. W ten sposób unika sie niepozadanego opada¬ nia materjalów na powierzchni warstwy la¬ dunku przed ich calkowitem wytopieniem, a takze unika sie wystawiania surowego niezredukowanego ladunku na dzialanie plomienia topiacego oraz mieszania sie ma- terjalów niezredukowanych z metalem cie¬ klym i zuzlem zebranym na powierzchni cieklego metalu.Zmiana ilosci ciepla i jego rozprowa¬ dzenia w piecu odbija sie odpowiednio na szybkosci topienia materjalów w poszcze¬ gólnych strefach powierzchni topienia, a tern samem zmienia kat nachylenia tej po¬ wierzchni. Zmiane te mozna w pewnych przypadkach zrównowazyc, zmieniajac szybkosc zasilania, czyli zwiekszajac ldb zmniejszajac ilosc drgan plyty zasilczej w jednostce czasu. Zwiekszanie szybkosci za¬ silania zwieksza np. lagodnie stosunkowa szybkosc doprowadzania na dolnym pro¬ gu powierzchni topienia w porównaniu z szybkoscia na górnym jej progu. Jesli zmia¬ na ilosci ciepla lub jego rozprowadzenia jest zbyt wielka moze sie okazac koniecz¬ nem przemieszczenie plyty zasilczej.Przy pracy z rudami zelaznemi, jak ftp. hematytami i magnetytami z Mezabi w po¬ staci mieszanego ladunku rudy, wegla i ma¬ terjalów tworzacych zuzel, uprzednio po¬ kruszonych lub rozdrobnionych (ruda na czastki przechodzace przez sito 150 ocz¬ kowe, topniki na czastki przechodzace przez sito 4-oczkowe, wegiel — przez sito 6-oczkowe) okazalo sie, ze kat spoczynku wzgledem poziomej moze wynosic w przy¬ blizeniu 37,5°.Piec przedstawiony czesciowo na fig. 2, przeznaczony jest do pracy z taka szybko¬ scia zasilania, zeby pochylenie powierzchni topienia ladunku bylo nieco mniejsze od kata spoczynku czyli od kata zaznaczonego lin ja kreskowana d. W procesie niniejszym z ladunkiem, zlazonym z rudy wegla i wap¬ niaka, uzytych w ilosci 100 czesci rudy, 10 czesci wapniaka oraz ilosci wegla, stano* wiacej 80% zelaza, temperatura pieca wy¬ nosila w przyblizeniu 1575°C, a szybkosc zasilania wyrazona w drganiach plyty zasi¬ lajacej wynosila okolo 15ma jako calko¬ wity jeden skok na kazde 2 minuty, przy- czem pochylenie powierzchni topienia by¬ lo takie, jak to wyobrazono na fig. 2.Nalezy zaznaczyc, ze zasilacz dziala w taki sposób iz; w razie gdy pozadane jest ulozenie ladunku warstwami, to mozna to osiagnac, stosujac jedna lub wiecej plyt roz¬ dzielczych uwidocznionych na fig. 1 i wprowadzajac do róznych przedzialów sypnia rozmaite materjialy. Materialy te — 5 —wprowadzone do pieca utrzymuja sie w wyraznie rozgraniczonych warstwach. Mo¬ ze byc np. pozadane czesciowe lub cal¬ kowite pokrycie ladunku rudy warstwa wegla. W tym przypadku do przedzialu 70 mozna wprowadzac wegiel lub inny ma- terjal weglowy, wprowadzajac do prze¬ dzialu 68 rude sama lub zmieszana z odpo- wiedniemi ilosciami materjalów topiacych i redukujacych. Umieszczone w pewnej od¬ leglosci plyty 72 i 74 mozna równiez wpro¬ wadzic do sypnia, a przestrzenie miedzy niemi a scianami sypnia napelnic weglem lub innym materjalem weglowym. Przy wprowadzaniu materjalów do pieca cala ruda wysuwana z przedzialu 68 bedzie po¬ kryta od dna i z boków warstwa wegla. We¬ giel wchodzacy do pieca obok ladunku ru¬ dy moze ulec skoksowaniu, a nastepnie przesunac sie nadól do wytopionego meta¬ lu lub do zuzla, gdzie moze byc pochlonie¬ ty, redukujac lub naweglajac metal, (jesli proces polega na redukcji zelaza), albo tez moze dzialac jako czynnik odtleniajacy przy obróbce materjalów niezelaznych.Przy redukcji rud zelaznych zaleca sie ogólnie wprowadzanie nieuwarstwionego ladunku, zlozonego z rudy wegla i topni¬ ków, albo raczej stosujac warstwe wegla umieszczona miedzy ladunkiem, a plyta zasilcza z jednej strony oraz miedzy la¬ dunkiem a sciana koncowa z drugiej stro¬ ny; w tym przypadku wegiel sluzy do o- chrony omurowania progu 34 i scian konco¬ wych przed niszczacym dzialaniem tlenku zelaza w ladunku.Termin „kat spoczynku" stosowany w niniejszym opisie oznacza kat pod którym materjal spoczywa w warstwie rudy w wa¬ runkach wytwarzanych w piecu. Kat ten zasadniczo zmienia sie dla róznych mate¬ rjalów oraz dla róznych mieszanin mate¬ rjalów. W pewnych przypadkach na po¬ wierzchni topienia wytwarza sie pewna skorupa, umozliwiajaca utrzymywanie bar¬ dziej stromej pochylosci powierzchni to¬ pienia, nizby to bylo mozliwe bez tej sko¬ rupy. Jak stwierdzono powyzej waznem jest, zeby czastki rudy, znajdujace sie na powierzchni topienia pozostawaly nieru¬ chome podczas procesu wytapiania, bez wzgledu na to czy skorupa sie wytworzyla czy tez nie. PL