Przedmiotem niniejszego wynalazku jest proces kolowy, który ma na celu dzia¬ lanie pieców przetapiajacych, pracujacych na gazie redukujacym (lub na przemian na gazie redukujacym i utleniajacym), gdzie proces wytwarzania ciepla prowadzi osta¬ tecznie do otrzymywania dwutlenku wegla.W piecu szybowym gaz oddaje swoje cieplo stapianemu ladunkowi w przeciw- pradzie (t. j. przeplywajac od dolu do gó¬ ry), a nastepnie przy wylocie z górnej cze¬ sci pieca wsysany jest przez przewietrznik i wdmuchiwany na nowo przez ogrzewacz gazu, zaladowany bardzo goracym koksem lub innem paliwem; w ogrzewaczu tym gaz plynie równolegle (t. j. zgóry do dolu) i do¬ staje sie znowu do pieca przetapiajacego.W ten sposób gaz w obiegu kolowym po-chlania wyczuwalne cieplo paliwa i oddaje je ladunkowi jpraeznaczonemu\do przeto¬ pienia. l V * "-*li Krazenie to trwa kilka minut, poczem trzeba zastapic cieplo pobrane z paliwa w ogrzewaczu gazu. Uskutecznia sie to zapo- moca przedmuchiwania naprzemian powie¬ trzem na goraco, zgodnie z procesem zna¬ nym przy wyrobie gazu wodnego. W ogrze¬ waczu gazu kraza naprzemian gaz z obiegu kolowego oraz gazy spalania, w okresie przedmuchiwania na goraco; pierwszy z tych gazów krazy w kierunku zgodnym z ruchem paliwa, drugie zas gazy —.-w prze- ciwpradzie.Gaz z obiegu kolowego sklada sie glów¬ nie z tlenku wegla i dzieki temu nie wywie¬ ra wplywu utleniajacego na stapiane mate- rjaly, co jest zasadniczym warunkiem dla stapiania metali, zwlaszcza zelaza gabcza¬ stego i odpadków stalowych.Podczas przedmuchiwania na goraco la¬ dunku weglowego w ogrzewaczu gazu spa¬ lanie wegla na C02 jest jeszcze nie calko¬ wite. Gazy odlotowe moga jeszcze zawie¬ rac do 20% tlenku wegla, a zatem maja za¬ wsze pewna wartosc cieplna.Zuzytkowuje sie ja do uprzedniego pod¬ grzewania do 800°C powietrza spalania, sluzacego do przedmuchiwania na goraco (przypadek I); albo tez ten ubogi gaz wpro¬ wadza sie równiez do pieca wytapiajacego, gdzie laczy sie on z tlenem, w celu wytwo¬ rzenia dostatecznie wysokiej temperatury (przypadek II).W pierwszym przypadku ten gaz odlo¬ towy wprowadza sie do ogrzewacza dmu¬ chu, gdzie zamienia sie go calkowicie na dwutlenek wegla i w ten sposób osiaga sie calkowite spalenie wegla lub koksu, unika¬ jac przytern zetkniecia stopionego materja- lu z kwasem weglowym, wytworzonym pod¬ czas spalania.W drugim przypadku piec przetapiaja¬ cy pracuje naprzemian w atmosferze redu¬ kujacej i utleniajacej, poniewaz najpierw do pieca szybowego kieruje sie jedynie tle¬ nek wegla, a nastepnie gaz ubogi laczy sie z tlenem na dwutlenek.Zapomoca przedmuchiwania na goraco, przyczem temperatura dmuchu wynosi 800°C, mozna osiagnac temperature spala¬ nia okolo 1.700°C. Jednakze temperatura gazu krazacego w obiegu kolowym nie da sie podniesc powyzej 1.500 z powodu róz¬ nicy temperatur, wywolanej przewodnic¬ twem paliwa rozzarzonego do bialosci. Ta temperatura 1.500°C jest w pewnych przy¬ padkach (odpadki stalowe, zelazo gabcza¬ ste) niedostateczna do stopienia materjalu, dlatego tez do gazu krazacego w obiegu ko¬ lowym i ogrzanego do 1.500°C, podczas przeplywu jego z ogrzewacza do pieca, do¬ daje sie nieco czystego tlenu, powodujace¬ go czesciowe spalenie tlenku na dwutlenek wegla dzieki czemu osiaga sie temperature 1.800 do 2.000°C; albo tez zapomoca prze¬ dmuchiwania pózniejszego, po przedmuchi¬ waniu na goraco ogrzanem powietrzem, wprowadza sie tlen w ciagu krótkiego okre¬ su czasu, albo wreszcie wzbogaca sie tle¬ nem ogrzane powietrze, sluzace do prze¬ dmuchiwania na goraco. W pierwszym przypadku t. j. powodujac spalenie cze¬ sciowe tlenku na dwutlenek wegla wystar¬ cza zuzyc 5% ilosci gazu z obiegu kolowe¬ go na zwiazanie z tlenem tak, iz zawartosc dwutlenku nie przekracza tej wartosci, t. j. 5%.W tak malej ilosci kwas weglowy zupel¬ nie nie przeszkadza podczas procesu sta¬ piania. Jesli jednakze w pewnych przypad¬ kach istnieje koniecznosc calkowitego uni¬ kania obecnosci kwasu weglowego, to, zgod¬ nie z odmiana procesu wedlug wynalazku, wdmuchuje sie tlen nie do krazacego gazu, lecz do ladunku wegla w ogrzewaczu gazu; uskutecznia sie to po kazdem przedmuchi¬ waniu na goraco; albo tez wraz z tlenem do gazu w obiegu kolowym wdmuchuje sie nie¬ co pylu weglowego podczas przeplywu te¬ go gazu z ogrzewacza do pieca do stapiania. — 2 —Na zalaczonym rysunku fig. 1 wyobra¬ za schematycznie przyklad urzadzenia do wykonywania sposobu wedlug przypadku I.Urzadzenie to sklada sie z pieca do przetapiania a, z ogrzewaczów b' b", z o- grzewaczów dmuchu c, c", z zaworów zwrotnych d\ d", z dmuchawy /, z dmucha¬ wy powietrza g, z plóczek gazowych h'f h", z przewodów tlenowych k\ k", z przewodów do pylu weglowego r', r", oraz z zasuw s'f s", umieszczonych w kanalach laczacych miedzy ogrzewaczami gazu a piecem do przetapiania.Na poczatku procesu ogrzewacze gazu b' i b" i ogrzewacze powietrza c i c" prze¬ dmuchuje sie na cieplo zapomoca dmucha¬ wy g, przyczem przez ogrzewacze powie¬ trza przedmuchuje sie gazy odlotowe ze spalania, zawierajace tlenek wegla, pocho¬ dzacy z ogrzewaczów gazu. Ladunek we¬ glowy ogrzewaczów gazu wykazuje na dole temperature okolo 1700°C, która ku górze stopniowo sie obniza az do 100°C; w ten sposób gazy odlotowe uchodza zawsze o- chlodzone zanim zostana wprowadzone przez plóczke gazowa do ogrzewacza dmu¬ chu, gdzie zostaja zuzyte calkowicie. Piec przetapiajacy napelniony jest materjalem przeznaczonym do przetopienia.Nastepnie zawór zwrotny d obraca sie w celu odwrócenia kierunku krazenia, a jed¬ noczesnie samoczynnie otwiera sie zasuwa s'. Puszcza sie w ruch dmuchawe / i wsysa gaz z pieca przewodem V poprzez plóczke gazowa K. Przewodem 2' przesyla sie go do ogrzewacza b', gdzie ulega on ogrzaniu stykajac sie z zawartym tam rozzarzonym koksem, do temperatury okolo 1.500°C. W tej temperaturze przechodzi on z ogrzewa¬ cza gazu, kanalem laczacym, do pieca prze¬ tapiajacego i po drodze zostaje ogrzany, je¬ sli to jest potrzebne do 1.800°C a nawet do 2.000°C. Ogrzanie to nastepuje: 1. przez czesciowe spalenie w tlenie czystym (prze¬ wód k') lub 2. przez wprowadzenie tlenu albo powietrza bogatego w tlen do paleni¬ ska ogrzewacza gazowego k". Aby zapo¬ biec wszelkiemu wytwarzaniu sie dwutlen¬ ku wegla mozna jednoczesnie z tlenem prze¬ wodami r i r" wdmuchiwac pyl weglowy.W piecu a gaz, krazacy w obiegu kolo¬ wym oddaje swoje cieplo przetapianemu materjalowi i uchodzi posiadajac tempera¬ ture okolo 200°C. Jest on wsysany przy po¬ mocy dmuchawy / przewodem /* i przez plóczke gazowa h!, a nastepnie odsylany przewodem 2' do ogrzewacza gazu, który zamyka obieg.Po uplywie 1 do 2 min obraca sie zawór zwrotny b* w celu puszczenia w ruch prze¬ dmuchiwania na goraco. Dmuchawa g, prze¬ wodem 3( i przez ogrzewacz dmuchu, wdmu¬ chuje powietrze o temperaturze 800°C do ogrzewacza gazowego, w którym, przez cze¬ sciowe spalenie koksu, zostaje spowodowa¬ ne przedmuchiwanie na goraco ladunku koksowego. Z ogrzewacza tego powietrze uchodzi w górze (przy temperaturze 150 do 250°C) przewodem 4'; zawiera ono okolo 20% CO i jest wsysane poprzez plóczke gazowa przy pomocy dmuchawy g i prze¬ prowadzone przewodem 5" do ogrzewacza dmuchu c". Tam zostaje zapalone i spalone calkowicie w celu ogrzania ladunku ogrze¬ wacza dmuchu, zbudowanego z cegiel o- gniotrwalych.Podczas przedmuchiwania na goraco ogrzewacza gazu 6', gdy uchodzacy z nie¬ go gaz sluzy do ogrzewania ogrzewacza dmuchu c\ miedzy piecem a i ogrzewaczem gazu b" i odwrotnie odbywa sie krazenie gazu. W ten sposób mozliwe jest ciagle przetapianie, pomimo uskutecznianego na- przemian przedmuchiwania na goraco.Podczas przedmuchiwania na goraco o- grzewaczów gazu polaczenie z piecem prze¬ tapiajacym jest zamkniete przez zasuwy 8* i s", chlodzone woda. Zapomoca tloków u, wysuwanych i odciaganych pod wplywem sprezonego powietrza w cylindrach p, zasu¬ wy sa zamykane i otwierane lacznie z za¬ worami zwrotnemi b* i 6". — 3 —Inny zawór zwrotny n przeznaczony jest naprzemian do kierowania powietrza, potrzebnego do przedmuchiwania na gora¬ co ogrzewaczów gazu, przy pomocy dmu¬ chawy g poprzez ogrzewacze wiatru c i c", do ogrzewaczów gazu b' i &".Przy pomocy urzadzenia wyobrazonego na fig, 2 proces wedlug wynalazku prowa¬ dzi $ie jak nizej (przypadek 2-i). Gazy od¬ lotowe* zawierajace tlenek wegla zamiast spalac sie w ogrzewaczu powietrza zostaja wprowadzone równiez do pieca, gdzie spa¬ la sie je tlenem czystym lub prawie czy¬ stym/ Dzieki temu ogrzewacze powietrza staja sie zupelnie zbyteczne i palny gaz odloto¬ wy z pkresu przedmuchiwania na goraco o- grzewaczów gazu wprowadzany jest, prze¬ wodem 2 w miejscu e, do pieca gdzie zosta¬ je spalony w tlenie, poczem uchodzi z pie¬ ca przez i. W nastepnem stadjum przeciw¬ nie tlenek wegla krazy w obiegu kolowym w piecu do przetapiania i ogrzewaczach gazu. Proces ten wykonywa sie jak nizej.Ogrzewacz gazu b przedmuchiwany jest na goraco powietrzem zwyklem albo boga- tem w tlen, który doprowadza sie przez dmuchawe g przewodem 1. W ciagu tego o- kresu zasuwa s kanalu laczacego ogrzewacz gazowy z piecem, jest zamknieta.Gazy odlotowe o temperaturze okolo 250°C, zawierajace okolo 20% CO, wpro¬ wadza sie w miejscu / przewodem 2 do pie¬ ca przetapiajacego a. Gazy te w kanale zasilajacym zostaja przez dodatek tlenu (przewody k'J spalone calkowicie i wyda¬ lone w górze pieca przez przewód roraz za¬ wór zwrotny d (fig. 2).Nastepnie obraca sie zawór zwrotny d w celu odwrócenia kierunku przeplywu ga¬ zu, przyczem otwiera sie zasuwa s. Przez dmuchawe / gaz z pieca przetapiajacego a i z ogrzewacza gazowego b krazy w obiegu kolowym tak, iz gaz wsysany w górnej cze¬ sci pieca przeplywa przewodem 3 do plócz- ki h, a nastepnie zostaje odprowadzony do górnej czesci ogrzewacza & gazu (uprzed¬ nio przedmuchanego na goraco), skad ucho¬ dzi przegrzany (w przyblizeniu do tempe¬ ratury 1.500°C) do pieca, w którym znowu zostaje wessany ku górze. Do pieca lub do kanalu laczacego wprowadza sie do gazu nieco tlenu (przewody k'J i niewielka ilosc gazu spala sie na dwutlenek, w celu wy¬ tworzenia wysokiej temperatury, albo tez podczas obiegu kolowego wdmuchuje sie do paleniska ogrzewaczów gazu tlen przewo¬ dami k". Jezeli zas przedmuchiwanie na go¬ raco uskutecznia sie przy pomocy powietrza wzbogaconego tlenem to dodatkowe wpro¬ wadzanie tego ostatniego jest zbyteczne.Ten sposób prowadzenia procesu wy¬ maga tylko jednego regeneratora, poniewaz przetapianie moze odbywac sie równiez podczas przedmuchiwania na goraco.Najekonomiczniejsze przetapianie moz¬ na osiagnac jedynie w piecu szybowym po¬ niewaz gaz krazy w nim w przeciwpradzie wzgledem ladunku materjalu, przeznaczo¬ nego do przetopienia, przez co moze oddac swe cieplo w najwiekszej ilosci. W wielkich piecach uskutecznia sie to w stopniu bardzo niedoskonalym.Z drugiej strony piec plomienny ma te duza zalete, ze przez zasilanie go cieplem mozna prowadzic w dalszym ciagu obróbke materjalu w stanie cieklym, poddawac go swiezeniu i ulepszac lub tez wytwarzac z niego stopy. W podobnych przypadkach przed piecem szybowym umieszcza sie piec plomienny, w którym ciekle zelazo mozna przegrzewac, swiezyc i poddawac obróbce dodatkowej w plomieniu, wytworzonym z pylu weglowego. Gaz odlotowy z tego plo¬ mienia oddaje swe cieplo promieniowania cieklemu zelazu na trzonie, zanim dostanie sie do pieca szybowego. W razie potrzeby ten gaz odlotowy przy jego wejsciu do pie¬ ca szybowego mozna ogrzewac zapomoca ponownego dodatkowego dostarczania tle¬ nu i pylu weglowego.Przypadek ten wyobrazono na fig. 3 i 4. — 4 —Urzadzenie to rózni sie od urzadzen wedlug fig. 1 i 2 jedynie przez dodanie pieca plo¬ mieniowego p oraz przez dodanie drugiego szeregu przewodów tlenowych i przewodów dla pylu weglowego (q, u)* Fig. 3 wyjasnia rózne polaczenia procesów w piecu plo¬ miennym i w piecu szybowym w przypadku /. Ogrzewanie powietrza do przedmuchi¬ wania na goraco uskutecznia sie tu cieplem gazów odlotowych z przedmuchiwania na goraco. Fig. 4 wyobraza natomiast przypa¬ dek //, gdzie gazy odlotowe z okresu prze¬ dmuchiwania na goraco zostaja spalone tle¬ nem w przetapiaku.W ten sposób mozna polaczyc zalety pieców plomiennych do dodatkowej obrób¬ ki materjalu stopionego z zaletami pieca szybowego, osiagajac przytern znaczna o- szczednosc na przetapianiu.Mozna wiec np. zaladowac piec plo¬ mienny zelazem zlewnem pochodzacym z pieca wielkiego, a piec szybowy odpadkami stali lub stalem surowem zelazem zlewnem.Swiezenie w piecu plomiennym mozna uskuteczniac przy pomocy rudy lub tlenku z odpadków. W tym przypadku plomien tlenowo-pylowy sluzy glównie do zasila¬ nia cieplem pieca plomiennego.Fig. 5 i 6 (przypadek I i II) wyobrazaja schematycznie sposób wykonania procesu nadajacy sie do przetapiania surowca, od¬ padków surowca, lub mieszanin, np. suro¬ wiec -r- odpadki (zlamki) stalowe lub od¬ padki surowca z odpadkami stali, w piecu szybowym z nastepnem swiezeniem, dla przetworzenia ich na stopiona stal. Stopio¬ ne zelazo podczas splywania do zbiornika podlega juz swiezeniu w sposób ciagly stru¬ mieniem tlenu lub kwasu weglowego, po¬ chodzacego z plomienia tlenowo-pylowego.Poniewaz dodany stopiony surowiec i odpadki stalowe zawieraja jak wiadomo wegiel, dobrze jest prowadzic proces sta¬ piania w taki sposób, zeby proces swiezenia rozpoczynal sie o ile to jest potrzebne, juz w chwili rozpoczecia stapiania.W tym celu w piecu szybowym albo tez w kanale splywowym, prowadzacym v do zbiornika albo wreszcie w zbiorniku umie¬ szcza sie drugie ognisko w postaci plomie¬ nia tlenowo-pylowego (przewody a, u).W tych warunkach w plomieniu tym we¬ giel spala sie calkowicie na dwutlenek, któ¬ rym mozna równiez swiezyc (utleniac) ze¬ lazo ciekle, jak i wyzyskiwac stapianie u- tleniajace, poniewaz gazy odlotowe z plo¬ mienia pylowego uchodza przez piec szy¬ bowy.Swiezenie mozna równiez, w razie po¬ trzeby, uskuteczniac strumieniem tlenu bez dodatku pylu weglowego, albo tez dopro¬ wadzajac pyl weglowy w ilosci bardzo ogra¬ niczonej.Sposób wedlug fig. 3 i 4 stanowi pola¬ czenie pieca szybowego i procesu kolowe¬ go, w którym stosuje sie dzialanie reduku¬ jace z ogniskiem utleniajacem, wytwarza- nem przy pomocy plomienia pylowo-we- glowego w piecu plomiennym. Natomiast proces wedlug fig. 5 i 6 znamienny jest po¬ laczeniem procesu swiezenia tlenem zapo- moca ciaglego jego wdmuchiwania z prze¬ tapianiem w piecu szybowym, zgodnie z procesem kolowym.Zaleznie od mniejszej lub wiekszej ilo¬ sci surowca lub odpadków surowca w sto¬ sunku do odpadków stali, zwieksza sie lub zmniejsza ogrzewanie dodatkowe plomie¬ niem tlenowo-pylowym. W ten sposób swie¬ zenie mozna regulowac odpowiednio do po¬ trzeb juz podczas stapiania. Prócz tego mozna osiagnac dodatkowe regulowanie w celu dokladnego utrzymania pewnej zawar¬ tosci i wegla w stali, zwiekszajac lub zmniejszajac ilosc pylu weglowego, wpro¬ wadzonego do plomienia tlenowo-pylowe¬ go. PL