PL2553B1 - Sposób i urzadzenie do bezposredniego wyrobu zelaza i stali. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu otrzymywania zelaza i stali oraz stosowa¬ nych w tym celu urzadzen. Zasadnicza pod¬ stawe sposobu stanowi odtlenianie rud ze¬ laznych oraz krzemianów i dwukrzemia- nów zelaza zapomoca odpowiednich gazów, jako to tlenku wegla, wodoru i t, d.Sposób ten mozna stosowac nietylko do redukcji zuzli, otrzymywanych przy wy¬ tapianiu olowiu lub miedzi, zazwyczaj ob¬ fitujacych w tlenek zelaza, którego zawar¬ tosc w tyrh zuzlach dochodzi do 35% — 40%, lecz równiez do odtleniania wszel¬ kiego rodzaju odpadków zelaznych, jak to zuzli z pieców zgrzewnych lub plomien¬ nych (przy procesie pudlarskim), zuzli po¬ wstalych przy fabrykacji stali, luszczek z walcowni i t. d.Sposób ten przewyzsza wszystkie uzy¬ wane dotychczas metody ze wzgledów na¬ stepujacych: 1. Zapewnia znaczna oszczednosc ma- terjalu opalowego, zaleznie od typu wyra¬ bianej stali, 2. Zadawala sie materjalami opalowe- mi posledniemi. 3. Daje moznosc redukcji rud ubogich, zuzli powstalych przy wytapianiu olowiu i miedzi, jak równiez odpadków pozosta¬ lych przy fabrykacji zelaza i stali i zawie¬ rajacych jeszcze pokazny procent zelaza. 4. Pozwala obrabiac rude w stanie, w jakim otrzymuje sie z kopalni bez uprzed¬ niego jej segregowania i drobienia. 5. Daje moznosc czesciowego wyzyska¬ nia ciepla wlasnego zuzli.6. Obniza powazne kaszty ogólne urza¬ dzen w porównaniu ze sposobami innemi. 7. Pozwala uskuteczniac pierwsze sta- djum pracy w zwyczajnych kopniakach. 8. Daje moznosc ekonomicznego wyro¬ bu w ilosciach niewielkich specjalnych ga¬ tunków stali; niewielka przeto fabryka ma. moznosc oszczednego wyrabiania rozmai¬ tych gatunków stali.Metoda stanowiaca istote wynalazku, sklada sie .z trzech w nastepujacej kolejr nosci idacych procesów: a) przygotowanie mieszaniny przezna¬ czonej do odtleniania (redukcji); b) uskutecznianie samego odtleniania, zapomoca odpowiednich gazów i wydzie¬ lenie metalu; c) doprowadzanie otrzymanego metalu do stanu pozadanego, t. j, otrzymanie ze¬ laza, stali zwyczajnej lub tez specjalnej.Opis nastepujacy podaje wskazówki wykonania kazdego z procesów.Proces a: Do wykonania pierwszego procesu mieszanina materjalu przezna¬ czonych do odtleniania stapia sie na ogniu; mieszanina ta sklada sie z rudy i z zuzli zawierajacych zelazo, które powstaja przy hutniczem otrzymywaniu olowiu lub mie¬ dzi, lub tez z mieszaniny odpadków otrzy¬ mywanych przy fabrykacji stali, luszczek z walcowni i t. d., z otrzymanemi w po¬ przedniej redukcji zuzlami krzemionkowe- mi, które przewaznie zlozone sa z krze¬ mionki i krzemianu glinu. Przez stopienie otrzymuje sie krzemian zlozony, o okre¬ slonym skladzie chemicznym, topiacy sie w temperaturze stosunkowo niskiej i za¬ wierajacy najwieksza procentowosc zela¬ za. Operacje te mozna uskuteczniac w pie¬ cach topielnych podobnych do stosowa¬ nych przy wyrobie stali Martinowskiej lub Thomasowskiej i ogrzewanych, sposobami znanemi, przez wytwornice gazowe, dysze (forsunki) do paliwa plynnego lub t, p. u- rzadzenia. By uniknac strat ciepla, zuzle utworzone przy poprzedzajacych operacjach miesza sie wprost w piecu, w którym po¬ wstaja, z ruda zelazna.Proces b: Otrzymane w procesie po¬ przednim (a) stopione krzemiany odtlenia sie odpowiedniemi gazami, jako to tlenkiem wegla, wodorem lub ich mieszanina. Przy tej operacji ilosc kwasu weglowego i azo¬ tu, zawartych w tych gazach redukujacych, nalezy sprowadzac do minimum. Dziala¬ niem wegla i wedoru tlenki zelaza rozkla¬ daja sie i wydzielaja metal. Reakcja ta po¬ chlania duza ilosc cieplika i dlatego ko¬ nieczne jest podgrzewanie krzemianów, by dostarczane cieplo utrzymywalo je w sta¬ nie roztopionym.W tym /celu gaz wtlacza sie poprzez roz¬ topiona mase krzemianów, jak to ma miej¬ sce w konwertorach Bessemera lub Tho¬ masa. Takie wdmuchiwanie gazów usku¬ tecznia sie zapomoca aparatu o podniesio- nem cisnieniu lub innej jakiejkolwiek dmu¬ chawy. Gazy wytryskuja w mase z rur z tworzywa o podstawie grafitowej, ulozo¬ nych w obmurowaniu. Trzonpieca jest zbu¬ dowany w ten sposób, ze nie dopuszcza zetkniecia sie gazów redukujacych z wy¬ dzielonym metalem.Proces c; Metal otrzymany w procesie b swiezy sie i zlewa po dodaniu odpowied¬ nich skladników, jakie sa potrzebne do wytworzenia zamierzonego towaru.W tym celu otrzymany w procesie b metal spuszcza sie do pieca, stosowane¬ go przy fabrykacji stali Siemensa—Martina o pojedynczym lub podwójnym odzysku ciepla i ogrzewa sie go sposobem zwyklym, przyczem trzon podobnego pieca sporza¬ dza sie z materjalów o reakcji kwasnej lub zasadowej, odpowiednio do charakteru ru~ dy oraz do towaru (produktu), jaki zamie¬ rza sie osiagnac.Powyzej opisano znamienne zabiegi spo¬ sobu i wskazano wogóle niezbedne urza¬ dzenia. Dalszy opis daje szczególy rzeczo- — 2 —nych urzadzen, przyczem nalezy zazna¬ czyc, ze urzadzenie to moze stanowic badz- to szereg pieców, z których kazdy sluzy do oddzielnego wypelnienia kazdego wy¬ zej wzmiankowanego okresu pracy, badz tez do wykonania metody wystarcza jeden tylko piec, tak jednak urzadzony, by moz¬ na bylo przeprowadzic w nim wszystkie trzy fazy fabrykacji.Na zalaczonym rysunku fig. 1 uwidocz¬ nia przekrój podluzny pieca redukcyjnego; fig, 2 — przekrój poprzeczny tegoz; fig. 3 schematycznie widok ogólny pieca topielnego lub mieszalnego; fig- 4 — sche¬ matycznie widok ogólny pieca redukcyjne¬ go; fig, 5 — przekrój podluzny pieca, w którym kolejno mozna wykonac wszystkie trzy procesy sposobu; fig. 6 — przekrój podluzny tegoz pieca; fig. 7 — przekrój podluzny pieca w polozeniu przygotowa- nem do topienia; fig. 8 — przekrój urza¬ dzenia oprózniajacego komore gazowa i fig. 9 — przekrój urzadzenia powloki, tworza¬ cej lacznik kolisty.Piec do uskuteczniania pierwszego pro¬ cesu, t. j. do topienia, .jest typu zwyklego, uzywanego w przemysle w tym celu i nie zasluguje na szczególna jakas uwage.Piec redukcyjny (fig- 1 i 2), który slu¬ zy do uskutecznienia drugiego procesu te¬ go sposobu, zbudowany jest w zwykly zna¬ ny sposób; wnetrze pieca jest wykonane z tworzywa ogniotrwalego, a sciany sa za¬ opatrzone w kanaly na rury 7\ Piec ten posiada osobliwosci nastepujace: trzon G pieca ma forme swoista, z nachyleniem w kierunku otworu D, sluzacego do wycieka¬ nia stopu. Nadanie mu takiej formy zapo¬ biega zetknieciu sie roztopionego metalu z gazami redukcyjnemi, które powinny dzialac tylko na roztopione krzemiany S, Piec pracuje w sposób nastepujacy: ga¬ zy redukujace, plynac ze zbiornika gazo¬ wego, dochodza do komory gazowej 5, stad przez rury T gaz wciska sie do stopu mineralnego, ódtlenia go, poczem gazy rozj- chódza sie po kotlinie piecowej, napotyka¬ ja powietrze wprowadzone przez umie¬ szczony pod sklepieniem A kanal M i spala¬ ja sie. Spalone w ten sposób gazy otwora¬ mi # i Af przechodza do komór, w których sa ulozone cegly ogniotrwale i oddaja im czesc swego ciepla. Urzadzenie to odpo¬ wiada rekuperatorom w piecach Siemensi— Martina.Piec, w którym zachodzi trzeci proces, nie przedstawia nic charakterystycznego i w tym celu nadaje sie wszelki typ pieca stosowany w przemysle.Piec topielny, w którym odbywa sie proces a, jak równiez i piec redukcyjny, w którym mozna uskutecznic proces b, moga z korzyscia byc zaopatrzone w urzadzenia, dajace moznosc zuzytkowywania ciepla ga¬ zów, t. j. w rekuperatory, jak to jest uwi¬ docznione tia fig- 3.Urzadzenie tego rodzaju, zwykle stoso¬ wane w przemysle, dziala w sposób naste¬ pujacy: powietrze, pochodzace z dmuchaw lub wywolane ciagiem naturalnym, dosta¬ je sie do regeneratora R, stad zas do od- pylacza O i dalej kanalem M do pieca. Gaz wychodzacy ze zbiornika wchodzi do re¬ generatora Q, stad do odpylacza P i kana¬ lem N dostaje sie do pieca; gazy spalone odplywaja kanalem N1 i nagrzewaja wne¬ trze komór R1, C1, poczem uchodza do ko¬ mina.Aparaty K i K1 sluza do odwracania kierunku przeplywu gazów.Po uplywie pewnego czasu pracy pie¬ ca, zamyka sie doplyw powietrza do R i otwiera sie go do R1. Wskutek wysokiej temperatury scian wewnetrznych R1, oraz kanalu M powietrze to, zanim wejdzie do pieca, zostanie ogrzane, co daje oszczed¬ nosc ciepla.Oprócz wskazanych pieców, które róz¬ nia sie tylko nieznacznie od typów stoso¬ wanych zwykle, wynalazek ten obejmuje -, 3 —budowe jednego pieca, w którym mozna urzeczywistnic wszystkie trzy fazy tego sposobu, bez potrzeby przelewania otrzy¬ manych stopów. Piec taki jest wskazany na fig. 5, 6, 7, 8, 9 i sklada sie z plaszcza, zbudowanego z mocnej blachy A, B, C, D i wewnatrz wylozonego tworzywem ognitf- trwalem. Pierwszy ten plaszcz A, B, C, D jest pokryty drugim plaszczem EAF% G, H z blachy cienszej. Przestrzen owalna pb^ miedzy temi plaszczami stanowi komore gazowa, która laczy sie wprost z doply¬ wem gazu redtikcyjnego t/, umieszczonym w trzonie pieca.Doplyw U posiada swoiste urzadzenie, które pozwala rurom rozciagac sie. Kanal ten laczy sie z obrecza U zaopatrzona w rure /, t. Obrecz ta jest przymocowana do trzonu wspornikami Z, Z (fig/6), a uszczel¬ nienie jej sklada sie z dwu pierscieni /£/, KL Czesci te, wziete razem, stanowia u- rzadzenie slizgowe, uwidocznione na fig. 9.W komorze gazowej naprzeciwko ka¬ nalów W, W znajduja sie drzwiczki p1p1, przez które mozna czyscic kanaly, jak równiez wymieniac rury.Wlasciwy piec obraca sie na krazkach V, komory zas odzyskawcze (rekuperato- ry) spalinowe, zbudowane wedlug typu pieców Siemens - Martin'a lub innego, po¬ zostaja nieruchome.Przyplywajace kanalami TT1 powietrze zdaza do regeneratorów /?, R1, a stad po przejsciu komór odpylajacych O, O1 kana¬ lami MM1 do wnetrza pieca. Gazy z wy¬ gasnie przyplywaja kanalami s, s1, dosta¬ ja sie do generatorów Q0]. nastepnie po przejsciu komór odpylajacych FFl kana¬ lami NN1 do wnetrza pieca- Fig. 8 uwidacznia czesc komory, w której wyrobione jest wydrazenie, celem umozliwienia wdmuchiwania gazu do pie¬ ca, podczas obrotu tegoz, dla uskutecznie¬ nia w nim jednej z trzech faz calkowitego procesu.Wnetrze pieca sklada sie z dwóch cze¬ sci zbudowanych z róznych materjalów.Czesc E1E1 jcst wykonana z tworzywa o- gniotrwalego o skladzie zasadowym, grafi¬ towym lub tez z innej kompozycji odpo¬ wiedniej do' tej fabrykacji.Rury W W moga byc z czystego grafi¬ tu lub tez z tworzywa ogniotrwalego o za¬ sadzie grafitowej.Czesc druga F1/71 jest wykonana z ma¬ terjalów krzemionkowych lub tez z two¬ rzywa zasadowego lub krzemionkowego w zaleznosci od charakteru przerabianego surowca.W pierwszym procesie aparat dziala, jak nastepuje: Piec ustawia sie w poloze¬ niu uwidocznioitem na fig. 7 i ogrzewa sie gazem doplywajacym z wygaznicy kana¬ lem N, a potrzebne do spalenia powie¬ trze doplywa kanalem M.Skoro krzemiany zostana roztopione, przystepuje sie do drugiego okresu; w tym celu obraca sie piec na krazkach o 180°.Gaz redukujacy nadplywa z dmuchawy kanalem U do komory gazowej, a stad przechodza przez roztopiona mase krze¬ mianów, wywolujac redukcje, przyczem wydziela sie metal. Skoro kruszec zosta¬ nie roztopiony, plywajace po nim zuzle zbiera sie i usuwa przez otwory w tym celu w piecu porobione, przyczem rozto¬ piony metal poddaje sie obróbce, zgodnie z faza trzecia. W tym celu piec znowu o- braca sie o 180° i do roztopionego kruszcu wtlacza sie skladniki odpowiednie do te¬ go wytwarzanego produktu, wstrzymuje sie doplyw gazów redukujacych i piec ogrzewa sie sposobem zwyklym.Jesli temperatura potrzebna do wy¬ tworzenia produktu jest tak wysoka, ze zagraza sklepieniu, wpuszcza sie niewielka ilosc gazu, który, spalajac sie, wytworzy warstwe ochronna, zabezpieczajaca skle¬ pienie od promieniowania zuzli.Drzwiczki XX daja moznosc pracowa- -- 4 —nia w piecu; spust Y sluzy do oczyszcza¬ nia i do odlewu gotowego produktu.W szczególach tego urzadzenia mozna wprowadzac zmiany i dodatki, lecz to nie wplywa na zakres wynalazku. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. 1, Sposób i urzadzenia do bezposred¬ niego wyrobu zelaza i stali, znamienny tern, ze wszelkie rudy zelazne, jak rów¬ niez krzemo-zelazawe i zelazawo-wapnio- we redukuja sie zapomoca odpowiednich gazów, jak np. wodoru, tlenku wegla, weglowodorów gazowych i innych przez zastosowanie trzech zabiegów: a. wytwarzania krzemianów o znacznej zawartosci zelaza, które w temperaturze stosunkowo niskiej topia sie przez zuzyt¬ kowanie zuzli, zebranych przy wytapianiu miedzi, olowiu oraz odpadków powstalych przy obróbce zelaza i zuzli prawie wy¬ lacznie krzemionkowych, otrzymanych na- skutek operacyj poprzednich; b. redukowania krzemianów, otrzyma¬ nych na tej drodze, zapomoca wdmuchi¬ wania w nie takich gazów odtleniajacych, jak wodór, tlenek wegla lub weglowodo¬ ry gazowe i c. mieszania metalu z odpowiedniemi substancjami. 2. Urzadzenie do wykonania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tern, ze sklada sie glównie z czesci nastepujacych: a. z oddzielnych pieców O typie zwy¬ kle stosowanym w przemysle, pozwalaja¬ cych na oddzielne wykonanie kazdego z poszczególnych procesów, przyczem piec redukcyjny odpowiadajacy drugiemu pro¬ cesowi, posiada trzon o ksztalcie swoi¬ stym, zapobiegajacym stykaniu sie gazów redukcyjnych z wytopionym metalem, pie¬ ce zas topielne stosowane do wykonania oddzielnych procesów korzystnie zaopa¬ trzyc w odzyskacze ciepla, budowy dowol¬ nej; b. ze swoistego pieca obrotowego, do kolejnego wykonywania wszystkich trzech procesów, zawierajacego równiez uklad re- kuperatorów, typu dowolnego1, tudziez na¬ stepujace czesci skladowe: aa) plaszcz metalowy walcowy, oraz plaszjcz wewnetrzny, wspólsrodkowy z tam¬ tym i wykonany z warstwy tworzywa o- gniotrwalegol stanowiacej wlasciwy piec o trzonie ksztaltu swoistego i o charakte¬ rze wlasciwym, tudziez sklepieniu w ksztalcie tygla topielnego, przyczem po¬ miedzy obu plaszczami znajdiije sie prze¬ strzen pierscieniowa, do której wchodza, przez odpowiednie kanaly, gazy reduk¬ cyjne i skad runkami, umieszczonemi w sciankach pieca, dostaja sie do pieca; bb) krazki, na których obraca sie cale urzadzenie i dwie obrecze: stala i druga zwiazana z piecem obrotowym, tak urza¬ dzone, aby zapewnialy doplyw gazu pod¬ czas obrotu, bez strat nazewnatrz. Rene Greiner. Jacaues Greiner. Armand Pascal Heyen, Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy."FTcr / y////////////////////////////y m. 7=T 0o opisu patentowego Nr 2553. Ark, i. h / CfDo opisu patentowego Nr 2553. Ark.

2. Jj? A. J Jr «»;iiMifj \' \ l 1 1 1 1 1 I-I 1 l) \ i 1 1 1 III 1 1 7 S J i i.l li .1-1 i h 1— J - , 1 _L 1 Druk L. Boguslawskiego, Warszawa, PL