Jest rzecza znana, ze mozna odweglac przedmioty zeliwne nawet w temperatu¬ rach lezacych ponizej temperatury top¬ nienia zeliwa, jezeli sie je ogrzewa odpo¬ wiednio dlugo z materialami odweglajacy- mi. Jednakze sposoby te nie nadaja sie do swiezenia surówki przy przerabianiu jej na stal, poniewaz wymagaja bardzo dlu¬ giego czasu, jak np. przy wyrobie przed¬ miotów lano-kutych, oraz moga byc prze¬ prowadzane tylko okresowo.Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu przeprowadzania takiego wlasnie odwe- glania surówki w stanie stalym z taka szybkoscia, ze sposób ten moze byc z ko¬ rzyscia stosowany przemyslowo do swie¬ zenia surówki przy nowoczesnych proce¬ sach produkcji stali. Uzyskuje sie przy tym tak znaczne obnizenie zawartosci wegla w przerabianej surówce, jakie przy stoso¬ wanych dotychczas sposobach swiezenia bylo prawie nieosiagalne wzglednie pola¬ czone bylo z wielkimi trudnosciami.Jako material wyjsciowy stosuje sie su¬ rówke silnie rozdrobniona, która rozdra- bia sie badz przez zmielenie surówki sta¬ lej, badz tez — jeszcze lepiej —przez ziar¬ nowanie surówki roztopionej. Okazalo sie korzystnym stosowanie surówki o wiel¬ kosci ziarn nie wiekszej niz okolo 2 mm.Przy stosowaniu surówki o wielkosci ziarn okolo 1 mm mozna np..usunac 80% zawar¬ tego w niej wegla w ciagu 30 min z pra¬ wie taka sama szybkoscia jak przy proce-sie Bessemera, podczas gdy przy swieze¬ niu surówki o wielkosci ziarn 4 mm po¬ trzebny czas wynosi w tych samych wa¬ runkach dkolo 6 godz. Gdy chodzi specjal¬ nie o znaczne odweglanie surówki korzyst¬ nie jest stosowac surówke o drobnych ziar¬ nach. Ze wzgledu na zaleznosc, zachodza¬ ca miedzy wielkoscia ziarn a czasem swie¬ zenia, (moze sie okazac celowym sortowa¬ nie ziarnowanej surówki na ziarna o róz¬ nej wielkosci 4 poddawanie jej swiezeniu oddzielnie. Spocjalnie korzystne jest prze¬ prowadzanie zabiegu ziarnowania surów¬ ki w ten sposób, aby powstawaly dzieki wywiazywaniu sie gazów podczas ochla¬ dzania ziarna wydrazone lub cienko¬ scienne.Odweglanie suróWki nalezy przepro¬ wadzac w ten sposób, aby zawarty w niej wegiel ulegl spaleniu bez znaczniejszego równoczesnego utlenienia zelaza. Mozna to uzyskac wówczas, gdy surówke odwegla sie za pomoca tlenków zelaza, np. w po¬ staci opluczek rudy zelaznej, które wsku¬ tek reakcji z weglem ulegaja calkowicie lub czesciowo redukcji do zelaza metalicz¬ nego. Jezeli jednak przerabiana surówka w czasie swiezenia jest przesuwana w ce¬ lu przyspieszenia procesu odweglania, wówczas wprowadzanie do wsadu wiekszej ilosci tlenku zelaza moze okazac sie nie¬ celowym, albowiem w temperaturze okolo 1000°C, niezbednej do szybkiego odwegla¬ nia, tlenek zelaza wykazuje sina sklon¬ nosc do zlepiania sie, wskutek czego wsad latwo zbija sie w grudy lub przywiera do scian pieca. W tym zatem przypadku na¬ lezaloby przeprowadzac utlenianie wegla bez stosowania znaczniejszych ilosci tlen¬ ków. Mozna to uzyskac przeprowadzajac odweglanie w atmosferze gazów redukcyj¬ nych o odpowiednim skladzie chemicznym.W celu spalenia wegla,' zawartego w przerabianej surówce, bez równoczesnego utleniania zelaza w temperaturze odwegla¬ nia, np. w temperaturze 1000°C, jest rze¬ cza konieczna ze wzgledu na równowage odnosnej reakcji, aby stosunek zawarto¬ sci CO2 do [CO + C02) w gazie reakcyj¬ nym nie przekraczal okolo 0,25. W ndz- sizej temperaturze odweglania dopuszczal¬ ny jest nieco wiekszy stosunek, podczas gdy w temperaturze wyzszej konieczne jest obnizenie zawartosci C02 w stosunku do zawartosci CO. W celu przyspieszenia re¬ akcji zawartosc C02 w gazach redukcyj¬ nych winna lezec w poblizu wymienionej wartosci granicznej. Zawartosc CO i C02 w gazach reguluje sie najlepiej przez do¬ prowadzanie wolnego *tl*enu, który utlenia pewna ilosc CO, wytworzonego wedlug równania C02 + C = 2 CO, dzieki czemu uzyskuje siel gazy o zadanym skladzie che¬ micznym. W tych warunkach proces odwe¬ glania staje-sie egzotermiczny w przeci¬ wienstwie do swiezenia za pomoca tlenków zelaza, co jest w praktyce korzystne przy przeprowadzaniu procesu.Jak juz wspomniano, sposób swiezenia surówki wedlug wynalazku niniejszego po¬ zwala na znacznie lepsze odweglanie jej niz wedlug któregdkolwiek ze znanych spo¬ sobów swiezenia, i to bez .znaczniejsizego utleniania zelaza lub innych skladników.Stosujac W piecu atmosfere, skladajaca sie tylko z CO i C02 o stosunku wyzej poda¬ nym, mozna przy cisnieniu atmosferycz¬ nym i w temperaturze 1200°C obnizyc za¬ wartosc wegla w swiezonej surówce do 0,01%, co zostalo stwierdzone za pomoca licznych doswiadczen. Przez rozcienczenie stosowanej atmosfery gazowej innymi ga¬ zami lub przez.obnizenie w piecu cisnienia (wytwarzanie prózni) zawartosc wegla w surówce mozna w tej temperaturze jeszcze bardziej obnizyc, na przyklad zawartosc 0,01% wegla uzyskuje sie juz w tempera¬ turze 1000°C, o ile cisnienie w piecu obni¬ zy sie do 0,3 atm, . Jako gazów rozcienczajacych mozna uzyc azotu i (albo) mieszaniny azotu i pa¬ ry wodnej. Poza tym obecnosc wodoru — 2 —w atmosferze gazowej jest korzystna, po¬ niewaz zwieksza szybkosc reakcji. Jako przyklad mozliwosci uzyskania daleko po¬ sunietego odweglenia surówki mozna przy¬ toczyc, ze przy przeróbce surówki 6 wiel¬ kosci ziarn 1,7—1,2 mm, ogrzanej do tem¬ peratury 1000°C w atmosferze gazowej, za¬ wierajacej 10,5% C02i 27,5% CO (resfcte stanowi azot), w ciagu okolo 3 godz,. za¬ wartosc wegla w siurówce mozna zmniej¬ szyc do 0,01%, bez równoczesnego utle¬ nienia zelaza- Mimo to, jezeli chodzi o uzy¬ skanie .zelaza o malej zawartosci wegla, moze byc korzystnym z punktu widzenia gospodarczego przeprowadzanie swiezenia w ten sposób, aby na powierzchni ziarn na¬ stapilo slabe utlenienie zelaza. Przy na^ sttepnym procesie przetapiania surówki utleniony naskórek ziarn reaguje z weglem pctzioslalym w ziarnach, dizieki czemu, za¬ wartosc wegla w surówce obniza sie rów¬ niez i podczas przetapiania jej tak, ze nie musi sie przeprowadzac przed przetapia¬ niem surówki odweglania jej az do. osta¬ tecznych granic; Sposób ten posiada rów¬ niez i te zalete, ze tlenek zelaza jest roz¬ dzielony we wsadlzie lepiej i równomier¬ niej, niz przy stonowaniu dodatków utle¬ niajacych, oazywiscie w tym przypadku mozna równiez stosowac dodatkowo mate¬ rialy utleniajace.Zalety sposobu wedlug wynalazku ni¬ niejszego, w porównaniu ze znanymi sposo¬ bami swiezenia surówki podczas przerabia¬ nia jej na stal o malej zawartosci wegla, wystepuja juz wyraznie przy obnizaniu za- watftosoii wegla w surówce ponizej 0,1%, oczywiscie jeszcze bardziej przy obniza¬ niu tej zawartosci do 0,05%. Obnizenie za¬ wartosci wegla w surówce ponizej 0,03% jesi trudne do osiagniecia przy zastosowa¬ niu znanych sposobów swiezenia.Sprawnosc cieplna sposobu odweglamia wedlug wynalazku niniejszego jest zalezna od mozliwosci wyzyskania wartosci opalo¬ wej oraiz wlasciwosci chemicznych i fizy¬ cznych uchodfzacych z (pieca gazów. Jezeli gaz reakcyjny, uchodzacy z pieca, spala sie calkowicie, tak ze caly CO przechodzi w C02, proces staje sie tak dalece egzoter¬ miczny, ze moze przebiegac bez doprowa¬ dzania znaczniejszych ilosci ciepla z ze¬ wnatrz, równoczesnie jednak powstaje tak¬ ze niebezpieczenstwo pewnego utlenienia zelaza.Okazalo sie jednak, ze przy szybkim mieszaniu wsadu pOidczas swiezenia gaz spala sie, piraktyczinie biorac, calkowicie, a jego cieplo moze byc w duzej mierze wyzyskane do przeprowadzania procesu bez trwalego utlenienia zelaza. Gaiz nale¬ zy wprowadzac w pirzeciwpradlzie do kie¬ runku ruchu wsadu, spalanie zas winno na¬ stepowac stopniilowo, aby stosunek C02:CO w glazach zmniejszal sie stopniowo w mla- - re zmniejszania sie zawartosci wegla we wsadlziie. Specjalnie wazne jest, aby stósi*- nek zawartosci C02 : CO w gazach nie przekraczal zbytnio wartosci warunkujacej równowage chemiczna w strefie ostatecz¬ nego odweglania, zwlaszcza przy bardzo daleko- posuwanym odweglainhi surówki.Przy mniejszym stopniu odweglania dopu¬ szczalna jest wieksza zawartosc C02 w at¬ mosferze gazowej, poniewaz wywiazujacy sie ze wsadu gaz reakcyjny, bogaty w CO, przeciwdziala utlenieniu zelaza. Okazalo siie bardzo waznym takie ograniczenie do^ plywu tlenu, aby wewnatrz pieca, a zwla¬ szcza przy jego scianach, nie mógl pow¬ stac nadlmiar wolnego tlenu, poniewaz w przeciwnym przypadku drobny material, który moze przylegac do sciany pieca na spoinach itd., przy duzym wzroscie tj:n- peratury ulega latwo utlenieniu, wskutek czego przypala sie do goracej sciany, po¬ wodujac latwo dalsze przywieranie swieze¬ go materialu, co jest bafdzo niekorzystne.Poniewaz doplyw powietrza do strefy osta¬ tecznego odweglania. nie powinien byc ob- • fity, wiec uzyskanie w tej strefie odpowied¬ nio wysokiej temperatury moze okazac sie — 3 —rzecza trudna. Mozna jednak poradzic so¬ bie w ten sposó!bft'ze wsad, wykazujacy je- s'zoze stosunkowo duza zawartosc wegla, podig^zewa sie do temperatury wyzszej niz potrzebna do odweglenia, dzieki * czemu ostateczne odweglenie nastapi bez trudno¬ sci w spadajacej, ale zawsze jeszcze do¬ statecznie wysokiej temperailurze. 0 ile doprowadzenie ciepla z zewnatrz okaze sie ""konieczne^ mozna to uskutecz¬ nic za pomoca odpowiedniego paliwa albo za pomoca pradu elektrycznego. Odpo¬ wiednim paliwem moga'byc np. gazy wiel¬ kopiecowe lub gazy z innych pieców do wy¬ robu surówki, wykazujace czesto stosunek C02 : CO odpowiedni do ostatecznego od- weglania surówki. Przy stosowaniu paliwa gaizowego koirzysthie jest wprowadzac go do pieca w stanie oigrzanym, aby i na tej drodzie dbstarczyc ciepla dta calego proce¬ su, a zwlaszcza do strefy ostatecznego od- weglania.Gaz ten najlepiej jest wprowadzac do pieca przez otwór spustowy. Mozna rów¬ niez wprowadzac do pieca wegiel lub in¬ ne paliwo w postaci stalej lub innej, ewen¬ tualnie razem ze wsadem. Wegiel, wskutek swego malego ciezairu gatunkowego, pod¬ czas ruchu wsadu ulozy sie w jego górnych warstwach i moze sie tam spalac w stosun¬ kowo silnie utleniajacej atmosferze, bez niebezpieczenstwa równoczesnego utlenia¬ nia sie lezacego ponizej ziarniislego zelaza.Doprowadzanie cieklego paliwa okazalo sie równiez korzystne, poniewaz przyczynia sie ono do zwiekszenia plomienia.Nastepnie ustalono, ze podczas odwe- glania surówki mozna równiez usunac za¬ warta w niej siarke, o ile doda sie do wsa¬ du nieco wapna. Wapno mozna przy tym calkowicie lub czesciowo zastapic innymi zwiazkami zasadowymi, jak tlenkiem baru lub magnezu. Podczas ziarnowania surów¬ ki moze równiez nastapic do pewnego sto¬ pnia odsiarkowanie jej.Do przeprowadzania sposobu wedlug wynalazku mozna uzyc pieców o róznej konstrukcji, jednakze piece obrotowe oka¬ zaly sie w tym przypadku szczególnie od¬ powiednie. Ustalono, ze w takim piecu mo¬ zna odweglac surówke w temperaturze okolo 1200°C, bez przywierania wsadu do scian pieca, o ile swiezenie przeprowadza sie za pomoca mieszaniny gazowej, której sklad chemiczny, jak wspomniano po¬ przednio, jest regulowany tak, aby nie za¬ chodzilo znaczniejsze utlenianie sie zela¬ za. Nastepnie okazalo sie, ze równiez mo¬ zliwe jest ogrzewanie wsadu za pomoca pradu elektrycznego przy przepuszczaniu tego pradu przez wsad za pomoca odpo- " wiednich elektrod. Opór elektryczny wsa¬ du, zlozonego z Ibardzo drobnych ziarn, jest dostatecznie duzy, aby przy takim bezpo¬ srednim ogrzewaniu wytworzyc odpowied¬ ni stosunek miedzy natezeniem pradu a na¬ pieciem; ewentualnie mozna ten opór wsa-, du zwiekszyc przez dodanie do wsadu ma¬ terialów slabo przewodzacych lub wcale nieprzewodzacych elektrycznosci, np. pia¬ sku kwarcowego.Przy przeprowadzaniu procesu w pie¬ cu obrotowym jest rzecza wazna, aby gru¬ bosc warstwy wsadu byla odpowiednia, a szybkosc obrotu pieca dostatecznie du¬ za. W przeciwnym przypadku nie mozna uzyskac jednostajnego szybkiego odwegle-" nia surówki bez utlenienia zelaza, a co gorsza — poza utlenianiem sie zelaza — latwego i szkodliwego przywierania ma¬ terialów wsadowych do scian pieca.Sciany pieca, które winny byc zaopa¬ trzone w dobra izolacje cieplna, mozna równiez od wewnatrz pieca wylozyc bla¬ cha z metalu trudno topliwego. Próby wy¬ kazaly, ze stopien napelnienia pieca wi¬ nien wynosic 25%, a nawet okolo 35%, zwlaszcza w najgoretszej strefie pieca, w celu uzyskania szybkiego ruchu wsadu.Szybkosc obrotu pieca winna byc tak du¬ za, aby caly wsad wchodzil szybko w _ 4 _stycznosc z gazem odweglajacym wzgled¬ nie odweglajaca mieszanina gazów. Ko¬ rzystna okazala sie szybkosc obwodowa na wewnetrznej scianie pieca równa co najmniej 5 m/min, a nawet ponad 10 m/min. Zwlaszcza przy bardzo daleko po¬ suwanym odweglaniu celowe moze byc podnoszenie wsadu w piecu za pomoca lo¬ patek o odpowiednim ksztalcie, aby na¬ stepnie przy dalszym obrocie pieca pozwo¬ lic mu opadac przez goracy gaz odwegla- jacy. Poniewaz grubsze ziarna przerabia¬ nej surówki zwykle odweglaja sie wolniej niz drobniejsze, przeto mozna material gruboziarnisty po odwegleniu przesorto¬ wac i material o wiekszych ziarnach wprowadzic powtórnie do pieca w celu dalszego odweglenia go, przy czym mozna go wprowadzic do pieca razem z materia¬ lem o grubszych ziarnach juz czesciowo odweglonym lub tez razem z jeszcze nie odweglonym materialem o drobnych ziar¬ nach.Gorace gazy, uchodzace z pieca przez otwór zasypowy, mozna wyzysikac do wstepnego podgrzewania surówki, np. przepuszczajac je przez piec rurowy w przeciwpradzie do kierunku przesuwania sie surówki ku dolowi w obracajacej sie rurze nieco pochylej i zaopatrzonej w izo¬ lacje cieplna. Takie wsiepne podgrzewainie surówki, do którego mozna zastosowac rów¬ niez i inne paliwa,, umozliwia zmniejszenie dlugosci obrotowego pieca do odweglania, .co jest specjalnie pozadane przy piecach o znacznej sprawnosci, np. przy odwegla¬ niu 2—3 ton surówki na godzine.Na rysunku fig. 1 przedstawia przekrój podluzny pieca obrotowego o ksztalcie ru¬ ry, nadajacego sie do odweglania wedlug wynalazku niniejszego, fig. 2 — przekrój poprzeczny pieca wizdluz linii A—A na fig. 3, fig. 3 — przekrój pieca wzdluz linii B—B na fig. 1, Piec /jest zaopatrzony w wykladzine ogniotrwala 2 i posiada, na jednym koncu otwór wsypowy 3, przez który wprowadza¬ na jest przerabiana surówka 4. Surówke wprowadza sie do pieca w takiej ilosci, aby ona mogla byc usuwana z nieco pochyle¬ go pieca 1 przez otwór srodkowy 5 na przeciwleglym koncu pieca po powolnym przesunieciu sie surówki przez piec wsku¬ tek jego ruchu obrotowego i pochylego ustawienia. Przez czesc górna otworu wsypowego 3 do pieca wstawiona jest ru¬ ra 6. Rura ta jest zaopatrzona w pewna liczbe dysz 7, przez które wprowadza sie do pieca gazy utleniajace, np. powietrze lub pare wodna. Dysze te sa rozmieszczo¬ ne pod odpowiednim katem do pochylej powierzchni wsadu.Wewnatrz rury 6 umieszczona jest dru¬ ga rura 8 sluzaca do doprowadzania do strefy ostatecznego odweglania gazu reak¬ cyjniego, zawierajacego C02 i CO w odpo¬ wiednim stosunku, jak to wskazuje strzal¬ ka na koncu rury 8, np. gazu wielkqpieco- wego.Do doprowadzania do pieca takze i in¬ nych gazów lub paliwa piec jest zaopatrzo¬ ny w rure 9, umieszczona w otworze 5.Surówke po odwegleniu. przeprowadza sie przez znane urzadzenie do ochladzania 10 o ksztalcie blaszanego walca podzielone¬ go na kilka oddzielnych koinór za pomo¬ ca scianek 11 zaopatrzonych na obwodzie w otwory /2, przez które moga powoli przesuwac sie ziarna przerabianej surów¬ ki. Walec ten jest zanurzony w zbiorniku 13 wypelnionym woda. Przerabiany mate¬ rial 4 opuszczajac piec jest juz tak dalece ochlodzony, ze nie utlenia sie przy zetknie¬ ciu sie z powietrzem otoczenia.Jak widac z fig. 2, powierzchnia wsa¬ du wskutek ruchu obrotowego pieca jest pochylona wzgledem plaszczyzny poziomej nie tylko w kierunku dlugosci pieca, ale takze w kierunku poprzecznym. Ziarna swiezonej surówki staczaja sie z górnej krawedzi pochylej powierzchni ku jej kra¬ wedzi dolnej, jak to wskazuje strzalka, — 5 —i podczas tego ruchu znajduja sie pod dzia¬ laniem atmosfery odweglajacej ponad wsadem. Jest rzecza wazna, aby dysze 7 byly osadzone na rurze 6 tak, zeby tlen doprowadzanego powietrza zostal calko¬ wicie wyzyskany do spalenia CO na C02, a wolny tlen nie mógl gromadzic sie w po¬ blizu goracych scian pieca ponad Wsadem wzglednie znajdowal sie w ilosci nieszko¬ dliwej.Przy zastosowaniu pieców o znacznej dlugosci, np. o sprawnosci dziennej 50 ton lub wiekszej, moze okazac sie celowym przeprowadzenie rury 6 az do przeciw¬ leglej sciany pieca, zaopatrzonej w otwór 5, oraz podparcie jej tam za pomoca od¬ powiedniego urzadizenia. W tym celu ru¬ ra 6 moze byc osadzona nieruchomo i usziczelniona wzgledem sciany pieca oraz zaopatrzona w mimosrddowe lozysko. Ta¬ kie uitfzadizenie nile zostalo uwzglednione na rysunku.Wynalazek niniejszy nie ogranicza sie do odweglania tylko surówki, lecz mozna go stosowac do odweglania równiez wszel¬ kiego rodzaju odpadków stalowych, jak otoczki itd., oraz zelaza gabczastego, za¬ wierajacego wegiel. Nadaje sie on rów¬ niez do odweglania stopów zelaznych, za¬ wierajacych wegiel, które winny byc pod¬ dane opisanemu procesowi odweglania. PL