KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 18 (2)
INDUSTRIJSKE SVOJINE
IZDAN 1. DECEMBRA 1924.
PATENTNI SPIS BROJ 2337.
Biramji Dorabji Saklatvvalla, inžinjer, Grafton, Pensylvanija, U. S. A.
Postupak za proizvodnju legurisanog čelika ili gvoždja Prijava od 21 februara 1923.	Važi od 1 septembra 1923.
Pravo prvenstva od 15 aprila 1922 (U. S. A.)
Ovaj se pronalazak odnosi na proizrodnju legurisanog čelika i gvoždja, a naročito na redukciju elementa, kojim se leguriše direktno i njegovih ruda, i produkciju odnosnih legura sa čehkom ili gvoždjun, bez uvodjenja pre-leranih količina ugljenika u dovršenom čeliku ili gvoždju.,
Prema ranijoj praktici u proizvodnji čelika i gvoždja elementi, kojima se loguriše, obično su bili đodavani u već redukovanom, metalnom stanju i to mjviše u obliku lerolegura, rastopljenom kupatilu od čelika ili gvoždja, radi dobijanja odnosnih legura. Na primer, da bi se dobile sledeče legure čelika sa odnosnim legurama, uvodi se, odnosno, dodaju se sledeče rastopljene legure, fero-mangauin, fe-ro-hrom, fero—titanium, fero tungsten, lero-vanadium, fcro-uranium, fero molybden, Kro-nikel, ili metalni nikel, i fero-kobalt, ili sam kobalt metal, u samu peć za topljenje ili u lonce u koje se istopljeni čelik ispusti iz peći. Pošto obične komercialne vrste gornjih legura sa gvoždjeiu sadrže prilične količine ugljenika u sebi, to se tim procesom unosi nepotrebna i štetna količina ugljenika i u dovršenu čelična leguru. Ako se upotrebljavaju naročite vrste ovih gvozdenih legura sa vrlo malim količinama ugljenika u sebi, cena proizvoda postaje vrlo visoka jer su i te legure vrlo skupe. Ovi se nedostaci jako opažaju u slučaju gde je proporcija legurnog elementa vrlo velika, dok na protiv, ugljenik mora biti sko-
ro potpuno isključen, kao što je to slučaj na tako zvanim „koji ne rdja“ čelikom, i čiji sadržij hroma ide od 9 do 15°/0, dok je sadržaj ugljenika vrb ni;ak.
Nije rentabilno u industriji upotrebljavati obične gvozdene legure sa visokim sadržajem ugljenika, koje bi se naročito dekarbonisale ili bi se ta dekarbonizacija vršila pošto se doda čeliku, pošto proces oksidacije ugljenika obično prati i proces ozsidacije samoga čelika i legurnog elementa, usled čega proizi-lazi i veliki gubitak u tim elementima.
Jedan drugi nedostatak u postojećim načinima i postupcima za proizvodnju legurisanog gvoždja i čelika pomoću neras.opljenih gvozdenih legura, jeste u pojavi, koja se zove segregacija ili mestimičnost legurisanja. Pošto se ova metalna legura dodaje u ncrastoplje-nom, čvrstom stanju, u obliku gru Ivica, posutih po površini rastopljene mase čelika, o-brazuju se izvesne koncentracione tačke rastopljenog legurnog metala na inestima gde su bilo ubačene čvrste grudvice metala. Pošto se Čelik istače oimah po rastapanju ubačenih grudvica legure, radi sprečavanja oksidacije legurnog elementa, ove koncentracione tačke nemaju vremena da se razblaže difuzijom kroz ostalu rastopljenu masu. Cak šta viša, pošto fero-legure imaju sastojke, čije su tačke topljenja na različitim visinama i sa različitim svojstvom rastvaranja, kao na primer karbidi u običnim vrstama legura, to je
Din. 10.
OVa meatimicnost još i lime povećana. Ovi karbidi imaju veću tačku topljenja nego o-statak legure, te kad se takve legure dodaju rastopljenom čeliku, ovi će karbiti biti još nerastvoreni kada se svi ostali sastojci rastope i rastvore i plivaće na površini rastopljenog čelika, ne izdvajajući svoju sadržinu le-gurnog elementa. Takvi čvrsti delići ostaće u leguri i posle čvršća vanj a, obrazujući segregaciju sa prisustvom gustih količina legurnog elementa.
Ja izbegavam i savladjujem sve gornje nedostatke, dodavajući legurni metal u obliku oksida ili rude, redukujući je pomoću koje redukujuće zupstance, koja se nalazi u rastopljenom čeliku. Ovaj redukcioni agenst i legurni materijal dodaju se potpuno zasebno. Na ovaj se način može imeti, na primer si-licium, u metalno kupatilo potpuno odvojeno •od ostalog leguniog materijala, kao na primer, hromne rude, koja će se pomešati sa šljakom potpuno bez redukujućeg agensa. Redukujući agens i legurni materijal, svaki za sebe, mogu se rasprostrti kroz svoje odgovarajuće kupatilo, i reakcija izmedju njih vršiče se jedino po dodirnoj površini izmedju njih. t. j. izmedju površine rastopjjenog metala i šljake, koja pliva po njemu. Cak šta više, o-dvojeno dodavanje redukujućeg agensa i legurnog materijala dozvoljava da se može jedan od tih sastojaka uneti u rastopljenu masu pre nego onaj drugi. Pretpostavlja se, da.se prvo dodaje redukcioni agens ili legurni materija] s tim, da se to vrši dovoljno dugo pre dodavanja ovog drugog činioca, kako bi se onaj prvi mogao rasprostrti pre nego što sc drugi; činioc doda. Na primer, ako se za le-gurnu rudu upotrebi hromit i prvo se ona doda u rastopljenu masu, ona će se rasprostrti kroz šljakinu masu, a kako je ta ruda u obliku oksida, neće moći izgoreti za vreme ovog rasprostiranja. Ili pak, ako se redukujući agens doda pre rude, kao na primer u slučaju sa silicijumom, ovaj će se prostrti i rastvoriti kros slojeve rastopljenog Čelika, pre nego što se ovaj drugi legurni materijal doda šljaki. Kada se legurna ruda baci preko šljake, ona se u nju difuzira i sastaje se sa re-dukcionim agenzom na površini dodira izmedju oaa dva sloja šljake i čelika te se reakcija raspfostire podjednako preko cele dodirne površine. Redukovani legurni metal nalazi se u nascentnom stanju kada dolazi u dodir sa rastopljenim čelikom, i prema tome, pobijeni su najbolji mogući uslovi za iegurisanje i ravnomerno rasprostiranje legurnog metala kroz celekuđnu masu čelika. Legurni eleme-nat "dobipt sc iz vrlojevtinog izvora. Uvodje-nje ugljenika i mestimičnost potpuno je otklonjeno u dovršenom čeliku.
Dej.-tvo legurnog oksida ili rude pri oksi-disanju redukujućeg agensa u čeliku, i dejstvo dodatog materijala za ubrzavanje topljenja, najčešće kreča. kojim se upija i neutrališe oksidisani redukcioni agens, zajedno sa upijanjeni ostalog neželjenog materijala, kao što je fosfor ili sumpor, pričinjava prečišćavanje čelika jednovremeno sa proizvodnjom legure.
Ovaj se postupak može izvoditi na ovaj način:
Čelik ili gvoždje, kojima se legurni metal ima dodati, dovode se u prvo rastopljeno stanje u običnoj livničkoj peći, kao što je obična otvorena peć za topljenje i pravljenje Čelika, električna peć, ili ma koja druga pogodna peć. Zatim se redukujući agens, koji može biti kakav ugljenični materijal, ponajčešće u obliku kakvog metalnog karbida, kao što je sirovo liveno gvoždje, ili neki drugi metalni redukujući agens kao što je silicium, mangan, kalciurn, magneuum ili tome slični, dodaja rastopljenoj masi ostavljajući mu dovoljno vremena da se podjednako i ravnomerno ra-sproslre po njoj. Ovaj redukcioni materijal, pri d idavanju rastopljenoj masi čelika ili gvoždja, vrlo lako propada kroz šljaku i ulazi u metalni sloj. Količina drdatog redukcionog materijala, treba da je otprilike dovoljna da redukuje potrebni procenat legurnog metala iz njegovog sirovog materijala, koji se ima dodati kao idući postupak. Legurni materijal u sirovom stanju o u odredjenoj proporciji, ili nešto malo jačoj, dodaje se ponajčešće zajedno sa krečom, fius spalom i boraksom kao materijal za rastapanje. Dužnost i dejstvo ovog rastapajućag materijala jeste da proizvede šljaku od nemetalnih sastojaka le-gurne rude i da bude takve prirode, da potpuno sigurno uklanja, hemiskim jedinjenjem sa njima, sve štetne produktne oksidacije re-đukujučeg agensa. Praktični rezultat ovog ra-stapajućeg materijala, jeste uklanjanje redukcionog materijala iz blizine dovršenog leguri-sanog gvoždja ili čelika. Na primer, krečni materijal spaja se i neutrališe silicijumov oksid, koji se stvara ako se silicijum upotrebljava kao redukcioni agens. Speciličua težina sirovog legurnog materijala jeste mala, tako da on uvek ostaje u šljaki. Ovaj sirovi materijal i materijal za topljenje, spajaju se na temperaturi ovakve peći u plivajući, tečan ne metalan sloj preko rastopljene mase metalnog čelika i neprestano je u bliskom dodiru sa njime. Kedukciona reakcija odpočinje tada po čiloj dodirnoj površini izmedju šljake i rastopljene metalne mase. Na kraju ovog perioda reakcije, temperatura rastopljene mase povećava se, na piimer u slučaju sa električnom peći, povtčivanjem strujine gustine ili povećavanjem voltaže, a u cilju da se uklone
i poslednji ostaci redukcionog materijala iz dovršenog čelika, i koji se proces ubrzava dodavanjem i dejstvom materijala za rastapanje, namenjenem naročito za taj cilj.
Opšte rečeno, pretpostavlja se, da se prvo doda redukujući materijal rastopljenom čeliku. pa da se zatim dodaje sirovi legurni materijal. Granice tolerancije za elemente, kao što su silicium ili ugljenik u legurisanom čeliku, obično su mnogo uže i preciznije o-dredjene nego granice legurnog metala, te pri uvodjenju prvo redukcionog agensa, ove se granice mogu vrlo tačno kontrolisati pojedinačnim dodavanjem sirovog legurnog materijala, sve dok se prisustvo redukcionog e-lementa nc ukloni do željenih granica. Ako je, pak, granica tolerancijo legurnog metala u čeliku odredjena i uzana, onda se proces može obrnuti, i sirovi materijal, koji sadrži legurni metal, može se ubaciti zajedno sa rastapaj učim materijalom, pa se zatim, reduk-cioni agens dodaje u postupnim količinama, sve dok se odredjena granica legurisanja ne dostigne.
Najviše upotrebljavani metalni redukcioni agens jeste fero-silicijum. Pa ipak, metalni silicij um ili rna koja druga silicij umova legura sa jednim od metala, koji treba da udje u leguru sa čelikom može se sa preimućstvom upotrebni. Na primer, pri izradi tako zvanog „ne-rdjajučeg“ čc'lka, hromsilicium legura može se uneti u rastopljeni čelik, upotrebljavajući sadržaj silicijuma za redukovanje daljih količina hroma iz hromne rude, dodate rastopljenoj masi čelika. Ovakva hrom-silici-jum legura može se sastojati od 30—45% hroma, 25—30% gvoždja i 25—40% silicijuma. Ovaj je postupak od naročite vrednosti, kada se hoće čelik sa velikim procentom legurnog metala. Silicijum iz hrom-silicium legure, koja se ima rastopiti zajedno sa čelikom, snižava tačku topljenja te legure, tako da se može ona upotrebljavati iu slučaju kao što je liveno gvoždje, ili koji drugi metal sa niskom tačkom topljenja, gde temperatura nije dovoljna, da može da se obična hrom-gvozdena legura rastopi, čak šta više, silicijum, koji se nalaz' u hrom- ilicium leguri ima izvesno zaštićnjućeđejstvo na hromni sastojak, sprečavajući ga ita se spaja sa oks:-dimi, koji se u metalu nalaze ili čak i sa kiseonikoir, koji se nalazi prisutan u atmosferi peći.
Kada se ima da dobije čelik sa više legur-nih metala u stbi, postupak za njegovo pro-izvodjenje može se izvoditi na isti način, ubacujući na površinu rastopljenog čelika mešavinu od sirovog materijala, koji u sebi sadrži legurne elemente u odredjenoj proporciji. Čelik, opet, sadrži u sebi redukcioni a-
gensu, U ovim slučajevima opet se može dodati kakav matrrijal za rastapanje ruda, ili se pak, one same mogu tako podesiti da ne-metalni njihov sastojak sadrži u sebi potrebni materijal za šljaku.
A može se takodje upotrebiti u više raznih redukujućih agenasa, kao što je mešavina ugljeničnih i metalnih redukcionih agenasa, ili više metalnih redukcionih agooasa. Na primer, kakva fero-silicijum legura, koja sadrži i Uizljenika, može se upotrebiti, kada se i ci-licNki i ugljenični sadržaj upotrebljava radi redukovanja ostalih legurnih elemenata. Isto tako svaki redukcioni aaens, koji se sadrži u ractopljenom čeliku još od pripravljanja, može se vrlo korisno upotrebiti, pri čemu se, jednovremeno sa legnrisanjem, vrši i proces prečišćavanja prvobitnog čelika. Takodje i materijal za rastapanje, koji se dodaje zajedno sa sirovim materijalom koji sadrži leHur-ne elemente, imaće kao sekundarno dejstvo, prečišćavanje čelika od metaloidnih sastojaka kao što su sumpor i fosfor jednovremeno kao i redukcioni proces.
Ako se želi, pošto se već redukuje legurni elemenat ili elementi u čeliku, može se dodati mala količina tero-silicium legure ili fero-maneanske legure kao deoksidscioni pročišćavaš-, i to pre nego što se istoči rastopljeni čeiik, kao što je to već uobičajeno pri izradi legurisanog čelika.
Preimućstva ovog postupka pokazuju se naročito u slučaju, gde se upotrebljava sili-eijnm kao redukcioni agens, i gde se proizvodi čelik i gvoždje sa visokim sastojkom legurnog elementa, a vrlo malom proporcijom ugljeničnih sastojaka. Kao jeian takav primer može se navesti „ne-rdjajuće groždje“ koje u sebi sa-irži od 9—15% hroma a manje od
0.1% ugljenika. Takodje se preimućstva ovog procesa mogu pokazati u slučaju, gde se le-gurisanje vrši sa jednim od vrlo norastvornih u čeliku elemenata, uranijuraoro, koji se pored toga vrlo lako oksidiše. Pošto se metal proizvodi u nascentnom stanju i neposredno u dodiru sa rastopljenim čelikom, sve mogućnosti da se taj elemenat oksidiše ili ne rastvori svode se na minimum. TakodjV, pošto se ugljenični sastojak u gvoždju ili čeliku može ukloniti do željenih granica jednovremeno sa legurisanjem, to se tačna proporcija ugljeničnih sastojaka u dovršenom čeliku može odrediti i postići ponovnom karboracijom rastopljene mase, pre nego što se ova istoči. U slučaju upotrebe metalnih redukujućih age-naca, njihovo se prisustvo u dovršenom čeliku potpuno odstranjuje upotrebom i dejstvom rastapajućeg materijala. Prema tome, upotrebom ovog postupka možo se dobiti čelična legura sa mnogo tačnijim proporcijama le-
gurisanih elemenata, nego Što se to može dobiti upotrebom tero-legura. Dalje još, po-što nijedan od skupocenih legurnih elemenala ni u jednom trenutku u procesu ne nalazi se u mscentnom metalnom stanju, sem kad je vež rastvoren u čeliku, i pošto posle njihovog rastraranja u gvoždju nema više potrebe da se takav čelik podvrgava oksidacionom procesu, na primer radi uklanjanja ugljenika, kao što je fo slučaj u ranijim postupcima, to u ovom procesu nema nikakvih gubitaka skupocenih sastojala usled oksidacije, te je ovaj postupak učinjen vrlo ekonoir činim.
I ako je ovaj postupak specifično opisan, ima se razumeti da ovaj pronalazak nije ograničen samo na opisane betalje, već da se može i drugojfčije primeniti na postupke za proizvodnju legurisanog čeliku ili gvožđja, pa ipak da se ne izadje izvan duha ovog pronalaska, i sledečih zahteva.
PATENTNI ZAHTEVI:
1.	Postupak za proizvodnju legurisanog čelika ili gvoždja, naznačen time, što se sastoji od podvojenog dodavanja rastopljenom čeliku ili gvožđju neredukovanog j-dinjenja le-gurnog elementa i nekog rednkujučeg a-gensa.
2.	Postupak prema zihtevu 1, naznačen time, što se ostavlja dovoljno vremena iz-
medju dodavanja redukujilćeg agensa i dodavanja neređukovanog jedinjenjn legurnog elementa, da bi se onaj prvi mogao potpuno rastvoriti u masi istopljenog čelika ili gvoždja, čime se sprečava pojava segregacije ili me-sfimičnosti legurnog metala.
3.	Postupak prema zahtevu 1, nfznačen time, što se sastoji u obrazovanju jedne mase istopljenog metalnog čelika ili gvoždja sa jednim slojem, u kome se nalazi sloj re-dukcionog agensa, i jedan drugi sloj šljake u kome se sadrži neredukovani legurni metal u svome jedinjenjn, i što se učini da reduk-cioni agens u metalnom sloju reagnje na ne-redukovano jedinjenje legurnog metala u š'jaki, da bi se nv taj način taj metal re lu-kovao i uneo u rastopljeni čelik ili gvoždje
4.	Postupak prema zahtevu 3, ns-značen time, što je šljaka takvog sastava da može da upija u sebe oksidisani redukeioni agens i sve oslale melaloiđne n<č sto;e, č me se legura obrazuje jednovremono kada vrši i prečišćavanje gvoždja ili črlika.
5.	Postupak prema zahtevu 4, naznačen time, što se upotrebljava kakav matalni re-dukujući agens ponajp e, silicijum.
G. Postupak prema zahtevu od 1 do 4, nam'čen time, što se upotrebljava hromna ruda, kao jedno od jedinjenja legurnog metala.
- '• ■ " .• :: •• '
• - .........................' ’ - ■