KRALJEVINA JUGOSLAVIJA UPRAVA ZA ZAŠTITU KLASA 18 (2) INDUSTRISKE SVOJINE IZDAN 1 MAJA 1938. PATENTNI SPIS BR. 14010 Elian M. John, Pariš, Francuska Postupak za dobijanje gvoždja i Čelika. Prijava od 11 marta 1937. Važi od 1 novembra 1937. Naznačeno pravo prvenstva od 16 marta 1936 (Nemačka). Poznato je da se pod dejstvom vrelog ugljen oksida, vodonika ili gasova koji sadrže ugljovodinike, oksidi gvožda re-dukuju u metalno gvožde u obliku poznatom pod imenom »sunderasto gvožde«. Takode je poznato da se tako dobiveno sunđerasto gvožde koje se sastoji iz metalnog gvožda i ganga (zem-Ijastih sastojaka) može topiti u peci Sie-mens-Martin dodajući potrebne šarže za proizvođenje zgure, stvarajući tako uslo-ve da se dobije čisto gvožde ili Čelik i tečna zgura. Praktično ostvarenje proizvođenja Čelika pomoću sunderastog gvožda je ipak ometano rdavim termičkim učinkom o-voga postupka koji se tako ne može takmičiti sa postupkom visoke peći, ma da bi moglo pružiti znatne tehničke koristi. Postupku po ovom pronalasku je cilj, da se ostvari ekonomno proizvođenje gvožda ili čelika iz sunderastog gvožda; on se odlikuje time, što se redukujući gas prethodno zagreva u komorama za povratno dobijanje toplote iz peći Sie-mens-Martin do temperature skoro jednake sa temperaturama redukovanja rude, i što se pošto je prošao kroz šaht za redukovanje, ovaj gas upotrebljuje kao gorivo za grejanje pomenute peći. Redukujući gas dobiven u gasnom generatoru se po izdvajanju katrana, što proizvodi izvesno hlađenje gasa, vodi u jednu od komora za povratno dobijanje toplote ili za zagrevanje kod Siemens-Martin peći da bi se tamo ponovo za-grejao, dok se druga komora peći zagreva na poznat način pomoću gasova sagorevanih ovom peći. U komori za prethodno zagrevanje, gas se zagreva do temperature redukovanja oksida gvožda iz rude i zatim se 'upućuje u šaht za redukovanje kroz sloj rude koji se spušta u suprotnom smeru u odnosu na strujanje gasa. Kao što je poznato, redukovanje počinje za mnoge rude na približno 300°C, pri čemu se brzina redukovanja uvećava sa temperaturom. Temperatura redukovanja ima od prilike gornju granicu od 900 do 1200" C, iznad koje se proizvodi slepljujuće stapanje sunderastog gvožda koje treba da se redukuje, što čini ovo poslednje nepro-pustljivim za gasove. Jedan deo ugljen oksida i vodonika iz redukcionog gasa se oksidiše za vreme procesa redukovanja kiseonikom iz oksida gvožda, pružajući ugljeničnom gasu u vodenoj pari uslove za preobražaj prema sledečim jednačina-ma: FeaOs + SCO + nCO = 2Fe + 3COa + -J-nCO + 21.695 Kal/Mol. kg pri 900". FeaOs+SHa + nHa = 2Fe + 3HaO + nH2 — —3.105 Kal/Mol. kg pri 900". ili još: Fe.i04+4C0 + nCO — 3Fe + 4COa + -(- nCO + 21.460Kal/Mol. kg pri 900"; Fe:i04 + 4H2 + nH-> = 3Fe+4HaO+nH2 — — 11.460 Kal/Mol. kg pri 900.". Kao što ovi odnosi pokazuju, redukovanje ugljen oksidom je egzotermno, tako, da nije potrebno zagrevanje redukcionog šahta; naprotiv proizvodi se dopunsko zagrevanje na primer od 900 do 985" kad se preduzmu mere za hlađenje. Redukovanje vodonikom je naprotiv endoterm-no u intervalu navedene temperature. Re-dukciona komora bi dakle trebalo da se Din. 20.— zagreva. Prema jednom obliku izvođenja pronalaska redukovanje se ostvaruje pomoću vodenog gasa, čiji je sastav tako ■regulisan pomoću podesnog upravljanja funkcionisanjem generatora, da toplota u višku, koja proističe usled redukovanja ugljen oksidom, kompenzuje toplotu potrebnu za redukovanje vodonikom, kao i gubitke usled zračenja i vodjenja kroz šaht za redukovanje. Nađeno je da je naročito korisno, da se upotrebljuje gas sledećeg sastava: 40,5% CO, 50,5% H2, 4% Nk, 5% COa pri čemu se ovaj sastav dobija pomoću običnog generatora vodenog gasa u fabrikama gasa. Usled ovog izbora redukujućeg gasa temperatura šahta za redukovanje ostaje uvek konstantna tako, da zagrevnje ili hlađenje ovog šahta postaje izlišno. Kod poznatih postupaka na bazi sun-derastog gvozda sveže uvođena šarža u komoru za redukovanje se prethodno pomoću upotrebljenih gasova zagreva do re-dukcione temperature. Kako se ugljen oksid koji se sadrži u gasovima raspada na približno 700° u ugljenični gas i u čvrst sasvim sitan ugljenik, pri čemu sitni deli-ći ugljenika zapušavaju pore rude i otežavaju pristup redukcionim gasovima, po ovom pronalasku redukcioni gas obogaćen sa CO2, ili sa CO2 i H2O se odvodi iz šahta za redukovanje sa redukcionom temperaturom, t.j. pri 900-—1100° dok se prethodno grejanje šarže rude izvodi na drugi način. U gore navedenim odnosima koeficienat n, koji se menja unekoliko sa temperaturom, je iz reda od 4 do 5, tako, da samo jedan deo, približno 20% gasova upućenih u šaht biva stvarno ok-sidisan, dok najveći deo prolazi bez modi likovanja, pri čemu je sastav izlazećeg gasa određen stanjem kemijske ravnoteže koje je funkcija temperature. Da bi se ostvarilo redukovanje sa praktično dovoljnim brzinama i sa maksimalnim temperaturama gore navedenim relativno 0-graničenim maksimalnim temperaturama, potrebno je da se vodi izvesna velika količina gasa kroz šaržu rude. Relativna sa-držina ugljeničnog gasa ili vodonika se dakle uvećava samo u izvesnoj slaboj meri tako, da ovaj gas zadržava još svu svoju vrednost kao gorivo pri njegovom izlasku iz šaćta za redukovanje. Ovaj se gas zatim vodi u ognjište Siemens-Martin peći u komoru za zagrevanje, kojom je bio zagrevam pre njegove upotrebe za redukovanje i služi za proizvođenje potrebne količine toplote za topljenje sunđerastog gvožda obrazovanog u šahtu za redukovanje u čisto gvožđe i u zguru. Tako proizvedeno gvožde može usled procesa topljenja dobijati ugljenika, obrazovati le- gure i biti dezoksidisano na poznat način pomoću fero-vanadiuma, fero-silici-uma ili fero-mangana. Osim toga je moguće da se kupatilo Siemens-Martin peći puni čvrstim ili tečnim livenim gvoždem ili paketima određenih legura jednovre-meno kad i sunderastim gvoždem. Kad se šaht za redukovanje napaja siromašnom rudom, korisno je da se uključi magnetno tretiranje između proizvođenja sunđerastog gvožda i topljenja u Simens-Martin peći da bi se smanjila količina šljake. Moguće je da se na gore navedeni način ekonomno proizvodi sunderasto gvožđe i da se ovo preobraća u gvožde i u čelik. Pored ove ekonomne koristi postupak po pronalasku omogućuje da se postigne znatno poboljšanje kvaliteta proizvedenog gvožda ili čelika u pogledu njegove granice istezanja i žilavosti u-sled toga što redukujući gasovi mogu prethodno na po sebi poznat način biti oslobođeni od sumpora. Gore navedeni uređaji omogućuju dakle da se proizvode gvožde i čelik oslobođeni od sumpora i koji prema tome imaju istu vrednost kao i gvožđe dobiveno pomoću drvenog ugljena; oni su naročito podesni za sve upotrebe gde su potrebni povećana granica istezanja i velika otpornost na primer za limove za štancovanje, za cevi, za tanku gvozdenu žicu i tome slično, kao i za legure velike vrednosti, po eventualnom tretiranju u kakvoj električnoj peći, za oruđa i konstrukcione čelike, koji se izlažu velikim naprezanjima, za ploče za blindiranje itd. Radi primera je u sledečem opisu opisan u ondonsu na priloženi nacrt jedan oblik izvođenja uređaja po pronalasku za proizvođenje čelika. Na ovome je nacrtu sa 1 obeležen gasni generator, sa 2 uređaj za ispiranje radi izdvajanja katrana i prašine, sa 3 uređaj za oslobađanje od sumpora. Odatle se gas vodi kroz kanal 4 u komoru 6 za prethodno zagrevanje u peći Siemens-Martin, pri čemu ventil 5 za upravljanje služi na-izmenično na poznat način za obe komore za zagrevanje peći. Po prolasku kroz komoru 6 za prethodno zagrevanje, u kojoi se zagreva do 900—1100°, gas izlazi kroz otvor 7 koji se zatvara pomoću fijoka ili ventila, prvenstveno vezanih sa gornjim ventilom 5 za upravljanje, u cev 8 i u šaht 9 za redukovanje, u koji prodire kroz prstenasti kanal 10 i otvofe 11. Pošto je ovde prošao kroz sloj rude i pošto je izvršio rad redukovanja, gas se upućuje kroz cev 12 i otvore 14 u ognjište 15 peći, dok vazduh za sagorevanje zagrejan u komorama za grejanje koje se nalaze pored komora za zagrevanje gasa, prodire kroz otvore 16. Sagoreni se gasovi odvode sa suprotne strane na uobičajeni način u pećima Siemens-Martin i vode se kroz komore za zagrevanje, da bi zatim otišli kroz otvor 22 u dimnjak. Ruda se uvodi u šaht 9 za redukovanje kroz levak 17 i iz ovog se u vidu sunde-rastog gvozda na kraju, po završetku redukovanja, odvodi pomoću uređaja 18. Kako sunđerasto gvožde napušta šaht za redukovanje pri temperaturi od 800—850°, to je korisno, da bi se puž 18 sačuvao i da bi se izbeglo novo oksidisanje, da se izazove hlađenje, što se vrši pomoću uređaja 19 za hlađenje pomoću vode ili pomoću vazduha. Sunđerasto gvožde koje izlazi iz šahta za redukovanje se dovodi kupatilu peći Siemens-Martin. Šaht za redukovanje radi na kontinualan način dok peć Siemens-Martin treba da se napaja na mahove, tako da je korisno, da se između šahta za redukovanje i peći Siemens-Martin postavi levak 20 iz kojeg se sunđerasto gvožde dovodi pomoću uređaja 21 u kupatilo 15. Levak 20 je izolisan prema spo-ljašnosti da bi se izbegli novi termički gubitci i zaptiven je za gasove da bi se izbegli gubitci gasova za vreme funkcio-nisanja uređaja 18. Tako se postiže, osim toga, da redukcioni gas zatvoren u pore sunđerastog gvožda prianja uz ovo i u-brzava topljenje u peći Siemens-Martin. Istopljeno gvožde ili čelik se odvodi iz peći kroz otvor 23 za isticanje. Za uvođenje šarže, sredstava za dezoksidisanje i metala za obrazovanje legure predviđen je otvor 24. Da bi se šarža dovela na potrebnu temperaturu pre početka redukovanja rude u šahtu 9 za redukovanje, predvidena je cev 25, koja se može zatvarati i kroz koju se uduvava vazduh, tako, da gas može u o-vome goreti. Kad je potrebna temperatura za izvođenje redukovanja postignuta, dovod vazduha se obustavlja i proces redukovanja tada sam sobom daje potrebnu količinu toplote za održavanje temperature. Kao što je gore navedeno, gasovi za redukovanje se odvode kroz cev 12 pri približnoj temperaturi od 900—1000° da bi se izbeglo raspadanje ugljen oksida. Da bi se prethodno šarža rude zagrejala do temperature za redukovanje, isti se gas u-zirna iz generatora i dovodi se kroz kanal 26 i otvor 27 gornjem delu šahta za redukovanje. Ovaj se gas odvodi iz šahta za redukovanje kroz cev 28. Kako je njegova temperatura u ovom trenutku još jednaka temperaturi od približno 700°,'to se njegova znatna toplota povratno dobija u kotlu 30. U slučaju kad je pritisak u ulaznom otvoru 27 i u cevi 12 isti, ne vrši se nikakvo mešanje gasova. U slučaju kad se upotrebljuje vodeni gas za redukovanje rude, upotrebljuju se topli gasovi iz du-valjke generatora za prethodno grejanje šarže. Ovi gasovi sadrže od prilike 15°/o ugljen oksida i mešaju se sa vazduhom u nepokazanoj komori i pale se. Toplota oslobođena sagorevanjem i znatna toplota gasa zagrevaju šaržu do približno 900°. Patentni zahtevi: 1. ) Postupak za dobi janje gvožda i čelika pomoću kakvog redukujućeg gasa i peći Siemens-Martin ili tome slično u kojoj se topi sunđerasto gvožde koje proizi-lazi iz redukovanja rude, naznačen time, što se redukujući gas prethodno zagreva u komorama za povratno dabijanje toplote iz peći Siemens-Martin do temperature skoro jednake sa temperaturom za redukovanje rude i što se, pošto je prošao kroz šaht za redukovanje, ovaj gas upotrebljuje kao gorivo za grejanje po-menute peći. 2. ) Postupak po zahtevu 1, naznačen time, što se kao redukujući gas upotrebljuje vodeni gas, prvenstveno prethodno oslobođen od sumpora, i što se reguliše proporcija vodonika i ugljen oksida ovoga gasa tako, da toplota oslobođena re-dukovanjem oksida gvožda ugljen oksidom bude dovoljna da kompenzuje toplo- tu absorbovanu redukovanjem oksida gvožda vodonikom, kao i gubitke usled vodjenja i zračenja. 3. ) Postupak po zahtevu 1 i 2, naznačen time, što se sveža šarža rude koja je uvedena u šaht za redukovanje zagreva pomoću uduvavanja toplih gasova iz ga-Snog generatora. L) Postupak po zahtevu 1 do 3, naznačen time, što se vreli gasovi za uduvava-nje iz gasnog generatora mešaju pre ulaženja u šaht za redukovanje sa vazduhom za sagorevanje i pale se. 5. ) Postupak po zahtevu 1, naznačen time, što se gasovi za zagrevanje uvode u šaht za redukovanje pri istom pritisku pri kojem se redukcioni gasovi odvode iz o-vog šahta. 6. ) Postupak po zahtevu 1, naznačen time, što se sunđerasto gvožde dovodi u zaklonu od vazduha, na kontinualan način, iz šahta za redukovanje u posredni levak i odatle na način sa prekidima u peć Siemens-Martin. 7. ) Postupak po zahtevu 1, naznačen ti- me, što se radi započinjanja redukovanja nje i što se ovaj dovod vazduha zaustav-u šalit dovodi vazduh za sagorevanje jed- lja kad je dostignuta temperatura za re-novremeno kad i ruda i gas za redukova- dukovanje. fig./ ^VTTTTTTTTTTTTTZ ■ ' ■ ■■ ■ ' ■ ' Aci pat. br. 140 ' :* ' • ; : - ■ * V* '•