Titel: | Polytechnische Schau. |
Autor: | Kalpers |
Fundstelle: | Band 342, Jahrgang 1927, S. 234 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Torfvergasung und Torfverkokung. (Nach Professor Dr. G.
Keppeler [Hannover].) Die Verwendung des Torfs hat in den Jahren der Kohlennot eine
große Ausdehnung erfahren, und zwar sowohl als häuslicher Brennstoff als auch zur
Vergasung und Verkokung. Für die Vergasung besitzt der Torf eine Reihe recht
günstiger Eigenschaften. Die Abschwelung geht schon bei sehr niedriger Temperatur
und mit positiver Wärmetönung vor sich. Schon bei etwa 250° tritt lebhafte
Teerentwicklung auf, die Hauptzersetzung vollzieht sich zwischen 300 und 400°, sie
ist bei 450° im wesentlichen beendet. Der hierbei erhaltene Torfkoks besitzt eine
außerordentlich niedrige Entzündungstemperatur und infolgedessen eine große
Reaktionsfähigkeit. Dies hat zur Folge, daß man den Torf in verhältnismäßig
niedriger Schicht im Generator vergasen kann und daß sich ziemlich große Gasmengen,
auf den Quadratmeter des Generatorquerschnitts berechnet, erzeugen lassen. Ebenfalls
recht wichtig ist die Tatsache, daß ein Torfstück beim Trocknen und Entgasen zwar
zusammenschrumpft, hierbei aber weder bröckelt noch zerfällt; die Wege für Gas, Luft
und Dampf bleiben infolgedessen dauernd offen und es ist daher fast keine
Stocharbeit notwendig. Das aus Torf erzeugte Generatorgas hat einen hohen Heizwert,
der zwischen 1200 und 1400 WE/cbm liegt. Der Torf kann nahezu in jedem Gaserzeuger
mit Vorteil vergast werden, sofern er nicht zu feucht ist. Dies gilt sowohl für
Generatoren mit festem Rost als auch für solche mit Drehrost. Torf wird sowohl in
zahlreichen Glashütten als auch in einer Reihe von Stahlwerken Nordwest-Deutschlands
zur Erzeugung von Generatorgas verwendet. Er wird hierzu in etwa faustgroße Stücke
gebrochen, deren Wassergehalt 20 bis 30% beträgt; der Aschegehalt des Torfs beträgt
hierbei 2 bis 4%. Eine Reihe von Analysen von Torfgeneratorgas ist im Original
angeführt, im Mittel ergibt sich hierbei folgende Gaszusammensetzung: 5,0% CO2, 26,4% CO, 12,4% H2, 4,1% CH4 bei einem berechneten Heizwert
von 1480 WE. Demgegenüber hat Generatorgas aus Steinkohle einen mittleren Heizwert
von nur 1230 WE. Der Betrieb von Siemens-Martin-Oefen mit Torfgeneratorgas
befriedigte in jeder Hinsicht, wobei besonders günstig der geringe Schwefelgehalt
von 0,7 gr/cbm in Erscheinung trat.
Trotzdem sich der Preis für eine Tonne gebrochenen und abgesiebten Torf in dem
genannten Falle auf 16,23 Mk. stellte, betrugen die Brennstoffkosten je Tonne Stahl
nur 6,81 Mk. gegenüber 7,16 Mk. bei Vergasung von Gasflamm-Förderkohle. Es wurden
somit je Tonne Stahl 35 Pfg. gespart. Der Durchsatz des Generators war beim Betrieb
mit Torf sehr hoch, es wurden in 24 Stunden nämlich 36 Tonnen Nußtorf vergast
gegenüber einem Durchsatz von nur 20 bis 24 t beim Betrieb mit Steinkohle. Infolge
des geringen Aschengehaltes brauchte je Schicht nur zweimal gestocht zu werden.
Aehnlich günstige Ergebnisse wurden auch auf anderen Werken bei der Vergasung von
Torf erzielt. Bei Verwendung eines genügend hohen Generators mit entsprechend großer
Trockenzone läßt sich auch Stichtorf mit einem Wassergehalt bis zu 60% ohne
Schwierigkeiten vergasen, allerdings ist das so gewonnene Gas stark mit Wasserdampf
beladen, so daß es vor der Verbrennung gekühlt und getrocknet werden muß. In
Verbindung mit der Kühlanlage lassen sich hierbei jedoch 5–8% Teer, auf Trockentorf
bezogen, gewinnen. Eine derartige Anlage ist in einer Ziegelei in Scharrel in
Oldenburg in Betrieb, wo ein Gas mit einem Heizwert von 1300–1400 WE/cbm gewonnen
wird.
Auch die Verkokung des Torfs bietet günstige Aussichten, zumal sich der Torf schon
bei Temperaturen von 200–240° zu zersetzen beginnt. Verfasser berichtet näher über
die bei verschiedenen Temperaturen aus dem Torf entweichenden Gase und flüssigen
Destillationsprodukte sowie über die Zusammensetzung des Schwelrückstandes bei
allmählich steigender Temperatur. Eingehende Untersuchungen über die Entgasung von
Hochmoortorf zeigten, daß hierbei deutlich 3, genau genommen 4 Abschnitte
unterschieden werden können. Bis 100° findet ausschließlich eine Trocknung statt,
von 100 bis etwas über 200° wird vorwiegend Kohlensäure und Zersetzungswasser
abgespalten, über 200°, deutlich von 250° an tritt die exotherme Zersetzung ein, die
neben Kohlensäure steigende Mengen von Methan, Wasserstoff und Kohlenoxyd liefert.
Diese Zersetzung nimmt zwischen 350 und 480° merklich ab; bei noch höheren
Temperaturen beginnt eine neue Zersetzung, die vorwiegend Methan, Wasserstoff,
Kohlenoxyd und schwere Kohlenwasserstoffe liefert. Auf wasserfreien Hochmoortorf
bezogen erhält man bei der Verschwelung 46,6% Torfkoks, 6,9% Teer, 20,0%
Schwelwasser und 26,5% (= 15,0 cbm je 100 kg) Gas, das im Durchschnitt einen
Heizwert von 3135 WE/cbm hat.
Die Gewinnung von Torfkoks, die schon sehr alt ist, geschah früher ausschließlich in
Meilern, die sich bis in unsere Zeit erhalten haben. In neuerer Zeit wurden
zahlreiche Ofenbauarten in Vorschlag gebracht, von denen aber nur wenige Eingang in
die Praxis fanden. Neben den stehenden, von außen beheizten Retorten von Ziegler sowie von Höring und
Wielandt sind in jüngster Zeit Oefen mit sogenannter
Innenheizung für die Verkokung des Torfes konstruiert worden, bei denen die
Entgasung durch heiße sauerstofffreie Verbrennungsgase erfolgt. Beide Ofenarten
werden an Hand von Abbildungen näher beschrieben, wobei auf ihre Vor- und Nachteile
hingewiesen wird. Namentlich betont Verfasser die bei den Oefen mit Innenheizung
eintretende Verdünnung des Schwelgases sowie die nur schwer zu vermeidende
Aschenanreicherung im Torfkoks. Ein weiteres Verfahren, das von Domnick ausgearbeitet worden ist, benutzt eine Reihe von
hintereinander geschalteten Kammern ähnlich wie beim Ziegel-Ringofen, die teils mit
Außen-, teils mit Innenheizung betrieben werden. Doch ist dieses Verfahren nur bei
sehr großen Anlagen wirtschaftlich. Die Entwicklung der Torfverschwelung setzt die
Anlieferung großer Torfmengen von möglichst gleichmäßigem Wassergehalt voraus, eine
Forderung, die aber nur schwer zu erfüllen ist, da Torfwerke mit einer
Jahreserzeugung von mehr als 20000 t sehr selten sind. Eine Batterie von 6
Schwelöfen mit je 10 t Tagesdurchsatz erfordert aber bereits 22000 t Trockentorf im
Jahre.
Der Torfkoks behält die Form der zur Verschwelung gelangten Torfsoden, doch wird ein
Teil beim Durchgang durch den Ofen zerrieben und zerbrochen; er kommt in
verschiedenen Größen sortiert und zum Teil als Pulver in den Handel. Guter Torfkoks
enthält nur 2–4% Asche und nur 0,2 bis 0,33% Schwefel, wovon nur ein ganz geringer
Teil flüchtiger Schwefel ist. Dieser Umstand ist sehr wesentlich für viele
Verwendungsarten des Torfkokses. Der Entzündungspunkt von Torfkoks liegt bei rd.
230°; diese hohe Reaktionsfähigkeit ist namentlich für die Zinkreduktion von
Bedeutung, so daß der Torfkoks vielfach mit der Holzkohle in Wettbewerb treten kann.
Der Torfteer steht dem Braunkohlenteer nahe, enthält jedoch weniger Phenole und
andererseits mehr ungesättigte Verbindungen; er erzielt nahezu die gleichen Preise
wie Braunkohlenschwelteer. (Stahl und Eisen 1926, S. 631–635, 742–750.)
Sander.
Die Herstellung von Wasserstoff für industrielle Zwecke.
Dr. A. von Skopnik macht auf Grund von praktischen Erfahrungen nähere Mitteilungen
über die Wasserstoffgewinnung aus Eisen und Wasserdampf. Als Ausgangsmaterial wurden
hierbei anfangs manganhaltige Rostspate (gerösteter Spateisenstein) benutzt, die
eine möglichst große, schwammartige Oberfläche haben müssen und vorwiegend aus dem
Siegerland bezogen wurden. In der Folge kamen Pyritabbrände wegen ihrer größeren
Porosität und ihres geringen Preises in Anwendung, und zwar solche aus Spanien,
Norwegen, Schweden und Ungarn, sowie auch aus deutschem Pyrit von Meggen, die jedoch
ziemlich leicht zerfallen. Schließlich wird auch Brauneisenstein, z.B. aus der Grube
„Ameise“ bei Hamborn, gern verwendet.
Zur Reduktion dieser Eisenerze wird Wassergas benutzt, das nicht mehr als 4%
Kohlensäure enthalten soll und vorher von Schwefelwasserstoff befreit werden muß.
Die Oxydation des Eisens erfolgt mit überhitztem Wasserdampf von etwa 8 at. Es ist
wichtig, stets mit gleichmäßig überhitztem Dampf zu arbeiten, da bei größeren
Temperaturschwankungen die Erze leicht zerfallen, wodurch die Leistung des
Wasserstofferzeugers zurückgeht. Zu Beginn des Weltkrieges arbeitete man noch mit
Retortenöfen, die 24 gußeiserne Retorten besaßen und insgesamt 10 bis 11 t Rostspat
faßten; ihre Leistung betrug 200–250 cbm Wasserstoff stündlich. Diese Retorten, die
mit den bei der Reduktion der Füllung entstehenden Spülgasen auf etwa 800° geheizt
wurden, sprangen jedoch leicht, bisweilen schon beim ersten Anheizen, und mußten
daher häufig ausgewechselt werden. Ferner erforderten diese Oefen ein gut
eingearbeitetes, zuverlässiges Bedienungspersonal, da bei falscher Hebelstellung
leicht Knallgasexplosionen eintreten konnten. An die Stelle der von außen beheizten
Retorten traten daher Schachtöfen mit Innenheizung. Derartige Anlagen werden von der
Bamag-Meguin, A.-G., Berlin, den Francke-Werken, A.-G., Bremen, und Jul. Pintsch,
A.-G., Berlin, gebaut.
Die Hauptbestandteile eines neuzeitlichen Schachtofens sind der Erzschacht und der
Ueberhitzer für den Wasserdampf. Der Ueberhitzer ist entweder oberhalb des
Erzschachtes oder in seinem Inneren angeordnet. Durch selbsttätige Verriegelung
aller Hebel wird die Explosionsgefahr vollständig ausgeschaltet. Der
Bamag-Schachtofen arbeitet wie folgt: Die Erzfüllung wird durch Ueberleiten von
Wassergas in etwa 8 Min. reduziert, worauf der hochgespannte und im Ueberhitzer auf
600–700° gebrachte Wasserdampf eingeleitet wird, der das metallische Eisen wieder
oxydiert, wobei zugleich Wasserstoff entwickelt wird. Der anfangs noch
Reduktionsgase und Kohlensäure enthaltende Wasserstoff wird über Dach geleitet, bis
er keine Verunreinigungen mehr enthält, was an einer Probeflamme leicht zu erkennen
ist. Da durch die Oxydation des Eisens die Temperatur des Erzschachtes stark sinkt,
wird die Wärme des Ueberhitzers durch Rückheizen mit Gebläsewind auf den Erzschacht
so lange übertragen, bis eine Temperatur von 700 bis 800° erreicht ist. Eine Gasung
besteht aus Reduzieren, Spülen, Oxydieren und Rückheizen; da diese 4 Perioden etwa
15 Min. in Anspruch nehmen, können stündlich etwa 4 Gasungen ausgeführt werden,
wobei etwa 250 cbm Wasserstoff gewonnen und 120–150 cbm Wassergas zur Reduktion des
Erzes verbraucht werden. Das Anheizen eines frisch mit Erz beschickten Schachtofens
dauert etwa 9 Stunden gegenüber 5 Tagen bei den älteren Retortenöfen. Die
Schachtofensysteme der beiden anderen Firmen arbeiten ganz ähnlich.
Der heiße Wasserstoff wird in einem stehenden
Wäscher gekühlt und von Staubteilchen befreit, worauf er in mit Luxmasse und
groben Sägespänen gefüllten Reinigerkästen von Schwefelwasserstoff befreit wird.
Wenn das Gas zur Füllung von Luftschiffen dient, muß auch noch die Kohlensäure
(0,2–0,8%) durch Ueberleiten über gelöschten Kalk entfernt werden. An Eisenerz
werden je cbm Wasserstoff im allgemeinen 0,06–0,07 kg verbraucht, während meist 0,1
kg als Höchstverbrauch garantiert wird. Schließlich macht Verfasser auf die Umstände
aufmerksam, die die Reinheit des erzeugten Wasserstoffs herabsetzen und denen
infolgedessen der Betriebsleiter besondere Beachtung schenken muß. (Chem.-Ztg., 50.
Jahrg., S. 473 bis 475.)
Sander.
Die Herstellung von Hydriergas kann in der Weise
erfolgen, daß wasserstoffhaltige Gase, wie Koksofen- oder Wassergas, in verdichtetem
Zustand mit Lösungsmitteln behandelt werden, in denen Wasserstoff weniger leicht
löslich ist als Kohlenwasserstoffe und Kohlenoxyd. Claude hat für diesen Zweck
bereits AetherComptes rendus, Bd. 172, S. 974. vorgeschlagen, doch muß man bei Verwendung dieser niedrig siedenden
Verbindung bei tiefen Temperaturen arbeiten. Man erhält nach diesem Verfahren einen
Wasserstoff von hoher Reinheit, wie er für die Ammoniaksynthese benötigt wird.
Nach dem DRP 394497 von Bergius können für solche Zwecke, wo es nicht auf höchste
Reinheit des Wasserstoffs ankommt, wie z.B. für die Hydrierung, auch nichtflüchtige
Lösungsmittel, wie Erdöle oder Teeröle als Absorptionsmittel für die
Kohlenwasserstoffe benutzt werden. Zur Ausführung des Verfahrens kann z.B. ein mit
Raschig-Ringen ausgesetzter Wäscher dienen, in den das verdichtete Gasgemisch am
unteren Ende eintritt, während von oben das im Kreislauf umgepumpte Waschöl
herabrieselt. Das angereicherte Oel verläßt den Wäscher am unteren Ende durch ein
senkrechtes Rohr, dessen Oeffnung durch ein Schwimmerventil gesteuert wird. Das Oel
wird in einem Sammelgefäß entspannt, wobei es die aufgenommenen Gase wieder abgibt.
Auf diese Weise soll aus Steinkohlengas mit 50% Wasserstoff, das bei 100 at Druck
und bei gewöhnlicher Temperatur mit amerikanischem Gasöl vom spezifischen Gewicht
0,84 gewaschen wurde, ein Gas mit 90% Wasserstoff erhalten werden, während in den
aus dem Waschöl nach der Entspannung entweichenden Gasen noch ungefähr 15%
Wasserstoff enthalten sein sollen.
Dient das an Wasserstoff angereicherte Gas zur Hydrierung, so wird Wasserstoff zum
Teil verbraucht und es werden kohlenwasserstoffhaltige Gase, wie Methan und Aethylen
aufgenommen. Dieses Gasgemisch kann dann wieder als wasserstoffhaltiger
Ausgangsstoff dienen. Es wird in der oben beschriebenen Weise in verdichtetem
Zustand von neuem mit Oel gewaschen und nach Zusatz der bei der Hydrierung
verbrauchten Wasserstoffmenge im Kreislauf wieder als Hydriergas verwendet.
Nach dem DRP 435588 von Bergius wird aus den bei der Hydrierung entstehenden Abgasen,
die in der Hauptsache Wasserstoff und Methan und daneben noch geringe Mengen
von Kohlenoxyd, Kohlensäure und Stickstoff enthalten, ein wasserstoffreiches Gas
gewonnen, indem die Abgase mit Wasserdampf zunächst bei hoher Temperatur (1100°) und
dann bei niederer Temperatur (300 bis 500°) behandelt werden, wobei in der ersten
Stufe das Methan in Wasserstoff und Kohlenoxyd umgewandelt und in der zweiten Stufe
das Kohlenoxyd in Wasserstoff und Kohlensäure umgesetzt wird. Die Kohlensäure wird
sodann in bekannter Weise, z.B. mit Wasser unter Druck, aus dem Gasgemisch entfernt,
das dann im Kreislauf wieder zur Hydrierung verwendet wird. Um die Anhäufung von
Fremdgasen, namentlich von Stickstoff in dem Gasgemisch zu vermeiden, muß man von
Zeit zu Zeit einen Teil des Gases aus dem Kreislauf herausnehmen, so daß also nur
ein Teil der Abgase regeneriert wird. Die fortgesetzte Verwendung des Hydriergases
im Kreislauf wird hierdurch nicht beeinträchtigt, da bei der erwähnten stufenweisen
Umsetzung der Abgase mit Wasserdampf große Mengen von Wasserstoff neugebildet
werden. Man kann bei dem Verfahren auch methan- und wasserstoffhaltige Gase aus
beliebigen anderen Quellen, wie Koksofengas, Erdgas, Krackgas, mitverwenden. Diese
Gase werden in gleicher Weise entweder für sich oder zusammen mit den Abgasen der
Hydrieranlage mit Wasserdampf umgesetzt. Zur Durchführung der Umsetzung mit
Wasserdampf bei hoher Temperatur werden zweckmäßig nach dem Regenerativverfahren
gebaute Ueberhitzer benutzt. Ein geringer Gehalt des Hydriergases an Kohlenoxyd ist
nicht schädlich, so daß die Umsetzung in der zweiten Stufe, wobei als Katalysator
Eisenoxyd verwendet wird, nicht vollständig durchgeführt zu werden braucht. Durch
diese Maßnahme soll die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sich erheblich günstiger
gestalten.
Sander.
Ueber das Torkretverfahren im Hüttenbetrieb macht A.
SchmitzStahl und Eisen, 46. Jahrg., S. 13–16. ausführliche Mitteilungen. Das Torkretverfahren wurde zuerst in Amerika und
in der Folge auch bei uns dazu benutzt, Beton maschinell auf Flächen aufzutragen, es
hat neuerdings auch im Bergbau sowie im Hüttenwesen für die verschiedensten Zwecke
mit Erfolg Anwendung gefunden. Der dazu benutzte Apparat, die Zementkanone, ist auf
2 Rädern aufgebaut und somit leicht an die Arbeitsstelle heranzuschaffen. Er besteht
aus einer oberen und einer unteren Kammer, die durch 2 Glockenventile mittels
Handhebeln geschlossen werden können. Auf dem Boden der unteren Kammer ist an einem
senkrechten Schaft ein aus mehreren Taschen bestehender Verteilteller befestigt. Ein
Preßluftmotor dreht diesen Teller mittels eines Schneckengetriebes. Der durch das
Rohr eintretende Luftstrom bläst den Inhalt der vorbeiziehenden Taschen durch einen
Ausblasstutzen in eine Schlauchleitung. An ihrem Ende befindet sich eine Spritzdüse,
die an die Wasserleitung angeschlossen wird. Die anzuspritzende Masse wird trocken
in die obere Kammer gefüllt, durch Schließen des oberen und nachfolgendes Oeffnen
des unteren Ventils fällt sie in die untere Kammer,
und zwar auf den Verteilteller, von wo sie durch den Luftstrom in die
Schlauchleitung geblasen und zur Spritzdüse befördert wird. Die Regelung des
Wasserzusatzes erfolgt mit einem an der Düse angebrachten Hahn. Zum Betrieb des
Apparates ist ein Luftdruck von 2,5–3,5 at notwendig, der Wasserdruck muß etwas
größer sein. Da die trockne Masse gewissermaßen im Luftstrom schwimmt, lassen sich
auf diese Weise Entfernungen bis zu 250 m und Höhen bis zu 50 m überwinden. Die
Masse wird wie beim Sandstrahlgebläse mit großer Wucht gegen die zu bespritzende
Fläche geschleudert, die sich allmählich mit einer dünnen Haut überzieht, in der
dann auch die gröberen Teilchen haften bleiben.
Dieses Spritzverfahren hat in den letzten Jahren auch im Hüttenbetrieb zur
Herstellung feuerfester Ueberzüge mit Erfolg Anwendung gefunden, u.a. zur
Instandhaltung von Gießpfannen. Bisher hat man diese, um die Haltbarkeit der
Zustellung zu erhöhen, mit Klebsand ausgestampft, der sich aber beim Arbeiten nach
dem Torkretverfahren nicht anwenden läßt. Dagegen lieferten Mischungen von Schamotte
und. Ton als Spritzmasse bessere Ergebnisse; eine Mischung von 5 Raumteilen
Schamotte und 1 Raumteil Rohton ist in den meisten Fällen mit gutem Erfolg
verwendbar. Besonders wertvoll ist es, daß man die Schamotte auch durch gemahlene
Abfälle alter gebrauchter Steine ersetzen kann, die allerdings sorgfältig von
Schlackenresten befreit sein müssen. Nach Zusatz von Bindeton erhält man so eine
gute und billige Spritzmasse für Gießpfannen. Je nach den Umständen kann man auch
alte Steinabfälle mit frischen Schamotte-Tonmassen vermengen.
Die Spritzmasse darf weder zu grob noch zu fein sein. Im ersten Falle sind die
Abprallverluste recht erheblich, während im zweiten Falle der richtige Wasserzusatz
Schwierigkeiten bereitet. Spritzmassen von 0–3 mm Korngröße lassen sich einwandfrei
verarbeiten. Das Torkretieren von Gießpfannen sowie das Trocknen des aufgespritzten
Ueberzugs mittels Gasfeuers werden näher erläutert. Ungenügend getrocknete Ueberzüge
platzen beim Einlaufen der Schmelze in die Pfanne ab und geben zu Mißerfolgen Anlaß.
Das Torkretieren einer Pfanne einschl. Vorarbeiten und Trocknen dauert, wie neuere
Versuche in einem Thomasstahlwerk im Saargebiete ergeben haben, nur 2½ Stunden, so
daß nach dieser Zeit die Pfanne sofort wieder betriebsfertig ist. Die Haltbarkeit
der Ueberzüge schwankt je nach dem Material der Spritzmasse und den Bedingungen des
Betriebs; im allgemeinen hält eine Spritzung 5–8 Güsse aus bei einer Schichtdicke
von 7–8 cm. Im Thomasstahlwerk sind mit einer Spritzung sogar Haltbarkeiten von bis
zu 15 Schmelzen erreicht worden, woraus man ersieht, daß das Torkretieren dem alten
Verfahren des Ausmauerns gegenüber bei sachgemäßer Ausführung wirtschaftlich weit
überlegen ist.
Auch bei dem Siemens-Martin-Ofen hat sich das Torkretverfahren gut bewährt, und zwar
lassen sich hier auf diese Weise sowohl undichte Stellen an der äußeren Ofenwandung
abdichten, als auch die Innenwandungen der Gas- und Luftkammern abspritzen,
ferner kann man nach dem Torkretverfahren angegriffene Gasabzüge, beschädigte
Türbögen und -pfeiler wiederherstellen usw. So waren z.B. bei einem
25-t-Siemens-Martin-Ofen, der bereits über 400 Schmelzen ausgehalten hatte, zwischen
den Gas- und Luftzügen Durchbruchstellen entstanden, wodurch die Ofenköpfe gefährdet
waren. Die Ausbesserung dieser schadhaften Stellen konnte in sehr kurzer Zeit mit
vollem Erfolg ausgeführt werden, so daß der Betrieb nur wenige Tage unterbrochen
werden mußte. Neuerdings beginnt das Torkretverfahren auch in Hochofenbetrieben
festen Fuß zu fassen und auch hier bieten sich zahlreiche Möglichkeiten für seine
Anwendung, ganz besonders bei der Ausbesserung der Winderhitzer.
Sander.
Ueber einige physikalische Eigenschaften der
Magnesium-Leichtlegierungen. Die heute vertretenen Vorstellungen über die
Vorteile der Leicht- und Ultra-Leichtlegierungen für die Herstellung von
Motorteilen, insbesondere von Kolben, sprechen gewissen physikalischen
Eigenschaften, wie dem spezifischen Gewicht, der Wärmeleitfähigkeit und der
Ausdehnbarkeit eine grundsätzliche Bedeutung zu. die sogar noch wichtiger als die
mechanischen Eigenschaften erscheint. Es ist daher erforderlich, bei der Wahl der
anzuwendenden Leichtlegierungen genaue Zahlenwerte zu besitzen, die aber heute fast
gänzlich fehlen. Zu diesem Zweck haben die Forscher Portevin und Le Chatelier eine
Anzahl von Bestimmungen des spezifischen Gewichtes, der Ausdehnbarkeit und des
elektrischen Widerstandes an Ultra-Leichtlegierungen, die durch Zusatz von
verschiedenen Metallen (Aluminium, Kupfer, Cadmium, Mangan, Nickel, Blei, Silizium,
Zink) erhalten wurden, vorgenommen. Dabei wurde die elektrische Widerstandsmessung
aus dem Grunde gewählt, weil ihre Bestimmung praktischer und genauer als die der
Wärmeleitfähigkeit ist und weil außerdem zwischen der letzten und der elektrischen
Leitfähigkeit ein ziemlich enger Parallelismus feststellbar ist. Es besteht zwischen
diesen beiden Leitfähigkeitskoeffizienten für die reinen Metalle Proportionalität
und die Kurven, die ihre Veränderung als Abhängigkeit von dem Konzentrationsgrad der
Legierungen darstellen, sind gleich verlaufend. Die Bestimmungen wurden an gezogenen
und geglühten Probestücken vorgenommen. Zunächst ergab sich, daß die
Veränderlichkeit des spezifischen Volumens V und des Widerstandes w als Funktion der
Konzentration x oder des zugesetzten Metalles in Gewichtsprozenten durch die lineare
Formel ausgedrückt werden kann:
V = 0,575 – Kvx in cm3/g.
w = 4,5 + Kwx in Mikrohm/cm2/cm.
Al
Cd
Cu
Mn
Ni
Pb
Si
Zn
Kv
0,0022
0,0047
0,0052
0,004
0,00538
0,0056
–
0,0043
Kw
1,34
0,15
0,01
0,13
0,06
0,58
–
0,28
für x (%)
1
6
13
4
15
5
5
5
Die Anwendungsgrenzen der linearen Formel sind nur beim Aluminium (Grenze der festen
Lösung) und beim Zink (Gleichmäßigkeitsgrenze) als wirkliche Grenzwerte zu
betrachten, während sie bei den anderen Metallen nur den Höchstwert der zubereiteten
Legierung angeben. Diese Ergebnisse geben Veranlassung zu den folgenden
Betrachtungen und Schlußfolgerungen:
1. Spezifisches Volumen. Der Koeffizient Kv geht aus dem Mischungsgesetz
hervor, ausgenommen beim Aluminium (feste Lösung bis zu 7%) und beim Kupfer (Mg2Cu bildet sich wahrscheinlich mit einer leichten
Schwindung);
2. Widerstandsmessung. Diese gibt gleichlautend mit den Bestimmungen von Broniewski
und Stepanow die Konzentration 7% als Grenze für die feste Lösung Mg–Al an; dieses
Uebergehen in die feste Lösung wird von einer starken Zunahme des Widerstandes
begleitet, ausgenommen beim Cadmium, das ebenfalls im Magnesium in eine feste Lösung
eintritt. Hinsichtlich der Anwendbarkeit der Ultra-Leichtlegierungen kann man 3
Klassen unterscheiden, nämlich die guten Leiter (Kupfer, Nickel, Mangan, Cadmium),
solche mit hohem Widerstand (Aluminium) und Zwischengruppen (Zink, Blei, Silizium).
In bezug auf die Leitfähigkeit nehmen die Legierungen mit Kupfer und Nickel das
größte Interesse in Anspruch;
3. Ausdehnbarkeit. Die Werte für die Ausdehnungskoeffizienten an den untersuchten
Legierungen lagen sehr nahe bei denen des Magnesiums; es ist dabei kaum möglich, aus
der Veränderung der Ausdehnbarkeit in Abhängigkeit der Gehalte an dem betreffenden
Zusatzmetall einen Koeffizienten auszurechnen. Der Zusatz von Zink oder Blei, die
leichter schmelzbar sind als Magnesium, erhöht den Ausdehnungskoeffizienten, während
Kupfer, Nickel und besonders Silizium ihn erniedrigen, ebenso Aluminium in einem
Anteil unterhalb der Grenze der festen Lösung;
Ternäre Legierungen. Dieselben Bestimmungen wurden an den ternären Legierungen
Mg-Al-Cu, Mg-Al-Ni, Mg-Al-Zn vorgenommen. Während bei den letzteren das spezifische
Volumen und der Widerstand additive Eigenschaften sind, die annähernd durch die von
den vorherigen abgeleitete Formel ausgedrückt werden kann: w = 4,5 + 1,34Al +
0,28Zn, so gilt dies nicht für die Legierungen Mg-Al-Cu und Mg-Al-Ni. So ist bei
gewissen Aluminium- und Kupferlegierungen das errechnete spezifische Volumen zu
gering und der Widerstand zu hoch; eine binäre Legierung mit 10% Aluminium zeigt
einen Widerstand von 15, eine ternäre dagegen mit 10% Aluminium und 5% Kupfer einen
solchen von nur 6,55. Die gleiche Feststellung kann man in einer noch ausgeprägteren
Weise bei den ternären Legierungen Mg-Al-Ni machen.
Zusammenfassung: Bei Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften, die an den
untersuchten Legierungen ebenfalls bestimmt worden sind, ergeben sich als die
bemerkenswertesten Legierungen 1. unter den binären Legierungen diejenigen mit
Nickel und mit Kupfer, 2. unter den ternären die mit Aluminium-Nickel und mit
Aluminium-Kupfer. Diese Legierungen verwirklichen die glücklichste Vereinigung von
spezifischem Gewicht, Elastizitätsgrenze, Härte, Wärmeleitfähigkeit und der
erforderlichen Ausdehnbarkeit für gewisse Zwecke, wie für Motorkolben. (Technique
Moderne.)
Dr.-Ing. Kalpers.
Amerikanische Gießereiverhältnisse. In amerikanischen
Arbeitgeberkreisen ist die Ansicht vorherrschend, daß ein Lohn, der es der
Arbeiterschaft gestattet, eine hohe Lebenshaltung aufrechtzuerhalten, und ihr
außerdem einen gewissen Ueberschuß für besondere Aufwände und Ersparnisse läßt, der
beste Antrieb für eine hohe Erzeugung ist. Die durch die hohen Löhne begünstigte
Kaufkraft der amerikanischen Arbeiterschaft ist von großem Vorteil für den
Inlandsmarkt, der 85% der in den Vereinigten Staaten erzeugten Güter aufnimmt. Ein
hoher Lohn, der es dem Arbeiter ermöglicht, auch Waren über seinen bloßen
Lebensbedarf hinaus zu kaufen, ruft einen starken Konsum hervor und verhütet eine
Ueberproduktion mit nachfolgender Beschäftigungslosigkeit.
Ein kennzeichnendes Beispiel für die Kaufkraft der amerikanischen Arbeiter bietet die
Kraftwagenindustrie, die im Jahre 1925 4½ Millionen Wagen erzeugte. Ein Arbeiter,
der keinen eigenen Wagen besitzt oder abzahlt, bildet die Ausnahme. Der größte Teil
dieser Wagen wird durch Teilzahlungen abgenommen, der Verlust für den Unternehmer
ist aber mit kaum 1/7% so gering, daß er unberücksichtigt bleiben kann. Auf anderen Gebieten
tritt die Kaufkraft des amerikanischen Arbeiters in gleicher Weise hervor und es ist
eine Tatsache, daß er sich Sachen kaufen kann, die über die Träume des europäischen
Durchschnitts-Arbeiters hinausgehen. Der amerikanische Arbeitgeber glaubt, die
Arbeitskraft mit 3½ Pferdestärken je Mann bewerten zu können, und wo ihm die
Möglichkeit zur Steigerung des Ausbringens gegeben erscheint, wird diese angewendet.
Es gibt Fälle, in denen der Arbeiter für eine gleiche Arbeit doppelt so viel leistet
als bei uns, wobei er sich halb so viel anzustrengen braucht. Wo es nicht möglich
war, Maschinen für höhere Leistung einzusetzen, z.B. bei unmittelbaren
Formerarbeiten, so gilt die Gewohnheit, daß produktiv tätige Leute ausschließlich
für produktive Tätigkeiten zu verwerten sind. Es wird dem Former dann nicht erlaubt,
seine Tätigkeit und Kraft auf solche Arbeiten auszudehnen, die auch von ungelernten
Leuten ausgeführt werden können. Die Maschinen gelten in Amerika nicht als
„letzte Schöpfung,“ vielmehr werden Verbesserungsversuche auf allen
Werken ständig vorgenommen und Arbeiter und Angestellte aufgefordert, derartige
Vorschläge für Verbesserungen zu unterbreiten. Wird eine Maschine als besser
befunden, so werden die anderen unbarmherzig zum alten Eisen geworfen. Es hat sich
herausgestellt, daß für die Vereinigten Staaten nur diese Grundsätze: hohe
Erzeugung, hoher Lohn und hoher Verbrauch aufrechtzuerhalten sind. Auf der anderen
Seite scheint aber auch die Arbeiterschaft davon überzeugt zu sein, daß hohe Löhne
nur durch eine starke Erzeugung zu halten sind. Die Fühlung zwischen Unternehmer und
Arbeiterschaft ist ausgezeichnet; es besteht ein gegenseitiges Vertrauensverhältnis
zueinander, wie es in der alten Welt bedauerlicherweise oft fehlt, und zwar nicht
allein im Werke selbst, sondern auch bei der Berührung außerhalb. Eine möglichst
hohe Aufmerksamkeit wird der Wohlfahrtspflege zuteil. Ueberall findet man
ausgezeichnete Kantinen, ferner Wasch- und Baderäume, große Werke halten sogar
eigene Krankenhäuser mit eigenen Aerzten. Schwere Unfälle ereignen sich angesichts
der anerkannten Vorsichtsmaßregeln für die Unfallverhütung nur selten. Nach
5jähriger Tätigkeit auf
ein und demselben Werk erhalten die Arbeiter 8 bezahlte Urlaubstage, die nach
einer Tätigkeit von 10 bis 20 Jahren bis auf 2 Wochen steigen. Nach einer längeren
Tätigkeit wird außerdem eine Pension gewährt, deren Bemessung sich nach dem höchsten
während der verschiedenen Jahre erhaltenen Lohne richtet. Diese Pensionsfrage ist in
Amerika besonders wichtig, so daß man sehr viele Leute mit langjähriger Tätigkeit
antrifft. Dann ist auch der Gedanke, Aktien zu erwerben, sehr verbreitet, und die
meisten Arbeiter besitzen Aktien des betreffenden Werkes. Diese Pflege für das
Wohlergehen und die Zukunft der Arbeitnehmerschaft wird in amerikanischen
Arbeitgeberkreisen eine hohe Bedeutung im Interesse des Geschäftsganges beigemessen,
da man auf die W eise die Leute an das Unternehmen fesselt und dadurch vermeidet,
daß sie ihre Stellungen zum Schaden der Industrie wechseln. Die Arbeitszeit in
amerikanischen Gießereien beträgt 48–50 Stunden die Woche, der Wochenlohn für den
Former 150–200 Mark. Man muß aber dabei betonen, daß die Formertätigkeit sehr
anstrengend ist. Fast 75% der gelernten Former stammen aus Europa, während für die
Hilfsarbeiten auffallend viele Schwarzen beschäftigt werden. Die hohen Leistungen
der amerikanischen Gießereien sind auf die Einführung von Maschinen, auf die
sparsame Arbeitsteilung und auf die ausschließliche Verwendung des Facharbeiters für
produktive Arbeit zurückzuführen. (The Foundry Trade Journal.)
Dr.-Ing. Kalpers.
Metallbehandlung gegen Korrosion. Bei der Behandlung von
korrosionsbeständigen Metallen unterscheidet man 2 Hauptklassen, nämlich die
Verfahren, bei denen ein Metall in die Oberfläche eines anderen diffundiert, und die
chemischen Verfahren.
Die bekanntesten Diffusions-Verfahren sind das Sherardisieren, das Kalorisieren und
das Chromisieren. Das Sherardisieren, das älteste dieser Verfahren, besteht in der
Hauptsache darin, eine Zinkschicht in die Oberfläche des zu behandelnden Stückes
hineinzubringen. Es ist dabei üblich, die Gegenstände in Kästen mit Zinkstaub
zusammenzupacken und sie dann in einem Ofen bei geeigneter Temperatur eine bestimmte
Zeit lang, die sich nach dem gewünschten Eindringungsgrad richtet, der Wärme
auszusetzen. Die Wirkung dieser Wärmebehandlung ist eine Diffusion oder ein
Eindringen des Zinkes in die Oberfläche der betreffenden Stücke mit dem Ergebnis,
daß diese nunmehr einen guten Widerstand gegen Korrosion aufweisen. Beim
Kalorisieren und Chromisieren verfährt man genau so, nur mit dem Unterschied, daß
man anstatt Zinkstaub Aluminium-Pulver bzw. Chrom-Pulver verwendet und daß sich
dementsprechend Aluminium- bzw. Chrom-Schichten ergeben. Außerdem gibt es auf
diesem Gebiete noch eine Reihe von anderen Arten, das Ueberzugsmetall mit dem
Grundmetall in Verbindung zu bringen. So wird z.B. eine ähnliche Wirkung wie beim
Kalorisieren durch Aufspritzen mit Aluminium und durch nachfolgende Warmbehandlung
erreicht. Dieses Verfahren ist heute bereits weit verbreitet, nachdem es sich als
zuverlässig und wirksam erwiesen hat. Man kann ferner Chrom-Schichten anstatt durch
Chromisieren durch die Elektrolyse anbringen, nach deren Vornahme die Stücke noch
einer Warmbehandlung zu unterziehen sind. Ein besonderer Vorteil ist allerdings bei
diesem Verfahren gegenüber dem eigentlichen Chromisieren nicht zu Tage getreten. Ein
ähnliches Verfahren soll auch in den Vereinigten Staaten für Cadmium-Ueberzüge vor
einigen Jahren angewendet worden sein, von dem man aber nichts mehr gehört hat. Am
meisten verbreitet sind das Kalorisieren und das Sherardisieren; der Hauptvorteil
des Kalorisierens (abgeleitet von Kalorie) besteht in dem Widerstand der
kalorisierten Stücke gegen den Einfluß hoher Temperaturen. Aus diesem Grund werden
auch Roststäbe, Gasbrenner und ähnliche Stücke oft kalorisiert.
Von der 2. Art des Metallüberziehens, der chemischen Behandlung, gibt es eine überaus
große Anzahl von Verfahren, von denen aber lediglich das Bower-Barff- und das
Coslettisier-Verfahren am wichtigsten sind; beide ergeben einen guten
korrosionsbeständigen Ueberzug und sind daher auch ziemlich verbreitet. Der
Grundgedanke beim Bower-Barff-Verfahren besteht darin, die Eisen- und
Stahlgegenstände überhitztem Dampf mit einem geeigneten Reduktionsstoff, z.B. mit
Kohlenstoffmonoxyd, auszusetzen, um eine schützende Oxydschicht zu erzeugen. Nach
ähnlichem Prinzip arbeitet das Wells-Verfahren, ebenso gehören das Gesner- und das
Hydraesfer-Verfahren zu derselben Klasse, bei denen die Stücke Dampf von hohen
Temperaturen unter Einführung von Wasserstoff bei den beiden letzten Arten
ausgesetzt werden. Das Coslettisier-Verfahren ist der Vorläufer einer Anzahl
ähnlicher Verfahren zum Ueberziehen der Eisen- und Stahlwaren mit einer
korrosionsbeständigen Phosphatschicht. Das Wesentliche dabei ist, die Stücke in eine
geeignete Phosphatlösung, z.B. in kochende Phosphorsäure, mit Eisenfeilspänen eine
längere Zeit hindurch zu tauchen. Ein sehr bekanntes und verbreitetes Verfahren, das
Parkerisier-Verfahren, sieht die Einführung von Mangandioxyd als Oxydationsmittel in
die Phosphatlösung vor. Ein vollständiges vorheriges Reinigen der Gegenstände ist
bei den meisten dieser Verfahren notwendig für den Erfolg, in einigen Fällen ist
auch eine Nachbehandlung angebracht, z.B. das Eintauchen in heißes Oel. (The Foundry
Trade Journal.)
Dr.-Ing. Kalpers.