Titel: Polytechnische Schau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1927, Band 342 (S. 233–238)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj342/ar342062

Polytechnische Schau.

(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge – nur mit Quellenangabe gestattet.)

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 |234| 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 |235| 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 Aether*) 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. Schmitz1) 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, |236| 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:

|237|

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 |238| 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.

|235|

Comptes rendus, Bd. 172, S. 974.

|235|

Stahl und Eisen, 46. Jahrg., S. 13–16.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: