Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 342, Jahrgang 1927, S. 271 |
Download: | XML |
Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau.
Kraft- und Wärmeprobleme in der Gießerei. Die
wirtschaftliche Verteilung von Kraft und Wärme stellt nicht allein eine
privatwirtschaftliche, sondern auch eine volkswirtschaftliche Notwendigkeit dar. Es
ist dabei erforderlich, die Fertigung bei jeder ihrer verschiedenen Stufen zu
überwachen, die einzelnen Abteilungen der Betriebe mit ihren Einrichtungen in
Vergleich zu ziehen, Werke der gleichen Art miteinander zu vergleichen, den Kraft-
und Wärmeverbrauch bei den einzelnen Erzeugungsphasen zu bestimmen und die
Ersparnisse festzusetzen, die durch Verbesserungen zu erreichen sind. Bestimmte
Richtlinien über Wärmeersparnisse in der Gießerei können allgemein nicht ohne
weiteres erteilt werden, da die Arbeitsbedingungen und die Betriebsverhältnisse
überall verschieden sind. Vielmehr ist es notwendig, diese Kraftkontrollen diesen
verschiedenen Bedingungen anzupassen und sie planmäßig zu entwickeln. Die
Einschätzung des Kupolofenkokses nach seinem Wert und Preis ist keine mechanische
Aufgabe, sondern es sind alle Umstände, die sich auf die Schmelzung beziehen, zu
berücksichtigen (Wärmeverluste, Kalksteinzuschlag, Schlacke, Löhne). In vielen
Gießereiöfen ergibt sich stets ein beträchtlicher Anteil an unverbranntem Koks und
verkokter Kohle, deren Verwertung einschließlich der Wiedergewinnung von Eisen und
anderen Metallen von wirtschaftlicher Bedeutung ist. Die Versuche Hejcmanas ergaben
folgende Werte nach den Sankey-Diagrammen:
Versuche
A
B
C
Verlust durch Reduktion von CO2 zu CO
42,5%
28,0%
24,0%
Verlust in den Abgasen
17,9%
12,3%
9,4%
Verschiedene Verluste (Strahlung usw.)
16,2%
19,8%
19,2%
Eisenschmelzwärme
20,5%
35,8%
42,3%
Schlackenwärme
2,9%
3,6%
4,5%
Spezifischer Koks-Ver- brauch
23,0%
13,9%
10,5%
Heizwert des Kokses 6800 WE.
Große Verluste entstehen durch unvollständige Verbrennung des Kokses im Verhältnis
zum Kohlenoxyd. Durch Einstellung des Gebläsewindes erhielt man ein
Verbrennungsverhältnis von \frac{C\,O_2}{C\,O}=\frac{62}{38}. Es war aber nicht möglich, eine weitere
Verminderung bei den vorhandenen Oefen zu erreichen, dagegen konnte wohl durch
Aenderung der Koksverbrauch auf 10,5% heruntergedrückt werden. Die eingeführte
Luftmenge war dabei nicht mehr weit vom theoretischen Betrag entfernt, während die
Temperatur der Abzugsgase 150 bis 300° betrug. Zwecks Erleichterung der
Ofenkontrolle im gewöhnlichen Betrieb waren die Oefen mit Dauermeßeinrichtungen zur
Messung von Luftmenge und -druck sowie Duplex-Mono-Apparaten ausgerüstet. In 4
Jahren ist durch einfache Mittel eine Verminderung des spezifischen Koks-Verbrauches
bis auf 60% erreicht worden. Die durchgeführten Messungen haben nicht allein dazu
beigetragen, die Betriebsausgaben zu verringern, sondern sie geben auch Aufschlüsse
über die Betriebsführung der Oefen und Richtlinien für den Bau neuer Oefen.
Der Wirkungsgrad bei einem elektrischen ½-t-Detroit-Ofen zum Schmelzen von Bronze
(54,5% Kupfer, 40% Zink, 1% Aluminium, 4,5% Mangan) betrug 54,5%. Die Verluste beim
gewöhnlichen Ofenbetrieb bilden eine konstante Größe und sind eine lineare Funktion
der Zeit. Meistens ist es möglich, die Verluste und damit den Kraftverbrauch je t
flüssigen Metalls zu verringern, wobei allerdings die untere Grenze bei einem
bestimmten Ofen mit einer bestimmten elektrischen Ausrüstung und bei einer
bestimmten Arbeitsweise durch die metallurgischen Bedingungen gegeben ist, die nicht
überschritten werden kann. Bei dem aufgeführten Ofen betrugen die Verluste durch
Kühlung der Elektrodenhalter 2,8%, die durch Strahlung und Verdampfung des Metalls
35,6% und die im Eisen und Kupfer der Transformatoren 7,1%. Messungen an
elektrischen 6-t-Heroult-Lindenberg-Oefen mögen als Beispiel dienen, auf welche
Weise Ersparnisse durch andere Verfahren verwirklicht wurden. Die beiden Oefen von
älterer Bauart besaßen Transformatoren von 900/1000 kVA, deren Höchstbelastung 720
kW/st betrug. Bei einer Schmelzcharge von 5000 kg belief sich der durchschnittliche
Stromverbrauch auf 2760 kW/st, wobei 3½ Stunden zum Ueberführen der Charge in
den flüssigen Zustand nötig waren. Der theoretische Kraftverbrauch zum Schmelzen
beträgt 350 kW/st, je t und dieser Verbrauch würde dem tatsächlichen Stromverbrauch
entsprechen, wenn es möglich wäre, die ganze Charge sogleich zu schmelzen. Wird nun
der Kraftverbrauch entsprechend der Schmelzdauer graphisch eingetragen, so wird
diese Verbrauchskurve die Abhängigkeit von der Zeit zeigen und in Form einer geraden
Linie steigen. Es ist deutlich bewiesen, daß bei kurzer Schmelzdauer der
Durchschnittsverbrauch geringer wird, wenn die Verluste vermindert werden; durch die
Wahl eines stärkeren Transformators kann man dies erreichen. Die Ausführung
elektrischer Oefen ist daher auch nach dieser Richtung hin erfolgt und man hat dabei
folgende Größen gewählt:
f. einen
3-t-Ofen einen Transformator
v. 1200 kVA,
f. einen
6-t-Ofen einen Transformator
v. 1800 kVA,
f. einen
15-t-Ofen einen Transformator
v. 6000 kVA.
Unter Berücksichtigung des Umstandes, daß eine Anzahl von
veränderlichen Umständen den Kraftverbrauch beeinflussen, wurden diese nach und nach
ausgeschaltet. Es wurde bestätigt, daß durch Verkürzung der Schmelzperiode um 1
Stunde der Stromverbrauch um 10%, bei Verkürzung auf die Hälfte um 20% vermindert
wurde. Für einen durchschnittlichen Verbrauch von 720 kW/st je t betrug die
Verminderung im Stromverbrauch für das ganze Verfahren 14,5%. (The Foundry Trade
Journal.)
Dr.-Ing. Kalpers.
Ueber Aluminiumguß in Dauerformen. Der Guß in Dauerformen
stellt eines der bemerkenswertesten Probleme für das Aluminium dar; weder in der
Messing- noch in der Eisengießerei läßt sich dieser Arbeitsvorgang mit einer solchen
Leichtigkeit durchführen wie beim Aluminiumguß. In dieser Tatsache findet daher auch
die besondere Verbreitung des Aluminium-Dauerformgusses in den verschiedenen
Industriezweigen ihre Erklärung. Was zunächst die für die verschiedenen
Dauerform-Verfahren in Frage kommenden Legierungen anbetrifft, so sind diese in
England, wo bekanntlich der Dauerformguß eine besondere Stelle einnimmt, durch die
Bestimmungen des Normenausschusses der britischen Industrie genau festgelegt, und
zwar handelt es sich dabei um folgende Legierungen:
Bezeichnung
Zusammensetzung
Höchstzulässige Verunreinigungen
Eisen
Silizium
Blei
Zink
Zinn
3L 11
6–8% Kupferbis zu 1% Zinn Rest Aluminium
0,8
0,7
0,1
0,1
–
2L 8
11–13% Kupfer Rest Aluminium
0,8
0,7
0,1
0,1
–
2L 5
12,5–14,5% Zink 2,5–3% Kupfer Rest Aluminium
0,8
0,7
0,1
–
–
L 24
3,5–4,5% Kupfer 1,8–2,3% Nickel 1,2–1,7%
Mag- nesium Rest Aluminium
0,8
0,7
0,1
0,1
0,1
Mindest-Festigkeitseigenschaften
durchschnittl. Festigkeitseigenschaften
Zerreißfestigkeit
Dehnung
Zerreißfestigkeit
Dehnung
3L 11
14,2
3
17,3–20,5
4–6
2L 8
14,2
–
17,3–18,9
1–2
2L 5
17,3
3
22–25,2
6–10
L 24
gegossen
17,3
–
17,3–20,5
1–2
vergütet
–
–
26,8–34,7
3–6
Die Arbeitsweise nach dem Cothias-Verfahren gestaltet sich folgendermaßen:
Eine genau bestimmte Menge des Metalles wird in die Form gegossen, die die äußeren
Abmessungen des verlangten Stückes aufweist. Dann wird ein Kolben mit den Umrissen
des inneren Teiles des Gußstückes, der gleichsam die Rolle des Kernes übernimmt,
unmittelbar in die Form unter Druck hineingebracht. Das Metall wird unter diesem
beträchtlichen Druck gezwungen, eine Stelle zwischen Form und Kolben-Kern
einzunehmen und bis in die feinsten Ecken, und Winkel der Form einzudringen. Es wird
dann fest und stellt nach Zurücknahme des Kolbens ein sauberes Gußstück von dichtem
Gefüge dar. Dieses Verfahren unterscheidet sich von dem gewöhnlichen Arbeiten in
Dauerformen und von dem Schleuderguß dadurch, daß das Metall durch direkte
Verbindung mit dem den Druck ausübenden Körper gezwungen wird, die Abmessungen einer
bestimmten Form genau anzunehmen. Das Ergebnis ist auch ein Guß mit einem
Genauigkeitsgrad, der entweder nur eine geringe oder überhaupt keine Bearbeitung
erfordert. Nach dem Cothias-Verfahren wird eine große Menge genauer und schöner
Gußstücke von hohler Innenform erzeugt; es ist daher auch nur auf derartige hohle
Stücke beschränkt.
Unter den Abschnitt Spritzguß fallen die zahlreichen Patente, die die Anwendung von
Druck zur Einführung des Metalles in die Form vorsehen. Der wesentliche Unterschied
hier ist, daß kein Teil der Form bewegt wird, um diesen Druckzustand zustande zu
bringen. Die Form selbst wird mit dem eingelegten Kern fertig gemacht, genau wie
beim gewöhnlichen Verfahren, nur wird der Eigendruck beim Gießen stark gesteigert.
Es ergibt sich daraus, daß dieses Verfahren in viel zahlreicheren Fällen Anwendung
finden kann als der gewöhnliche Dauerformguß. Bei den älteren Spritzgußverfahren
erfolgte der auf das Metall auszuübende Druck durch einen Kolben; dieser Grundsatz
ist vor allem bei Stücken aus Zink- und Zinn-Legierungen mit Erfolg entwickelt
worden. Dagegen bestand beim Aluminium die Schwierigkeit, einen geeigneten Stoff für
den Kolben zu finden, der dem Einfluß des geschmolzenen Aluminiums unter Druck
widerstände. Man ist daher immer mehr von dem Metallkolben abgewichen und zur
Druckluft übergegangen. Man läßt dabei Luft unter starken Druck auf das geschmolzene
Metall so einwirken, daß dieses schnell in die Form eintritt und erstarrt. Die Kerne
werden herausgezogen, die Eingüsse entfernt, die Form geöffnet und die Gußstücke
herausgestoßen, dies alles durch Druckluft, Dampf oder hydraulischen Druck. Auf
dieselbe Weise werden Form und Kern wieder zusammengesetzt, und zwar entweder durch
einige wenige Hebelbewegungen oder mehr oder weniger selbsttätig. Das
Spritzgußverfahren ist vor allern in Amerika stark verbreitet worden, wo die Kunst
einer Massenerzeugung von Stücken genauer Abmessungen ausgedehnte Anwendungsgebiete
gefunden hat. Das Höchstgewicht für Aluminium-Spritzgußstücke sollte 2½ kg nicht
übersteigen, die Wandstärke mindestens 2 bis 3 mm betragen. Es
ist aber soviel über die besondere Genauigkeit des Spritzgusses gesagt und
geschrieben worden, daß es andererseits angebracht erscheint, vor Uebertreibungen zu
warnen. Gewiß ist es Tatsache, daß viele Millionen von Spritzgußstücken aus
Aluminium mit einem Genauigkeitsgrad erzeugt werden, der bei gewöhnlichem Guß
unerreichbar ist. Auf der anderen Seite wird aber dem Nachteil der Entstehung von
Hohlräumen nicht genügend Rechnung getragen, wobei ferner die vor sich gehende
Schwindung dazu neigt, die verschiedenen Querschnitte eines verwickelten Stückes zu
verändern und Verziehungen hervorzurufen. Das Verfahren hat demnach seine Grenze wie
jedes andere auch. Es kann daher auch niemals den gewöhnlichen Guß ganz verdrängen.
Bei gewöhnlichem Guß können die entsprechenden Metall- und Formentemperaturen, dann
die Gießgeschwindigkeit und die Gießrichtung so eingestellt werden, daß das Stück
mehr oder weniger schnell unter Nachfüllen der Form erstarrt. Dann haben in
gewöhnlichen Dauerformen die Gase in der Form genügend Zeit, sich nach der
Oberfläche durchzuarbeiten und zu entweichen, ein Umstand, der beim Spritzguß zu
seinem Nachteil nicht gegeben ist. Trotzdem ist der Spritzguß so verbreitet, daß die
Tonnenmenge einer oder zweier großen amerikanischen Werke diejenige der nach dem
gewöhnlichen Verfahren erzeugten von ganz England erreicht. Beide Verfahren, das
gewöhnliche Dauerformverfahren und der Spritzguß, haben ihr Anwendungsgebiet: für
große und schwierige Stücke der gewöhnliche Guß, für die Massenfertigung von kleinem
Guß der Spritzguß. (The Foundry Trade Journal.)
Dr.-Ing. Kalpers.
Ueber die Entfernung des Eisens in Kupfer- und
Nickelsteinen. Die Bildungswärmen der Oxyde Cu2O, NiO und FeO betragen 40,08 bzw. 57,9 bzw. 65,7 Kalorien. Die Oxydation
des Eisens entwickelt also mehr als die anderthalbfache derjenigen des Kupfers.
Unter diesen Umständen nimmt man oft an, daß während der Enteisenung des Kupfers im
Konverter die Oxydation des Kupfers nur nach vollständiger Beseitigung des Eisens
erfolgen kann. Da aber die Schlacke aus dem Konverter stets Kupfer enthält, erklärt
man seine Anwesenheit durch das mechanische Mitreisen von Steinkügelchen in die
nicht genügend flüssige Schlacke. Bei den Versuchen von Bogitch wurden Kupfer- und
Nickelsteine in pulverförmigem Zustande in Anwesenheit von Natriumsulfat und Sand
reduziert und geschmolzen, wobei das Sulfat als Oxydationsmittel diente. Die
Versuche führten zu folgenden Feststellungen: Kupfer und Nickel werden bei der
Enteisenung oxydiert und zwar in dem Verhältnis, in dem die Entfernung des Eisens
vorgeschritten ist. Dies steht auch im Einklang mit dem Massenwirkungsgesetz. Wenn
auch die Oxydation des Nickels mehr Wärme entwickelt als die des Kupfers, so sind
die Oxydationsverluste in den Schlacken beim Nickel-Stein doch schwächer während
fast der ganzen Dauer der Enteisenung. Diese Erscheinung ist auf den großen
Unterschied zwischen den Zersetzungswärmen von Kuprosulfid und Nickelsulfid
zurückzuführen. Weiter wurde nachgewiesen, daß, je saurer die Schlacke ist, umso
mehr die Verluste durch Mitreißen steigen, doch ändern sich dabei die Verluste
durch Oxydation (Verhaltnisse \frac{Ni\,O}{Fe\,O} und \frac{Cu_2\,O}{Fe\,O}) nicht. Auf Grund der
aufgestellten Kurven ist es möglich, die Wirkung der Enteisenung, d.h. das
Verhältnis des vom Eisen befreiten Metalles zu dem Ausgangsstoff annähernd zu
berechnen.
Dr.-Ing. Kalpers.
Eine neue Agglomerieranlage in der Tschecho-Slowakei. Die
Agglomerieranlage für Feinerze zu Trinek (Tschecho-Slowakei) arbeitet nach dem
Drehrohrofen-Prinzip und ist für eine große Leistung vorgesehen Gegenwärtig sind
zwei Oefen von je 200 Tonnen Tagesleistung im Betrieb, während die Jahreserzeugung
nach Angliederung eines dritten in Aussicht genommenen Ofens 200000 t erreichen
dürfte. Bei dem Bau der Anlage ging man von dem Gedanken aus, sowohl eine möglichst
vollkommene selbsttätige Betriebsweise als auch die Verwendung eines minderwertigen
Brennstoffes, wie von Koksstaub, zu ermöglichen. Das zu behandelnde Erz besteht in
der Hauptsache aus geröstetem Feinerz, schwedischem Konzentrat und Pyrit. Die
Drehgeschwindigkeit der Oefen von 47 m Länge und 2,40 m Durchmesser, die mit
Schamottesteinen ausgefüttert sind, beträgt eine halbe Umdrehung je Minute. Die
Heizung der Oefen (Erbauer F. L. Schmidt & Co., Kopenhagen) wird durch einen
Brenner für staubfreie Brennstoffe gesichert und man gibt ein Gemisch von gleichen
Anteilen Koksstaub und Feinkohle auf. Das Entladen der Koksstaub- und Kohlenwagen
erfolgt selbsttätig nach dem Saugverfahren von Seck, Dresden. Hinsichtlich der
wirtschaftlichen Ergebnisse werden dieser Anlage folgende Vorteile nachgerühmt:
1. selbsttätiges Arbeiten. Alle Arbeitsvorgänge erfolgen mechanisch, so daß an
Arbeitskräften nur benötigt werden zwei Mann bei den Brennern, je ein Mann zum
Füllen der Erztrichter, zur Verteilung der Erze, bei der Brennstoffaufbereitung, zur
Verteilung der Brennstoffe, zur Förderung des Agglomerates und drei Mann zum
Einschmieren, insgesamt also zehn Mann je Schicht;
2. ein geringer Selbstkostenpreis. Der Brennstoffverbrauch zu Trinek macht 90–100 kg
je t Agglomerat aus, der Kraftbedarf rund 10 kWst einschließlich der
Brennstoffaufbereitung. Die Ausgabe für Löhne ist, wie oben ausgeführt, ziemlich
eingeschränkt, da zur Erzeugung von 200 t Agglomerat in 24 Stunden 3 × 10, also 30
Mann beschäftigt werden; dann gestattet die Verwendung von Koksstaub niedrige
Brennstoffpreise, nur sind die Aufbereitungskosten ziemlich hoch;
3. ein günstiges Verhalten des Agglomerates im Hochofen. Die äußere Form des
Agglomerates entspricht der Nuß- bis Faustdicke. Mechanisch verhält sich das
Agglomerat im Hochofen einwandfrei, während man in chemischer Hinsicht den Einwand
einer schweren Reduzierbarkeit durch die Gase erhob. Diese Ansicht ist aber zu
Trinek widerlegt worden. Das Agglomerat erfordert vielmehr einen nur geringen
Koksverbrauch im Hochofen, wie aus der folgenden Uebersicht für die Jahre 1923, 1924
und 1925 zu ersehen ist:
1923
1924
1925
Roheisenerzeugung in Tonnen
155245
193202
224994
durch agglomerierte Erze eingeführtes Eisen in
%
36,8
32,7
31,8
Koksverbrauch je 1 t Roheisen in kg
831,2
825
803,3
Wenn man berücksichtigt, daß das Agglomerieren von Erz den
Hauptzweck verfolgt, die Oberflächen der Erzkörner weich zu machen und sie unter dem
Einfluß einer ununterbrochenen Mischung miteinander in Verbindung zu bringen, ohne
eine Schmelzung hervorzurufen, so besteht kein Grund zu der Annahme, ein derartiges
Erzeugnis wäre weniger durchlässig für Gase als ein natürliches Erz. (Revue de
Metallurgie).
Dr.-Ing. Kalpers.
Georg Schmidt †. Einer unserer ältesten Mitarbeiter ist
am 19. November aus dem Leben geschieden, der Direktor Georg Schmidt im Wernerwerke
von Siemens & Halske A.-G. Erst 61 Jahre alt und noch vor kurzem in voller
Rüstigkeit tätig, ist er einer schnell fortschreitenden Krankheit erlegen.
Der Verstorbene war nach Besuch der Gewerbeschule in Dresden zur praktischen
Ausbildung in eine mechanische Werkstatt eingetreten und von dort 1886 als
Mechaniker zu Siemens & Halske gegangen. Hier wurde er durch seinen Eifer und
seine Begabung bald der Gehilfe von Karl Frischen, der sich damals der Entwicklung
des Telephonwesens widmete. Damit gelangte Georg Schmidt auf die seinen Anlagen ganz
entsprechende Bahn, in die Abteilung für Telegraphie. Er ist mit dieser ältesten
Abteilung im Hause S. & H. allmählich gewachsen und stand schon geraume Zeit als
Direktor an ihrer Spitze.
Georg Schmidt beherrschte das ganze Gebiet des Fernmeldewesens und bekundete
frühzeitig ein großes Geschick im Entwerfen und Durchbilden des Telegraphengerätes.
Mit demselben Eifer widmete er sich später aber auch den geschäftlichen
Anforderungen seiner Stellung. Der Liebe zu seinem Berufe entsprach seine Neigung
zum Belehren. Ganz abgesehen von den vielen schwierigeren technischen Schriftsätzen
für Betrieb und Verhandlungen, die er gern selbst verfaßte, trat er mit einer
größeren Reihe von schriftstellerischen Beiträgen an die Oeffentlichkeit, die sich
außer durch die treffende Sprache auch durch die eigenartigen anschaulichen
Skizzen auszeichneten, mit denen er die Arbeitsweise der verwickeltsten Geräte
verständlich zu machen wußte. Auch drei umfangreiche Werke über sein Arbeitsgebiet
gab er heraus. Endlich fand er noch Zeit, einen Lehrauftrag an der Artillerie- und
Ingenieurschule, der späteren Militärtechnischen Akademie zu übernehmen, und seine
Lehrbegabung fand gerade hier ihr dankbarstes Feld.
Textabbildung Bd. 342, S. 273
Unsere Zeitschrift erhielt früher manche Beiträge von Georg Schmidt, den letzten über
den Siemens-Schnelltelegraphen 1920. Später mit zunehmender Trennung der
Sonderzweige von einander mußte er seine Mitarbeit andern Zeitschriften zuwenden, er
blieb der unsrigen aber immer teilnehmend gesinnt und seinen Rat hat er uns nicht
vorenthalten.
Mit Georg Schmidt ist ein hervorragender Techniker vorzeitig dahingegangen, der an
der glänzenden Entwicklung des Schwachstroms einen erheblichen Anteil hatte. Er wird
in seinem großen Wirkungskreise unvergessen bleiben.
Die Schriftleitung.