DE27160C - Verfahren und Apparate zur Behandlung von Eisen und Stahl zum Zweck des Schutzes derselben gegen atmosphärische und ähnliche zerstörende Einflüsse - Google Patents

Description

PATENTAMT

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Eisen und Stahl zum Zwecke des Schutzes derselben gegen atmosphärische Einflüsse, Säuren, Seewasser etc. und bedient sich hierzu eines in besonderen Apparaten ausgeführten Verfahrens, wodurch die Artikel unter Einwirkung von überhitztem Dampf und Kohlenwasserstoff, ohne eine Schwächung zu erleiden oder an Volumen zuzunehmen, vielmehr in qualitativer Hinsicht gewinnen und eine Schutzhülle erhalten, welche selbst kräftigen Hammerschlägen und höchster Inanspruchnahme während des Gebrauches widersteht.

In dem Querschnitt, Fig. 1, und dem Längenschnitt, Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung, ist ein Ofen A dargestellt mit einem Feuerraum B und einer darüber befindlichen Kammer oder Retorte C, welche sowohl von der äufseren Atmosphäre als von den Verbrennungsproducten und Heizgasen abgeschlossen ist und auch in mehrfacher Anzahl angeordnet werden kann. Diese Retorte ist von dem Verbrennungsraum Q umgeben, und oberhalb derselben befindet sich eine Kammer E, welche einen Ueberhitzer F und einen mit ihm durch Rohr ί oommunicirenden Verdampfungsapparat G enthält. D ist ein Kanal oder' Rohr, welches seitlich bei P im Innern der Retorte ausmündet, wie klar aus dem Horizontalschnitt, Fig. 4, ersichtlich, kk sind Züge, welche die Heizgase vom Boden der Verbrennungskammer Q nach der Kammer E führen, so dafs dieselben auch in dieser circuliren, um schliefslich nach dem Schornstein K' zu entweichen. Die Schnelligkeit der Gase wird regu-

,JB.

lirt durch Schieber 0 und P. T, Fig. 1, ist ein Reservoir für OeI oder Naphta mit einem Niveaustandzeiger t, von welchem der Flüssigkeitsstand abgelesen werden kann. H ist ein mit Hahn oder Ventil versehenes Rohr, durch welches das OeI in den gasdichten Glascylinder h gelangt, um sodann durch das heberförmige Rohr r, das Rohr e und die Röhren f und g nach dem Verdampfapparat G bezw. der Retorte C zu fliefsen. Bei dieser Anordnung folgt die Bewegung der Flüssigkeit dem Gesetz der Schwere. Man kann aber auch den ebenfalls mit Niveaustandzeiger ausgerüsteten Oelbehälter /benutzen, aus welchem das OeI durch Luftdruck in der Röhre i nach dem gasdichten Glascylinder / hinaufsteigt, von wo es dann, wieder dem Gesetz der Schwere folgend, nach dem Verdampfapparat und der Retorte fliefst. c ist ein vom Dampfgenerator kommendes Rohr. (mit automatischem Regulirventil und Druckregulator), welches durch Rohr ρ mit dem Ueberhitzer F communicirt. Das Rohr/ führt auch die von entsprechenden Reservoiren durch Röhren b mit automatischen Regnlirvorrichtungen kommenden Gase in den Ueberhitzer, und endlich sind noch zwei Röhren α und d vorgesehen, von denen das erstere von einer Pumpe oder einem automatisch regulirten Apparat Luft nach dem Ueberhitzer und das letztere Dampf, Gas oder Luft nach der Retorte C leitet.

Die mit einer Schutzhülle zu überziehenden Artikel werden zunächst durch Waschen, Reiben oder Klopfen gereinigt und sodann etwa auf einem leichten Rahmen oder, wenn sie schwer

sind, auf einer auf Rollen, Kugeln oder Walzen laufenden Plattform in die Retorte geschoben. Sobald sie auf Rothglut gebracht sind, wird durch Rohr b, durch den Ueberhitzer F und durch D Wasserstoffgas in die Retorte gelassen, welches die Oberfläche der Artikel von allen noch etwa vorhandenen Unreinigkeiten säubert und sie so für die Einwirkung der späteren Gase und Dämpfe vorbereitet. Hierauf wird der WasserstofFgasstrom abgestellt und nun durch das Rohr c, den Ueberhitzer F, Verdampfapparat G und Röhren / und m Dampf in die Retorte gelassen, unter dessen Wirkung die Oberfläche der Artikel sich mit einer Oxydschicht überzieht. Von den Reservoirs T oder / aber wird Naphta oder OeI durch e und f nach G geführt und gelangt von da aus in Dampfform zusammen mit dem überhitzten Dampf ebenfalls durch / und m in die Retorte. Hier nun wirkt der Kohlenwasserstoff auf die bereits oxydirte Oberfläche der Artikel und bildet eine homogene Schutzhülle, welche atmosphärischen Einflüssen, Säuren oder dergleichen widersteht und deren Härte und Dauerhaftigkeit von der Dauer der Behandlung abhängt, die je nach Bedürfnifs zwischen einigen Minuten und mehreren Stunden variirt.

Eine Modification des Verfahrens erhält man, wenn man den Dampf und die Kohlenwasserstoffgase abwechseln läfst, d. h. erst den Dampf, dann, nach Abstellung des Dampfes, die Gase einführt und so abwechselnd fortfährt, bis die Schutzhülle in gewünschter Stärke erzielt ist. Oder aber man kann den Dampf durch das Rohr η in das Ueberhitzungsrohr D am Boden der Retorte leiten und OeI oder Naphta durch das Rohr g von oben her einführen. Die Flüssigkeit fällt dann zunächst auf die geneigte Platte //, Fig. 2, auf welcher sie bereits theilweise verdampft, während der Rest über die Schräge auf den Boden der Retorte herabgleitet, und zwar so nahe dem Vorderende, dafs eine schnelle und vollkommene Vergasung gesichert ist. Die Wirkung des überhitzten Dampfes und der Kohlenwasserstoffgase ist bei der letzteren Methode im wesentlichen dieselbe wie bei der früheren, doch ist zu bemerken, dafs diese Methode sich mehr für grofse Apparate und schwere Gegenstände, die keine delicate Behandlung erfordern, geeignet ist. Dieselbe gestattet die Benutzung von schweren Oelen mit Einschlufs der Stickstoff und Stickstoffverbindungen enthaltenden OeIe, sowie überhaupt solcher Mineral- und anderen OeIe, welche zu ihrer Verdampfung eine höhere Temperatur erfordern und enge Röhren und Verdampfapparate zu verstopfen pflegen. In allen Fällen lagern die schweren OeIe unter hoher Temperatur Kohlenstoff in der Retorte ab, welcher in Verbindung mit dem überhitzten Dampf sich allmälig aufzehrt. Sonach werden die leichteren und flüchtigeren Bestandtheile der OeIe zunächst verbraucht und dann erst die schwereren, so dafs der Procefs mit grofsem Nutzeffect von statten geht und eine möglichste Ausnutzung ■ des Materials gewährleistet. Das Resultat der Behandlung mit schweren Oelen ist ebenfalls eine homogene Schutzdecke, welche stark und gegen Säuren etc. unempfindlich ist und fest haftet, sowie unter starker Beanspruchung nicht leidet.

Die beim Procefs sich ergebenden ausgenutzten Gase gehen durch des Rohr JV, Fig. 2, fort, welches vom Hinterende des Retortenbodens nach einem Kanal oder Behälter O führt und dort in Wasser oder eine andere Flüssigkeit taucht, so dafs die Retorte unter Druck arbeitet und ein zu schneller Abzug der Gase verhütet wird. Ein Ueberlaufrohr S regulirt den Niveaustand in O.

Der Längenschnitt, Fig. 3, zeigt eine Modification des Ofens, bei welcher die Retorte C durch die Hinterwand M hindurchreicht und an beiden Enden mit Einführungsöffnungen versehen ist. Diese Construction, welche das Rohr N völlig im tiefsten Punkt anzubringen gestattet, ist besonders geeignet für die Behandlung von schweren Gegenständen.

Falls bei dem Procefs eine grofse Menge Abzugsgase durch das Rohr JV abgeführt werden mufs, können dieselben noch weiter, etwa zu Beheizungszwecken, verwerthet werden. Wenngleich die Retorten in den verschiedenen Figuren offen dargestellt sind, so ist es doch selbstverständlich, dafs sie während der Behandlung gut verschlossen sind.

Die durch Rohr α ankommende Luft findet je nach Bedarf Verwendung. Sie wird durch den Ueberhitzer F und durch D geleitet und in derselben Weise wie der Dampf hoch erhitzt; auch findet sie für dieselben Zwecke Verwendung, nämlich zur Oxydirung der Oberfläche der Gegenstände sowie in Verbindung mit den Kohlenwasserstoffdämpfen zur Erzeugung einer Schutzhülle. Ueberhaupt wird die Luft mit oder ohne Dampf gleichzeitig oder abwechselnd mit den Kohlenwasserstoffen verwendet und dient in dieser Verbindung zur Vollendung des Processes, da die Einwirkung der Agenden auf die Gegenstände in der Retorte bei Gegenwart von Stickstoff stattfindet, welcher einen Bestandtheil der Luft bildet und für die Erzeugung der Schutzhülle nützlich ist.

Durch das Rohr b und von da durch die Ueberhitzer wird auch Kohlehsäuregas in die Retorte eingeführt, um durch Abgabe eines Theiles ihres Sauerstoffes an die Artikel deren Oberfläche zu oxydiren, und darauf wird Kohlenoxydgas eingelassen, welches durch Abgabe eines Theiles seines Kohlenstoffes die- unangreifbare Schutzhülle vollendet.

In Modification voriger Behandlungsweise

wird Kohlensäuregas auch in Combination mit Kohlenwasserstoffen verwendet.

Die Oberfläche von Eisen und Stahl wird auch mit carburirter Luft behandelt werden. Dieses Luftgas wird, nachdem die Oberfläche der Artikel mittelst überhitzten Dampfes und Kohlensäure oxydirt ist, mit Kohlenwasserstoff geschwängert durch das Rohr h in die Retorte geführt und läfst man es abwechselnd einwirken, bis die gewünschte Schutzhülle erzielt ist. Es kommt auch Luftgas in Vermischung mit überhitztem Dampf oder Kohlensäure zur Verwendung, immer zu dem Zwecke, den für die Erzielung des angestrebten Resultates nützlichen Stickstoff zu liefern.

Bei der Behandlung von Eisen und Stahl auf diesem Wege werden die Apparate durch Benutzung der in Fig. S, 6 und 7 dargestellten Einrichtung completirt. Es bezeichnet T² den Behälter für die Kohlenwasserstoffflüssigkeit, t² dessen Niveaustandszeiger; i³ ein Ventil zur Regulirung des Abflusses der Flüssigkeit nach dem gasdichten Glascylinder h², und k^s ein Rohr, um die Flüssigkeit nach dem oberen Theil eines Schlangenrohres P zu führen, welches weit und lang genug sein mufs, damit alle in dasselbe gelangende Flüssigkeit verdampfen kann. Ferner ist / ein Tröpfelkasten zur Aufnahme aller etwa überschüssigen Flüssigkeit; p² ein Abfiufs mit Hahn oder Ventil zum Ablassen des Inhalts von /; a² ein Rohr zur Einführung von Gas oder Luft in die Schlange P; P² ein Rohr mit Ventil zur Communication von a² und P; a^z ein mit Hahn versehenes Verbindungsrohr von a² nach dem Tröpfelkasten/; p^l das Verbindungsrohr zwischen P und /; P¹ ein Rohr zur Abführung des Gemenges von Kohlenwasserstoff und Gas oder Luft nach dem Ort seiner Verbrennung oder Verwendung; «⁴ ein Photometer; sⁱ ein Manometer und g^l ein Brenner, welcher zu untersuchen ermöglicht, in welchem Verhältnifs Kohlenwasserstoff in dem Gasgemenge vorhanden ist. Nach Oeffnung des Zulasses von Gas oder Luft durch a² und P² nach der Schlange P oder gewünschten Falles durch a^z nach / läfst man aus T² durch Ventil t^% Flüssigkeit zuströmen, deren Menge nach Mafsgabe der Beobachtung der Flamme des Brenners q^l durch das Photometer regulirt wird.

Sofern der Siedepunkt der verwendeten Flüssigkeit zu hoch belegen sein sollte, um eine natürliche Verdunstung zu gestatten, wird die Schlange P in einen Dampfmantel oder Dampfbehälter />⁵ eingeschlossen, wie in Fig. 7 veranschaulicht. Ebenso wird das Abführungsrohr P mit einem Dampfrohr P⁶, Fig. 6, umgeben, welches passend mit P^h in Verbindung steht, so dafs der darin circulirende Dampf die zur Verdampfung der Flüssigkeit erforderliche Temperatur unterhalt. P^s ist ein Thermometer, welches die Temperatur der Gase anzeigt. Mit Hülfe des beschriebenen Verdampfapparates nimmt Gas von geringer Leuchtkraft, wie Wasserstoff, Kohlenoxyd oder Luftgas oder Luft, bei Durchgang durch die Schlange P eine ganz bestimmte Quantität Kohlenwasserstoff auf. Sodann streichen die vermischten Gase und Dämpfe durch P^A und das Rohr b, Fig. 1, nach dem Ueberhitzer und der Retorte, wo sie in der beschriebenen Weise verwendet werden. Man kann hierbei die Quantität des benutzten Kohlenwasserstoffes (und folglich die Behandlung des Eisens und Stahls) beliebig variiren, ganz wie es zur Erzielung eines bestimmten Resultates erforderlich ist. Die vermischten Gase können durch den Ueberhitzer und Verdampfapparat oder direct durch Rohr d in die Retorte eingeführt werden.

Die Aufgabe des Stickstoffes und der stickstoffhaltigen OeIe ist, die Quantität der Schutzhülle zu erhöhen. Doch wird hier ausdrücklich betont, dafs die Anwendung von Stickstoff oder stickstoffhaltigen Oelen nicht immer nothwendig ist, wenngleich dieselbe für die Behandlung von gewissen Artikeln für ganz specielle Zwecke doch geboten erscheint, um die besondere Schutzhülle zu erzeugen. Unter Umständen können auch der Stickstoff oder die stickstoffhaltigen OeIe als vorbereitende Agentien benutzt werden, um die Gegenstände für die eigentliche Behandlung, welche die gegen Säuren etc. unempfindliche Schutzhülle erzeugt, zu präpariren.

Falls die zu behandelnden Artikel aus Eisen oder Stahl nicht genügend rein sind oder sich überhaupt in einem Zustande befinden, der den Nutzen der vorbeschriebenen Behandlung fraglich erscheinen läfst, kann man sie vorerst einem Procefs unterwerfen, wodurch ihre Mängel beseitigt werden. Ein solcher Procefs wird in einem der Fig. 1 ähnlichen Apparat vollführt und besteht der Hauptsache nach in folgendem:

Nachdem die Gegenstände in der Retorte C placirt und auf dunkle Rothglut gebracht sind, leitet man unter Fortlassung des Dampfes von T oder / durch g OeI ein und führt gleichzeitig mittelst b und d Stickstoff zu , so dafs die Kohlenwasserstoffdämpfe in Gegenwart von Stickstoff auf die Artikel wirken. Hierdurch wird altes, . krystallinisches Eisen wieder in faseriges Eisen von grofser Stärke und Dehnbarkeit umgewandelt und kann nun mit Vortheil nach Mafsgabe der Erfindung mit einer atmosphärischen und anderen zerstörenden Einflüssen widerstehenden Schutzhülle überzogen werden. Anstatt übrigens reinen Stickstoff durch b und d zuzuführen, kann man auch Luftgas verwenden, welches man, wenn man ferner die directe Einführung von Flüssigkeit vermeiden will, vor seinem Eintritt in die Retorte mit einer geeigneten Quantität Kohlenwasserstoff schwängert. Der geschlossene, gegen

die Verbrennungsproducte abgeschlossene Ofen ist einem offenen Herd zur Restaurirung der Gegenstände vorzuziehen, weil er die Operationen mit gröfserer Accuratesse und Sicherheit auszuführen gestattet.

Nach Applicirung der Schutzhülle besitzen die Artikel eine von hellviolett bis schwarz variirende Farbe. Um die Farbe zu modificiren, kann man die Gegenstände, noch während sie heifs sind, aus dem Ofen herausnehmen und in einem Oelbad abkühlen, und erhält dann eine sctwarze Färbung, welche einer glänzenden Politur fähig ist. Das Oelbad hat zudem und zwar insbesondere bei Stahl die Folge, dafs der Artikel an Härte gewinnt. Die Zusammensetzung desselben oder des Härtemittels mag beliebig gewählt werden; in vielen Fällen aber sind OeIe, welche Stickstoff oder Stickstoff und Kohlenstoffverbindungen enthalten, vorzuziehen.

Die combinirte Wirkung des Kohlenstoffes und Stickstoffes auf die behandelten Artikel hat eine Veränderung des Metalles von der Oberfläche nach einwärts zur Folge, welche in der äufsersten Schicht am bedeutendsten ist und dann nach innen zu allmälig abnimmt.

Claims (9)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Ein zur Erzeugung einer Schutzhülle auf Eisen oder Stahl dienender Apparat, welcher eine im Verbrennungsraum angeordnete, jedoch nicht mit demselben communicirende geschlossene Retorte sowie eine von den abziehenden Feuergasen beheizte Kammer mit Ueberhitzer und Verdampfapparat enthält und welcher mit Röhren zur Einführung von Kohlenwasserstoff und von Dampf, Luft und Gas in die verschiedenen Räume versehen ist.
2. 2. Die charakterisirte Behandlungsweise von Eisen oder Stahl in einer geschlossenen Kammer mit oder ohne Druck, welche darin besteht, dafs man gleichzeitig oder nach einander Dampf und Kohlenwasserstoff in bemessenen Quantitäten einführt und auf die in der Kammer befindlichen Artikel wirken läfst.
3. 3. In Combination mit der besagten geschlossenen Kammer zur Behandlung von Eisen und Stahl ein Ableitungsrohr N für die Gase oder Dämpfe und ein Wasserverschlufs O zur Regulirung des Abganges der Gase oder Dämpfe und zur Unterhaltung des Druckes in der Kammer.
4. 4. In Combination mit einer geschlossenen Kammer für Behandlung von Eisen oder Stahl eine Schlange P, ein Zuführungsrohr «² für Gas oder Luft, ein mit P verbundener Tröpfelkasten /, ein Oelbehälter mit regulirbarem Auslafs, ein Photometer, ein Brenner, ein Manometer und ein nach der geschlossenen Kammer führendes Rohr/⁵⁴, so dafs der Verbrauch von Kohlenwasserstoff nach Bedarf variirt werden kann.
5. 5. Das Verfahren, Eisen oder Stahl in einer geschlossenen Kammer der Wirkung von unabhängig oder zusammen in bemessenen Quantitäten eingeführten Kohlenwasserstoffdämpfen und Stickstoff auszusetzen.
6. 6. Das Verfahren, Eisen oder Stahl mit einer unangreifbaren Oberfläche zu versehen, welches darin besteht, die zu behandelnden Gegenstände bei dunkler Rothglut in einer geschlossenen Kammer den Dämpfen von stickstoffhaltigen Oelen auszusetzen und dann dieselben in einer geschlossenen Kammer unter Applicirung von Wärme mit Kohlenwasserstoff und einem oxydirenden Agens zu behandeln.
7. 7. Das Verfahren, Eisen oder Stahl zu behandeln, welches darin besteht, dieselben erst zu oxydiren und dann in einer geschlossenen Kammer der Wirkung von in regulirbaren Quantitäten zugeführten Kohlenwasserstoffdämpfen auszusetzen.
8. 8. Die Behandlung von Eisen oder Stahl in einer geschlossenen Kammer unter Gegenwart von Dampf, indem man die Kohlenwasserstoffflüssigkeit schon theilweise, während sie in die Kammer einströmt, verdampft und den Rest veranlafst, auf dem Boden der Kammer zu verdampfen,- so dafs die leichten Producte zuerst mit dem Dampf zur Wirkung gelangen und der Kohlenstoffniederschlag in der Kammer bei der späteren Behandlung verbraucht wird.
9. 9. In Combination mit einer geschlossenen Kammer zur Behandlung von Eisen oder Stahl die Anordnung einer geneigten Platte h, welche sich unterhalb der Mündung des Einführungsrohres g befindet und dazu dient, das eintretende OeI auf seinem Wege nach der Bodenfläche der Kammer auszubreiten und verdampfen zu lassen.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.