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Azotierkörper zur Durchführung der Azotierung in Azotiergroßöfen Die
bisher zur Azotierung gelangenden Carbidkörper hatten gewöhnlich eine Größe von
etwa 8oo bis iooo kg. Zur Verbilligung der Herstellungskosten besteht jedoch das
Bedürfnis, die Größe der Azotierkörper erheblich, und zwar bis auf das Zehnfache
und mehr, zu erhöhen. Die Azotierung derartiger Azotierkörper, die in zweckmäßig
gestalteten Azotiergroßöfen erfolgt, bereitete aber bisher erhebliche Schwierigkeiten,
da infolge der erhöhten Azotierungsdauer lokale Überhitzungen in der Azotiermasse
entstanden, durch welche eine teilweise Rückzersetzung und damit eine Verschlechterung
des bereits gebildeten Kalkstickstoffs verursacht wurde. Diese Nachteile hat man
bereits durch Anbringung von mehreren Heizquellen innerhalb und außerhalb des Azotierbesatzes,
deren Zahl von der Größe des Azotierkörpers abhängig ist, zu beseitigen gesucht.
Hierbei aber zeigte sich der neue Nachteil, daß die von den einzelnen Heizquellen
aus aufeinander zu wandernden Glühzonen sich überschneiden, wodurch das von diesen
Glühzonen eingeschlossene Carbid infolge mangelnder Stickstoffzufuhr unazotiert
blieb.
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Gegenstand der Erfindung ist es daher, zu zeigen, wie die Heizung
und Stickstoffzufuhr in Azotierkörpern erheblicher Größe einzurichten ist, um die
Azotierung ohne Verlängerung der Azotierdauer und ohne daß unazotierte Stellen im
Besatz verbleiben, durchführen zu können. Zur Erreichung dieses Zieles werden im
Carbidbesatz ringförmige, konzentrische Kanäle angebracht, welch- vorzugsweise der
Heizung dienen und aus einem körnigen, . bei den vorkommenden Hitzegraden nicht
sinternden Material bekannter Art, wie körnigem Kalkstickstoff, Koks, Halbkoks,
Kokslösche o. dgl., bestehen. Die Breite der durch diese Unterteilung des Besatzes
entstehenden Zonen oder Ringe wird so gewählt, daß bei Anwendung der bekannten Flächenzündung
sämtliche von den Heizkanälen beiderseitig ausgehenden Glühzonen sich innerhalb
dieser Carbidringe etwa nach einer Zeit treffen, die der Azotierdauer normaler Azotierkörper
entspricht. Obwohl diese Kanäle, in denen zur Herbeiführung der Heizung und Flächenzündung
zweckmäßig elektrische Widerstandsheizungen, elektrische Bandheizungen, Gasheizungen
oder andere bekannte Heizquellen in bestimmten Abständen angebracht sind, gleichzeitig
auch dem Zutritt des Stickstoffs zu der Azotiermasse dienen, ,verden weiterhin für
die Stickstoffzufuhr jeweils in der Mitte der einzelnen ringförmigen Azotierkörper,
und zwar an derjenigen Stelle, wo sich die einander entgegenwandernden Glühzonen
bei Beendigung der Azotierung treffen würden, ringförmige Schichten aus auflockerndem
Material; üüd: zwar zweckmäßig aus Wellpappe angebracht, die für die Zuführung und
Verteilung des Stickstoffs besonders geeignet sind. Der zugeführte Stickstoff strömt
dann aus diesen Ringkanälen den wandernden Glühzonen durch noch unazotiertes Carbid
ungehindert entgegen. Da sämtliche Glühzonen konzentrisch verlaufen und sich somit
an keiner Stelle überschneiden können, wird
auf diese Weise eine
gleichmäßige Durchazotierung des gesamten Azotierkörpers gewährleistet.
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Die Stickstoffzufuhr in die hierfür bestimmten Ringkanäle erfolgt
nicht nur von oben, sondern in bekannter Weise auch von unten her und wird erleichtert
durch die Anbringung von zweckmäßig ebenfalls aus Wellpappe bestehenden Rohren,
welche seitlich neben den Ringkanälen angebracht sind und mit diesen in Verbindung
stehen. Die Stickstoffzufuhr kann noch weiterhin durch Einlegung von radialen Brücken
aus Pappe o. dgl., welche von dem Zuführungskanal des Stickstoffs bis zum entgegengesetzten
Rande des Azotierringes reichen, erleichtert werden. Diese Maßnahme hat bekanntlich
außerdem noch den Vorteil, daß die durch Verkohlung der Pappe entstehenden Kohleschichten
den Kallistickstoffblock in handliche Teile unterteilen, so daß bei der Entleerung
des Azotierbehälters der Kalkstickstoff--block in leicht zu transportierende und
zu zerkleinernde Stücke zerfällt.
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Der auf diese Weise durch Anbringung der Ringkanäle in Zonen unterteilte
Azotierkörper '#@ist mit einer bekannten Innenelektrode und weiterhin mit gleichfalls
bekannten äußeren Heizquellen beliebiger Art zu versehen. Auch ' können die in der
Mitte jedes Carbidringes angebrachten Ringkanäle, welche zur Stickstoffzufuhr dienen,
statt aus Wellpappe aus körnigem Material gebildet werden, ähnlich wie die Ringkanäle,
welche vorzugsweise der Heizung dienen. Die Herstellung der aus körnigem Material
bestehenden Ringkanäle erfolgt durch Einsetzen von doppelten Blechzylindern, wobei
der Abstand derselben der Breite des Ringkanals entspricht, demnach in ähnlicher
Weise, wie die bekannte, behälterlose Azotierung durchgeführt wird. Der Zwischenraum
der Blechzylinder wird dann mit dem körnigen Material gefüllt, während außen und
innen der Carbidbesatz eingebracht wird. Dann werden die Blechzylinder herausgezogen,
so daß ein freier, aus körnigem Material bestehender Ringkanal zu den angegebenen
Zwecken bestehen bleibt. Es ist hierbei natürlich auch möglich, in bekannter Weise
die Blechzylinder an den dem Carbidbesatz zugewendeten Seiten mit einem Wellpappebelag
zu versehen, so daß dann nach Entfernung der Füllzylinder das körnige Material zwischen
Wellpapperingen eingebettet ist.
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Die Zuführung des Stickstoffs zu den im Besatz eingebetteten ringförmigen
Schichten kann von oben oder von unten bzw. gleichzeitig von oben und unten her
erfolgen. Von oben her dringt der Stickstoff lediglich nach Maßgabe seiner Absorption
während der Azotierung in diese Schichten ein, von unten her aber sind besondere
Zuführungen vorgesehen, welche am Boden des Azotiereinsatzes in bekannter Weise
so angebracht sind, daß die Zutrittsöffnungen durch die Azotiermasse nicht verstopft
werden können. Die im Azotiereinsatz eingelegten Schichten bestehen hierbei zweckmäßig
aus einseitig oder zweiseitig beklebter Wellpappe. Einseitig beklebte Wellpappe
wird zweckmäßig an denjenigen Stellen verwendet, an welchen der Azotierkörper äußerlich
oder gegenüber, den Elektroden abgegrenzt wird. Die Verwendung zweiseitig beklebter
Wellpappe'bringt indessen den Vorteil einer unmittelbaren Trennung zweier Carbidmassen
mit sich, indem ein schachtartiger Kanal zwischen diesen :Massen frei bleibt, der
keinerlei verengte Stellen aufweist; auch leistet zweiseitig beklebte Wellpappe
Zerstörungen dieses Kanals beim Einfüllen des Azotiermaterials leichter Widerstand.
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Die Azotiereinsätze selbst können bei einer derartig weitgehenden
Erleichterung der Stickstoffzuführung nunmehr mit undurchbrochenen Wandungen hergestellt
werden, was für eine Verlängerung der Lebensdauer dieser Azotiereinsätze günstig
ist. Der Boden der Azotiereinsätze kann mit den Seitenwandungen fest verbunden sein
oder auch in bekannter Weise von denselben trennbar vorgesehen werden. Eine Stickstoffzuführung
durch den Mantel des Azotiereinsatzes kann indessen vorgesehen sein, beispielsweise
durch Schlitze, die am unteren Rande des Mantels angeordnet sind und durch welche
der Stickstoff in den Raum zwischen Wellpappe und Mantel tritt.
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Wie bereits erwähnt, sind am Boden des Azotiereinsatzes Zuführungskanäle
vorgesehen, welche rinnenförmig ausgeführt sein können und in ihren Seitenwänden
geeignete, dicht benachbarte Zuführungsschlitze für den Stickstoff besitzen. Die
Wellpappe wird stets derart in den Azotiereinsatz eingelegt, daß sie in Verbindung
mit den Zuführungsorganen des Stickstoffs steht und der zugeführte Stickstoff unmittelbar
innerhalb dieser Wellpappeeinlagen Weiterströmen und sich in allen Kanälen gleichmäßig
verteilen kann.
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Die aus Wellpappe gebildeten Ringe bzw. Kanäle haben außerdem noch
die Wirkung, daß ! der Wärmefluß.innerhalb der Azotiermasse, herrührend von der
exothermischen Reaktion, in gewissem Grade für alle Stellen des Besatzes ausgeglichen
wird, so daß die Azotierung.zurückgebliebener Stellen beschleunigt und diejenige
weiter fortgeschrittener Stellen verzögert wird, da der Wärmestrom durch die Pappeeinlagen
bzw. ihre Verkohlungsprodukte abgelenkt wird und gezwungen ist, sich längs derselben
auszubreiten.
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Auf weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung
wird bei der 'folgenden Erläuterung der in der beiliegenden Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiele hingewiesen werden.
Abb. i zeigt eine Draufsicht
auf einen Azotierbehälter mit einer beliebigen bekannten Innenheizung 2, dessen
äußere Heizung ebenfalls in bekannter Art, beispielsweise durch eine elektrische
Bandheizung, Gasheizung o. dgl., erfolgt. Wie ersichtlich, - sind sowohl der aus
urdurchlochten Blechen bestehende äußere Azotierbehälter i sowie das innere Blechrohr
il' je mit einer inneren Auskleidung 3 bzw. einer äußeren Umhüllung 4 aus Wellpappe
versehen. Auch im Indern des Azotierkörpers befindet sich ein solcher Wellpappering
5 Die Zuführung des Stickstoffs erfolgt von oben oder unten bzw. gleichzeitig von
oben und unten her mittels der durch das Einlegen der Wellpappe gebildeten Ringkanäle.
Um den Stickstoffzutritt zu diesen und die Verteilung des Stickstoffs in denselben
zu erleichtern, können an den Wellpapperingen besondere schachtartige Stickstoffzuführungskanäle
6 angebrachtwerden. Während die Wellpapperinge 3 und 4 zweckmäßig aus einseitig
mit glattem Papier beklebter Wellpappe bestehen, ist zur Herstellung des inneren
Ringes 5 doppelseitig beklebte Wellpappe verwendet. Die Zuführungskanäle 6 der Ringe
3 und 5 sind zweckmäßig gegeneinander versetzt. Die Räume a sind mit Azotiermasse
ausgefüllt.
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Abb. 2 zeigt eine weitere Draufsicht auf einen Azotierbehälter ähnlich
Abb. i, bei welchem sich an jedem der drei Wellpapperinge 3, 4 und 5 je drei gegeneinander
versetzte Zuführungskanäle 6 befinden. Von den Zuführungskanälen 6 der Ringe 4 und
5 sind radial nach außen Wellpappestreifen 7 gelegt, die ebenfalls der erleichterten
Stickstoffverteilung im Azotierbehälter dienen. -Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen einige
Ausführungsbeispiele der Anbringung von Zuführungskanälen 6 unter Verwendung von
doppelseitig geklebter Wellpappe an dem beiderseitig von Azotiermaterial umgebenen
inneren Ringe 5. Wie ersichtlich, erfolgt bei Abb.3 die Ausbildung dadurch, daß
beim Zusammenbiegen der Wellpappe der entstehende kurze Steg, mit welchem der Zuführungskanal
6 mit dem Ringe 5 in Verbindung steht, gegebenenfalls unter Einlage eines Wellpappestreifens
8, mittels einfacher Heftklammern 9 zusammengeheftet wird. Nach Abb.4 sind die einander
zugekehrten Enden des Ringes 5, zwischen denen der Zuführungskanal 6 gebildet ist,
etwas auseinandergezogen und durch einen Streifen io glatter Pappe wiederum mittels
der Heftklammern 9 miteinander verbunden. Der Ring nach Abb.5 besteht aus zwei aneinanderliegenden
Wellpapperingen, die unter einer aus der Abb.5 erkennbaren Ausbildung des Zuführungskanals
6, gegebenenfalls wiederum unter Einlegung von schmalen Pappestreifen 8, mittels
der Heftklammern 9 zusammengeheftet sind. Beim Einfüllen des Azotiermaterials in
den Azotierbehälter stellt man, um Deformierungen der Zuführungskanäle 6 zu vermeiden,
zweckmäßig Holzstangen oder Blechrohre in dieselben, welche dann nach Beendigung
der Füllung wieder herausgezogen werden.
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Die Abb. 3a, 4a und 5a zeigen die durch die Ringe 5 gemäß Abb. 3,
.4 und 5 im Besatz entstehenden schachtartigen Hohlräume, welche der Stickstoffzuführung
dienen.
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Gemäß Abb. 6 ist zur Herstellung des an der äußeren Wand des Azötierbehälters
i befindlichen Ringes 3 einseitig beklebte Wellpappe verwendet. Im übrigen erfolgt
die Herstellung des Zuführungskanals 6 in gleicher Weise wie bei Abb. 3.
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Die Abb. 7, 8 und 9 stellen einige Ausführungsbeispiele der Stickstoffzuführung
an der Bodenplatte ia des Einsatzes dar. Wie ersichtlich, strömt der Stickstoff
durch ringförmig an der Bodenplatte angeordnete Einströmungsschlitze oder Löcher
ii in einen rinnenförmigen Ring 12, welcher von oben her durch einen Ring 13 aus
U-Eisen derart abgedeckt ist, daß das Azotiermaterial die seitlich des Ringes 12
angebrachten Ausströmungsschlitze 12a nicht verstopfen kann. Gemäß Abb. 9 wird der
Wellpappering 5 lediglich seitlich des U-Eisens 13 in der ersichtlichen Weise aufgestellt,
so daß der Stickstoff unmittelbar zum Fuße desselben gelangen und innerhalb des
durch die beiderseitig geklebte `Wellpappe 5 gebildeten Schachtes hochsteigen kann.
Gemäß Abb.8 wird der Wellpappering 5 unten beiderseitig mit Pappestreifen 5' in
der ersichtlichen Art beklebt und in eine Führungsrinne 14 gestellt, welche ringförmig
auf dem U-Eisenringe 13 angebracht ist. Die Klebstreifen 5' ragen beiderseits über
die Rinne 14 hinaus und verhindern, daß Azotiermaterial in dieselbe gelangt. Der
U-Eisenring 15 ist an seinem oberliegenden Stege mit einer großen Anzahl von Schlitzen
oder Löchern 15 versehen, durch welche der Stickstoff in die Rinne 14 und weiterhin
in den durch den Wellpappering 5 gebildeten Kanal strömt. Gemäß Abb.7 sind auf der
Oberseite des U-Eisenringes 13, entsprechend der Anordnung der Zuführungskanäle
6, gemäß Abb. i und 2 oberhalb der Löcher 15 des Steges Ansatzrohre 16 vorgesehen,
welche von Hauben 17 überdeckt sind. Sowohl am Fuße der Hauben 17 als auch am oberen,
kegelförmig gestalteten Teil derselben befinden sich Ausströmungsschlitze 17a bzw.
17b, welche ebenfalls derart angeordnet sind, daß das Azotiermaterial nicht in das
Innere der Stickstoffzuführung gelangen kann. 18 ist ein aus Blech bestehendes Zentrierrohr,
welches, wie früher erwähnt, vor dem Einfüllen des Carbides in die Pappekanäle 6
gesteckt wird, um eine Deformierung derselben zu vermeiden. Dieses Zentrierrohr
dient gleichzeitig zur erleichterten
Einsetzung des mit den Kanälen
6 versehenen Ringes 5, derart, daß die Kanäle 6 in richtiger Weise auf die Zuführungshauben
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zu stehen kommen. Nach dem Einfüllen des Besatzes werden dann die Zentrierrohre
18 entfernt, und der Stickstoff strömt in die Kanäle 6, von wo aus die Verteilung
in den Wellpappering 5 entsprechend den Abb. 3, 4 5 bzw. 3a, 4a und 511 erfolgt.
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Abb. 8a zeigt die Ausbildung des Ringkanals 5 bei Anwendung der in
Abb. 8 bzw. g dargestellten Einrichtung, bei welcher von der Anbringung besonderer
Zuführungskanäle 6 abgesehen worden ist.
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In Abb. io ist ein vertikaler Teilquerschnitt durch den unteren Teil
des Azotierbehälters i dargestellt, um die Anordnung der Stickstoffzuführung beispielsweise
gemäß Abb. 7 und die Stickstoffzuführung in der Mitte und an der äußeren Wandung
zu veranschaulichen. Hierin ist wiederum i der äußere Mantel, ia der Boden und ib
das innere Rohr des Behälters. Die Anordnung -der Bodenschlitze ii ist im Vergleich
mit Abb.7 ohne weiteres verständlich. Am Fuße der äußeren und inneren Wandung i
und il befinden sich wiederum Schlitze und Löcher Zia, welche durch ein äußeres
bzw. inneres Rohr iib nach außen hin derart verdeckt sind, daß das Azotiergut aus
den Schlitzen oder Löchern Zia nicht herausfallen kann. Der hier eindringende Stickstoff
strömt in dem durch einseitig beklebteWellpapperinge 3 und 4 gebildetenSchacht nach
oben und verteilt sich hierbei gleichmäßig auf die ganze innere bzw. äußere Oberfläche
des Azotierkörpers.
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Abb. ii zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer
Draufsicht auf den Azotierbehälter gemäß Abb. i und 2. Der innere Verteilungskanal
s des Azotierkörpers besteht hier aus zwei -Wellpapperingen 5a und 5b, zwischen
welchen sich eine Füllung von geeignetem Material, beispielsweise körnigemHalb-oder
Ganzkoks, befindet, um ein leichteres Aufsteigen und Verteilen des zugeführten Stickstoffes
zu ermöglichen. Die das Füllmaterial seitlich begrenzenden Wellpapperinge
5" und 5b können hierbei auch gänzlich fortfallen. Es werden in diesem Falle
zwei Blechzylinder entsprechend den Wellpapperingen 5a und 5b in den Azotierbehälter
eingesetzt, deren Zwischenraum mit dem Füllmaterial 5c ausgefüllt ist. Nachdem dann
das Azotiermaterial a in den Einsatz eingefüllt ist, werden die Blechzylinder aus
dem Besatz entfernt, wobei aber das Füllmaterial im Besatz verbleibt. Die Stickstoffzuführung
vom Boden des Behälters aus kann in Art der Abb. 7, 8 oder g erfolgen. Außer der
Innenelektrode :z sind hier auch bekannte Außenelektroden 2a vorgesehen.
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Abb. 12 zeigt schließlich die Draufsicht auf einen Azotierbehälter
ganz besonderer Größe, in welchem das Zehn- oder Mehrfache des Inhalts der gewöhnlichen
Azotierbehälter in gleicher Zeitdauer, aber mit bedeutend geringeren Wärme- und
Stickstoffverlusten azotiert werden kann. Es sind hier im Innern des Besatzes zwei
Wellpapperinge 5 nach Art der Abb. i und 2 vorgesehen, welche der Zuführung und
Verteilung des Stickstoffes im Azotierbesatz dienen. Zwischen diesen Wellpapperingen
5 ist aber im Innern des Besatzes ein aus Koksstückchen o. dgl. gebildeter freier
oder beiderseitig durch Wellpapperinge begrenzter weiterer Ring ig, ähnlich dem
Ringe 5a, 5b, 5e derAbb.ii, vorgesehen, welcher hier aber außer der Zuführung von
Stickstoff auch noch zu Heizungszwecken dient. Daher sind außer den bereits erwähnten
Elektroden 2 und 211 in zweckmäßig gewähltem Abstand voneinander noch weitere Heizquellen
bzw. Elektroden 21 innerhalb des Füllmaterials dieses Ringkanals derart angebracht,
däß die zugeführte Wärme sich ungehindert über das ganze Füllmaterial des Ringkanals
verbreiten kann. Die Glühzonen wandern hier nicht nur von den äußeren Begrenzungen
des Azotiereinsatzes, nämlich den Wandungen i und ib des Azotierbehälters, aus nach
dem Innern desselben, sondern gleichzeitig auch beiderseitig von dem Heizkanal ig
innerhalb des Azotierbehälters, wobei jeweils die Stickstoffzuführung von den Verteilungskanälen
5 entgegen der Richtung der wandernden Glühzonen erfolgt. Bei weiterer Vergrößerung
des Azotierkörpers können unter Beibehaltung der in Abb. 12 ersichtlichen Anordnung
beliebig viele Heizkanäle ig, zwischen denen sich jeweils Stickstoffzuführungskanäle
5 befinden, angeordnet werden, soweit es die Herstellungsmöglichkeit der Azotierbehälter
zuläßt, ohne daß -die Azotierdauer verlängert oder der hergestellte Kalkstickstoff
in seiner Qualität verschlechtert wird.