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Verfahren zum Anheizen von Karbidkörpern erheblicher Größe und Heizelektrode
hierzu Es ist vorgeschlagen worden, zwecks Durchführung der Azotierung bei der Gewinnung
von Kalkstickstoff Karbidkörper erheblicher Größe herzustellen, in denen das Karbid
durch Anbringung von vorzugsweise der Heizung dienenden, ringförmigen Kanälen, welche
aus einem körnigen, bei den vorkommenden Hitzegraden nicht sinternden Material,
wie körnigem Kalkstickstoff, Koks, Halbkoks, Kokslösche u. dgl., bestehen, in einzelne
Zonen oder Ringe unterteilt wird, deren Breite so gewählt ist, daß die von den beiderseitig
liegenden Heizkanälen ausgehenden Glühzonen sich innerhalb dieser Karbidringe nach
einer Zeit treffen, die der der Azotierdauer des Karbids in Einsatzöfen üblicher
Abmessung entspricht. In diesen Kanälen werden zur Aufheizung des Besatzes bekannte
Heizquellen, wie Elektroden, elektrische Widerstands-, Bandheizungen, Gasheizungen
o. dgl., in bestimmten Abständen angebracht. Außerdem werden derartige Heizungen
auch an dem Umfang des Karbidkörpers und in dessen Mitte vorgesehen.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufheizung derartiger
Azotierkörper sowie eine neue Heizelektrode, welche durch ihren zweckmäßigen Bau
und ihre eigenartige Wirkungsweise ganz besonders zur Verwendung in den innerhalb
des Karbidkörpers und gegebenenfalls auch außerhalb desselben angebrachten, aus
körnigem Material bestehenden Ringkanälen geeignet ist. Wesentlich für das Heizverfahren
ist, daß die Bodenplatte, die den Azotierkörper trägt, als Gegenelektrode für die
in die Koksfüllung herabgesenkten Tauchelektroden dient. Hierbei durchdringt der
Strom die Koksfüllung des Ringkanals, welche als Widerstand dient. Bisher bestand
der Nachteil, daß mit zunehmender Erwärmung des Kokses infolge seiner zunehmenden
Leitungsfähigkeit die Stromstärke wächst und zu Überhitzung Veranlassung gibt bzw.
daß ein Stromübergang erst nach genügender Vorwärmung des Kokskernes, also nach
einiger Zeit erfolgt. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß
mit zunehmender Erhitzung der Koksfüllung automatisch oder von Hand der Abstand
der Elektroden vergrößert wird, indem die Tauchelektroden in entsprechendem Maße
herausgezogen werden. Gegebenenfalls können natürlich die beweglichen Elektroden
unten und feststehende Elektroden oben vorgesehen sein. Das Anheizen geht hierbei
derart vor sich, daß zunächst die Tauchelektrode so weit in den körnigen Besatz
der Heizbäder (vornehmlich Koksstückchen) eingesenkt wird, daß ihr Abstand von der
Gegenelektrode (Boden des Azotiereinsatzes) nur gering ist, da bekanntlich das Koksmaterial
in kaltem Zustande einen schlechten Stromleiter bildet. Durch den Stromübergang,
der zuerst nur schwach ist, tritf nun eine allmähliche Erwärmung der zwischen der
Tauchelektrode und der Bodenelektrode liegenden Koksschichten ein, wodurch gleichzeitig
die Stromleitungsfähigkeit des erwärmten Koksmaterials
vergrößert
wird, so daß die Stromstärke steigt. Hat das Koksmaterial nun die erforderliche
Anheiztemperatur, welche etwa bei 85o1 bis goo ° C liegt, erreicht, was an der entsprechenden
Vergrößerung des Stromüberganges kenntlich wird, dann werden die Tauchelektroden
ein Stück nach oben gezogen, wodurch der Widerstand der Kokssäule zwischen Tauchelektrode
und Gegenelektrode wieder wächst und die Stromstärke sich vermindert, bis auch hier
wiederum durch entsprechende Erwärmung die Anheiztemperatur und damit zugleich die
zulässige maximale Stromstärke erreicht wird; die Tauchelektroden «>erden abermals
höher gezogen, und dies wird absatzweise wiederholt, bis die ganze Kokssäule des
Besatzes unter Strom steht und die Anheiztemperatur erreicht ist. Da die zu erwärmenden,
ringförmigen Azotierkörper, welche voneinander durch die erwärmten Heizschichten
getrennt sind, nur eine verhältnismäßig geringe Dicke besitzen, wird gleichzeitig
auch eine Erwärmung der Karbidmasse herbeigeführt, so daß zum Schluß die Durchwärmung
des ganzen Azotierbesatzes gewährleistet ist. Sodann wird durch Erhöhung der Temperatur
auf etwa I IOo ° C die Zündung des Besatzes eingeleitet und nunmehr statt des bisher
zur Spülung geeigneten Stickstoffgases der zur Durchführung der Reaktion dienende
Stickstoff zugeleitet. Die Zündung erfolgt gleichzeitig an allen Berührungsstellen
des Besatzmaterials mit dem Heizbad der körnigen Ringkanäle, da die Tauchelektroden
nur einen solchen Abstand voneinander besitzen, daß tatsächlich eine vollständige
und gleichmäßige Erwärmung der Heizbäder erreicht wird.
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Um bei großer Eintauchtiefe der Elektroden einen unerwünschten Stromübergang
an den oberen Stellen derselben zu verhüten, umgibt man sie mit einem isolierenden,
hitzebeständigen Rohr aus Porzellan o. dgl., in welchem die Elektrode überdies verschiebbar
ist und entsprechend dem Abbrand an der Stromdurchtrittsstelle vorgeschoben wird.
Die Elektrode selbst kann aus einem Kohlestab oder aus im Isolierkörper selbst gestampfter,
stromleitender Masse oder aus Metall bestehen. Metall hat den Vorzug, elastisch
und biegungsfähig zu sein, so daß der Stromdurchgang immer gesichert ist gleichwie
die Manövrierfähigkeit der Elektrode.
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Der Gegenstand der Erfindung ist auf beiliegender Zeichnung in schematischer
Darstellung und gleichzeitig in der Art seiner Anbringung im Azotierkörper veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. i einen vertikalen O_uerschnitt durch einen Azotierkörper, wobei
die Elektroden in je einem inneren und äußeren Heizkanal neben einer gewöhnlichen
Widerstandsheizung im Zentrum des Azotierkörpers angebracht sind, Abb.2 ein Schaltschema.
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In Abb. i bedeutet 7 den Schamottemantel der Ofenkammer, 7c den Schamotteboden
derselben, 8 eine bekannte Innenelektrode. 8a sind die in den Koksringen b befindlichen
Tauchelektroden. Letztere sind in einem dieselben umgebenden Isoliermantel 8b verschiebbar
und können innerhalb ihrer Führungen 8c im Deckel 7d mittels der Zugorgane 8d gehoben
oder gesenkt werden. Mit 8E sind die Stromzuführungen zur Tauchelektrode 8a bezeichnet.
Die als Gegenelektrode dienende Bodenplatte des Azotierraumes ist mit 5 bezeichnet.
6b sind die Zuführungsorgane für den Stickstoff, der von hier aus in die Verteilungskanäle
6a strömen kann.
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Abb. 2 stellt ein Schaltbild für die Heizung der Elektroden 8a durch
Einphasenstrom dar; es kann aber selbstverständlich auch jede andere Stromart verwendet
werden, ebenso wie anstatt der zwei eingetragenen Elektrodengruppen nur eine oder
auch mehr in einem Ofen eingebaut sein können. Durch in jede Stromgruppe eingeschaltete
Stromzeiger bzw. Meßinstrumente ist es möglich, die in Betracht kommende Belastung
einzustellen und laufend. zu kontrollieren. Es können aber auch zwecks Regulierung
der Belastung der einzelnen Elektroden vor jeder Elektrode Regulierungswiderstände
eingebaut werden. Die Regulierung der Leistung der Elektroden während des Betriebes
kann automatisch erfolgen. In die einzelnen Elektrodenzuleitungen wird beispielsweise
je ein Stromwandler eingebaut, wobei beim Überschreiten eines gewissen, durch einen
Einstellregler oder eine andere beliebige Vorrichtung einstellbaren Stromes ein
Relais anspricht, welches seinerseits ein Einschaltschütz betätigt und durch dasselbe
den Motor des zugehörigen Windwerks einschaltet. DieElektroden werden hierdurch
aus der heißen, gut leitenden Zone in eine kältere Zone mit größerem Widerstand
gebracht. Der Strom sinkt infolgedessen, das Relais fällt ab und das Windwerk bleibt
stehen, bis die Koksschicht wieder die höhere Temperatur erreicht hat und die Stromstärke
wiederum steigt, so daß das Spiel der automatischen. Regelung von neuem beginnt.
Bei niedrigen Öfen ist die Regulierung mit Windwerk nicht erforderlich.
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Außer der automatischen Regelung ist selbstverständlich auch eine
solche von Hand möglich. Beim Beschicken und Einstellen ist sie sogar notwendig.
Im Schaltbild wurde sie aber fortgelassen, um die Übersichtlichkeit nicht zu stören.
Es
bedeuten ferner: A die Meßinstrumente, B den Transformator, C die übrigen Stromwandler,
D die regulierbaren Widerstände, E die Relais, F die Einschaltschütze, G die Windwerkmotoren,
H die Windwerke, 1 die Stromführung für den Hilfsstrom der Regulierung, K den Azotierofen,
L die Heizstrom- ' , leitungen, M die Leitrollen für das Zugorgan 8a der Elektroden,
8a die Elektroden selbst.