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Verfahren zum Überziehen von eisernen Gegenständen mit geschmolzenem Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen
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agiert, weshalb das Natrium in der Rinne rasch in ein inaktives Produkt umgewandelt wird, was einen beträchtlichen Natriumverlust bedeutet.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen betrifft die Erfindung nun eine Methode zur Behandlung eines mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zu überziehenden eisernen Gegenstandes mit Natriumdampf, wobei der Natriumdampf ausserhalb der Schutzhaube erzeugt und dieser in geregelter Weise mittels eines Trägergases zugeführt wird. Gemäss der Erfindung wird auch die Gefahr vermieden, dass Natrium verspritzt wird, da festes und flüssiges Natrium aus der unmittelbaren Nachbarschaft des zu überziehenden Bandes entfernt sind.
Nachstehend wird eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verdampfers und eines Überzugsbads, welche das Verhältnis
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beiden zueinander erkennenform eines Verdampfers und Fig. 3 eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1.
Zur Durchführung der Erfindung bedient man sich eines Überzugstrogs, der üblicher Bauart sein kann und eine übliche Schutzhaube aufweist, die in das geschmolzene Überzugsmetall eintaucht und das aus dem Reduktionsofen kommende und in das Überzugsbad eintretende Band auf seinem Wege schützt. Ein Verdampfer mit Mitteln zur Erhitzung der Verdampfungskammer und Mitteln zur Zugabe von metallischem Natrium zu dem Verdampfer ist vorgesehen. Man lässt ein Trägergas in den Verdampfer und durch denselben strömen, welches dabei verdampftes Natrium aufnimmt und dann durch eine Leitung mit dem aufgenommenen Natriumdampf aus dem Verdampfer in die Schutzhaube strömt.
In der Zeichnung ist der Überzugstrog mit 10 bezeichnet und er enthält das geschmolzene Überzugsmetall 11. In dem Trog befindet sich die übliche Trogwalze 12, um welche das Band 13 herumläuft. Die Haube 14 verläuft vom Austrittsende des Reduktionsofens nach unten in das Bad 11, und nicht gezeigte Mittel sind vorgesehen, um der Haube eine Schutzatmosphäre, in der Regel dissoziierten Ammoniak, zuzuführen. Natürlich wurde das durch die Haube 14 laufende Band so vorbehandelt, dass es absolut sauber ist ; es tritt dann in das Überzugsbad ein, läuft um die Trogwalze 12 und tritt aus dem Bad aus, worauf man es abkühlen lässt.
In Fig. 1 ist der Verdampfer allgemein mit 15 bezeichnet. Durch eine Leitung 16 wird ihm ein Trägergas aus einer geeigneten, nicht gezeigten Quelle zugeführt, welches mit dem aufgenommenen Natriumdampf durch eine Leitung 17 von dem Verdampfer 15 in die Haube 14 strömt. Dem Verdampfer wird durch die Leitung 18, die ein Paar nur in einer Richtung zu betätigende Ventile 19a, 19b mit weiten Öffnungen aufweist, metallisches Natrium zugeführt. Durch diese Ventile kann Natrium in den Verdampfer eingeführt werden, ohne dass Luft eingesaugt wird.
In Fig. 2 besteht der Verdampfer aus einem mit der Rohrleitung 18 und den Leitungen 16 und 17 in Verbindung stehenden Behälter 20. Schematisch mit 21 bezeichnete, elektrische Heizmittel sind zur Erhitzung des Behälters 20 vorgesehen, so dass das durch die Leitung 18 zugeführte metallische Natrium unter Bildung einer geschmolzenen Natriummasse 22 schmilzt. Unter dem Einfluss der durch die elektrisehen Heizmittel 21 geschaffenen Hitze verdampft das flüssige Natrium und der Rest des Behälters 20 füllt sich mit Natriumdampf 23. Eine Prallplatte 24 dient dazu, das durch die Leitung 16 eintretende Trägergas rund um diese Platte nach unten zu leiten, wobei es verdampftes Natrium aufnimmt und mit sich führt.
Das den Natriumdampf enthaltende Trägergas gelangt dann durch die Leitung 17, die mittels Heizelementen 17c erhitzt sein kann und/oder durch Mittel 17d isoliert ist, welche eine Kondensation des Dampfes vor Erreichen der Schutzhaube verhindern.
Der Behälter 20 befindet sich in einem Isolierbehälter 25, so dass Wärmeverluste auf ein Minimum herabgesetzt werden und die Erhitzung wirtschaftlich ist.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, besitzt die Leitung 17 zwei Abzweigungen 17a und 17b, die vorzugsweise an entgegengesetzten Seiten der Schutzhaube eintreten und sich dicht über der Badoberfläche befinden, wobei sie in bezug auf das Band einen kleinen Einfallswinkel ergeben, so dass der Natriumdampf unter möglichst geringer Wirbelbildung zur Erzielung der angestrebten Ergebnisse quer über die Badoberfläche und das Band streicht.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in dem verwendeten Trägergas. Es wäre denkbar, dass man, wenn die Haube dissoziierten Ammoniak enthält, zweckmässig als Trägergas für den Natriumdampf ebenfalls dissoziierten Ammoniak verwendet. Das ist jedoch nicht so, da die Verwendung von dissoziiertem Ammoniak zur Bildung von Natriumhydriden führt, welche die Leitung 17 verstopfen könnten.
Gemäss der Erfindung wird als Trägergas Stickstoff verwendet, der gegenüber Natrium völlig inert ist und den Vorteil besitzt, schwerer als Wasserstoff zu sein, so dass der in der dissoziierten Ammoniakatmo-
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sphäre anwesende Wasserstoff in der Haube durch das schwerere Stickstoffträgergas nach oben verdrängt wird. Selbst wenn sich eine kleine Menge Hydride bildet, kann diese Hydridbildung somit vernachlässigt werden.
Aus Vorstehendem ergibt sich, dass die Gleichmässigkeit der Natriumdampfzugabe ganz genau durch eine Steuerung der durch die Heizmittel 21 erzeugten Verdampfungswärme durch die Geschwindigkeit der Zugabe von metallischem Natrium und durch die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases geregelt werden kann.
Beispielsweise wurde das erfindungsgemässe Verfahren unter Anwendung einer Temperatur zwischen 537 und 5930C und einer Strömungsgeschwindigkeit des Stickstoffs von 4, 25 m3/h durchgeführt. Natürlich muss die Temperatur sowohl zur Erhitzung des Trägergases als auch zur Schmelzung und Verdampfung des Natriums ausreichen. Wenn ein grosses Volumen des Trägergases verwendet wird, empfiehlt sich eine Vorerhitzung desselben vor der Natriumverdampfungskammer, z. B. mittels Heizelementen 16a.
Durch Trennung der Natriumdampfquelle von der Haube und dem durch diese geführten Band wird natürlich auch das Problem des Verspritzens von Natrium völlig ausgeschaltet. Die Verwendung von Stickstoff als Trägergas beseitigte die Möglichkeit des Verstopfens der Leitungen, durch welche der Natriumdampf in die Schutzhaube gelangt, und eine Anreicherung von erstarrtem Metall oder Reaktionsprodukten mit hohem Schmelzpunkt innerhalb der Haube wurde ebenfalls weitgehend vermieden. Eine Vermeidung der in der eingangs genannten USA-Patentschrift verwendeten Natriumringe ermöglicht eine bessere Wärmeübertragung von dem ausserhalb der Schutzhaube befindlichen Aluminiumbad durch die Metallhaube, so dass ein Erstarren des Überzugsmetalls innerhalb der Haube vermieden wird.
Das Überzugsmetall wird manchmal durch kaltes Band abgeschreckt oder es kann infolge Verunreinigungen des Eisens einen höheren Schmelzpunkt besitzen.
Obwohl vorstehend Stickstoff als Trägergas genannt wurde, sind natürlich auch andere, gegenüber Natrium inerte Gase, die so schwer sind, dass sie Wasserstoff verdrängen, verwendbar. Stickstoff ist jedoch für diesen Zweck so ausgezeichnet und steht in so grossem Masse und billig zur Verfügung, dass es sich dadurch von selbst als Trägergas empfiehlt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Überziehen von eisernen Gegenständen mit geschmolzenem Aluminium und/oder Aluminiumlegierungen, wobei der Metallgegenstand durch eine Schutzhaube hindurch in ein Bad aus geschmolzenem Überzugsmaterial geführt, in der Schutzhaube eine die eisenhaltigen Metalle nicht oxydie- rende Schutzatmosphäre aufrechterhalten und Natriumdampf erzeugt und innerhalb der Schutzhaube dicht an der Oberfläche des geschmolzenen Überzugsmaterials zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Natriumdampf ausserhalb der Schutzhaube erzeugt wird und mittels Stickstoff als Trägergas dicht an die Oberfläche des geschmolzenen Überzugsmetalls in die Schutzhaube geleitet wird.