CIV. Studien über den Hohofen zur Roheisen-Darstellung: von C. Schinz. (Fortsetzung von S. 334 des vorhergehenden Heftes). Schinz, Studien über den Hohofen zur Darstellung von Roheisen. §. 10. Ofen-Capacität. Daß die Production unter sonst gleichen Umständen der Ofencapacität proportional seyn muß, ergibt sich schon aus der Betrachtung der Factoren welche diese Production bedingen. In der Formel P″ = Vηp/p″v ändert sich nur V und je größer V ist, desto größer wird P″. Nur ist dabei eine Bedingung welcher häufig nicht entsprochen wird, nämlich die, daß vom Gebläse die der Production entsprechende Windmenge geliefert werde. Wenn z. B. beim Betriebe Tab. C (im Anhang) für 100 Kub. Met. Capacität per Secunde Kub. Met. 0,9550 Wind erfordert werden, so wird diese Windmenge für 500 Kub. Met. Capacität = Kub. Met. 4,7750. Hat nun der Ofen im ersten Falle 14 Met. Höhe, so ist der mittlere Querschnitt = Quadratmeter 7,143 = S und D = 3,01. Soll aber der Ofen in seinen Dimensionen proportional auf die Capacität von 500 Kub. Met. gebracht werden, so wird er 16 Quadratmeter mittleren Querschnitt = S und 32 Meter Höhe bekommen. Die reducirten Querschnitte So beider Oefen sind dann 1,537 und 3,443 Quadratmeter. Das heiße Gasvolumen ist für den ersteren = Kub. Met. 14, für den letzteren = Kub. Met. 70, daher die Geschwindigkeiten = Vo/S = 14/1,537 = Met. 9,1 und 70/3,443 = 20,333 Met. Die diesen Geschwindigkeiten entsprechenden Druckhöhen = p = v2/2g = 9,1 2/2g = 4,22 und 20,3332/2g = 21,08. Verhältniß 4,22 : 21,08 = 1 : 4,995. Somit ist der Widerstand der Schmelzsäule durch Reibung bei der Capacität 100 Kub. Met. = 1, bei der Capacität 500 Kub. Met. = 4,995, und da das Verhältniß der Reibung gegen n p = 1 : 9 ist, so wird dieser Widerstand im ersten Falle 9 und im zweiten Falle 44,955 ––– –––––– und die Summe der Widerstände = 10 und 49,950 Wenn daher die nöthige Windpressung für den ersten Ofen = 0,05 Met. Quecksilber ist, so wird sie für den zweiten Ofen = 0,250 Met. Der nöthige Kraftaufwand für die Pressung verhält sich also wie 11 : 55 Pferdekräften; da aber auch die Quantität eine 5 fache ist, so wird der Kraftaufwand = 11 : 275 Pferdekräften seyn. Sind nun auch mit Vergrößerung der Schachtcapacitäten die Größen der Gebläse um das 3 bis 4 fache, die disponiblen Betriebskräfte um das 2½ fache im Verlauf der Zeit vermehrt worden, so entsprechen diese wie man sieht noch lange nicht dem Bedürfnisse für Schachtcapacitäten von Kub. Met. 500, und so ist Hr. Bell zu dem Schlüsse gekommen, daß die Mehrproduction nicht der Größe der Oefen folge, welcher Schluß natürlich falsch ist, da es nur an der entsprechenden Kraft und Leistungsfähigkeit des Gebläses fehlt, und das um so mehr als Hr. Bell seine Oefen mehr in der Richtung der Höhe als im Querschnitte vergrößert. Wir haben bereits in §. 5 gezeigt, daß größere Ofencapacitäten vortheilhaft sind um den Erzstücken möglichst große Dimensionen zu lassen, und in §. 4 daß sie die Transmission der Ofenwände beschränken. Beim Betriebe Tab. C beträgt diese Transmission per Stunde W. E. = 60180 = Kohks 28; für die Capacitäten 200 300 400 500 Kub Met. würde dieser Consum 25 19 17 15 Kohks seyn. Man sieht also, daß es nicht die Brennstoffersparniß ist, welche die Vergrößerung der Schachtcapacitäten ökonomisch erheblich vortheilhaft macht, aber die Darstellung des Roheisens wird dadurch (wie wir im nächsten §. sehen werden) weniger kostspielig, weil alle Unkosten durch Vergrößerung der Production kleiner werden und zwar um circa Frcs. 3,30 für 400 Kub. Met. Vergrößerung der Schachtcapacität. Da nun die Eigner von Eisenwerken oft mit Frcs. 3,50 per Tonne Roheisen Gewinn zufrieden seyn müssen, so ist eine solche Ersparniß an den Darstellungskosten keineswegs gering zu schätzen, nur hat es keinen Sinn die Schachtcapacität auf diese Größe zu bringen, wenn man nicht zugleich die Mittel hat die Production derselben proportional zu steigern. Und wären auch diese Mittel vorhanden, so sind wenigstens die jetzt gebräuchlichen von der Art, daß sie die Unkosten steigern, auch wenn man die Betriebskraft durch Gichtgase herstellen kann, denn man braucht und verbraucht dazu ein Material an Dampfkesseln, welches nicht unbedeutende Summen in Anspruch nimmt. Wenn daher die Vergrößerung der Ofencapacitäten nicht wenigstens theilweise eine Täuschung seyn soll, so muß gleichzeitig darauf Bedacht genommen werden den Kraftaufwand für das Gebläse nicht mit der Capacität zu steigern, sondern denselben auf das mögliche Minimum herunter zu ziehen. Die freilich noch nicht in Aufnahme gekommene Rachette'sche Ofenform hat bereits bewiesen, daß eine Verminderung des Kraftaufwandes für das Gebläse nicht nur keine Unmöglichkeit ist, sondern sogar sehr bedeutende Oekonomie an Betriebskraft gewährt. Der in den „Documenten“ (Seite 111) beschriebene und berechnete Rächette'sche Ofen hat 8,5 Met. Höhe und einen mittleren Querschnitt von Quadratmeter 11,777 = S. Um nun diesem Ofen 500 Kub. Met. Capacität zu geben, würde dessen Höhe = 19 Met. und dessen mittlerer Querschnitt = S = 26,3 Quadratmeter. Daraus wird für den kleinen Ofen So = 2,534 Quadratmeter, für den großen So = 5,660 Quadratmeter; die Geschwindigkeiten Textabbildung Bd. 201, S. 401 Met. und Textabbildung Bd. 201, S. 401 Met.; die Druckhöhen = v2/2g = 1,542 und 7,840. Verhältniß = 1 : 5,1. Somit wird der Widerstand durch Reibung in der Schmelzsäule = 1 und 5,1, und da diese sich zu n p verhält wie 1 : 11, so ist für n p = 11 und 56,1 zu setzen, und –––– –––– der Gesammtwiderstand ist dann 12 und 61,2 und da erstere Druckhöhe 7 Millimeter Quecksilbersäule entspricht, so beansprucht letztere deren 35,7, was dann 1,5 und 7,65 Pferdekräften gleich kommt; da ferner das Luftquantum in letzterem Falle 5 mal so groß seyn soll, so wird letzterer Aufwand = 5 . 7,65 = 38,25 Pferdekräfte, also noch bedeutend weniger als wir oben für einen Ofen alter Form von nur 100 Kub. Met. Capacität gefunden haben, nämlich 55 Pferdekräfte. Auch angenommen der Brennstoff zur Erzeugung der Betriebskraft koste gar nichts, so ist doch der Contrast von 38,25 Pferdekräften gegen 275 hinlänglich groß um keinen Zweifel über die Vortheile niedriger und weiter Oefen übrig zu lassen, und um einzusehen daß deren Einführung erst die Vergrößerung der Schachtcapacitäten rechtfertigt. §. 11. Oekonomische Verhältnisse. Durch die nun gegebene Möglichkeit, den Hohofenbetrieb a priori in allen seinen Verhältnissen darstellen zu können, gewinnen auch die ökonomischen Verhältnisse ein Interesse welches sie vorher nicht hatten, da jene es uns nun auch ermöglicht unsere Betriebsprojecte auf die erzielbare Oekonomie zu richten, was vorher nicht erreichbar war. Das große Problem in allen Industriezweigen ist, die im Verhältnisse zum Capital größtmögliche Production, mit den möglich kleinsten Unkosten zu erlangen. Die Darstellung von Roheisen im Hohofen ist eine derjenigen Industrien, welchen die Lösung dieses Problemes den größten Vortheil gewährt, weil die Unkosten sich mit der Größe des Betriebes sehr bedeutend vermindern lassen. Natürlich wechseln die ökonomischen Verhältnisse so zu sagen in jeder einzelnen Localität, daher wir nur ein Schema geben können, wie etwa diese Verhältnisse sich gestalten und auf verschiedene Localitäten übertragen werden können. Bei den Hohöfen spielt namentlich die Schachtcapacität derselben eine große Rolle, da die am Ofen beschäftigten Arbeiter ihre Kräfte und ihre Zeit um so vortheilhafter verwerthen, als diese größer ist; um dieß klar zu machen, wollen wir versuchen die ökonomischen Verhältnisse zu bestimmen: Textabbildung Bd. 201, S. 402 für die capacitäten Kub. Met.; als immobiles capital können wir für diese Capacitäten folgende Progression annehmen Frcs.; dazu kämen dann als Betriebscapital; Zins und Amortisation vom immobilen Capital à 6 Proc. Per; Zins vom beweglichen Capital à 4 Proc. per; Unterhalt, Material für denselben, Löhne etc.,; Straßen, Eisenbahen etc. per Jahr; Allgemeine Unkosten, Administration etc., ebenso viel; Arbeitslöhne: Ofencapacität; Ofencapacität Da wir immer die stündliche Production berechnen, so ist diese Ausrechnung der Kosten per Stunde am bequemsten, indem die Erstehungskosten immer pro 1 Tonne = 1000 Kil. Product berechnet werden; man hat dann einfach die stündliche Production in obige Unkosten per Stunde zu dividiren. Es sey erstere für den Ofen von 100 Kub. Met. Capacität = 768 Kil., für 500 Kub. Met. Capacität = 3840 Kil., so sind die Kosten pro Tonne = 5,40/0786 = Fr. 6,90 und 13,00/3,840 = Fr. 3,38. Geben nun zwei verschiedene Betriebsarten, in einem Falle 353,8 Kil., im anderen Falle 1007 Kil., so sind die Kosten für den ersteren Betrieb bei der Ofencapacität = 100 Kub. Met. = 5,40/0,3538 = Fr. 15,20 und für den zweiten Betrieb Fr. 5,40/1,007 = Fr. 5,40. Und durch einen Ofen von 500 Kub. Met. Capacität lassen sich letztere Kosten sogar auf 13,00/5 . 1,007 = Fr. 2,60 reduciren. Von besonderem Interesse sind die ökonomischen Verhältnisse da, wo bei der Vergleichung zweier Betriebsarten, die eine eine Brennstoffersparniß, die andere eine Mehrproduction gewährt. Als Beispiele wollen wir die Betriebe auf Affinireisen in den Tabellen C und H (im Anhang) ausführen. Die Productionen und die denselben entsprechenden Darstellungskosten sind: für C = Fr. 5,40/0,708 = Fr. 7,60 für H = Fr. 5,40/0,568 = Fr. 9,68, dagegen ist der Brennstoffconsum beim Betriebe H um Kil. 356 per Tonne Fe kleiner. Wenn nun, wie das im Norden von England der Fall ist, die Tonne Kohks nur 12 Fr. kostet, so macht das 4,27 Fr., für welche der Betrieb C zu belasten ist. Damit stellt sich der ganze Gewinn des Betriebes H, veranlaßt durch eine Winderhitzung von 692°, nur auf 2,19 Fr. und es ist sehr fraglich ob eine solche übermäßige Winderhitzung nicht ebenso viel koste als diese Differenz beträgt. In Tab. F haben wir den Einfluß des Gehaltes der Erze nachgewiesen. Wenn solche 70 60 50 40 30 Proc. Eisen enthalten, so sind von denselben nöthig Kil. 1429 1666 2000 2500 3333 um 1 Tonne Roheisen darzustellen. Wäre nun der Preis des Erzes à 40 Proc. = 30 Fr. per Tonne, so würde der Werth der übrigen proportional Fr. 52,50; 45,00; 37,50; 30,00; 22,50 Fr. seyn. Nun wird aber der innere Werth dieser Erze ein anderer je nach der Betriebsmethode die man zu ihrer Zugutemachung anwendet. In Tab. F haben wir die stündliche Production für diese Erze bei kaltem Winde und bei dem gleichförmigen Consum von 1 Kohks pro 1 Fe gefunden: Kil. 262,7 255,0 245,3 230,8; die Kohks à Fr. 12 gerechnet, sind daher die Darstellungskosten = Fr. 32,55 33,17 34,01 35,39 pro Tonne; würde aber die Tonne Kohks Fr. 15 kosten, so wären diese = Fr. 35,74 36,17 37,02 38,39 Dividiren wir nun die Erstehungskosten für die Erze à 40 Proc. in die übrigen, so erhalten wir die Quotienten 0,9197 0,9373 0,9610 0 0,9309 0,9422 0,9643 0 Der wirkliche Werth der Erze wird nun erhalten wenn wir den ihrem Gehalte proportionalen Werth mit diesen Quotienten multipliciren. Wir haben dann für Kohks à 12 Fr. Fr. 48,30 42,20 36,00 30,00 Fr. 48,90 42,40 36,20 30,00 Anders verhält sich die Sache, wenn der Betrieb ein anderer wird. In Tab. G, in welcher dieselben Erze mit einem Minimum von Brennstoff aber auch mit kaltem Winde zu derselben Qualität Roheisen verschmolzen wurden, erhielten wir als stündliche Production: Kil. 185,6 199,9 215,4 232,2 233,9 bei Kohks-Ersparniß per Tonne von Kil. 640 527 413 260 0 Diese kosten à Fr. 12 Fr. 7,68 6,32 4,95 3,12 à Fr. 15 Fr. 9,60 7,90 6,19 3,90 Die übrigen Erstehungskosten sind: Fr. 29,09 27,01 25,07 23,25 23,08; ziehen wir von diesen die ersparten Kosten für Kohks ab, so bleiben Fr. 21,41 20,69 20,12 20,13 23,08 Fr. 20,49 20,11 18,88 19,35 23,08. Die Kosten-Verhültnisse sind dann: 1,0636 1,0278 0,995 0 1,1465 1,0589 1,0393 0,976 0 1,1937 Daraus ergibt sich der effective Werth der Erze für diesen Fall: Fr. 55,80 46,30 37,50 30,00 25,80 und Fr. 55,60 46,80 36,60 30,00 26,80 Verschmelzen wir aber dieselben Erze mit Kil. 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 und 1,5 Kohks, indem wir wie in Tab. E kalten Wind anwenden, den Brennstoffüberschuß aber durch die richtige Windmenge zur directen Reduction benutzen, so wird die stündliche Production: Kil. 284,5 266,7 269,5 254,7 275,4 Die Unkosten sind dann Kohks à Fr. 15 Fr. 35,12 38,25 39,53 42,20 42,15 Werden hingegen dieselben Erze ebenfalls mit kaltem Winde, ohne directe Reduction, mit durchgängig Kil. 1 Kohks verschmolzen, wie das gewöhnlich in der Praxis geschieht, so werden die stündlichen Productionen nach Tab. F Kil. 262,7 255,0 245,3 230,8 und die Erstehungskosten sind Kohks à Fr. 15 Fr. 35,55 36,17 37,01 38,40 Stellen wir aber den Preis der Kohks à 12 Fr., so werden diese Erstehungskosten Fr. 31,82 34,65 35,63 38,00 37,65 Fr. 32,55 33,17 34,01 35,40 Die reichsten Erze machen also den Vortheil der directen Reduction ohne Beihülfe der Winderhitzung sogar negativ. Dieses Verhalten macht sich selbst bei Winderhitzung auf 300° noch geltend, da sich in Tab. H die Kosten auf Fr. 5,40/0,3284 + 18,26 = Fr. 34,70 berechnen und erst bei 692° sind dann diese noch nach derselben Tabelle Fr. 5,40/0,3538 + 13,20 = = Fr. 28,46. In großem Contraste dagegen steht dann die Vermehrung der Production durch Elimination von Stickstoff, wo sich die Erstehungskosten bei nur 0,85 Kohks nach Tab. K auf Kohks (ebenfalls à 12 Fr.) Fr. 5,4/0,6377 + 10,20 = Fr. 18,67 stellen. Aus den wenigen hier angeführten Beispielen sieht man, von welcher Tragweite einerseits die Betriebsberechnung a priori ist, und andererseits wie nothwendig sie zur Erreichung der größtmöglichen Oekonomie ist, und wie diese von localen Verhältnissen so sehr abhängig ist, daß derselbe Betrieb selten in zwei verschiedenen Localitäten dieselben Vortheile bietet. §. 12. Mittel zur Ersparniß an Brennstoff. Wie wir gesehen haben, ist die directe Reduction nichts weniger als ein Mittel den Brennstoff zu ersparen und der heiße Wind, welcher gewöhnlich gleichzeitig mit ihr zur Anwendung kommt, beschränkt nur den Aufwand der durch jene veranlaßt wird. Ein ähnliches Verhalten zeigt die theilweise Elimination des Stickstoffes. Eine Gewichtseinheit Kohlenstoff theilt sich in Kohlenoxyd welches verbrannt, und in eben so viel Kohlenstoff als dieses enthält welcher zur Reduction der durch Verbrennung von jenem gebildeten Kohlensäure verwendet wird, und wir haben = 1,166 CO . 2400 – 0,5 . 3200 = 1198 W. E. als Production aus 1 Kohlenstoff gegen 2400 die wir sonst erhalten. Da diese Elimination des Stickstoffes aber sehr reiche und daher viele Wärme producirende Gichtgase gibt, so gestattet dieß den Wind und das in den Ofen zu führende Gas, ohne Beeinträchtigung anderer Bedürfnisse, bis auf einen gewissen Grad vorzuwärmen und dadurch den Wärmeverlust zu compensiren. Haben wir also bei der directen Reduction einen Mehrverbrauch an Brennstoff, welcher nur theilweise durch Erhitzung des Windes aufgehoben wird, so haben wir bei der theilweisen Elimination des Stickstoffes einen Wärmeverlust, der dann durch Beschleunigung der Reduction und Kohlung bei reichen Erzen mehr als aufgehoben wird, bei armen Erzen aber weniger vortheilhaft ist, obgleich diese Elimination bei Erzen von 40 Proc. noch mit der directen Reduction concurrirt. Als ein absolutes brennstoffersparendes Mittel ist die schon in den „Documenten“ vorgeschlagene und beschriebene Trennung der Vorwärmzone vom Ofenschachte aufzuführen, denn sie gestattet den ganzen Wärmebedarf der Vorwärmzone einem kleinen Theile der Gichtgase zu überbürden. Natürlich ist eine Brennstoffersparniß nur dann thunlich, wenn der effective Confum mehr als 1 Kohlenstoff beträgt, da sonst eine Verlangsamung der Reduction und Kohlung eintritt und nur wo der Brennstoff so theuer ist, daß er die Berechtigung zur Darstellung von Eisen überhaupt fraglich macht, könnte auch eine solche Verlangsamung vortheilhaft seyn. Die Trennung der Vorwärmzone bezweckt jedoch nicht eigentlich eine Brennstoffersparniß, sondern eine Mehrproduction ohne Vermehrung der Betriebskraft für das Gebläse. Diese Erhöhung der Production beruht darauf, daß die Reductionszone um ein Bedeutendes größer wird. So wird sie z. B. für den Betrieb N = 0,507 durch diese Trennung, während sie sonst 0,395 ist, und würde man nicht Brennstoff sparen wollen, so würde sie 0,559. Um die Veränderungen welche durch die Trennung der Vorwärmzone mit Ersparniß an Brennstoff vor sich gehen, recht klar zu machen, habe ich in Tab. Q die Betriebe der Tab. J und N auf ihre Wärme-Statik und daraus folgende Production berechnet. Die Erstehungskosten für J sind dann Fr. 5,40/1,991 + 22,47 = Fr. 25,18 gegen Fr. 5,40/1,818 + 26,10 = Fr. 29,07 für N sind dann Fr. 5,40/1,172 + 26,98 = Fr. 31,58 gegen Fr. 5,40/1,109 + 30,00 = Fr. 34,87 In beiden Fällen ist die Mehrproduction aus erwähnten Gründen nur unbedeutend, dagegen ist die Ersparniß für J= Fr. 29,07 – 25,18 = Fr. 3,89 und für N = Fr. 34,87 – 31,58 = Fr. 3,29. Diese Ersparniß ist also ungefähr eben so groß, als wenn wir die Schachtcapacität von Kub. Met. 100 auf Kub. Met. 500 erhöhen. Eine weitere Ersparniß gewährt die in neuester Zeit von Ferrie angegebene Construction zur Verkohkung der Steinkohlen im Ofen selbst, indem er sowohl Vorwärm- als Reductionszone von oben durch einen Theil der Gichtgase erwärmt. Nur hat jene Construction den Nachtheil, daß sie nicht wie die getrennte Vorwärmzone den Kraftaufwand für das Gebläse vermindert, aber das Princip, die Reductionszone von oben zu erwärmen, kann auf andere Weise zur Ausführung kommen und dann auch ohne Brennstoffersparniß die Production bedeutend erhöhen. Die zur Verwendung kommende Brennstoffmenge muß unter allen Umständen so groß seyn, daß sie dem Wärmebedarf genügt, d. h. daß Production und Consum an Wärme sich die Waage halten. Dieser Bedarf wechselt mit dem Gehalte der Erze, wie Tab. G (im Anhang) zeigt, zwischen 0,6 und 1,22 Kohks à 91 Proc. Dann wird er namentlich durch directe Reduction je nach Art der Erze (ob solche FeO oder Fe2O3 enthalten) und je nach der Menge des direct reducirten Eisens bis um 0,589 Kohks à 91 Proc. gesteigert. Ist daher das disponible Erz von hohem Gehalte, so hat diese Steigerung keinen ökonomischen Nachtheil, weil dann die Summe 0,6 + 0,589 = 1,189 wenigstens die Reduction und Kohlung sich mit normaler Geschwindigkeit vollziehen läßt; hingegen ist dann die Erwärmung des Windes ohne Werth und eher der Oekonomie entgegen, während bei Erzen niedrigen Gehaltes jener Brennstoffüberschuß, welcher doch die Reduction und Kohlung nur um 1/5 beschleunigt, theilweise durch Erhitzung des Windes ersetzt werden kann. Wie man im Allgemeinen verfahren muß, um die der Oekonomie zuträglichste Brennstoffmenge zu bestimmen, darüber geben die Tabellen A bis Q, welche wir dieser Abhandlung anhängen, Auffchluß für alle vorkommenden Fälle. Speciell aber zeigt uns die Tabelle D, wie der Brennstoff einerseits als Wärme producirend, andererseits als Reductionsmittel sich verhält, und die Berechnung auf die Erstehungskosten gestattet uns dann das Resultat herauszufinden, welches der größtmöglichen Oekonomie entspricht. Die Resultate dieser Tabelle D sind: Kohksconsum à 91 Proc. Kil. 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 stündliche Production Kil. 209,1 230,0 246,7 266,3 277,6 272,6 269,1 264,9 269,1 die Fabricationskosten sind; Fr. 25,82 23,48 21,89 20,28 19,45 19,81 20,07 20,38 20,07 für Kohks à Fr. 15 = Fr. 10,50 12,00 13,50 15,00 16,50 18,00 19,50 21,00 22,50 –––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Erstehungskosten excl. Erze Fr. 36,32 35,48 35,39 35,28 35,95 37,81 39,57 41,38 42,57 Die vortheilhafteste Brennstoffmenge ist also = 1 Kil. Kohks, obgleich 1,1 Kohks die größte Production gewähren. Wären die Kohks theuerer als Fr. 15, so würde der geringste Consum der vortheilhafteste seyn, so wie umgekehrt wohlfeilere Kohks den Consum 1,1 oder 1,2 der Oekonomie entsprechender machen würden. Außer dem Einflüsse welchen die Brennstoffmenge auf die Reduction und Kohlung des Eisens ausübt, sind dann noch das Reductionszonen-Verhältniß = η und der Gicht-Modulus = v, welche auf die Production und folglich auch auf die Oekonomie Wirten, von Bedeutung. Das Verhältniß = η wächst, wie die Tabelle D zeigt, mit der Zunahme des Brennstoffes, bis es bei 1,5 die Production selbst wieder größer macht, daher in seiner Wirkung die Oberhand über den Gicht-Modulus gewinnt, obgleich derselbe stets mit dem Brennstoffe im Allgemeinen zu Ungunsten der Production zunimmt. Der Werth η hängt großentheils von der Temperatur W/w = T ab, welche in die Schmelzzone gelangt, und diese Temperatur wird um so kleiner als die Brennstoffmenge groß wird, und je geringer diese Temperatur, desto kleiner wird das Volumen der Schmelzzone und dagegen das der Reductionszone entsprechend größer, wie dieß die Tab. D nachweist. Uebrigens sind in der Tab. D sämmtliche Brennstoffmengen noch zu hoch für Erze von 70 Proc. Gehalt, was sich aus den evacuirten Wärmemengen ergibt, die mit den Gichtgasen ohne Nutzen evacuirt werden. Allerdings darf man nicht mit Hrn. Bell dahin trachten die Evacuation = 0 zu machen, denn wenn die Feuchtigkeit der Luft, die wir immer gleich dem mittleren Jahresgehalte angenommen haben, größer wird, so wird auch der Wärmeconsum wachsen. Dieser Consum ist z. B. für Kil. 0,7 Kohks = 179 W. E.; derselbe kann nun bei eintretendem Regenwetter oder Nebel sich verdoppeln, also 358 W. E. werden, und nicht nur die evacuirte Wärmemenge reducirt sich dann von 417 W. E. auf 238 W. E., sondern auch die Wärmeproduction wird um C 0,033 · 2400 = 79 W. E. vermindert, so daß die evacuirte Menge statt 417 = 417 – 238 + 79 = 100 W. E. wird, was dann die Evacuationstemperatur von 285° auf 100/1,153 = 87° herunterbringt. Diese Temperatur ist allerdings noch mehr als genügend um Betriebsstörungen vorzubeugen, aber diese Garantie haben wir nicht mehr, wenn die normale Evacuationstemperatur kleiner als 120° ist. Ein kleiner Brennstoffüberschuß ist daher eine Assecuranz gegen Zufälle. Es kann aber auch vorkommen, daß man genöthigt ist eine größere Brennstoffmenge zum Consum zu bringen als ein solcher freiwilliger Ueberschuß beträgt; dieß ist namentlich bei stattfindender directer Reduction der Fall, wo die Wärmeabsorption in der Schmelzzone so bedeutend ist, daß sie die Temperatur in derselben unter den Schmelzpunkt des Schmelzmateriales herunterdrückt, und man muh dann durch die Quantität der Wärme, d. h. durch Vermehrung des Brennstoffes diesem Umstände begegnen. Ob eine solche Vermehrung erforderlich sey, erfährt man schon bei Anfertigung der Statik der Wärme. Wahrscheinlich hat gerade diese nothwendige Ursache des Mehrconsumes zu der Methode Veranlassung gegeben, welche die Praktiker allgemein befolgen, um die nach ihrer Ansicht richtige Brennstoffmenge zu bestimmen, die darin besteht, die Leistung des Gebläses zu einer constanten zu machen und dem Brennstoffe nach und nach mehr Erz aufzubürden, bis das Product so nahe als möglich der Qualität entspricht die man beabsichtigt. Dabei weiß man aber nicht, ob man nicht dennoch bedeutend mehr Brennstoff consumirt als nöthig wäre und als der Oekonomie entspricht, weil dieser Ueberschuß dann ein Regulator für die Durchsetzzeit wird, indem er überschüssigem Winde als Futter dient und das zu schnelle Sinken der Gichten hindert. Aus dieser Ursache ist wenigstens ganz unzweifelhaft die Meinung entstanden, daß man zur Darstellung von Gießerei-Eisen mehr Brennstoff bedürfe als zur Darstellung von Affinireisen, welche ganz irrig ist; denn zur Darstellung ersteren Productes bedarf man einer weniger basischen Schlacke, daher auch einer geringeren Menge an Kaltstein, und da das Schlackenmaterial weit mehr Wärme zu seiner Schmelzung bedarf als das Roheisen, so muß also der Wärmeconsum kleiner und nicht größer werden. Man wähnt, eine größere Brennstoffmenge gebe einen heißeren Ofen und da graphitreiches Gießerei-Eisen eines heißeren Ofens bedürfe, so sey dieß das richtige Mittel dafür. Wir haben aber bereits gezeigt, und alle unsere Betriebsberechnungen beweisen es, daß die Ofentemperatur dann am größten wird, wenn der Brennstoff in kleinster Menge vorhanden ist; nur die Wärmequantität, nicht die Intensität wird durch die Brennstoffmenge vermehrt. Als Illustration zu dem eben Gesagten dient besonders die Tab. H, in welcher die Darstellung von Gießerei-Eisen und von Affinireisen für gleiche Brennstoffconsume neben einander gestellt sind; ersteres Product hat bei 300° Windtemperatur eine um 476–384 = 92° und bei 692° Windtemperatur eine um 192–81 = 111° höhere Evacuationstemperatur, daher würden in der That in diesen beiden Fällen 92 · 1,821/2400 = 0,070 und 111 · 1,596/2400 = 0,061 Kohlenstoff weniger für das Gießerei-Eisen nöthig seyn, was in Geld umgesetzt eine mögliche Ersparniß von Fr. 1 per Tonne Product beträgt. Ich würde ein sehr reicher Mann werden, wenn mir alle die Franken zukämen, die heut zu Tage noch in sämmtlichen Hohöfen auf diese Weise unnütz durch die Gichten gehen, und wenn alle Mittel welche wir als zur Oekonomie führend aufgezählt haben, zur rationellen Anwendung kämen, so würde das ein Einkommen von vielen tausend Franken täglich abwerfen. §. 13. Anwendung der Steinkohle als Brennstoff. Nicht alle Arten von Steinkohle können den Kohks substituirt werden, namentlich sogenannte backende Steinkohlen werden durch den Destillationsproceß so aufgeschwollen, daß sie in Form von Kohts ein viel größeres Volumen einnehmen als sie in Form von Steinkohle eingenommen hatten; aber eben diese Eigenschaft macht sie zur directen Anwendung, im Hohofen untauglich, weil sie nach vollendeter Verkohkung nur mit Gewalt, mit großer Kraftanwendung aus den Apparaten entfernt werden können in denen jene Operation vor sich geht. Wenn auch der Hohofenschacht sich nach unten hin erweitert, so würden solche backende Steinkohlen entweder gar nicht niederrücken oder wenigstens das Bestreben haben, als zusammengebackene Masse den Durchmesser beizubehalten welchen sie am Orte ihrer Zusammenbackung eingenommen haben. Und auch abgesehen von solchen Schwierigkeiten, würden jedenfalls die von unten aufströmenden Gase in der backenden Masse einen Widerstand finden der ihren Durchgang in bedeutendem Maaße hemmen müßte. Die schottischen trockenen Steinkohlen, welche eine lange Flamme geben, scheinen allein sich zur directen Anwendung ohne Beisatz von Kohks zu eignen, während alle anderen Arten mit mehr oder weniger Kohks gemischt werden müssen, oder selbst nicht auf diese Weise verwendbar sind. Die Darstellung der Kohks in sogenannten Kohksöfen kostet per Tonne nur Fr. 1,50 bis Fr. 1,80. Es sind also weniger diese unbedeutenden Kosten Veranlassung diesen Proceß zu umgehen, als die wohl nicht ganz unbegründete Ansicht, daß die bei der Verkohlung frei werdenden Gase auch als Reductionsgase auf die gleichzeitig vorhandenen Erze einwirken müssen, wodurch dann die Production vermehrt wird. In wie fern die durch die Destillation der Steinkohlen entwickelten Gase die Reduction der Erze befördern, läßt sich gerade an den schottischen Hohöfen nicht ermitteln, da in Schottland gleichzeitig Erze zur Anwendung kommen, welche außerordentlich leicht reducirbar sind, die sogenannten Blackbands; wir können daher nur die Beschleunigung der Reduction constatiren, ohne im Stande zu seyn, den Antheil daran durch die reicheren Gase und durch die Reducirbarkeit der Erze besonders zu bestimmen. Neben diesen zwei Ursachen der Beschleunigung wirkt dann aber ein dritter Factor, welcher diese Beschleunigung wieder sehr beeinträchtigt, und dieser ist der Wärmeaufwand welcher nöthig ist um die Gase und Dämpfe aus den Steinkohlen zu entbinden. Dieser Wärmebedarf kann natürlich nur aus dem Brennstoffe geliefert werden der im Hohofengestell zur Verbrennung kommt, wodurch nothwendig der Consum im Ofen selbst wie bei der directen Reduction größer wird oder vielmehr würde, wenn man nicht denselben theilweise durch heißen Wind ersetzen könnte. Wie groß ist nun der Wärmeaufwand welcher zur Abtreibung der flüchtigen Producte aus den Steinkohlen erforderlich ist? Da wir die Dichte dieser Producte nicht kennen, so ist es unnütz diesen Aufwand durch Rechnung bestimmen zu wollen; wir können aber diese Frage sehr einfach zur Lösung bringen, wenn wir die Erfahrungen in der Leuchtgasfabrication zu Hülfe nehmen, und diese sind: daß 1/5 der abgetriebenen Kohlen zur Destillation erforderlich ist. Wir haben also einfach 1/5 der im Ofen producirten Wärmemenge auf die Vorwärmzone zu setzen, um die Statik der Wärme festzustellen. Die schottischen Steinkohlen enthalten in 100 Theilen: C 77,30, H 5,05, O 9,19, N 1,21, S 0,80, Asche 6,45. Nehmen wir nun an, aller O bilde Wasser, so haben wir: O 9,19 + H 1,02 = 10,21 HO, ferner H 4,03 + C 24,18 = 28,21 CH, dann werden noch frei 1,21 N und 0,80 S zusammen 40,43 flüchtige Producte und es bleiben 59,57 Kohks enthaltend 6,45 Asche, also Kohks 59,57 mit einem Gehalte von 89 Proc. C. Dieß ist auch der Ertrag welchen man aus schottischen Steinkohlen in Kohksöfen erhält. Nun haben nach Gruner und Lan die schottischen Hohöfen 200 Kub. Met. Schachtcapacität und produciren in 24 Stunden = 26 Tonnen des bekannten schottischen graphitreichen Gießerei-Roheisens. Der Brennstoffaufwand ist 2,3 Steinkohle pro 1 Fe und auf 1 Fe kommen 1,94 geröstete, also Fe2O3 haltende Erze. Wir haben folglich Kohks 2,3 · 59,57/100 = 1,370 à; 89 Proc. = C 1,219 Obgleich diese Kohlenstoffmenge bedeutend größer ist als diejenige welche sonst Erz von 50 Proc. erfordert, so können wir doch nur sehr wenig Eisen durch directe Reduction gewinnen, wenn dem außergewöhnlichen Bedürfnisse in der Vorwärmzone genügt werden soll. Wir haben dafür φ = 0,1 = 0,214 = C 0,021 Textabbildung Bd. 201, S. 412 Consum d. Aq im Winde; es kommen zur Verbrennung; Wärmeproduction; Consum d. Aq im Winde; Specifische Wärme der d. Wind eingeführt; Gase in Vergasungszone; Specifische Wärme der d. Wind eingeführt; Gase in Vergasungszone; Vorwärmen der Kohks; Wärmevorrath in Vergasungszone; Eisen und Schlacken erlangen Man beachte, daß diese Anfangstemperatur der Schmelzzone eine außerordentlich hohe ist, was der Erhitzung des Windes zuzuschreiben ist, dessen zugeführte Wärme nicht wie bei großer directer Reduction schon in der Schmelzzone, sondern erst in der Vorwärmzone Verwendung findet. Auch der Zuschlag an Kalkstein ist sehr gering = 0,4 pro 1 Fe, was auf 0,940 Schlackenmaterial im Erze = 0,224 Kalk ausmacht, so daß die Gesammtschlacke sehr sauer ist. So sind also die Bedingungen um recht viel Silicium in die Producte zu bringen und durch dasselbe den Kohlenstoff als Graphit auszuscheiden, in außerordentlicher Weise erfüllt. Der Wärmeconsum in den verschiedenen Zonen ist nun: Textabbildung Bd. 201, S. 413 Vorwärmzone, Kohks; Erz; W. E; CaO CO2; zur Destillation der Kohle; Reductionszone, Kohks; Erz; CaO, CO2; Verbindungswärme aus CO2 vom CaO, CO2; Schmelzzone, Kojks; Schmelzzone, Eisen; Schmelzzone Schlacken; latente Wärme, Eisen; latente Wärme, Schlacken; directe Reduction; Vergasungszone, Gisen; Vergasungszone, Schlacken; die Transmission der Ofenwände; und es bleiben zur Evacuation 318 W.E.; Die specifische Wärme der Gichtgase wird seyn: vorhandenes CO = 2,844 davon werden; zu CO2 verbrannt, durch Reduction; zu CO2 verbrannt, durch Kohlung; entstammend von CaO; Daher ist die Evacuationstemperatur; Die Wärmecapacität; der Zonen ist; daher die Zonen-Verhälmisse Nun bietet sich eine kleine Schwierigkeit dar; wir wissen nämlich nicht genau wie groß der Kohlungsgrad dieser Producte ist, denn nach den vorhandenen Analysen schwankt er zwischen 3 und 5 Proc. Wir nehmen daher 4 Proc. als das Normale an. Da nun 0,1 Fe direct reducirt wird und nur 0,9 wirklich gekohlt, so wird der Kohlungsgrad = 4,444 Proc. und der Werth p = 6,524. Als Reduction und Kohlung beschleunigend kennen wir nur was den Gasen von unten zukommt und müssen erst erfahren wie groß die Beschleunigung durch die außerordentliche Reducirbarkeit des Erzes und durch die Destillationsgase ist. Wir setzen: m = 1 + 1,219 – 1/5 + 1,219 . 0,1/5 = 1,0682. Darnach berechnet sich nun die stündliche Production = 200 · 0,336 · 6,524/p″ · 0,00449 = P″ = 312,5 p″ m = P′ = 333,8 p′ + 333,8 · 0,1/0,9 = P = 370,9 Der Gicht-Modulus = v ist nämlich Textabbildung Bd. 201, S. 414 Kohks; Erz; CaO, CO2; Kub.Met. Nun ist aber die effective stündliche Production = 26000/24 = Kil. 1083. Somit wäre P - P′ = 1083 - 108,3 = 974,7 und dann die Beschleunigung durch Reducirbarkeit des Erzes und Destillationsgase = 974,7/333,8 = 2,290, daher der wahre Werth von m = 1,0682 · 2,920 = 3,1192 und wir haben p″ m = 312,5 · 3,1192 = P′ = 974,7 und P = 974,7 + 974,7 · 0,1/0,9 = 1083 Kil. Fe. Nach dem im Reductometer beobachteten Verhalten von ungeröstetem Spatheisenstein zu urtheilen, würde etwa die Hälfte der Beschleunigung = 2,920 dem Erze, die andere Hälfte den Destillationsgasen zuzuschreiben seyn. Es ist nicht zu bestreiten, daß die Anwohner der Clyde von der Natur außerordentlich begünstigt sind, indem sie unter ihrem Boden solche Schätze von Steinkohlen und Erzen haben, welche in ihrer Qualität in Beziehung auf Oekonomie zur Darstellung von Roheisen so ausgezeichnet sind; aber der von der äußeren Natur weniger begünstigte Mensch findet, wenn er sich nur dafür die Mühe geben will, in sich selbst, durch seine intelligenten Kräfte einen Ersatz, indem er nach Mitteln sucht, welche jene von der Natur gewährten Vortheile sogar übertreffen. Wir verweisen auf Tab. K (im Anhang), in welcher wir den Betrieb auf ein ähnliches Roheisen vermittelst Elimination des Stickstoffes mit ganz gewöhnlichen Erzen dargestellt haben, und der mit 0,85 Kohks stündlich 637,7 Kil. Fe für 100 Kub. Met. Schachtcapacität producirt, und bei 200 Kub. Met. Schachtcapacität = 1275,4 Kil. produciren würde. Die Erstehungskosten dieser Betriebe stellen sich: Fr. 7,60/1,083 = Fr. 7,02 plus 2, 3 Steinkohlen à Fr. 7 = 16,10; in Summa Fr. 23,12. Fr. 7,60/1,2754 = Fr. 5,95 plus 0,85 Kohks à Fr. 15. = Fr. 12,75; in Summa Fr. 21,70. (Die Fortsetzung folgt im nächsten Heft.)