XI. Studien über den Hohofen zur Roheisen-Darstellung; von C. Schinz. (Fortsetzung von S. 538 des vorhergehenden Heftes.) Schinz, Studien über den Hohofen zur Darstellung von Roheisen. §. 17. Schluß-Betrachtungen. Alle Betriebsverhältnisse im Hohofen lassen sich analytisch durch die Formeln (P – P')/m = P'';   Vη/P''v = Z und P''/Z = p und synthetisch durch Vηp/P'v = P'' und P''m = P ausdrücken. P = der totalen Production. P' = dem Antheile welcher durch directe Reduction gewonnen wird. P'' = dem Antheile welcher durch 1 Kohlenstoff auf 1 Fe durch die Gase reducirt wird. m = den die Beschleunigung oder Verlangsamung der Reduction und Kohlung bewirkenden Ursachen. η = dem Verhältnisse des Volumens der Reductionszone. V = der Schachtcapacität des Ofens. v = dem Gicht-Modulus. Neben diesen sieben Werthen, welche bei bekannten Betriebsweisen zum Theile schon gegeben sind und die bei Betriebsberechnungen a priori zum Theil unserer Willkür je nach unserer Absicht überlassen sind und bestimmt werden können, ist dann noch die Windmenge ein achter Factor, welcher mit allen übrigen in Uebereinstimmung zu bringen ist, und der alle anderen modificirt insofern er nicht von vornherein sich nach jenen richtet. Die stündliche Production = P ist bei ausgeführten Betriebsweisen immer bekannt; sie ist das Resultat der Gesammtwirkung aller übrigen Factoren und daher auch äußerst ungleich, sie kann in ein und demselben Ofen zwischen 185 und 6300 wechseln. Der Werth P' dagegen ist ganz unbekannt in den praktisch ausgeführten Betrieben, dagegen unserem Willen anheim gegeben wenn wir den Betrieb nach unserer Vorausberechnung in's Werk setzen wollen. Es kann P' = 0 seyn, aber nie mehr als die Hälfte von P. Um P' in einem schon vorhandenen oder in früherer Zeit vorhanden gewesenen Betriebe zu erkennen und zu bestimmen, haben wir nur selten die nöthigen Anhaltspunkte und wir können dann nur durch Einführung verschiedener Werthe von P' erfahren welcher derselben etwa der wahrscheinlichste sey. Daher ist auch der Factor P'' welcher aus (P – P')/m resultirt, nur dann positiv bestimmbar, wenn P' bekannt ist oder nach unserem Willen bestimmt werden kann. Von ganz außerordentlicher Elasticität ist der Factor m und dieser ist es welcher die Production in so weiten Grenzen sich bewegen läßt; er ist auch derjenige welcher unserem Willen und unserer Absicht den größten Spielraum läßt, durch den wir Brennstoffconsum und Production in das günstigste Verhältniß setzen können. Wenn der Kohlenstoff welcher in den Gichten auf 1 Fe kommt, weniger als 1 ist, so wird auch m kleiner als 1 und es tritt eine Verlangsamung der Reduction und Kohlung ein, daher auch das Minimum der Production. Es kann aber neben dieser Ursache der Verlangsamung auch eine solche der Beschleunigung stattfinden und dadurch die Production wieder gehoben werden. m wird größer als 1 d.h. beschleunigend: 1) durch Erhöhung des Kohlenstoffes welcher auf 1 Fe kommt; 2) durch directe Reduction eines Theiles der Erze; 3) durch theilweise Elimination des Stickstoffes in den Verbrennungsproducten; 4) durch Erwärmung des Inhaltes der Reductionszone durch Gichtgase, so daß diese von unten bis oben eine Temperatur von 800° bis 1000° hat, und 5) endlich durch die Anwendung von Erzen großer Reducirbarkeit, namentlich von Erzen welche FeO + CO² enthalten. Wäre die Production P'' für 1 Kohlenstoff auf 1 Fe = 100, so würde sie durch Verminderung des Kohlenstoffes auf 0,8 = P''m = 100 . 0,8 = 80 werden; erhöhen wir dagegen den Kohlenstoff auf 1,2, so wird P''m = 100 . 1 + (1,2 – 1)/5 = 104. Soll nun die Hälfte des Erzes direct reducirt werden, so wird im ersteren Falle m = 0,8 . 1 + (0,8 . 0,5)/5 = 0,964 und P''m = 96,4; im zweiten Falle m = 1 + (1,2 – 1)/5 + (1,2 . 0,5)/5 = 1,16 und P''m = 116. In diesen beiden letzteren Fällen ist dann das Gesammt-Product zweimal so groß, nämlich 192,8 und 232, während ohne directe Reduction es nur 80 und 104 ist. Substituiren wir der directen Reduction die Elimination der Hälfte des Stickstoffes, so wird m = 1 + (51,5 – 35) . 0,06817 + 0,8 oder 1 + (51,5 – 35) . 0,06817 . 1,04 = 1,6998 oder 2,2098, und die Gesammt-Production = P''m = 170 und 221. Darnach würde der Betrieb mit directer Reduction vortheilhafter seyn als derjenige durch Elimination des Stickstoffes. Dem ist aber nicht immer so, denn die directe Reduction fordert in der That einen sehr bedeutenden Mehrconsum an Kohlenstoff, welcher durch Erhitzung des Windes nur theilweise beschränkt wird. Namentlich für reiche Erze gewährt die Elimination des Stickstoffes viel günstigere Resultate als die directe Reduction. Wir finden in Tab. H für Erz à 70 Proc. für Gießerei-Eisen bei hälftiger directer Reduction bei Wind von 300° die Gesammt-Production = 328,4; den Kohksconsum = 1,522 692°   „         „               „ = 353,8   „             „ = 1,1 in Tab. K ebenfalls Gießerei-Eisen mit Elimination von 1/2 N       eine Gesammt-Production = 637,7; den Kohksconsum = 0,86 bei Betrieb auf Affinireisen gibt die Elimination von 1/2 Stickstoff: Tab. L für Erz von 70 Proc. Gesammt-Product   943,4 und Kohksconsum = 0,92 Tab. M   „    „    „ 40    „              „ 1046 „ „ 1,5 Tab. N   „    „    „ 30    „ je nach Wind- und 2    Gastemperatur = 1074 und 1109 „ „    die directe Reduction zur Hälfte gibt: Tab. H für Erz von 70 Proc Wind 300° = Gesammt-Production   524 und Kohksconsum = 1,522 Tab. H für Erz von 70 Proc. Wind 692° =             „   568 „ „ 1,1 Tab. J für Erz von 30 Proc. Wind 300° =             „ 1666 „ „ 1,592 Tab. J für Erz von 30 Proc. Wind 600° =             „ 1818 „ „ 1,602 Man wird also einerseits dem Gehalte der Erze, andererseits dem Brennstoffconsum Rechnung tragen müssen, um zu finden welche Betriebsmethode die vortheilhaftere ist, sowie dem Preise der Erze und des Brennstoffes, da diese erst endgültig über das ökonomische Betriebsresultat entscheiden. Unabhängig von der übrigen Betriebsmethode ist die Erwärmung der Reductionszone durch Gichtgase; sie erhöht, wie wir gesehen haben, den Werth m um das Anderthalbfache. Diese Erwärmung durch Gichtgase kann aber auch eine Brennstoffersparniß bewirken, indem die von den Gichtgasen gelieferte Wärme einen Theil derjenigen ersetzen kann, welche unten im Ofen durch Verbrennung geliefert wird. Dieß ist namentlich von Werth, wenn der Brennstoff sehr theuer ist oder wenn derselbe ohnedem vermöge der Armuth der Erze ein großer ist. Man wird also auch in diesem Falle erst durch Untersuchung der rein ökonomischen Verhältnisse entscheiden können, ob eine Brennstoffersparniß und in welchem Grade vortheilhaft sey. Als Mittel der Mehrproduction ist die Erwärmung der Reductionszone in allen Fällen anwendbar und ökonomisch, sowie die Anwendung leicht reducirbarer Erze und von rohen Steinkohlen; aber alle diese die Production vermehrenden Mittel steigern auch die Anforderung an das Gebläse, nur die Elimination macht davon bis zu einem gewissen Grade eine Ausnahme, weil das Gasvolumen nur halb so viel Stickstoff enthält und der eingeblasene Wind nur ein halb so großes Volumen hat als bei gewöhnlichem Betriebe. Die Schachtcapacität = V ist ein Werth welcher immer bekannt ist und der auch immer voraus zu bestimmen ist wenn ein Betriebsplan gemacht werden will. Der Einfluß der Schachtcapacität auf die Production blieb nicht nur unverstanden, sondern hat auch zu den merkwürdigsten Irrungen Anlaß gegeben. Die Epoche in welcher man anfing den Wind zu erhitzen, fällt mit derjenigen zusammen, in welcher auch die Schachtcapacitäten, die Gebläsemaschinen und die zu ihrem Betriebe verfügbare Kraft bedeutend vergrößert wurden; man hat also beinahe gleichzeitig drei Neuerungen eingeführt, von denen jede für sich eine Modification der Betriebsresultate herbeiführen mußte; statt aber allen dreien Rechnung zu tragen, hat man einseitig alle Erfolge dem erhitzten Winde zugeschrieben und gelangte so zu Angaben welche wirklich fabelhaft erscheinen; aber die Empirie begnügte sich eine unbegreifliche Wirkung anzuerkennen und als Erfahrungsresultat hinzustellen, statt die Ursache der erhaltenen Mehrproduction und der scheinbaren Brennstoffersparniß da zu suchen wo sie zu finden gewesen wäre. So lange man sehr kleine Oefen hatte, war man genöthigt die Schmelzmaterialien in ziemlich kleinen Stücken aufzugeben, weil sonst die leeren Räume an den Schachtwandungen sichtbar, zu groß ausgefallen wären, und die aufsteigenden Gase eher den Weg diesen Wandungen entlang als durch die Gichten hindurch gesucht, also den größeren Theil ihrer Wirkung verfehlt hätten. Sobald die Schachtcapacitäten bedeutend größer wurden, glaubte man der Sorge um richtige Verkleinerung des Gichtenmateriales enthoben zu seyn. Da nun aber, wie wir früher schon gezeigt haben, der Widerstand der Schmelzsäule mit der Größe der Stücke der Beschickung sehr wesentlich modificirt wird, so hat schon die Verschiedenheit der Stückgrößen in Beziehung auf den für den Wind zu überwindenden Widerstand die Menge desselben auch modificiren müssen. Hätten wir zwei Oefen und zwei Gebläse, deren Größe und Leistungsfähigkeit im Verhältnisse 1: 2 stehen, im kleineren eine Stückgröße von 3, im größeren von 5 Centimeter Durchmesser, und würde das Gebläse an und für sich in der Zeiteinheit einer Secunde 1 und 2 Kub.-Met. Wind liefern können, so wäre der Widerstand gegen den Wind im ersten Ofen = V = 1, im zweiten V = 2, und Vo = 6 und 12, die Höhen h = 15 und 20 Met. und die mittleren Querschnitte = S = 6,666 und 10 Quadratmeter, dann So = 1,3333 und 2,0000, daher die Geschwindigkeiten = Vo/So = v = 4,5 und 6, und die Druckhöhen = v²/2g = 1,033 und 1,835. Den geleisteten Widerstand können wir annähernd = pn annehmen, d.h. n = der Ofenhöhe = h dividirt durch den Durchmesser der Stücke, also n = 15/0,03 = 500 und 20/0,05 = 400, und np = 500 . 1,0327 und 400 . 1,835 = 516 und 734. Da wir aber für das größere Gebläse eine doppelt so große Kraft verfügbar haben, so kann es auch einen doppelt so großen Widerstand überwinden. Wir können daher V = 2,37 machen, Vo = 14,22, v = 7,11 und p = 2,578, daher np = 1031. Im kleinen Ofen können per Stunde verbrannt werden (1 . 3600)/(4,442 . 0,91) = 889, in großen (2,37 . 3600)/(4,442 . 0,91) = 2110 Kohks. Die Production müßte diesen beiden Quantitäten proportional seyn, wenn in beiden Fällen auf 1 Fe gleich viel Kohks kämen und der Betrieb identisch wäre. Bei rationeller Behandlung könnte man auch zu diesem Resultate gelangen. Dann würde das Productionsverhältniß = 1: 2,38 seyn, also größer als das der Capacitäten und der Leistungen der Gebläse, die 1 : 2 sind, was einzig und allein der Größe der Stücke der Beschickung zuzuschreiben ist. Wir haben aber in §. 5 gesehen, daß wenn die Durchmesser der Stücke sich wie 3: 5 verhalten, die nöthige Durchsetzzeit für denselben Grad der Kohlung wie 1 : 3,4 ist. Daher würde dann das Verhältniß der Production nicht mehr 1 : 2,38, sondern 1/1 : 3,40/2,38 = 1 : 1,43 seyn. Da man aber in der Praxis stets die höchst mögliche Windpressung haben will und kein Mittel besitzt um die richtige Windmenge zu bestimmen, so ist dieses Verhältniß ganz dem Zufall preisgegeben. Wir wissen jetzt, daß 0,96 Kohks vollkommen genügen um aus Erzen à 40 Proc. 1 Fe zu 4 Proc. zu kohlen und zu schmelzen; das weiß aber die Empirie nicht, und wenn sie es auch wüßte, so hat sie nicht die Mittel um diesen Consum pro 1 Fe inne zu halten. Daher ist sie darauf angewiesen den Kohksconsum höher zu machen als nöthig wäre. Es werden auch in der That für Gießerei-Eisen gewöhnlich 1,5 Kohks pro 1 Fe consumirt, was also einen Ueberschuß von 1,5 – 0,96 = 0,54 Kohks gibt, die einfach dem Winde als Futter dienen um ein schnelles Nachrücken der Gichten zu verhindern. Wenn nun neben der Vergrößerung des Ofens auch das Gestell weiter, die Düsen vermehrt und die disponible Betriebskraft verdoppelt wurde, so sind das Alles Umstände welche auf Vermehrung des Windquantums wirken, durch welche Vermehrung dann directe Reduction eines Theiles der Erze eintreten konnte. Dadurch ist der Consum zum Schmelzen und Kohlen wie vorher auf 0,96 Kohks gestellt plus 0,647 = (2828 . 0,5)/(2400 . 0,91) minus durch heißen Wind zugeführte Wärme = (0,873 . 5,747 . 5 . 300)/(2400 . 0,91) = 0,164, so daß der Consum = 1,443 würde. Daraus ergibt sich dann für den kleinen Ofen eine Reduction von 889/1,5 = 592 Fe, und für den großen 2110/1,443 = 1462. Es ist dieß also eine Mehrproduction im Verhältnisse von 1 : 2,47 und eine Brennstoffersparniß von 3,8 Proc. So erklärt es sich, wie eine Brennstoffersparniß constatirt werden konnte, trotzdem daß der reelle Bedarf bedeutend größer ist sobald directe Reduction eintritt. Unter sonst gleichen Umständen wird, wie wir gezeigt haben, durch Verdoppelung der Schachtcapacität auch die Production verdoppelt, weil ja auch das Volumen der Reductionszone und auch die Durchsetzzeit verdoppelt werden. Unter solchen Umständen hätte der kleine Ofen 616 Product geben müssen und das Verhältniß der Production wäre dann 1: 2,37, also größer als es unserer Annahme nach seyn müßte, weil eben die Umstände nicht absolut dieselben waren, sondern der kleine Ofen Stücke von 3 Centimeter, der große Stücke von 5 Centimeter Durchmesser enthielt. Man sieht daraus, wie sehr im Hohofen die scheinbar geringfügigsten Umstände eine Modification des Endresultates herbeiführen können. Ebenso ist das Verhältniß der Reductionszone = η ein Werth welcher durch eine große Anzahl verschiedener Umstände unendlich modificirt wird. Im Allgemeinen wird dieser Werth größer durch Mindergehalt der Erze (Tab. E), kleiner durch Vermehrung des Brennstoffes. Künstlich wird der Werth η sehr vortheilhaft vermehrt durch Trennung der Vorwärmzone vom Ofenschachte, indem die Reductionszone an Volumen proportional demjenigen der entfernten Vorwärmzone zunimmt. Eine solche Vergrößerung von η würde allerdings auch ohne ein so künstliches Mittel durch bloße Vermehrung der Schachtcapacität hervorgebracht werden, aber der Erfolg würde nicht derselbe seyn. Erstens gestattet die Trennung der Vorwärmzone eine Brennstoffersparniß welche dem Wärmeconsum in derselben gleichkommt; doch ist eine solche Ersparniß nur dann ökonomisch zulässig wenn der Consum größer als 1 Kohlenstoff pro 1 Fe ist, also bei Anwendung armer Erze und bei stattfindender directer Reduction. Zweitens hat auch die im Schachte liegende Vorwärmzone Antheil an dem Widerstande welchen die Schmelzsäule dem Eindringen des Windes entgegensetzt. Durch Abtrennung derselben wird zwar dieser Widerstand nicht geringer, aber man braucht im Verhältnisse zur Production weniger Betriebskraft, und das ist viel wichtiger als die dieselbe verschleudernden Empiriker glauben, da diese Betriebskraft meist ohnedem zu klein ist um das mögliche Maximum der Production zu erhalten. Die Werthe = p wechseln je nach der Durchsetzzeit welche zur mehr oder minder starken Kohlung der Producte erforderlich ist, und bleiben je nach diesem Grade der Kohlung constant. Ebenso ist der Gicht-Modulus = v eine Größe welche nach dem Brennstoffbedarfe, nach dem Gehalte der Erze und nach der Menge des nöthigen Flußmittels sich richtet, und die daher stets im Voraus bestimmt oder aus bekannten Betriebsverhältnissen berechnet werden kann, welche dann aber wie p constant bleibt. Je kleiner der Gicht-Modulus ist, um desto vortheilhafter wird der Betrieb. Aus diesem Grunde wird auch der Betrieb durch Elimination von Stickstoff vortheilhaft, weil nur die Hälfte des Brennstoffes in den Gicht-Modulus kommt und dieser daher immer verhältnißmäßig klein wird. Da die in den Gicht-Modulus eingehenden Stoffe, Erz, Brennstoff und Zuschläge, oft in ihrem Gehalte wechseln, und dadurch das erhaltene Resultat ebenfalls der Veränderung unterliegt, sogar Veränderungen welche der Qualität, dem Ofengange oder der Oekonomie nachtheilig sind, so ist es nothwendig, diese Stoffe öfter auf ihren Gehalt zu untersuchen, und um allfällige Veränderungen schnell wahrnehmen zu können, ist es zu empfehlen, diese Materialien nicht bloß dem Volumen sondern gleichzeitig auch dem Gewichte nach in den Ofen einzumessen, da dann eine eintretende Differenz im Verhältnisse zwischen Volumen und Gewicht alsbald zu erkennen gibt daß eine Differenz in der Qualität dieser Materialien eingetreten ist. Selbstverständlich sind unsere Annahmen des Gewichtes pro 1 Kub.-Met, dieser Materialien ebenfalls sehr wechselnde Größen, so wie die specifische Wärme derselben, so daß, wenn solche Betriebsberechnungen zum Zwecke wirklich auszuführender Betriebe gemacht werden sollen, es nothwendig ist die zur Disposition stehenden Materialien auch auf diese physikalischen Eigenschaften zu prüfen und ihre Werthe festzustellen. Leicht und wenig mühsam ist es, das Gewicht der Volumen-Einheit der Materialien zu bestimmen, umständlicher und schwieriger, die mit der Temperatur zunehmende specifische Wärme der Materialien festzustellen; dieß soll aber nicht abschrecken, diese zur Feststellung zu bringen, und wenn die Hütten-Beamten dazu nicht die nöthige Zeit haben, so sollte dieselbe durch specielle Fachleute vorgenommen werden, wie das in anderen Industriezweigen eingeführt ist, z.B. die Bestimmung des Wassergehaltes der Seide und manches Aehnliche. Die dadurch veranlaßten Kosten können nicht bedeutend seyn und kommen gar nicht in Betracht gegenüber der Zuverlässigkeit und Sicherheit welche dann die Vorausberechnung oder auch die analytische Controllirung des Betriebes gewähren. So einfach nun die eben ausführlich besprochenen Formeln zur Betriebsberechnung sind, so haben wir doch eine Menge von Mitteln kennen gelernt, durch welche die einzelnen Factoren in ihrer Wirkung erhöht oder vermindert werden können, um sie den localen Verhältnissen, der Oekonomie und unserer Absicht in Beziehung auf Qualität des Productes anpassen zu können. Vor Allem ist das Verhältniß zwischen der Größe der Production und dem Brennstoffconsum das Wichtigste. In §. 11 haben wir gezeigt, daß durch Vergrößerung der Production die Darstellungskosten zwischen sehr weiten Grenzen wechseln können, daß aber eine Vermehrung der Production auf Kosten des Brennstoffconsumes sehr bald in ihrer ökonomischen Wirkung aufgehoben wird. Dieß ist namentlich der Fall mit der jetzt so zu sagen ausschließlich zur Anwendung kommenden directen Reduction der Erze, welche speciell bei reichen Erzen aller Berechtigung entbehrt und unter allen Umständen die Qualität der Producte beeinträchtigt. Wenn auch die Rechnung eine Verminderung der Darstellungskosten ausweist, so ist andererseits der Marktpreis des schlechteren Productes geringer, und wohl noch schlimmer fahren Diejenigen welche ihre Producte selbst zu Eisen affiniren, wenn sie im Hohofen auf Kosten der Production Brennstoff ersparen um denselben dann durch ein langwieriges und kostspieliges Affinirverfahren wieder zu consumiren. Allerdings ist bei gleichbleibender Schachtcapacität die an ärmeren Erzen ausgeführte directe Reduction wenigstens scheinbar so vortheilhaft, daß die Eigner mancher Eisenhütten nicht leicht davon abzubringen seyn werden, aber die Wahrheit muß und wird am Ende auch da sich Bahn brechen und das wirkliche Interesse dadurch nur gewinnen, denn wer nicht vorwärts schreitet, der geht zurück. Nur da wo die Erze sehr theuer sind, kann ein Ersatz derselben durch Affinirschlacken die dann nothwendige directe Reduction rechtfertigen, daher sie auch in solchem Falle vielleicht nie gänzlich aufgegeben werden wird. Sonst aber wird gerade das Bestreben, durch Vergrößerung der Ofencapacitäten das Roheisen wohlfeiler darzustellen, zu der Erkenntniß führen daß nicht bloß ein Weg nach Rom führt und daß es auch noch einen kürzeren und besseren geben kann; denn je größer die Ofencapacitäten werden, desto größer wird auch der Widerstand der Schmelzsäule an und für sich, er vermehrt sich aber noch im quadratischen Verhältnisse mit dem Gasvolumen welches den Schacht passiren muß; sobald aber diese Steigerung eine gewisse Höhe erreicht hat, hört die directe Reduction von selbst auf, es gelangt dann nur noch so viel Wind in den Ofen als nöthig ist um alle vorhandenen Erze durch Gase zu reduciren und zu kohlen, und die Production nimmt nicht mehr im Verhältnisse der Schachtcapacität zu. Dabei wird Niemand seine Rechnung finden, insofern nicht gleichzeitig das Brennstoffquantum vermindert wird, welches dann wie bei den früheren sehr kleinen Oefen nur noch als Futter für den Wind dient, ohne einen entsprechenden Nutzeffect zu geben. Der Betrieb Tab. J producirt bei der Windtemperatur von 300° = Kil. 1666 Fe mit einem Aufwande an Kohks von Kil. 1680 per Tonne, und bei der Windtemperatur von 600° = Kil. 1818 Fe mit einem Kohksconsum von Kil. 1740 per Tonne. Das zur hälftigen directen Reduction nöthige Windquantum ist in diesen beiden Fällen – Kub. Met. 2,7720 und Kub. Met. 3,1296 per Secunde. Würde nun die Schachtcapacität zum Zwecke einer vermehrten Production verdoppelt, so würden die nöthigen Windquantitäten = Kub.-Met. 5,5440 und Kub. Met. 6,2592 per Secunde werden. Daß ein solches Windquantum bei bedeutend gesteigertem Manometerstande gar nicht oder nur mit Aufwand einer übermäßig großen Betriebskraft und von allerlei Uebelständen begleitet, geliefert werden kann, haben wir bei verschiedenen Gelegenheiten auseinander gesetzt und brauchen daher hier nicht weiter darauf zurückzukommen. Vergleichen wir nun mit dem Betriebe J denjenigen der Tabelle G für gleiche Erze à 30 Proc., so finden wir bei kaltem Winde und ohne directe Reduction eine Production von Kilogrm. 233,9 Fe, einen Kohksconsum von 1220 Kil. per Tonne und einen Windbedarf von 0,310 Kub. Meter. Unter der Bedingung daß die Schachtcapacitäten bei beiden Betrieben dieselben seyen, erscheint der Betrieb G als äußerst vortheilhaft; übertragen wir ihn aber auf eine Schachtcapacität von Kub.-Met. 500, so wird die stündliche Production = Kil. 1169,5 Fe und das nöthige Windquantum = Kub. Met. 1,550 per Secunde. Dieses letztere erfordert weder einen außergewöhnlichen Manometerstand, noch einen Kraftconsum wie er beim Betriebe j selbst für Kub. Met. 100 Schachtcapacität nöthig ist; die Windlieferung wird daher nicht nur sehr leicht seyn, sondern auch weniger kosten, und berechnen wir die Unkosten der Darstellung, so ergibt sich: Wind 600°. für J = Fr. 5,40/1,818 = Fr. 2,97 plus 1,74 . 15 = Fr. 26,10.       Total Fr. 29,07. V = 500 Kub. Met., für G = Fr. 13/1,1695 = Fr. 11,12 plus 1,22 . 15 = Fr. 18,30.       Total Fr. 29,42. Wir ersparen also per Tonne 0,52 Kohks, die Kosten der Winderhitzung, die Kosten einer viel größeren Betriebskraft für das Gebläse, und kommen neben dem auf Erstehungskosten welche per Tonne nur um 35 Centimes größer sind. Ich denke dieses Beispiel zeigt klar, wie unberechtigt der heiße Wind und die directe Reduction sind, wenn nicht locale Verhältnisse wie theuere Erze dazu gewissermaßen zwingen. Uebrigens sollte die Verwerthung von Affinirschlacken eher beim Betriebe auf Gießerei-Eisen als auf Affinireisen stattfinden, da ersteres Product eher eine Verunreinigung durch Schwefel und Phosphor ohne Nachtheil ertragen kann als letzteres. Wenn nun bei Anwendung directer Reduction eine Vergrößerung der Schachtcapacität unthunlich ist, so ist dagegen, wie Tab. Q zeigt, eine Brennstoffersparniß durch Trennung der Vorwärmzone möglich und es sind dann die Erstehungskosten Fr. 5,40/1,9912 = Fr. 2,71 + 15 . 1,498 = Fr. 22,47, total = Fr. 25,18. Die nöthige Windmenge ist dann nach Tab. Q = Kub. Met. 2,8601, so daß dennoch die Schachtcapacität nicht größer gemacht werden kann. Anders verhält sich die Sache, wenn die directe Reduction ausgeschlossen ist. Dann können wir größere Brennstoffersparniß eintreten lassen und gleichzeitig die Production vermehren, und zwar so daß vermöge der geringeren Brennstoffmenge das nöthige Windquantum sogar noch kleiner wird. Wenden wir dabei als Mittel der gleichzeitigen Brennstoffersparniß und der Mehrproduction die Trennung der Vorwärmzone und die Erwärmung der Reductionszone durch Gichtgase an, so stellt sich die Rechnung wie folgt: Die Vorwärmzone absorbirt nach Tab. G = 492 W. E. die Reductionszone     „          „       „    „ = 688     „ ––––––––––––   1180 W. E. = 1180/2400 = C = 0,492 = Kohks 0,541, die nun nicht mehr im Ofen verbrannt werden müssen; der Kohksconsum reducirt sich also auf 1,220 – 0,541 = 0,679. Die Zonenverhältnisse der Reductions- und Schmelzzone sind: 0,407 und 0,269; wird nun die Vorwärmzone abgetrennt, so wird η = 0,407/(0,407 + 0,269) = 0,602, daher die Mehrproduction= 0,602/0,407 = 1,479. Durch Wärmen der Reductionszone mittelst Gichtgasen wird die Production größer um 1,500. Dagegen findet eine Verlangsamung der Reduction und Kohlung durch die geringere Gasmenge statt; sie ist 0,679, statt wie in G = 1,0148. Daher ist der Werth m = 1,479 . 1,5 . 0,679 = 1,3711. Und daraus die stündliche Production = P''m = 230,5 . 1,3711 = 316 Kil. Fe. Bringt man nun die Schachtcapacität auf 500 Kub. Met., so wird die Production = 1580 Kil. Fe und der Windbedarf per Secunde = Kub. Met. 1,2050. Die Darstellungskosten sind dann: Fr. 13,00/1,580 = Fr. 8,23 + 15 . 0,679 = Fr. 10,18. Total = Fr. 18,41. Dadurch wird es also möglich, ohne directe Reduction, daher mit Vermeidung einer Verschlechterung der Producte, die Tonne derselben um 25,18 – 18,41 = Fr. 6,77 wohlfeiler darzustellen. Handelt es sich um reichere Erze, so ist dann die Elimination des Stickstoffes das Verfahren welches zum günstigsten Resultat führt. Nach Tab. L ist bei 100 Kub. Met. Schachtcapacität die Production Kil. 943,4 Fe, der Kohksconsum = 0,92 Kil. und die einzublasende Wind- und Gasmenge = 0,6716 Kub. Meter. Die Kosten der Darstellung sind also = Fr. 5,40/0,9464 = Fr. 5,93 + 15 . 0,92 = 13,80. Total = Fr. 19,73, folglich sogar ohne Erhöhung der Schachtcapacität viel geringer als bei directer Reduction, wie die Tab. H ausweist, nämlich Fr. 5,40/0,5686 = Fr. 9,49 + 15 . 1,1 = Fr. 16,50. Total Fr. 25,99. Differenz = 25,99 – 19,73 = Fr. 6,26. Wir können nun aber auch noch die Schachtcapacität für beide Betriebsarten erhöhen, da auch beim Betriebe H das Windquantum gering und bei 500 Kub. Met. Schachtcapacität erst Kub. Met. 2,352 ist; aber ohne dieses Quantum zu vermehren, kann keine größere Production stattfinden, da eine Brennstoffersparniß eben so wenig thunlich ist wie im Betriebe L. Der Erstehungspreis ist dann = Fr. 13/2,843 = Fr. 4,57 + Fr. 16,50 = total Fr. 19,07. Betrieb H, mit T = 692°. Aber mit dem Betriebe L können wir die Production noch erhöhen durch Trennung der Vorwärmzone und Erwärmung der Reductionszone mittelst Gichtgasen. Die Beschleunigung durch erstere Ursache ist dann = 1,347, durch letztere = 1,5 und die der Elimination zukommende wie in L = 1,7729; daraus wird dann m = 1,7729 . 1,5 . 1,347 = 3,5818, die Production 532,2 . 3,5818 = 1906 Kil. Fe und der Wind- und Gasbedarf (0,4065 . 4,442 . 1906)/3600 + 0,1986 = Kub. Met. 1,1547. Nun können wir noch, um auf gleiche Windmenge wie im Betriebe H zu kommen, die Schachtcapacität = 200 Kub. Met. machen und haben dann: Fr. 7,60/3,812 = Fr. 1,99 + Fr. 13,80 = total Fr. 15,79; Differenz gegen H = 19,07 – 15,79 = Fr. 3,28. Man sieht also, daß selbst die Größe der Schachtcapacität nicht willkürlich gewählt werden kann, sondern daß sich solche nach der Art des Betriebes richten muß. Besonders zur Darstellung von Gießerei-Eisen, welches graphitreich werden soll, eignet sich die Elimination des Stickstoffes, da sie aus der Vergasungszone immer eine höhere Temperatur bringt, welche der Reduction von Silicium und daher auch der Ausscheidung von Graphit günstig ist. Wenn wir in den vorhergehenden Beispielen bloß die Windvolumina in Betracht gezogen haben, so ist das nur geschehen um nicht zu Vieles auf einmal zur Beachtung zu bringen; wir wollen nun aber nachträglich bemerken, daß das Windvolumen, welches bei einer großen Schachtcapacität sich als nöthig herausstellt, auch zugleich einen höheren Manometerstand verlangt, der nur durch einen größeren Kraftaufwand erhältlich ist. Da nun eine solche größere Kraft nicht immer disponibel und unter allen Umständen auch nicht ohne Kosten herzustellen ist, so folgt daß man immer den Oefen eine Form geben sollte, welche den Widerstand der Schmelzsäule so klein als möglich macht. Darüber scheinen jetzt die Mechaniker und Hüttenmänner einig zu seyn, daß die vortheilhafteste Wirkung eines Gebläses dann erhalten wird, wenn der Kolben in der Secunde einen Weg von 2 Metern macht. Wenn wir nun aber das Gebläse nicht mehr als eine constante Größe behandeln, sondern durch dasselbe den Gang des Ofens reguliren wollen, so werden wir entweder darauf verzichten müssen diese vortheilhafteste Geschwindigkeit regelmäßig zu erhalten, oder statt einer Gebläsemaschine deren mehrere von geringer Größe anwenden, um nach dem jeweiligen Bedürfnisse diese Geschwindigkeit der Kolben einzuhalten. Fraglich ist freilich, ob eine Vermehrung der Gebläsemaschinen nicht durch Mehrconsum an Kraft den Vortheil der sich gleich bleibenden Geschwindigkeit wieder aufhebe. In Gegenwart von zwei sich compensirenden nachtheiligen Umständen muß der Entscheid über die Wahl anderen Erwägungen unterstellt werden. Wenn in einem Eisenwerke mehrere Hohöfen durch ein und dasselbe Gebläse gespeist werden, und es werden diese Oefen in verschiedenem Betriebe erhalten, so daß der eine eine höhere Pressung des Windes verlangt als der andere, so kann dieses verschiedene Bedürfniß nur durch den Durchmesser der Düsen oder durch Drosselklappen in den Ableitungsröhren regulirt werden und das Gebläse hat dann allen Wind von der Dichte zu liefern, wie ihn der Ofen braucht in welchem der Widerstand der größte ist; dieß constituirt aber einen Kraftverlust, der jenen Nachtheil mehrerer kleiner Gebläse nothwendig überwiegen muß. Ist hingegen nur ein Hohofen zu speisen, welcher aber den Betrieb von Zeit zu Zeit wechselt und daher bald mehr bald weniger gepreßten Wind und zugleich ungleiche Windvolumina verlangt, so wird weder die gleiche Kolbengeschwindigkeit noch der gleiche Kraftaufwand stattfinden können, oder man wendet, wie es dann gewöhnlich geschieht, dieselbe Kraft und Geschwindigkeit an und consumirt den Ueberschuß durch enge Düsen, enge Gestelle und unnützen Ueberschuß an Brennstoff. Wir mögen also die Sache von welcher Seite wir wollen betrachten, so ergibt sich daß es vortheilhafter seyn muß, nur kleinere Gebläse aber in größerer Zahl anzuwenden, um dem jeweiligen Bedürfnisse durch Ingangsetzung einer größeren oder geringeren Zahl von so kleinen Gebläsen zu genügen. Immerhin finden die im Vorhergehenden behandelten Formeln zur Betriebsberechnung eine eben so wichtige als nothwendige Ergänzung durch die Formel (C . 4,442 . P)/3600 welche uns angibt wie groß das Windquantum ist das aus den Factoren C und P hervorgeht. C ist die Kohlenstoffmenge welche wirklich verbrannt wird oder werden soll, also die Menge welche übrig bleibt nach Abzug derjenigen die durch die Feuchtigkeit im Winde verzehrt wird und derjenigen die durch den Sauerstoff in dem direct reducirten Antheile der Erze consumirt wird. P ist die stündlich producirte Quantität Roheisen, auf deren Gewichtseinheit die Quantität Kohlenstoff = C kommt. In den dieser Abhandlung angehängten Betriebstabellen sind so zu sagen alle Arten des Hohofen-Betriebes repräsentirt, so daß man für jeden einzelnen Fall ein Beispiel finden kann; diese Beispiele können aber nur dienen, um daraus die Rechnungsmethode welche darauf paßt, zu entnehmen; es bleibt daher dem Praktiker immer noch übrig, diejenigen Factoren und Mittel welche seinen Absichten und seinen Verhältnissen gemäß bestimmt werden können, nach seiner Einsicht zu wählen, um einen der Oekonomie entsprechenden Betriebsplan zu machen, eine Aufgabe welche eben so interessant als financiell wichtig ist. Wer sich die Mühe nimmt, durch fingirte Rechnungen die Fertigkeit zur Anfertigung solcher Plane zu erlangen, der wird bald die Ueberzeugung gewinnen, daß eine wahre Theorie kein leerer Wahn ist, sondern der Ausdruck der Naturgesetze, auf deren richtiger Befolgung und Anwendung alle Erfolge beruhen. §. 18. Hülfs- und Betriebstabellen. Tab. I. Formeln und Werthe der Factoren welche bei der analytischen und synthetischen Berechnung des Hohofen-Betriebes vorkommen. Kohlenstoff-Consum für directe Reduction per 1 Fe   C, = 0,321 C, wenn das Erz = Fe² O³    0,214    „      „    „ = Fe O Wassergehalt des Windes. Im Durchschnitt pro 1 Kil. verbrannten Kohlenstoffes = Kil. 0,0495 Aq, daher macht 1 Kil. Kohlenstoff frei 0,0055 Wasserstoff, 0,044 Sauerstoff, und entzieht der Verbrennung durch Wind 0,033 Kohlenstoff. Ferner werden durch die Zersetzung des Wassers im Winde per 1 Kil. verbrannten Kohlenstoffes latent: durch H C == 0,0055 . 340000,033   . 3200 == 187105 292 W. E. Die directe Reduction macht latent: C O 0,2143 . 3200 =   6860,2857 . 4200 = 1200 = 1886 W. E. per 1 Fe als FeO C O 0,3214 . 3200 = 10280,4286 . 4200 = 1800 = 2828 W. E. per 1 Fe als Fe²O³ 1 Kil. Kohlenstoff erfordert zu seiner Verbrennung Kil. 5,747 trockenen Wind = Kub. Met. 4,442       „           „ Latente Wärme des Wassers 536         „                 „ der Hohofen-Schlacken   80         „                 „ „ Roheisens 140 Wärme-Absorption im Herde bei den Ofentemperaturen 1600° 1500° 1400° 1300° 1200° 1100° durch das Eisen 0,64 0,60 0,56 0,52 0,48 0,44 durch die Schlacken 1,22 1,14 1,06 0,99 0,91 0,83 von derjenigen Wärme die sie in der Schmelzzone empfangen. Verbindungs-Wärme von Kohlensäure 251. Kohlensäure entwickelt: durch Reduction durch Gase von 1 Fe = 0,786, wenn das Erz = FeO 1,178     „     „    „ Fe²O³ durch Kohlung des Eisens von 1 Fe = 3,666. Kohlung und Reduction beschleunigende Ursachen = m. Normal wenn auf 1 Fe = 1 C kommt beschleunigt wenn aus 1 Fe mehr als 1 C kommt = m = 1 + (x – 1)/5 beschleunigt wenn directe Reduction stattfindet im Verhältnisse φ . m = = 1 + (x – 1)/5 + (x . φ)/5 verlangsamt wenn auf 1 Fe weniger als 1 C kommt, m = x Beschleunigung durch Elimination von Stickstoff, m = 1 + (x – 35) . 0,06817 × C (C = verbrannter Kohlenstoff per 1 Fe) Werthe von p für die Kohlungsgrade 1 2 3 Proc. p = 14,483 10,873 8,698 4 5 6 7 8 Proc. p = 7,248 6,198 5,436 4,828 4,310 Transmission der Ofenwände = 11,30,5/V0,5 . T/1499 . 10,8 = x Proc. Richtige Windmenge per Secunde = (C . 4,442 . P)/3600 = Kub. Met. C = verbrannter Kohlenstoff; P = per Stunde producirtes Eisen. Specifische Wärme der Gase = s. Sauerstoff 0,2182 Log. 0,33885 – 1 Stickstoff 0,2440 0,38739 – 1 atmosphärische Luft         0,2377 0,37603 – 1 Kohlenoxyd 0,2479 0,39427 – 1 Kohlensäure 0,2164 0,33525 – 1 Wasserstoff 3,4046 0,53206 Wasserdampf 0,4750 0,67669 – 1 Gewichte verschiedener Gase per 1 Kubikmeter. Sauerstoff = Kil. 1,43028 Log. 0,15538 Stickstoff 1,25658 0,09918 atmosphärische Luft 1,29366 0,11181 Kohlenoxyd 1,25150 0,09743 Kohlensäure 1,96664 0,29372 Wasserstoff 0,08961 0,95235 – 2 Wasserdampf 0,80475 0,90566 – 1 Kohlenstoff 1,07272 0,03048 Tab. II. Mittlere specifische Wärme der Brennstoffe. Kohks. T s Log. s T s Log. s   500°  100010251050107511001125115011751200122512501275130013251350137514001425145014751500152515501575160016251650167517001725175017751800 0,1959  0,24430,24670,24910,25150,25380,25620,25860,26100,26340,26580,26820,27060,27300,27540,27770,28010,28250,28490,28730,28970,29210,29450,29670,29930,30160,30400,30640,30880,31120,31560,31800,32040,3228 29203 – 1  38792 – 139217 – 139637 – 140054 – 140449 – 140858 – 141263 – 141664 – 142061 – 142455 – 142846 – 143233 – 143616 – 143996 – 144357 – 144731 – 145102 – 145469 – 145833 – 146195 – 146553 – 146908 – 147231 – 147610 – 147943 – 148287 – 148629 – 148967 – 149304 – 149913 – 150242 – 150569 – 150893 – 1 1825°  185018751900192519501975200020252050207521002125215021752200222522502275230023502400245025002550260026502700275028002850290029503000 0,3252  0,32750,32990,33230,33470,33710,33950,34190,34430,34670,34910,35140,35380,35620,35860,36100,36340,36580,36820,37060,37530,38010,38490,38970,39450,39920,40400,40880,41360,41840,42310,42790,43270,4375 51215 – 151521 – 151838 – 152153 – 152465 – 152776 – 153084 – 153390 – 153693 – 153995 – 154295 – 154580 – 154876 – 155169 – 155461 – 155750 – 156038 – 156324 – 156608 – 156890 – 157438 – 157990 – 158535 – 159073 – 159604 – 160119 – 160638 – 161151 – 161658 – 162159 – 162644 – 163134 – 163618 – 164098 – 1 Holzkohlen. T s Log. s T s Log. s   500°  1000102510501075110011251150117512001225125012751300 0,2467  0,25320,25350,25380,25410,25440,25470,25500,25530,25560,25590,25620,25650,2568 39217 – 1  40346 – 140398 – 140449 – 140500 – 140551 – 140603 – 140654 – 140705 – 140756 – 140807 – 140858 – 140909 – 140959 – 1 1325°  1350137514001425145014751500152515501575160016251650 0,2571  0,25740,25770,25800,25830,25860,25890,25920,25950,25980,26010,26040,26070,2610 41010 – 141061 – 141111 – 141162 – 141212 – 141263 – 141313 – 141363 – 141413 – 141464 – 141514 – 141564 – 141614 – 141664 – 1 T s Log. s T s Log. s 1675°1700172517501775180018251850187519001925195019752000202520502075210021252150 0,26130,26160,26190,26220,26250,26280,26310,26340,26370,26400,26430,26460,26490,26510,26540,26570,26600,26630,26660,2669 41714 – 141764 – 141813 – 141863 – 141913 – 141962 – 142012 – 142061 – 142111 – 142160 – 142209 – 142259 – 142308 – 142341 – 142390 – 142439 – 142488 – 142537 – 142586 – 142635 – 1 2175°2200222522502275230023502400245025002550260026502700275028002850290029503000 0,26720,26750,26780,26810,26840,26870,26960,26990,27050,27110,27170,27230,27290,27360,27420,27480,27540,27600,27660,2772 42683 – 142732 – 142781 – 142829 – 142878 – 142927 – 143023 – 143120 – 143216 – 143361 – 143409 – 143505 – 143600 – 143711 – 143807 – 143901 – 143996 – 144091 – 144185 – 144279 – 1 Mittlere specifische Wärme der Schmelzmaterialien. Temperatur Kalkstein gebrannter Kalk   500°1000°   s0,30880,4865 Log. s48967 – 168708 – 1 s0,23850,2654 Log. s37749 – 142390 – 1 Temperatur Rotheisenstein Brauneisenstein   500°1000° s0,19070,2147 Log. s28035 – 133183 – 1 s0,16120,1826 Log. s20736 – 126150 – 1    T Affinireisen Gießerei-Eisen Schlacken   1050°1075110011251150117512001225125012751300132513501375140014251450 s0,11950,12030,12110,12190,12270,12350,12430,12510,12590,12670,12740,12820,12900,12980,13060,13140,1322 Log. s07737 – 108026 – 108314 – 108600 – 108884 – 109166 – 109447 – 109725 – 110002 – 110277 – 110517 – 110789 – 111059 – 111327 – 111594 – 111859 – 112123 – 1 s0,10850,10900,10950,11000,11050,11100,11150,11200,11250,11300,11350,11400,11450,11500,11550,11600,1165 Log. s03543 – 103742 – 103941 – 104139 – 104336 – 104332 – 104727 – 104922 – 105115 – 105308 – 105499 – 105690 – 105880 – 106070 – 106238 – 106446 – 106632 – 1 s0,20320,20480,20630,20950,21100,21260,21410,21570,21720,21870,22030,22180,22340,22490,22650,22800,2295 Log. s30792 – 131133 – 131450 – 132118 – 132428 – 132756 – 133061 – 133385 – 133686 – 133985 – 134301 – 134596 – 134908 – 135199 – 135507 – 135793 – 136078 – 1 Mittlere specifische Wärme der Schmelzmaterialien. T Affinireisen Gießerei-Eisen Schlacken   1475°150015251550157516001625165016751700172517501775180018251850187519001950200020502100215022002250230023502400245025002550260026502700275028002850 s0,13300,13380,13460,13540,13620,13700,13780,13860,13940,14020,14090,14170,14250,14330,14410,14490,14570,14650,14810,14970,15130,15280,15360,15440,15510,15590,15670,15750,1583 Log. s12385 – 112645 – 112904 – 113162 – 113417 – 113672 – 113925 – 114176 – 114526 – 114675 – 114891 – 115137 – 115381 – 115624 – 115866 – 116107 – 116356 – 116584 – 117055 – 117522 – 117984 – 118412 – 118639 – 118864 – 119061 – 119284 – 119507 – 119728 – 1 s0,11700,11750,11800,11850,11900,11950,12000,12050,12100,12150,12200,12250,12300,12350,12400,12450,12500,12550,12650,12750,12850,12950,13050,13150,13250,13350,13450,13550,13650,13750,13850,13950,14050,14150,14250,14350,1445 Log. s06818 – 107005 – 107188 – 107372 – 107555 – 107737 – 107918 – 108098 – 108278 – 108457 – 108636 – 108813 – 108990 – 109166 – 109342 – 109517 – 109691 – 109864 – 110209 – 110551 – 110890 – 111227 – 111561 – 111892 – 112221 – 112548 – 112872 – 113194 – 113513 – 113830 – 114145 – 114457 – 114767 – 115075 – 115381 – 115685 – 115987 – 1 s0,23110,23260,23410,23570,23720,23870,24030,24180,24330,24490,24640,24790,24950,25100,25260,25410,25560,25720,26020,26330,26640,26940,27450,27760,28070,28370,28680,28990,29300,29600,29910,30220,30530,30830,31140,31450,3175 Log. s36380 – 136660 – 136490 – 137236 – 137511 – 137785 – 138075 – 138345 – 138614 – 138899 – 139164 – 139427 – 139707 – 139967 – 140243 – 140500 – 140756 – 141027 – 141530 – 142045 – 142553 – 143040 – 143854 – 144342 – 144824 – 145286 – 145758 – 146225 – 146687 – 147129 – 147581 – 148029 – 148472 – 148897 – 149332 – 149762 – 150174 – 1 (Die Fortsetzung folgt im nächsten Heft.)