Titel: | Ueber Neuerungen im Eisenhüttenwesen. |
Fundstelle: | Band 261, Jahrgang 1886, S. 392 |
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Ueber Neuerungen im Eisenhüttenwesen.
(Patentklasse 18. Fortsetzung des Berichtes S. 296
d. Bd.)
Ueber Neuerungen im Eisenhüttenwesen.
Prof. A. Ledebur (Stahl und Eisen, 1886 * S. 143)
untersuchte die Saigerungserscheinungen beim
Fluſseisen. Die Eigenschaften des Fluſseisens können bei gleicher
chemischer Beschaffenheit doch verschieden sein, je nachdem bei dem Erstarren
desselben stärkere oder weniger starke Saigerung stattfand. Es ist möglich, daſs in
einigen Fällen das mechanische Verhalten des Fluſseisens in Folge der Saigerung
günstiger werden kann; in den allermeisten Fällen wird jedoch, wie bei fast allen
Legirungen, z.B. der dem Fluſseisen sich ähnlich verhaltenden Bronze, eine
Verschlechterung der Eigenschaften dadurch herbeigeführt werden. Ein aus sprödem
Material bestehendes Gerippe durchsetzt die ganze Masse; diese selbst muſs dadurch
spröder, zum plötzlichen Zerspringen geneigter werden. Dieser Umstand ist als ein
Nachtheil des Fluſseisens im Vergleiche mit dem Schweiſseisen zu betrachten.
Um wo möglich die Abweichungen in der chemischen Zusammensetzung der bei der
Saigerung des erstarrenden Fluſseisens sich sondernden Theile zu ermitteln, wurden
von 3 Radreifen auf einer Bohrmaschine mit stumpfem Bohrer etwa 50g Späne genommen und durch ein Messingdrahtsieb
die feineren von den gröberen Theilen getrennt.
Die Analyse ergab:
I
II
III
grob
fein
grob
fein
grob
fein
Kohlenstoff
0,286
0,241
0,205
0,205
0,294
0,252
Silicium
0,864
0,944
0,305
0,321
0,252
0,240
Phosphor
0,063
0,068
0,103
0,104
0,050
0,073
Mangan
1,100
1,218
0,594
0,613
0,545
0,509
Schwefel
0,040
–
0,064
–
0,066
–
Kupfer
0,120
–
0,149
–
0,103
–
Arsen
Spur
–
0,009
–
0,013
–
Antimon
0,005
–
0,005
–
–
–
Der erste Reifen zersprang schon vor dem Gebrauche beim Umnieten des
Sprengringbordes. Die Festigkeitsprüfung ergab bei zwei herausgearbeiteten
Probestäben:
Festigkeit
64,36 k/qmm
65,96 k/qmm
Contraction
13,0 %
31,3 %
Längenausdehnung
12,7 %
18,4 %
Der zweite Radreifen, ärmer an Kohlenstoff, Silicium und Mangan, aber etwas reicher
an Phosphor als der vorige, zersprang nach etwa einjähriger Benutzung ohne
nachweisbare äuſsere Veranlassung. Zwei Festigkeitsproben mit herausgearbeiteten
Stücken ergaben:
Festigkeit
53,62 k/qmm
54,35 k/qmm
Contraction
52,8 %
53,5 %
Längenausdehnung
23,6 %
24,4 %
Das Gefüge dieses Reifens war sehr feinkörnig, bedeutend feinkörniger als das des
ersten Reifens, im Widerspruche mit seiner die Entstehung gröberen Kornes
begünstigenden chemischen Zusammensetzung. Man hatte offenbar in niedriger
Temperatur fertig gewalzt, um die vorgeschriebene geringste Festigkeitsziffer (50k/qmm; Contraction
mindestens 30 Proc., Wöhler'sche Qualitätsziffer = 90)
zu erreichen.
Der dritte Reifen zersprang nach 9 jähriger Benutzung. Die Festigkeitsprüfung
ergab:
Festigkeit
45,57 k/qmm
50,13 k/qmm
Contraction
–
12,1 %
Längenausdehnung
–
13,5 %
Eine blasige Stelle war die Ursache des ungenügenden Ausfalles
der einen Prüfung; die nähere Untersuchung zeigte, daſs das Eisen vollständig mit
ungeschweiſsten Gasblasen durchsetzt war.
Ledebur (a. a. O. S. 380) versuchte ferner, ob durch
einfaches Glühen von weiſsem Roheisen Graphit gebildet
werden kann, wobei als Graphit derjenige Kohlenstoff
bezeichnet wird, welcher weder durch anhaltendes Kochen des Eisens mit Salzsäure,
noch durch spätere Behandlung mit Wasser, Kalilauge, Alkohol und Aether gelöst
werden kann; unter dem Ausdrucke Cementkohle ist
diejenige Kohle verstanden, welche beim Behandeln des Eisens mit kalter Salzsäure
von 1,124 sp. G. zurückbleibt, in kochender Salzsäure aber gelöst oder verflüchtigt
wird. (Vgl. Brinell S. 341 d. Bd.)
Zur Bestimmung der Cementkohle wurde zunächst der beim Behandeln des Roheisens mit
kalter Salzsäure hinterbleibende Rückstand auf einem Asbestfilter gesammelt, mit
kaltem Wasser ausgewaschen und durch die Chromsäuremethode zu Kohlensäure oxydirt,
welche in einem gewogenen Kaliapparate aufgefangen wurde; man erhielt so Cementkohle
und Graphit. In einer zweiten Probe wurde der Graphit in gewöhnlicher Weise allein
bestimmt; der Unterschied ergab die Cementkohle. Durch Abziehen der Cementkohle und
des Graphits von dem Gesammtkohlenstoffgehalte erhielt man die Menge des als gebundene Kohle bezeichneten Kohlenstoffes, welcher
beim Behandeln mit kalter Salzsäure theils verflüchtigt wurde, theils auch wohl in
Lösung ging.
Die Glühversuche wurden in dem Eisenwerk Schönheide in den dortigen für Darstellung
schmiedbaren Gusses bestimmten Temperöfen ausgeführt. Bei jedem Versuche wurde vor dem Glühen das
betreffende Probestück durchgetheilt, die eine Hälfte für die Analyse im ungeglühten
Zustande zurückbehalten und die andere Hälfte mit dem betreffenden Glühmittel in
einen gewöhnlichen Glühtopf eingesetzt, dessen Deckel mit Lehm luftdicht aufgekittet
wurde. In allen Fällen war der Verschluſs auch nach dem Glühen unversehrt. Das
Glühen fand in derselben Temperatur statt, welche zur Darstellung des schmiedbaren
Gusses angewendet wird, d.h. bei an Weiſsglut grenzender Gelbglut.
Zunächst wurde ein Stück weiſsen Guſseisens, wie es zur Darstellung schmiedbaren
Gusses benutzt wird (I), in Sand aus dem Muldeflusse 108 Stunden lang geglüht (II).
Es ergab sich hierbei:
I
II
Gebundene Kohle
2,00
0,53
Cementkohle
0,53
0,19
Graphit
–
0,00
Gesammtkohle
2,53
0,72
Silicium
0,62
0,65
Mangan
0,08
nicht best.
Es hatte also eine beträchtliche Abnahme des
Gesammtkohlenstoffgehaltes wie auch der Cementkohle ohne erkennbare Graphitbildung
stattgefunden.
Um diesen Kohlenstoffverlust zu verhüten, wurden die Probestücke in Holzkohlen
verpackt. Zunächst wurde ein Bruchstück eines Hartguſs-Laufrades mit etwa 15mm starker weiſser Kruste dem Versuche
unterworfen, also ein Material, welches nur durch die plötzliche Abkühlung weiſs
geworden, an den langsamer erkalteten Stellen dagegen völlig grau geblieben war.
Auch die weiſse Kruste lieſs bei Betrachtung mit der Loupe vereinzelte
Graphitblätter erkennen. Die zur Untersuchung bestimmten Proben vor und nach dem
Glühen wurden von zwei benachbarten Stellen der Kruste mit einem harten Bohrer
entnommen. Die Analyse der Stücke vor (I) und nach dem 108 stündigen Glühen (II) in
Holzkohle ergab:
I
II
Gebundene Kohle
0,85
0,27
Cementkohle
1,23
0,00
Graphit
1,26
3,04
Gesammtkohle
3,34
3,31
Silicium
0,66
0,84
Mangan
0,75
0,80
Die Cementkohle ist hier vollständig verschwunden und nebst
dem gröſsten Theile der gebundenen Kohle in Graphit übergeführt.
Ein zur Darstellung schmiedbaren Gusses bestimmtes weiſses Guſseisen gab vor (I) und
nach (II) dem 108 stündigem Glühen in Holzkohle:
I
II
Gebundener Kohlenstoff
2,08
0,52
Cementkohle
0,74
0,22
Graphit
0,00
1,55
Gesammtkohle
2,82
2,29
Silicium
0,87
0,96
Mangan
0,10
nicht best.
Eine andere Probe (I) wurde nun 72 Stunden lang in Holzkohlenstaub geglüht (II):
I
II
Gebundene und Cementkohle
2,31
0,42
Graphit
0,00
1,44
Gesammtkohle
2,31
1,86
Silicium
0,72
0,76
Das geglühte Eisen war, wie es seiner chemischen
Zusammensetzung entspricht, schmied- und härtbar geworden und verhielt sich beim
Schmieden etwa wie ein schlechter Stahl. Eine Graphitbestimmung in dem geschmiedeten
Stücke ergab einen Gehalt von 1,28 Proc., also fast ebenso viel als vor dem
Schmieden.
Um einen weiteren Aufschluſs über dieses räthselhafte Verhalten des Kohlenstoffes zu
erhalten, insbesondere auch, um jeden Zweifel darüber, ob dasselbe nicht doch etwa
auf einer zufälligen Oxydation beruhe, zu beseitigen, wurden nunmehr in einem und
demselben Glühtopfe ein Stück weiſsen Guſseisens, wie bei den vorigen Versuchen, und
ein Stück gewöhnlichen, an Kohlenstoff armen Schweiſseisens (Schmiedeisens) in
Holzkohle derart verpackt, daſs eine gegenseitige Berührung der beiden Stücke nicht
stattfinden konnte, während sie den gleichen äuſseren Einflüssen unterworfen waren.
Es ergab sich hierbei vor (I) bezieh. nach dem Glühen (II) in Holzkohle:
Weiſses Guſseisen
I
II
Gesammtkohlenstoff
2,52
2,37
Silicium
0,80
0,74
Schmiedeisen
Gesammtkohlenstoff
0,16
0,69
Während das Schmiedeisen, wie sich erwarten lieſs, Kohlenstoff aufgenommen und sich
in Stahl umgewandelt hat, erlitt das Guſseisen auch hier eine Kohlenstoffabnahme. Um
den Verbleib des Kohlenstoffes zu erklären, ist daran zu erinnern, daſs beim Glühen
von Guſseisen in trockenem Wasserstoffe unter Entwickelung von Kohlenwasserstoffen
eine Entkohlung eintritt. Da nun alle Holzkohle Wasserstoff enthält, so wird auch
diesem hier die Entkohlung zuzuschreiben sein. Auch beim Glühen im Strome reinen und
trockenen Stickstoffes trat nach ForquignonAnnales de Chimie et de Physique, 1881 Bd. 23 S.
443, vgl. D. p. J. 1881 240 325. Entkohlung ein und das verwendete Guſseisen
wurde schmiedbar. Ein Eisen, welches vor dem Glühen 2,908 Proc. Gesammtkohlenstoff
ohne Graphit enthielt, zeigte, nachdem es 70 Stunden bei dunkler. Rothglut und
darauf 48 Stunden bei heller Rothglut im Stickstoffstrome geglüht worden war, einen
Gesammtkohlenstoffgehalt von nur noch 2,437 Proc. mit 1,699 Proc. Graphit. Das bei
diesem Versuche entweichende Gas wurde durch ein Gefäſs mit Kalilauge geleitet. Nach
dem Erhitzen in dunkler Rothglut zeigte die Flüssigkeit keine Spur einer Reaction
auf Cyan; nach dem Erhitzen in heller Rothglut dagegen erhielt man auf Zusatz von Eisenoxyd haltiger
Eisenvitriollösung und Salzsäure den bekannten blauen, die Gegenwart von Cyan
kennzeichnenden Niederschlag. Es ist demnach wenigstens die Möglichkeit nicht
ausgeschlossen, daſs auch der in den Glühgefäſsen mit eingeschlossene Stickstoff die
Entkohlung bewirkt oder doch befördert habe. Vorläufig ist die Thatsache noch
unerklärt, daſs in derselben Holzkohle, welche cementirend auf Schmiedeisen wirkte,
Roheisen entkohlt wurde. Anscheinend wird dieses Verhalten durch fremde
Bestandtheile des Guſseisens bedingt.
Aus dem Umstände, daſs der Entkohlung regelmäſsig die Graphitbildung vorausgeht,
schlieſst Forquignon, daſs die gebundene Kohle als
solche überhaupt nicht aus dem Eisen auszutreten vermöge, sondern nur die
graphitische Kohle den von auſsen wirkenden Einflüssen zugänglich sei. Einen hohen
Grad von Wahrscheinlichkeit erhält diese Annahme besonders durch seine Versuche mit
Wasserstoff, da hier bei Dunkelrothglut sich der gebundene Kohlenstoff in Graphit
verwandelte, welcher aus dem Eisen austrat, als die Temperatur gesteigert wurde. Ledebur bezweifelt, daſs dieses wirklich Graphit sei, daſs vielmehr der bei der Analyse
gefundene Graphit nicht als selbstständig ausgeschiedener Kohlenstoff in dem Eisen
zugegen gewesen sei, sondern erst beim Zerlegen des Eisens als unlöslicher Rückstand
mit den Eigenschaften des Graphites entstanden sei.
Bei rascher Erkaltung des weiſsen Roheisens bleibt der Kohlenstoffgehalt desselben
vollständig oder doch zum groſsten Theile gebunden, d.h. gleichmäſsig mit dem Eisen
legirt. Die Eisen-Kohlenstoff-Legirung ist hart, spröde. Beim anhaltenden Glühen
solchen Eisens tritt ein Zerfallen der vorher gleichmäſsig zusammengesetzten
Eisen-Kohlenstoff-Legirung ein. Von einer an Kohlenstoff armen, deshalb
verhältniſsmäſsig weichen und leicht bearbeitbaren Hauptmasse sondern sich an
Kohlenstoff reichere Legirungen und bleiben vorläufig mechanisch in der Hauptmasse
vertheilt. Die Zusammensetzung dieser Legirungen ist jedoch nicht eine bestimmte,
unveränderliche, sondern ändert sich mit der Zeitdauer des Glühens. Die eintretenden
Veränderungen lassen sich beim Behandeln des Eisens mit Salzsäure wahrnehmen.
Während der Kohlenstoff des rasch erkalteten Roheisens beim Behandeln mit kalter
Salzsäure vollständig als Kohlenwasserstoff verflüchtigt oder gelöst wird,
widersteht der Kohlenstoff der zuerst austretenden Legirung dem Einflüsse kalter
Säure, wird aber durch kochende Säure gelöst. Es ist dieses die sogenannte Cementkohle, welche auch schon bei gewöhnlicher
Abkühlung des gegossenen Weiſseisens neben gebundener Kohle entsteht. Beim
fortgesetzten Glühen gehen diese Legirungen in andere, vermuthlich an Eisen noch
ärmere, über, deren Kohlenstoff bei dem Zerlegen des Eisens durch Salzsäure sich
ebenso verhält als der Graphit des grauen Roheisens und deshalb hier auch Graphit genannt wurde.
Während also der Kohlenstoff des Weiſseisens durch das Glühen immer
widerstandsfähiger gegenüber chemischen Einwirkungen in denjenigen Fällen wird, wo
er zuvor durch Behandeln des Eisens mit Lösungsmitteln von diesem getrennt wurde,
verliert er umgekehrt durch das Glühen an Widerstandsfähigkeit gegenüber solchen
Einflüssen, welche ihre Wirkung in höherer Temperatur ohne zuvorige Zerlegung des
Eisens geltend machen: bei der Einwirkung von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff
auf das hellglühende Eisen. Es läſst sich aus Forquignon's Versuchen sogar folgern, daſs überhaupt nur die beim längeren
Glühen entstehende Eisen-Kohlenstoff-Legirung, deren Kohlenstoff in Vorstehendem als
Graphit bezeichnet wurde, den letztgenannten Einflüssen unmittelbar zugänglich
ist.
Ein Mangangehalt des Roheisens erschwert das Zerfallen
des Kohlenstoffeisens beim Glühen und somit auch die Entkohlung; ein Siliciumgehalt scheint den bisherigen Beobachtungen zu
Folge das Zerfallen und die Entkohlung zu befördern, sofern derselbe nicht jenes
Maſs erreicht, wo schon beim Erstarren des flüssigen Eisens wirkliche Graphitbildung
eintritt, also Graueisen statt des Weiſseisens entsteht.
Unter denselben Einflüssen, welche eine Verwandlung von Schmiedeisen in Cementstahl
bewirken, kann eine theilweise Entkohlung Silicium
haltigen Weiſseisens stattfinden. Während der beim Cementiren des Eisens
einwandernde Kohlenstoff zum groſsen Theile in Form von Cementkohle zurückbleibt,
wenn man das Eisen (den Cementstahl) mit kalter Salzsäure behandelt, und auch bei
anhaltendem Glühen nur verhältniſsmäſsig kleine Mengen sogen. graphitischen
Kohlenstoffes entstehen, verschwindet beim anhaltenden Glühen des Silicium haltigen
Weiſseisens die Cementkohle fast vollständig und wandelt sich in die bisher als
Graphit bezeichnete Form um.
Th. Beckert (Stahl und Eisen, 1886 S. 399 u. 557 bez.
Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1886
S. 678) hat mit dem Kupolofen von Herbertz (1885 255 * 423)
zwei Schmelzungen ausgeführt. Der Ofen hatte 95cm
Durchmesser des Herdes, 85cm Durchmesser des
Schmelzraumes, 70 bezieh. 90cm Durchmesser des
Schachtes, 2m Beschickungshöhe vom Luftschlitze
ab. Der Zug, welchen der Schornstein des Betriebsdampfkessels erzeugte, betrug 5 bis
10mm, der durch den Dampfstrahl von 3 bis 4at Ueberdruck erzeugte Zug bei geschlossenem
Lufteinlasse 80 bis 100mm Wassersäule, bei offenem
Luftschlitze 40 bis 60mm. Der Dampfverbrauch
stellte sich nach Herbertz auf stündlich 70k, also nicht höher, wie ein Gebläse erfordern
würde.
Am 14. December 1885 wurden 1050k Luxemburger Eisen Nr. III und 450k
Trichter eingeschmolzen. Die lufttrockenen Kokes enthielten 6,8 Proc. Asche und
1,037 Schwefel. Man setzte auf 190k Füllkokes
1000k Eisen und auf 25k Schmelzkokes 500k Eisen, also auf 215k Kokes 1500k Eisen. Da 67k
Kokes zurückgewonnen wurden, so ergibt sich ein Gesammtkokesverbrauch von 148k oder 9,9 Proc. und ein Verbrauch an Schmelzkokes
von 5 Proc. Die Wägung
des Ausbringens wies nach: 1195k Guſswaaren nebst
265k Trichter und Ausschuſs, im Ganzen 1460k oder 97,33 Procent des Einsatzes. Der Abbrand
beträgt demnach 2,66 Proc.
Die abgezogenen Gichtgase hatten nachstehende Zusammensetzung in
Vol.-Proc.:
Zeit der Entnahme
CO2
CO
O
N
Vor dem Anstellen des Dampfes
7,1
0
7,1
85,8
5 Minuten nach Anstellen des
Dampfes
13,2
0
6,5
80,3
25 „ „
„ „ „
9,35
0
7,0
83,75
Zu Ende des Schmelzens
13,3
0
6,3
80,4
––––––––––––––––––––––––––
Im Durchschnitte
10,71
0
6,73
82,56.
Am folgenden Tage wurde mit nassen Gaskokes geschmolzen, dessen
Wassergehalt zu 20 Proc. angenommen wird. Man setzte davon 252k Füllkokes und 63k Schmelzkokes. Auf lufttrockene Kokes (mit etwa 3 Proc. Wasser)
berechnet, ergibt dies 209k Füllkokes, 52k Schmelzkokes, im Ganzen 261k, wovon 70k
wiedergewonnen und 191k verbrannt wurden. An Eisen
setzte man wieder 1000 bezieh. 500k, zusammen
1500k und brachte 1173k Guſswaaren nebst 290k Trichter und Ausschuſs oder 1463k aus,
d. i. 97,55 Procent des Einsatzes. Der Abbrand betrug demnach nur 2,45 Proc.
Das Eisen hatte so hohe Temperatur, daſs es nicht sofort vergossen
werden konnte. Die Untersuchung der Gase ergab folgende Zusammensetzung in
Vol.-Proc.:
Zeit bezieh. Ort der Entnahme
CO2
CO
O
N
Vor dem Anstellen des Dampfes, am
Sauger
7,5
3,5
8,2
80,8
5 Minuten nach Anstellen des Dampfes, am
Sauger
17,3
0,6
11,1
71,0
15 Min. nach Anst. des Dampfes, 280mm üb. Luftschlitz
13,2
0
4,4
82,4
35 „ „ „ „
„ 1880mm „ „
9,7
6,1
5,2
79,0
––––––––––––––––––––––
Durchschnitt der Gichtgase, Analyse 1, 2
und 4
11,5
3,4
8,2
76,9
Die Untersuchung des im Saugkupolofen geschmolzenen Eisens
ergab:
Graphit
Geb. C
Si
Mn
P
S
Luxemburger Nr. III
3,448
0,479
1,409
0,784
1,503
0,045
Trichter
1,827
1,364
1,725
0,582
1,820
0,219
Guſswaaren
3,409
0,160
1,326
0,613
1,532
0,132
Da bis jetzt von Gasanalysen nur die Untersuchungen von F.
Fischer (1879 231 38) an einer Reihe Krigar'scher Kupolöfen bekannt sind, so untersuchte Beckert zum Vergleiche die Gase von zwei
Ireland-Kupolöfen. Der erste, welcher für Gieſsereizwecke diente, erforderte am
ersten Tage bei 3000k durchgesetztem Eisen 18,7
Kokes, am zweiten Tage bei 11000k Eisen 14,7 Kokes
für je 100 Eisen. Der andere Ofen in einer Bessemerhütte setzte täglich 20000k Eisen durch und gebrauchte 14,0 Proc. Kokes
(vgl. Ledebur 1885 258 174).
Die Gasanalysen ergaben:
Kohlensäure
Kohlenoxyd
Sauerstoff
Ofen I
1. Tag.2. „
13,86 12,50
4,0211,73
00
Ofen II
15,0
8,0
0
Beim ersten Ofen in verschiedener Höhe entnommene Gasproben enthielten:
Ort der Probenahme
6 Uhr 20 Min.
6 Uhr 55 Min.
7 Uhr 25 Min.
CO2
CO
O
CO2
CO
O
CO2
CO
O
0m,5 über den oberen
Formen
0,0
2,0
15,0
0,0
2,2
15,0
0,0
4,0
13,2
1m,0 „ „
„ „
15,7
5,6
1,1
13,2
8,7
1,0
12,0
11,6
0,0
1m,5 „ „
„ „
(0m,85
unter der Gicht)
15,3
7,8
0,0
12,6
12,3
0,0
10,0
15,5
0,0
Beckert schlieſst hieraus, bei den gewöhnlichen
Kupolöfen werde in Folge der gröſseren Luftgeschwindigkeit Luft unverbrannt nach
oben geführt, erzeuge Oberfeuer und veranlasse so die Reduction der unten gebildeten
Kohlensäure. Die Zellen der dem Kupolofen zugeführten Kokes seien mit Luft von
atmosphärischer Dichtigkeit gefüllt. Im Kupolofen herrsche aber ein höherer Druck,
welcher von der Gicht bis vor die Formen wächst. Die den Ofenschacht erfüllenden
Gase, also auch der Wind, würden dem zu Folge in die Poren des Brennstoffes
eintreten, dieselben durchstreichen und die Verbrennung auch im Inneren der
Kokesstücke einleiten; die Kohlenoxydbildung müsse somit, selbst wenn von einer
Reduction der Kohlensäure durch Oberfeuer ganz abgesehen werde, um so bedeutender
sein, mit je höherem Drucke man blase. Im Saugkupolofen herrsche eine niedrigere
Spannung als die der Atmosphäre und des Inhaltes der Kokeszellen ist; der
Unterschied sei aber so gering, daſs ein Ausgleich des Druckes innerhalb und
auſserhalb der letzteren nur sehr langsam vor sich gehen werde, und, so lange dieser
nicht erfolgt sei, könne weder von einem Eintreten der Verbrennungsluft in die
Poren, noch auch von einem Durchstreichen der Zellenreihen seitens der Ofengase die
Rede sein. Die Zahl der dem Sauerstoffe zur Verfügung stehenden Kohlenstoffmoleküle
sei wesentlich geringer; die Koke verbrenne nur an der Oberfläche und zwar zu
Kohlensäure.
Diese Erklärung kann nicht richtig sein, da bei der mehr oder weniger glasigen
Beschaffenheit der Poren Wandungen in den Kokes ein Durchblasen des Windes nur für
die Poren in Frage kommen könnte, welche beim Entweichen der Gase während der
Verkokung geplatzt und nicht wieder geschlossen sind. Durch diese Oeffnungen kann
aber die Luft ebenso gut hindurchgesaugt als geblasen werden. Unter sonst gleichen
Bedingungen bildet sich im Gegentheile um so mehr Kohlenoxyd, je langsamer die Luft
hindurchzieht. Es ist ferner nicht unwahrscheinlich, daſs ein Theil der Luft
unmittelbar an der Wandung des Ofens aufsteigt und somit wenig oder gar nicht an der
Verbrennung der Kokes theilnimmt. Inwieweit dieser Vorgang mit dem groſsen
Sauerstoffüberschusse in den Analysen zusammenhängt, müssen weitere Versuche zeigen.
Das Vorhandensein von 6 Proc. Kohlenoxyd neben 5 Proc. Sauerstoff am zweiten Tage
ist kaum anders zu erklären.
Es ist ferner zu berücksichtigen, daſs es bei Kupolöfen nicht nur auf möglichst
völlige Entwickelung der Wärme ankommt, sondern auch
auf die Erzielung einer hohen Temperatur, daſs es daher
meist vortheilhafter ist, mit geringem Luftmangel als mit groſsem Luftüberschusse zu
arbeiten, ein neuer Beweis, wie wichtig häufige Gasanalysen für die Betriebsaufsicht auch in Eisenhütten sind.
Nach Versuchen von G. Hilgenstock (Zeitschrift des Vereins
deutscher Ingenieure, 1886 S. 660) ist in der beim basischen Verfahren
erhaltenen Schlacke
sämmtliche Phosphorsäure als vierbasisches Calciumphosphat vorhanden. Danach
erfordert ein Roheisen mit 3 Proc. Phosphor mindestens 11 Proc. Kalk. Praktisch ist
jedoch ein Ueberschuſs von Kalk nicht zu vermeiden, so daſs gewöhnlich 18 Proc.
Kalkzuschlag erforderlich sind. Wird aber die erste Schlacke entfernt, so sind nur
13 Proc. Kalk erforderlich.
Ueber dieses letztere Verfahren berichtet C. Scheibler
in den Berichten der deutschen chemischen Gesellschaft,
1886 S. 1881. Da die Bestandtheile des Roheisens nach einander verbrennen, so muſs
die Einwirkung der Verbrennungsproducte auf den Kalk viel kräftiger sein als bei dem
bisherigen Verfahren, wenn man zeitweilig die gebildete Schlacke abzieht und von
Neuem Kalk zusetzt. Man erspart dadurch an Kalk und erhält leichter verwerthbare
Schlacken. Auſserdem wird die Blasezeit verkürzt, der Abbrand vermindert, die
Entphosphorung vollkommener.
Von den bei diesem Verfahren nur noch erforderlichen 12 Proc. Kalk gibt man etwa ⅔
vor dem Einflieſsen des Roheisens in die Birne. Man bläst dann zweckmäſsiger Weise
so lange, bis die gebildete Schlacke mit Phosphorsäure gesättigt ist, ohne daſs
bereits gröſsere Mengen Eisenoxydul gebildet sind, und gieſst dann diese erste Schlacke so viel wie möglich ab. Leider ist bei
den bisherigen Constructionen der Bessemerbirnen ein auch nur annähernd
vollständiges Abgieſsen der Schlacke nicht möglich, ohne daſs nicht gleichzeitig
groſse Mengen Stahl mit der Schlacke aus der Birne flieſsen. Es bleibt deshalb stets
beim Abgieſsen dieser ersten an Phosphorsäure reichen Schlacke ein Theil derselben
in der Birne zurück, welcher sich dann in der zweiten Schlacke findet. Nach dem
Abgieſsen der ersten Schlacke wird der zweite Zuschlag, also ⅓ bis ¼ der
Gesammtmenge, zugefügt und dann fertig geblasen. Die folgenden Analysen zeigen die
Unterschiede der Anfangs- und Endschlacken; letztere bilden jedoch, wie bemerkt,
keine reinen Endschlacken, sondern ein Gemisch aus den ersten Schlacken und den
Endschlacken:
P2O5
SiO2
CaO
MgO
Fe
MnO
CaS
Anfangs-schlacken
27,3128,1028,9531,5032,59
6,254,425,454,565,19
53,0652,2751,5258,8860,72
3,764,734,602,54–
5,756,243,821,80–
3,474,464,422,062,16
0,961,191,24–BlättrigeAusscheidg.
End-schlacken
17,7916,1017,26
4,294,384,68
44,7844,6043,49
5,442,145,81
19,0924,0119,75
4,45Mn3,263,85
0,83–0,81
Bei dieser in Horde eingeführten Verbesserung erspart man,
abgesehen vom geringeren Eisenabbrande, von der durch den heiſseren Gang bedingten
Möglichkeit, gröſsere Mengen Stahlschrot in der Birne zuzusetzen und abgesehen von
der Erleichterung der nahezu vollständigen Entfernung des Phosphors (bis zu 0,015
Proc.) allein an Zuschlagskalk für 1l
Roheiseneinsatz mindestens 50 Pf. Andererseits erhalten die Hüttenwerke in der
zweiten Schlacke ein werthvolles Rohmaterial für die Roheisenerzeugung, während in
der ersten Schlacke der Landwirthschaft ein seines hohen Phosphorsäure- und
Kalkgehaltes wegen wichtiges Düngemittel geboten wird.
Der hohe Phosphorsäuregehalt der ersten Schlacke gestattet deren Versandt auf weite
Entfernungen; die in der zweiten Schlacke enthaltene Phosphor säure kehrt wieder in
den Entphosphorungsprozeſs zurück. Da die alten Halden von Puddelschlacken, welche
bisher für den Thomasprozeſs auf den rheinischwestfälischen Werken die
Hauptphosphorquelle bilden, in kurzer Zeit aufgearbeitet sein werden, so ist in der
zweiten Schlacke des hier beschriebenen Thomasprozesses ein werthvoller Ersatz für
die Puddelschlacke gegeben.
Die Actiengesellschaft Fertilitas in Wiesbaden stellte
nach dem früheren Verfahren von Scheibler (vgl. 1883
250 425. 1884 251 191)
bereits über 5000t Calciumbiphosphat mit 33 bis 38
Proc. Phosphorsäure her, welches als ein werthvolles Düngemittel bezeichnet werden muſs. – Nach dem Berichte der Handelskammer
für Aachen hat sich jedoch herausgestellt, daſs das letztere Verfahren zu
kostspielig ist, so daſs es seit April d. J. nicht mehr benutzt wird.