Titel: | Neuerungen in der Eisengiesserei. |
Fundstelle: | Band 302, Jahrgang 1896, S. 150 |
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Neuerungen in der Eisengiesserei.
Mit Abbildungen.
Neuerungen in der Eisengiesserei.
I. Schmelzöfen.
a) Cupolöfen.
Ueber Cupolofenbetrieb und Cupolofenfutter hielt Bolze im Mannheimer Bezirksverein deutscher Ingenieure einen
bemerkenswerthen Vortrag, aus dem wir wegen seiner vielen praktischen
Fingerzeige auszüglich Folgendes wiedergeben: Das Roheisen für die
Eisengiesserei wird entweder im Tiegel, oder im Herdflammofen, oder auch im
Cupolofen umgeschmolzen. In Tiegeln schmilzt man nur geringe Mengen Eisen
für kleine Gusswaaren, man macht auch in Giessereien, welche nicht täglich
schmelzen, mitunter einmal im Tiegel eine Schmelzung an Tagen, wo der Cupolofen
nicht angezündet werden kann. Die Herdflammöfen dagegen dienen wesentlich zur
Umschmelzung grosser Gussbrocken, welche sich für die Cupolofenschmelze nicht
genügend zerkleinern lassen. Mit Vortheil werden diese Oefen dann angewendet,
wenn es sich um Gussstücke von hoher Zähigkeit handelt, weil bei diesem
Schmelzverfahren das Eisen stark entkohlt und gereinigt wird und dadurch in
seiner Zusammensetzung sich dem Stahl nähert. Das Verfahren ist aber theuer, und
wer Erfahrung im Zusammenstellen von Eisengattirungen hat, kann dasselbe Ziel
auch im Cupolofen erreichen. Referent hat auf beide Arten Zugfestigkeiten bis zu
25 k/qmm
erreicht.
Der allgemein verwendete Schmelzofen für Roheisen ist der Cupolofen, in dessen
Schacht abwechselnde Schichten Koks und Eisen aufgegeben und niedergeschmolzen
werden.
Der Vortragende erläutert an Hand von Zeichnungen einen mehrfach von ihm
angewandten Ofen von 600 mm Schachtweite mit zwei einander gegenüberstehenden,
schräg geführten Düsen. Der Boden ist durch eine Klappe verschlossen.
Unmittelbar über der Herdsohle befindet sich das Abstichloch für Eisen, ihm
gegenüber etwas höher gelegen das Abstichloch für Schlacke. Der Schacht hat
zwischen Abstich und Gicht eine Höhe von 5 m.
Die in älteren Constructionen beliebte Abweichung von der cylindrischen Form des
Ofenschachtes ist wohl allgemein verlassen; die im Gebrauch befindlichen Oefen
unterscheiden sich im Wesentlichen nur durch die Art der Windeinführung, wobei
man von dem Bestreben ausgeht, den Koksverbrauch thunlichst einzuschränken, als
ob das Heil der Giesserei lediglich hiervon abhinge. Gemeinsam ist ferner den
neueren Constructionen das Bestreben, aus diesem einfachen Schmelzofen einen
möglichst complicirten zu machen.
Eine wichtige Abweichung von der einfachen Form bietet der bekannte Krigar-Ofen
(1889 274 * 164. * 221), der zwischen Ofen und
Abstich einen Vorherd besitzt, welcher es ermöglicht, eine grössere Menge
geschmolzenen Eisens in dem Ofen zu sammeln und warm zu halten, was für grössere
Gusstücke von Werth ist. Bei Oefen, welche mehr als 3000 k in der Stunde
schmelzen, wird der Vorherd stets von Nutzen sein, auch wenn grössere Stücke
nicht zu giessen sind, weil das Abstechen in grösserer Ruhe erfolgen kann. Bei
Oefen von weniger als 3000 k stündlicher Schmelzung, und wenn es sich um
kleinere Stücke handelt, erscheint der Krigar-Ofen nicht praktisch, weil der
erste Abstich immer etwas matt ist, also bei kleineren Gussgegenständen
weggeschüttet werden muss.
Eine wesentliche Abweichung von der bekannten Ofenform ist ferner diejenige, bei
welcher die Verbrennungsgase durch ein Dampfstrahlgebläse abgesogen werden
(Herbertz-Ofen 1888 269 294. 1889 274 164. 529), und die Verbrennungsluft durch einen
ringförmigen, rund um den Ofen geführten Schlitz in den Ofen eingesogen wird.
Die Schmelzmenge ist in diesem Ofen bei 600 mm Schachtweite und darüber
erheblich geringer als bei gepresstem Wind, so dass der Ofen bei Schmelzung von
über 2500 k in der Stunde weniger vortheilhaft ist. Für kleinere Schmelzungen
ist er indess vortheilhaft.
Ueber den Betrieb des Ofens äussert sich der Vortragende wie folgt: Nachdem
die Bodenklappe geschlossen und mit einer feuerfesten Bettung bedeckt ist, wird
die seitliche Thür mit Koks lose zugesetzt- und der Ofen angezündet. Es ist
nicht vortheilhaft, wenn der Füllkoks oder Anzündekoks zu knapp bemessen wird,
da man bei genügendem Füllkoks von vornherein gutes Eisen erzielt und die ganze
Schmelzung nach Wunsch verläuft. Für einen Ofen von 600 mm Schachtweite nehme
man 250 bis 300 k, je nach Güte und Trockenheit des Koks.
Zur Bildung einer leichtflüssigen Schlacke aus dem am Eisen haftenden Sand und
aus der Koksasche dient bekanntlich ein Kalkzuschlag, dessen Menge sich nach der
Zusammensetzung des Kalkes und dem Aschengehalt des Koks richtet.
Durchschnittlich wird eine Gewichtsmenge von 15 bis 20 Proc. von derjenigen des
Koks richtig sein. Der Kalkzuschlag kommt auf jeden Kokssatz, also auch auf den
Füllkoks. Liesse man ihn hier weg, so würde der erste Abstich in Folge der
Aufnahme von Schwefel aus dem Koks unsauberes und hartes Eisen liefern. Zu viel
Kalk schadet übrigens nicht, man muss nur die Schlacke öfter ablassen und die
Düsen öfter putzen. Zu wenig Kalk macht sich durch erhöhten Schwefelgehalt des
Eisens und dadurch unangenehm bemerkbar, dass die Schlacke zu dickflüssig ist,
um durch das Schlackenloch abzulaufen.
Nachdem der Füllkoks gut durchgebrannt ist, wird die untere Ofenthür verschlossen
und der Ofen mit abwechselnden Schichten von Eisen und Koks bis zur Gicht
gefüllt. Hierauf wird der Wind angestellt, wobei das Abstichloch so lange offen
bleibt, bis sich das erste flüssige Eisen zeigt.
Für einen guten Ofengang ist zunächst eine richtige Abmessung der Eisen- und
Koksgichten von Wichtigkeit. Bei einem Ofen von 600 mm lichter Weite ist ein
Satz von 200 k Eisen auf 15 k Koks am geeignetsten. Bei grösseren und kleineren
Durchmessern bleiben diese Verhältnisszahlen nicht dieselben, und überhaupt
sprechen bei der Abmessung die Güte und Trockenheit des Koks und mancher andere
Umstand mit. Die hier angegebenen Zahlen haben also nur den Werth von
Durchschnittsziffern.
Die Erfinder der neueren Ofenconstructionen rühmen diesen einen bedeutend
geringeren Koksaufwand nach, und zwar soll sich der Verbrauch bis zu 4 Proc. des
Eisensatzes verringern; dieses Ziel erreicht man meist durch Vorwärmung des
Windes oder durch Anordnung mehrerer Düsenreihen oder durch beides. Durch
Anordnung mehrerer Düsenreihen wird die Schmelzzone verbreitert, und durch
Verbrennung der unten entwickelten Kohlenoxydgase der Brennstoff besser
ausgenutzt. Wenn auch der Beweis, dass man mit dem angegebenen geringen
Koksaufwand schmelzen kann, erbracht ist, so kann der Vortragende einen Nutzen
darin nicht finden; sondern das Gegentheil.
Die Constructeure unterschätzen nämlich vielfach die schützende Wirkung des
Koksüberschusses bei den chemischen Vorgängen im Cupolofen. Indem das Eisen
niedergeht, wird es allmählich bis zum Schmelzpunkte erwärmt und bleibt als
Eisentropfen den chemischen Einflüssen des aufsteigenden Luft- und Gasstromes
ausgesetzt; der Sauerstoff verbindet sich mit den Bestandtheilen des Roheisens;
Eisen, Mangan und Silicium verbrennen, und das Eisen verliert an
Kohlenstoffgehalt. Bei zu geringem Kalkzuschlag reichert sich ausserdem der
Schwefelgehalt des Eisens an. Das Eisen verliert also an Qualität und Quantität.
Je kürzer der Weg des niedertropfenden Eisens ist, und je mehr Koks, Kohlensäure
und Kohlenoxydgas zugegen sind, desto mehr wird der Eisentropfen vor den
oxydirenden Wirkungen der Gebläseluft geschützt sein.
Der Vortragende hat, um diese Einwirkungen zu beurtheilen, einen Ofen abwechselnd
mit einer und mit zwei Düsenreihen betrieben und bei Zusatz von 7,5 Proc. Koks
gefunden, dass das Eisen bei zwei Düsenreihen – also breiterer Schmelzzone –
härter war. Bei 5 Proc. Koks gab eine Düsenreihe mattes Eisen, während das von
zwei Düsenreihen noch genügend warm war. Dagegen hatte die Qualität des Eisens
sich wesentlich verschlechtert, und der Abbrand hatte um 1,5 Proc. zugenommen.
Um also mit möglichst niedrigem Kokssatz schmelzen zu können, wird man ein
wesentlich silicium- und kohlenstoffreicheres, also theureres Roheisen setzen
müssen, und die Berechnung ergibt, dass man dann eine Summe spart, um sie
doppelt wieder auszugeben. Es ist also unvortheilhaft, selbst von bestem Koks
weniger als 7 Proc. des Eisengewichtes zuzusetzen.
Während des Schmelzens sollen die Düsen gut rein gehalten werden, da sie sich
durch kalt geblasene Schlacken leicht verstopfen. Aus diesem Grunde wähle man
wenige Düsen und diese entsprechend weiter; während für den Schmelzvorgang
selbst eine grössere Anzahl kleinerer Düsen besser wäre. Ferner müssen die Düsen
leicht zugänglich sein, damit die Schlacke sich leicht beseitigen lässt.
Die Schnelligkeit, mit der das Eisen niederschmilzt, ist wesentlich abhängig von
der Höhe, Windpressung und der Windmenge und ist von grossem Einfluss auf die
Betriebskosten; denn je kürzere Zeit die Schmelzung dauert, um so geringer
werden die auf die Schmelzzeit entfallenden Tagelöhne. Die Schmelzung wird um so
rascher vor sich gehen, je höher der Winddruck ist; natürlich ist aber auch die
Höhe des Ofenschachtes danach zu bemessen. Der Vortragende arbeitet mit einem
Winddruck von 50 bis 60 cm Wassersäule bei einer Ofenhöhe von 5 m zwischen
Abstich und Gicht. Der Ofen von 600 mm 1. W. liefert hierbei gegen 2500 bis 3000
k Eisen in der Stunde. Ein Winddruckmesser sollte an keinem Ofen fehlen. Der
geeignetste Bläser ist der Root'sche.
Die Menge von 3000 k in der Stunde ist ungefähr die grösste, welche ein Ofen
liefern darf, wenn es sich um kleine Gusstücke handelt, die mit der Handpfanne
abzugiessen sind; wird diese Menge wesentlich überschritten, so kann man das
Eisen von Hand nicht mehr abtragen.
Wichtig für den Ofenbetrieb ist ferner die Aufrechterhaltung peinlicher Ordnung
auf dem Setzboden. Der ganze Roheisensatz für eine Schmelzung ist in einzelnen
genau abgewogenen Gichten auf dem Setzboden auszubreiten, so dass während der
Schmelzung nur noch das Brucheisen und der Koks zu wägen sind. Leider sind die
meisten Setzböden hierfür zu klein angelegt.
Ist die für die Tagesproduction erforderliche Eisenmenge gesetzt, so lässt man
die Ofenfüllung etwa 2 m herabgehen und vermindert dann den Winddruck. Erscheint
kein flüssiges Eisen mehr vor den Düsen, so wird der Wind abgestellt, das letzte
Eisen und die Schlacke abgelassen und die Bodenklappe geöffnet, worauf die noch
im Ofen befindliche Füllung herabfällt und abgelöscht wird.
Die Bodenklappe, welche zuerst von Krigar
angewendet wurde, ist bei jeder Ofenconstruction leicht anzubringen; sie dient
nicht nur zur Entleerung des Ofens, sondern auch als Eingang für eine
Ausbesserung des Futters.
Im Allgemeinen werden für das Futter keilförmige Chamottesteine verwendet, die
sehr sauber zusammengepasst und fast ohne Fuge vermauert werden sollen. Solches
Futter ist aber sowohl in der Herstellung wie in der Unterhaltung sehr
kostspielig. Ein billiger Ersatz für dasselbe besteht aus einer Mischung von
fettem Formsand und Quarzsand, mit welcher der Ofen ausgestampft wird, was ein
sehr feuerbeständiges Futter gibt. Neuerdings empfiehlt man dafür kaolinhaltigen
Thon. Man kann aber auch jedes andere feuerbeständige Material nehmen, nur darf
es nicht zu fett sein, sonst reisst das Futter beim Trocknen. Das Ausstampfen
geschieht in der Weise, dass man in das Innere des Ofens einen Blech- oder
Holzcylinder von etwa 80 cm Höhe stellt und den Zwischenraum zwischen diesem und
dem Ofenmantel mit der Masse ausstampft.
Textabbildung Bd. 302, S. 152
Cupolofen von Hann.
Ein solches Futter ist billig und haltbar. Weil aber das Material ziemlich mager
sein muss, ist es auch mürbe und leidet oberhalb der Schmelzzone durch die
scharfen Kanten des niedergehenden Eisens, sowie durch das Einwerfen der
Masseln, so dass man doch gezwungen ist, oberhalb der Schmelzzone Chamottesteine
zu nehmen; dadurch wird der Nutzen des Stampffutters sehr beeinträchtigt, denn
von diesen Steinen bleibt wenig brauchbar, wenn das Futter erneuert werden muss.
Der Vortragende hat nun hohle Radialsteine aus schwer schmelzbarem Eisen giessen
lassen und mit ihnen das Futter oberhalb der Schmelzzone bis zur Gicht
aufgemauert. Das Eisenfutter ist geradezu unverwüstlich. Wenn das Stampffutter
soweit ausgebrannt ist, dass es ersetzt werden muss, so können die Eisensteine
immer wieder gebraucht werden. Die geringe Abnutzung, welche die Steinköpfe
zeigen, rührt nicht vom Abschmelzen, sondern von der Oxydation durch die
vorbeistreichende Luft her. Dieser geringfügigen Abnutzung wirkt man dadurch
entgegen, dass auf die Köpfe ein schwer schmelzbarer, aber fest haftender
Emailgrund aufgebrannt wird, welcher das Eisen vor dem Verbrennen schützt. Das
Futter ist billig und dabei sehr sauber, glatt und hart, so dass ein Aufhängen
der Ofensätze gar nicht vorkommt. Der Wärmeisolirung wegen werden die
hohlen Steine mit altem Formsand gefüllt.
Die Tragpfannen für flüssiges Eisen bestehen bekanntlich aus Schmiedeeisen und
sind innen ausgeschmiert; zu diesem Zwecke wird vom Vortragenden eine Mischung
von Lehm und Kieselguhr verwendet. Diese Futter halten besser, bleiben sauberer
und können viel dünner gehalten werden als Lehmfutter, wegen der
ausserordentlich geringen Wärmeleitungsfähigkeit der Kieselguhr.
Ueber einen von ihm construirten Cupolofen zur Erzeugung von Temperguss bezieh.
schmiedbarem Guss hielt in der Generalversammlung des Vereins deutscher
Eisengiessereien Ingenieur Rud. Hann in Wien einen
Vortrag, in welchem nach der Eisenzeitung Folgendes
ausgeführt wurde:
„Der von mir construirte Cupolofen soll hauptsächlich zur Erzeugung von
Temperguss bez. schmiedbarem Guss dienen.
Da der Schmelzprocess bei Erzeugung von Temperguss ein anderer ist, als
derjenige bei Grauguss, so soli sich auch die Construction des Ofens diesen
Eigenthümlichkeiten anpassen.
Da zur Erzeugung des Tempergusses kohlenstoffärmeres Eisen, also eine
Gattirung von grauen, weissen Flossen, Schmiedeeisen oder Stahl abfallen, in
bestimmten wechselnden Procentsätzen verwendet wird, so ist in erster Linie
eine erhöhte Temperatur im Sammelherd nöthig, um das Eisenbad in einem
gewissen Grad von Dünnflüssigkeit zu erhalten. Ich glaube, dieses Ziel
dadurch erreicht zu haben, dass ich die Gase im Schachte von oben nach unten
ziehen lasse. Zu diesem Zweck sind die Düsen nach abwärts gerichtet. Die
Gase durchstreichen den Vorherd und Vorwärmraum für Tiegel und entweichen
dann in die Esse. Die heissen Gase umspülen fortwährend das Eisenbad und
erhalten dasselbe in einer Art überhitzten Zustandes. Befördert wird diese
Temperatursteigerung noch dadurch, dass, den geringeren Quantitäten an
Schmelzgut entsprechend, auch der Ofen, mithin der Herd kleiner dimensionirt
werden kann. Durch diese Art von überhitztem Zustand wird auch eine bessere
Mischung der im specifischen Gewicht von einander verschiedenen weissen und
grauen Flossen, sowie der Schmiedeeisen- oder Stahlabfälle erreicht.
Ferner ist es Thatsache, dass sich bei minder hoher Temperatur, daher auch
nicht genügender Mischung ineinem Tempergusstück, gesondert Lagen von
weissem und grauem Eisen erkennen lassen.
Wie die Zeichnung Fig. 1 bis 4
ergibt, ist die Anlage handlich. Reparaturen können leicht vorgenommen
werden. Von Vortheil ist auch der Vor wärm räum. Der Vorherd bietet die
Gelegenheit, dem Eisen Zusätze zu geben (Stahlabfälle), welche anders durch
Berührung mit Koks nachtheilig beeinflusst werden könnten.
Da das flüssige Eisen nur kurze Zeit in Berührung mit dem Koks bleibt und
erst im Herde durch die fortwährende Berührung mit dem heissen Gase den
gewünschten Flüssigkeitsgrad erhält, so ist wenig Gelegenheit geboten,
Bestandtheile, welche einen schädlichen Einfluss ausüben, sowie auch
Kohlenstoff aufzunehmen, was der Natur der Sache nach für Erzeugung von
Temperguss nur erwünscht sein kann, während kohlenstoffreicheres Eisen durch
die mehr oder minder kräftige oxydirende Wirkung des Gasstromes an
Kohlenstoff einbüsst.
Dadurch, glaube ich, wird ein Hauptübelstand vermieden, indem das Silicium,
welches neben Mangan in erster Linie von der Oxydationswirkung getroffen
wird, in geringen Quantitäten bei kohlenstoffreichem Eisen bezieh. dort, wo
Gelegenheit geboten ist, Kohlenstoff aufzunehmen (z.B. bei Cupolöfen mit
aufwärts schlagender Flamme), bei der Abkühlung des Gusstückes
Graphitausscheidung bewirkt, und thatsächlich zeigt sich bei Temperguss im
Gusstück ein schwarzer Kern, auch bei dünnen Querschnitten, wo also etwa die
Wirkung von Graphitausscheidung durch langsames Abkühlen wegfällt.
Wie man sieht, spielt die oxydirende Wirkung des Gasstromes innerhalb
gewisser Grenzen bei diesem Ofen eine Hauptrolle und ist diese Wirkung nur
erwünscht, soweit in einem gewissen Grade Bestandtheile des Eisens, wie C,
Si und Mn, oxydirt werden; von Phosphor und Schwefel ist hier nicht die
Rede, da das Eisen für diese Zwecke überhaupt möglichst frei von letzteren
Stoffen sein soll.
Dadurch, dass also durch die erhöhte Temperatur auch kohlenstoffärmeres Eisen
in dem nothwendigen Grad von Dünnflüssigkeit erhalten werden kann, ferner
sich die an Gewicht verschiedenen Eisensorten besser mischen, so wird sich
ferner durch entsprechende Gattirung und geschickte Benutzung der
oxydirenden Wirkung des Gasstromes ein gut schmiedbarer, auch schweissbarer
Guss erzeugen lassen, mithin ein Qualitätsguss. Da bei Temperguss geringere
Mengen an Schmelzgut in Betracht kommen, so eignet sich auch dafür der Ofen,
denn es ist leicht einzusehen, dass bei fortschreitender Schmelze sich
erstarrte Massen, wie Koksasche, Schlacke u.s.w., ansetzen; die Menge des
Koks verringert sich und der Gasstrom wird kräftig oxydirend wirken. Doch,
glaube ich, schreitet hier die Verringerung der Kokssäule langsamer vor sich
als beim Ibrügger-Ofen (1889 274 164), indem es
möglich ist, durch eine gegenüber dem Flammloche angebrachte Schüröffnung
diese Rückstände in den Herd zu stossen und so ein Nachsinken frischen
Brennmaterials zu ermöglichen.
Was den Brennstoffverbrauch anbelangt, so lässt sich dadurch, dass die
Verbrennung durch die schief gerichteten Formen auf eine bestimmte Höhe
begrenzt ist, erreichen, dass ein unnützes Erglühen und Verbrennen des Koks
oberhalb der obersten Formen nur in geringem Maasse stattfindet. Ferner
lässt sich dadurch, dass man durch Einblasen von heisser Luft in den
Herd eine vollkommene Verbrennung herbeizuführen sucht, eine weitgehende
Sparsamkeit erreichen.
Ausserdem werden die abziehenden Gase dazu verwendet, um die Ziegel bezieh.
Pfannen, welche etwa 25 k fassen sollen, gut vorzuwärmen. Dadurch, dass
dieser Vorwärmeraum unmittelbar unter dem Vorberde gelegen ist, wird auch
die Hitze besser zusammengehalten.
Auf die zugeführte Windmenge wird ein Hauptaugenmerk zu richten sein. Man
wird danach trachten müssen, jeden Luftüberschuss im Schachte zu vermeiden,
während man das zur vollkommenen Verbrennung nöthige Luftquantum durch das
in der Ofenmauerung eingebettete Rohr in den Herd einbläst.
Zum Schlusse will ich noch bemerken, dass der Ofen auch für Grauguss in
geringeren Quantitäten ganz gut zu verwenden ist, indem er bei
entsprechender Gattirung des Roheisens ein zähes Material liefern wird.“
An den seitens der Versammlung mit Beifall aufgenommenen Vortrag schloss sich
eine längere Besprechung, indem bemerkt wurde, dass ein gleiches Resultat beim
Ibrügger- bezieh. Krigar-Ofen erzielt werden könne. Die Schwierigkeit sei nur,
die bestimmten Mengen Schmiedeeisen beizumischen, weil der Schacht fortwährend
nachschmilzt. Man müsse daher viel leere Gichten machen, was theuer werde; dabei
sei es unmöglich, Eisen von genau vorher bestimmter Zusammensetzung zu erzielen.
Diese Schwierigkeit löse auch der Ofen des Vortragenden nicht.
Geh.-Rath Jüngst bemerkte, dass auf der Gleiwitzer
Hütte ein kleiner Siemens-Martin-Ofen von nur etwa 30 Centner Fassung im Betrieb
sei, der für viele Zwecke sehr gute Resultate ergäbe. Man erziele darin ein
Eisen von gleichmässiger Beschaffenheit und könne den Anforderungen des
Maschinenbaus für kleine Stücke voll genügen. Ein Ibrügger-Ofen von 700 mm
Durchmesser liefere ebenfalls recht gute Resultate; man solle Oefen dieser
Construction von grösserem Durchmesser nicht bauen, weil darin das Eisen kalt
fliesse.
Cupolofen mit central eingeführtem Unterwind. An den
gebräuchlichen Cupolöfen macht sich häufig der Uebelstand bemerkbar, dass der
durch die Düsen zugeführte Wind sich bei seinem Eintritt in den Schacht
ausbreitet und aufwärts steigt, ohne bis zur Ofenmitte vorzudringen. Um dies zu
vermeiden, hatte schon im J. 1893 T. D. West
vorgeschlagen, in der Mitte des Ofens ein durch den Boden hineinragendes
Luftzuführungsrohr anzubringen.
In einem Vortrage vor der Western Foundrymens Association in Chicago hat nach der
Eisenzeitung der Genannte vor Kurzem über seine
Erfahrungen mit centraler Luftzuführung gesprochen. Zwei von ihm dargestellte
Ausführungen zeigen Cupolöfen mit Bodenthüren. Während aber eine Construction
für Oefen über 1,27 m Durchmesser ein feststehendes Rohr besitzt, wird bei der
anderen, welche für kleinere Oefen angewendet werden soll, das Rohr, wenn die
Thür geöffnet wird, ebenfalls herausgezogen. Zum Schutz der Rohröffnung dient
eine Haube, die aus einem Gusskern mit einer Thonumhüllung besteht und von
schmiedeeisernen Stäben getragen wird. Das Rohr selbst ist bei dem grösseren
Ofen aus Gusseisen angefertigt und erhält von oben nach unten laufende Rippen;
über diese werden schmiedeeiserne Ringe gezogen, welche den aufgetragenen Thon
halten sollen. Rohr und Kappe sind vor der Benutzung in einem Ofen zu trocknen. Bei dem
kleineren Ofen ist das Rohr des geringeren Gewichtes wegen aus einem 6 mm
starken Blech hergestellt.
Auf Grund seiner Erfahrungen bezeichnete der Vortragende als Vorzüge der Oefen
mit centraler Luftzufuhr unter anderem geringeren Verbrauch an Brennstoff,
geringeren Verschleiss der Ausfütterung des Ofens, schnellere Schmelzung,
geringere Aufnahme von Schwefel in das Eisen.
Textabbildung Bd. 302, S. 154
Cupolofen von West.
Nach Stahl und Eisen, dem wir die Abbildung Fig. 5
entnehmen, soll der Ofen eine Koksersparniss von 20 bis 30 Proc. und eine
bessere Erhaltung der Ausmauerung bewirken. Doch fügt genanntes Blatt folgende
Bemerkung hinzu: „Wenn Jemand Lust haben sollte, diese innere Form
anzuwenden, dann ist es räthlich, zuvor die Beschreibung derselben in Nr. 44
des American Machinist vom 2. November 1893
durchzulesen. Der Erfinder der vorbeschriebenen Einrichtung hielt diese für
so wichtig, dass er die Herrlichkeit der Worlds Fair in Chicago durch einen
sehr langen Vortrag auf dem Meeting der Western Foundrymens Association
vergrösserte.“
Textabbildung Bd. 302, S. 154
Fig. 9.Cupolofen von West.
Die Ergebnisse scheinen den Erfinder doch noch nicht vollständig befriedigt zu
haben, denn er baute nachher einen Versuchsofen von 2,134 m äusserem und 1,676 m
innerem Durchmesser (Fig. 6 bis 8). In den
Schacht b ragen zwei sich gegenüberliegende
Vorsprünge cd hinein, die sich bis auf 712 mm
nähern. Im Vorsprunge d befindet sich eine Blasform
von 76 mm lichtem Durchmesser, wogegen in c zwei
Formen f und e sind.
Erstere hat 76 mm, die andere 102 mm lichte Weite. Ausserdem sind noch vier
flache Blasformen i angebracht. Die Unterkante der
Oeffnung a befindet sich 3,2 m über dem Fussboden;
h bezeichnet das Abstichloch, g den Schmelzraum. Bei monatelang fortgesetzter
Arbeit wurde eine reichliche Schlackenbildung beobachtet, die sich stark
aufblähte. An einem Tag wurden 40 t Roheisen beinahe ohne Zugabe von Abfalleisen
mit 553 k Kalkzuschlag verschmolzen. Die aus dem Ofen abfliessende
Schlackenmenge betrug 800 k. Die Analyse derselben ergab den Eisengehalt zu 3,34
Proc. Eisenkugeln und 17,25 Proc. Eisen in Gestalt von Oxyden. Dies macht einen
Abgang von 157 k Eisen oder 0,39 Proc. vom Ganzen. An einem anderen Tage wurden
40 t Roheisen mit 40 k Kalkzuschlag auf je 3 t verschmolzen und das Gewicht der
Schlacke zu 733 k ermittelt. Die Analyse ergab 2,70 Proc. Eisenkugeln und 15,69
Proc. reines Eisen, also einen Abbrand von 0,33 Proc. Solche Verluste sind
jedoch als massig zu bezeichnen. Den Grund für die bedeutende Schlackenbildung
und das starke Aufblähen glaubt West der oberen
Blasform e zuschreiben zu müssen. In einer
Versammlung von Fachleuten, welcher er seine Beobachtungen mittheilte, war man
indessen der Ansicht, dass überschüssiger Wind und überhaupt zu starke
Windpressung daran schuld sei. Man wies auf verschiedene Fälle hin, in welchen
Cupolofen besser arbeiteten, sobald weniger Wind in dieselben eingeblasen wurde.
Auch hielt man dafür, dass die eigenthümliche Schachtbildung nicht ohne Einfluss
auf die Schlackenbildung sei.
Textabbildung Bd. 302, S. 154
Hibler's Ofen.
Eine fernere Construction von West sei nach American Machinist durch vorstehende Skizze (Fig. 9) erläutert, die um so eher genügen mag, als
besondere Betriebsergebnisse nicht mitgetheilt sind.
Einen ähnlichen Zweck verfolgt Hibler's Ofen (American Machinist vom 28. December 1893). Die
Einführung der Gebläseluft erfolgt, wie Fig. 10 und 11
zeigen, mittels eines Gussrohres bab, welches mit
feuerfestem Lehm bekleidet und an dem Ausströmungsende n mit einem Deckel geschlossen ist. Um die Ausströmung wirksam zu
gestalten, sind Düsen ee ausgespart. Das Rohr ist
an der ganzen Oberfläche mit Vorsprüngen versehen, die dem Lehmbeschlag einen
festen Halt gewähren sollen.
Textabbildung Bd. 302, S. 154
Fig. 12.Schmelz- und Glühofen von Thivet-Hauctin.
Einen beweglichen Schmelz- oder Glühofen von M. A. E.
Thivet-Hauctin in Saint-Denis, Frankreich (D. R. P. Nr. 73398 vom 21.
Februar 1893), zeigt Fig. 12. In den gusseisernen
Cylinder A wird einerseits fein vertheiltes Oel
oder Gas durch Oeffnung B eingeblasen, andererseits
durch eine Anzahl Oeffnungen c in der Kammer a erhitzte Luft eingeführt. Durch Kanal d tritt die Flamme in den Ofen D, steigt daselbst in die Höhe und hüllt hierbei
den Schmelztiegel K ein. Mit Hilfe der Welle H wird der Ofen so gedreht, dass das im Tiegel K geschmolzene Metall ausgegossen werden kann.
Textabbildung Bd. 302, S. 155
Kippgiessofen von Dautzenberg.
Der Kippgiessofen von Franz Xaver Dautzenberg jr. in
Crefeld-Königshof (D. R. P. Nr. 76498 vom 30. Januar 1894) ist an wagerechten
Zapfen c drehbar angehängt und besteht aus einem
Eisenmantel a mit einer Auskleidung aus feuerfester
Masse. Von dem mit einem Gehäuse verbundenen Windkasten d aus führen die schräg nach unten gerichteten Düsen f in das Innere des Ofens. Der Ausflusskanal mündet
am Boden in den Ofen ein und ist in der feuerfesten Auskleidung oder auf
ähnliche Weise hoch und nach aussen geführt, wo er in den Ausguss h endet.
Eine Verunreinigung des Metalls durch die auf dem Metall schwimmenden Schlacken
ist hierbei ausgeschlossen.
Textabbildung Bd. 302, S. 155
Fig. 16.Schmelzofen von Piat.
An dem Schmelzofen von Albert PiatUeber Piat's
Schmelzofen vgl. 1878 229 * 107. 1890 276 * 502. * 503. 1893 290 * 255. in Paris (D. R. P. Nr. 82693 vom 19.
Februar 1895, Zusatz zum Patent Nr. 53943 vom 23. October 1889) ist an Stelle
des Tiegels im Hauptpatent oben im unteren Ofentheile A ein Behälter B angebracht, der mit
Ausgusschnabel C, Schlackenloch D und Windöffnungen E
versehen ist. Derselbe ist unmittelbar unter dem Abflussloch O des Zwischenbodens L
des den Aufsatz bildenden Cupolofens angeordnet, um aus diesem das Metall in den
Behälter B einfliessen zu lassen. (Fig. 16.)
American Machinist vom 27. September 1894 gibt
Abbildung (Fig. 17 bis 19) und Beschreibung
eines Cupolofens, der stündlich 2500 k niederschmelzen soll, und der mit
Ausschluss des Füllkoks für 100 k Einsatz nur 4,5 k Schmelzkoks erfordern soll.
Die Windzuführung ist aus der Zeichnung ersichtlich. Man wird unschwer den Ofen
von Greiner und Erpf
wieder erkennen, der in unserem Fall bei H.
Bollinckx in Brüssel im Betrieb steht. Bekanntlich werden die Oefen in
der verschiedensten Grösse aufgeführt (vgl. 1889 274
164). Die Grösse des vorliegenden ergibt sich aus den der Zeichnung
eingeschriebenen Maassen.
Textabbildung Bd. 302, S. 155
Ofen von Bollinckx.
Unter Nr. 71825 vom 10. Februar 1893 ist Theodor
Druzba in Ottensen-Altona ein Stichlochverschluss für Schmelzöfen
geschützt.
Das Stichloch a liegt in einem feuerfesten Stein b, auf welchen ein mit Durchflussöffnung c versehener feuerfester Drehschieber d von der Feder e
gedrückt wird. Durch Drehen des Schiebers d wird
das Stichloch a geöffnet oder geschlossen.
Die Montage des Verschlusses erfolgt derart, dass die stiftartig gestellte
Drehachse des Deckelsteins b wagerecht zu liegen
kommt. Das Abstichloch c befindet sich dann
unten.
In Nachstehendem mögen einige Versuche erwähnt werden, welche dahin zielen, die
Kohlung des Eisens zu bewirken und nach der
beabsichtigten Qualität des Productes zu regeln.
Textabbildung Bd. 302, S. 156
Druzba's Stichlochverschluss.
In der Zeitschrift für angewandte Chemie, 1894 S.
357, wird über das D. R. P. Nr. 74819 vom 4. November 1890 von J. Meyer in Düdelingen (Luxemburg), betreffend die
Kohlung des Eisens in der Giesspfanne durch Ziegel aus Kohle und Kalk,
Nachstehendes mitgetheilt. Die aus Anthracit oder Koks mit gelöschtem Kalk
hergestellte teigige Masse lässt man 12 bis 24 Stunden stehen, formt sie zu
Ziegeln, welche an der Luft und dann im Trockenofen getrocknet werden. Zur
Darstellung von Flusseisen mit 0,04 bis 0,10 Proc., sowie von mittelweichem und
hartem Stahl mit 0,10 bis 0,40 Proc. Kohlenstoff werden diese Ziegel auf dem
Boden der Giesspfanne vertheilt, dann wird das flüssige Metall in einem starken
Strahl in die Giesspfanne eingelassen, während dieselbe hin und her bewegt wird.
Zur Darstellung von härteren Stahlsorten mit über 0,40 Proc. Kohlenstoff werden
die Ziegel dem Metall in der Giesspfanne zugesetzt, ein Theil vor dem Abgiessen
des Metalles in die Pfanne, der Rest nach erfolgter Reaction dieses Theiles,
wobei man die Menge des Kohlungsmittels derart bestimmt, dass dem entkohlten
Metall so viel Kohlenstoff zugeführt wird, als dem zu erreichenden Härtegrad des
herzustellenden Productes entspricht. Ist die Reaction, welche kaum 3 bis 5
Minuten dauert, in der Giesspfanne vollständig beendet, so wird das flüssige
Metall in die Gussformen übergeführt, wobei der Guss ruhig und ohne Steigen vor
sich geht, so dass vollständig gesunde Gussblöcke erzielt werden. Praktische
Betriebsresultate ergaben, dass auf 1000 k Roheisen zur Erzeugung eines
Flusseisens und eines Stahles mit einem Gehalt von:
Kohlenstoff
Kohlenkalkziegel
Flusseisen
0,0400,060
bis„
0,0600,100
Proc.„
1,00 1,20
bis„
1,20 k 2,00 k
Weiche und harte Stahle
0,100,150,250,300,400,451,60
„„„„„„„
0,150,200,300,350,450,501,65
„„„„„„„
2,50 3,00 4,00 5,00 7,00 7,5020,00
„„„„„„„
2,80 k 3,50 k 4,50 k 5,30 k 7,50
k 7,80 k25,00 k
erforderlich sind. Bei diesem Verfahren, bei welchem sich
durch mehrmaliges Probenehmen einer jeden einzelnen Charge vor dem
Einführen des flüssigen Metalls in die Giesspfanne genau der erforderliche
Zusatz an Kohlungsmaterial bestimmen lässt, wird so viel Wärme entwickelt, dass
die Asche des Kohlungsmaterials in der Giesspfanne selbst zum Schmelzen kommt
und der Kieselsäuregehalt dieser Asche mit dem Kalk, der als Bindemittel in dem
Kohlungsmaterial vorhanden ist, sich verbinden kann, wodurch eine leichtflüssige
Schlacke erzeugt wird, welche mit den im Bade noch etwa zurückbleibenden anderen
Schlacken sich vereinigt, auf dem Metallbade sich rasch abscheidet und so
schlackenreinigend wirkt. Dabei vermindert sich der Schwefelgehalt des
affinirten Metalles durch die Kohlung wesentlich. Die nach diesem Verfahren
herzustellenden Stahlsorten sind bis jetzt mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,040
bis 1,60 Proc. in einer im Voraus bestimmten Weise ohne jeglichen Zusatz von
Ferromangan bezieh. Spiegeleisen hergestellt worden.
b) Flammöfen.
Die Flammöfen für den Giessereibetrieb. Wie zu
Anfang erwähnt, bieten die Flammöfen gewisse Vortheile; dahin gehört in erster
Reihe die Möglichkeit, grosse Stücke Brucheisen ohne Schwierigkeit
herunterschmelzen zu können. Ferner ist man im Stande, grosse Quantitäten Eisen
zu sammeln und warm zu halten. Der wichtigste Vortheil ist aber der, dass man
das Schmelzgut genau beobachten und in jeder Beschaffenheit erhalten und
vergiessen kann. Es wird daher der Flammofen immerhin noch seine Berechtigung
behalten.
American Machinist tritt neuerdings wieder für
Anwendung des Flammofens im Eisengiessereibetriebe ein, indem er auf die
Reinheit und Gleichheit des Gefüges des Flammofenproductes hinweist. Allerdings
sind die Betriebskosten wesentlich höher als die des Cupolofens, auch setzt die
Construction und der Betrieb eines Flammofens grosse praktische Erfahrungen
voraus. Ferner kann das Eisen der Reduction durch den Sauerstoff der Luft nicht
entzogen werden und wird die Ausscheidung des Kohlenstoffs als Graphit gestört,
was die Bildung eines weissen und harten Eisens begünstigt. Nichtsdestoweniger
wird der Flammofen denjenigen Giessereien empfohlen, welche gewisse Gussarten,
wie hydraulische Cylinder, schwere Walzen u.s.w., herstellen wollen, und
solchen, bei denen es sich darum handelt, grosse Eisenmassen für einzelne Stücke
zur Verfügung zu haben.
Es wird aber auch behauptet, dass der schmiedbare Eisenguss, welcher mit Hilfe
des Flammofens erzeugt wird, einen kürzeren Temperprocess erfordert, als das
entsprechende Material, welches von dem Cupolofen geliefert wird.
Um die Flammenwirkung auf die Schmelze zu erhöhen, soll das Gewölbe
heruntergezogen werden. Die Form des Gewölbes (Fig. 22 bis 26) hängt
dabei von dem Umstände ab, welcher Theil des Herdes von der Flamme am stärksten
berührt wird, und welche Geschwindigkeit die Heizgase haben. Die Ansichten über
die geeignetste Gewölbeform gehen deshalb noch aus einander. Während einerseits
empfohlen wird, unmittelbar hinter der Feuerbrücke das Eisen einzusetzen, wird
von anderer Seite der Raum vor dem Fuchs als heissester für den Einsatz
vorgezogen.
Die Ummantelung des Ofens besteht aus eisernen Platten, welche an den Ecken durch
Winkeleisen verbunden sind. Alle Eisentheile sind gegen einander verschraubt, um bei
Reparaturen des Ofens einzelne Theile des Mantels beliebig entfernen zu können.
Die Ankerbolzen, welche durch den Ofen hindurchgehen, legen den Mantel fest.
Textabbildung Bd. 302, S. 157
Flammofen.
Der Herd ist zunächst von gewöhnlichen Mauersteinen voll aufgemauert und durch
eine Lage feuerfester Steine abgedeckt. Auf dem Theile des Herdes, welcher zur
Aufnahme der Schmelze dienen soll, wird eine Schicht feuerfesten Sandes
eingebrannt. Die Feuerbrücke D soll mindestens 0,7
m über dem Roste liegen.
Zum Einsetzen des Eisens sind zwei Oeffnungen vorgesehen, eine seitliche bei A von 1,50 × 1,20 m und eine in der Decke bei a1 von der Breite
des Ofens, und einer Länge von 1,80 m. Die seitliche Aufgabeöffnung wird mittels
einer eisernen Schiebethür, welche ein Chamottefutter hat, verschlossen; die
obere Oeffnung ist durch ein Gewölbestück abgedeckt, welches in Eisen gefasst
ist. Letztere Oeffnung dient zum Einsetzen besonders schwerer Stücke, bei denen
man einen Krahn zu Hilfe nehmen muss.
An der Arbeitsseite des Ofens ist des Weiteren eine Oeffnung B vorgesehen, welche zum Rühren, Abschlacken und zu
den Probeentnahmen dienen soll, und ferner eine zweite Oeffnung I, um auch den hinteren Theil des Herdes
bestreichen zu können. Auf der entgegengesetzten Herdseite ist das Abstichloch
E angeordnet. Die Wandung wird am Abstich
stärker gehalten, als dies beim Cupolofen der Fall ist, weil beim Flammofen
grössere Eisenmassen hinter demselben stehen. Des Weiteren wird der Abstich mit
feuerfestem Sand ausgestampft, welchem Koksstaub beizumischen ist.
Bei Bedienung des Feuers ist eine gleichmässige Vertheilung des Brennstoffes auf
dem Roste um so wichtiger, als ein Ueberschuss an kalter Luft nicht nur die
Ofentemperatur herabdrückt, sondern auch die Reductionswirkung auf das Eisen
vermehrt. Aus den gleichen Gründen soll auch der Ofeneinsatz möglichst auf
einmal erfolgen, um die Menge der eintretenden kalten Luft gering zu halten.
Eine sorgfältige Ausbesserung des Flammofens ist nach jeder Schmelzung
nothwendig.
Das D. R. P. Nr. 70901 vom 12. October 1892 für John
Nicholas Lauth in St. Louis (Missouri, Nordamerika) betrifft einen
Flammofen mit behufs möglichster Ausnutzung der Flamme ununterbrochen
ansteigendem Gewölbe (Fig. 27). Das Gewölbe wird
am Fuchs durch eine senkrechte Wand a
begrenzt. Die Folge soll ein Zurückschlagen der Flamme, wie die Pfeile
andeuten, sein.
Textabbildung Bd. 302, S. 157
Fig. 27.Lauth's Flammofen.
An die in Fig.
23 und 27 dargestellten Oefen sei noch
eine Bemerkung über das Abschmelzen des Eisens geknüpft. Bei dem ersteren
Flammofen werden die auf der Ofensohle liegenden Beschickungsbrocken in der Nähe
des Sammelherdes zunächst erwärmt und fliessen allmählich diesem Herde zu. Dabei
fliessen sie gegen die Richtung der Heizgase, kommen also längere Zeit mit dem
Luftstrom in Berührung und verlieren einen grossen Theil ihres
Kohlenstoffgehalts. – Ordnet man dagegen den Sammelherd an der entgegengesetzten
Seite, d.h. vor dem Fuchse an, so läuft das Schmelzgut gewöhnlich in kurzer
Frist dem Sammelherde zu, indem die schon erwärmten Stücke in Fluss kommen und
die ganze übrige Beschickung zum Fluss bringen. Der Zug der heissen Gase kann
ohne Schwierigkeit und zwar durch Aufsetzen und Wegnehmen von feuerfesten
Steinen nach Bedarf geleitet werden. Man hat es demnach in der Hand, das Eisen
mehr oder weniger zu frischen und nötigenfalls je nach der Verwendung der
Schmelzung die geschmolzene Masse umzurühren.
Ein nach dieser Weise umgebauter Schmelzofen lieferte gutes Schmelzgut und
ersparte erheblich an Brennmaterial und Schmelzzeit. Das Ofengewölbe war so
gelegt, dass die Heizgase auf den Herd gelenkt wurden. Nothwendig ist es, etwa
zum Rollen geneigte Stücke, wie Walzen, beim Einsetzen mittels feuerfester
Steine festzulegen.
(Schluss folgt.)