Titel: Verarbeitung des Cementstahls.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1844, Band 92, Nr. VIII. (S. 19–31)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj092/ar092008

VIII. Verarbeitung des in Yorkshire fabricirten Cementstahls. Fabrication des Gußstahles.2)

Aus den Annales des Mines, Tom. III. 3. Lief. 1843, durch Heßler's Jahrbuch für Technik, Physik und Chemie Febr. 1844 S. 101.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Die Operationen, denen der rohe Cementstahl unterworfen wird, haben zum Zwek, ihn durch mehrmaliges Hizen und Ausschmieden in mehr oder weniger raffinirte oder gegerbte Stäbe für den Handel zu verwandeln, welche dann in den zahlreichen Werkstätten, wo man Feilen, Raspeln, Sägeblätter, Sicheln, Sensen, Bleche, Drähte, Schneidewerkzeuge, Waffen u.s.w. verfertigt, zu diesen Gegenständen verarbeitet werden. In manchen Fällen begreifen die Hütten, worin der Stahl im Großen gegerbt wird, zugleich auch die Werkstätte in sich, worin er seine definitive Form erhält; in andern Fällen gerben sich die Fabrikanten oben aufgezählter stählerner Geräthe und Gegenstände selbst den Stahl in kleinen Feuern, wo sie ihn nachher auch verarbeiten. Am gewöhnlichsten aber werden diese zwei Industriezweige abgesondert in den Händen verschiedener Industrieller gefunden. Das Gerben geschieht in größeren Etablissements, denen kräftige, durch Wasserräder oder Dampfmaschinen getriebene Maschinen zu Gebote stehen, während die Verarbeitung des Stahles in kleinen zerstreut liegenden Werkstätten geschieht, deren in Sheffield über 2000 vorhanden sind.

Präparirung des Stahls. – Die einfachste der Operationen, die mit dem rohen Cementstahl vorgenommen werden, besteht darin, daß man die rohen Stangen ein einzigesmal hizt und hierauf mehrmals durch die Canelüren (Einschnitte) eines Walzwerkes gehen läßt, damit die bei der Cementation entstandenen Risse wieder zusammenschweißen. Das Hizen geschieht in einem Flammofen |20| mit Steinkohlen und man trägt die rohen Stahlstäbe erst ein, nachdem der Ofen in starke Hize gekommen und der Herd mit glühenden, schon vor einer gewissen Zeit einzutragenden Steinkohlen angefüllt ist, so daß diese schon allen Schwefel, den sie enthielten, verloren haben. Diese Präparirung oder Zurichtung des rohen Stahles fordert nur geringen Aufwand an Brennstoff und Handarbeit; die hiebei erforderliche Hize ist viel niedriger, als die zum Gerben nöthige, und der Abgang beträgt kaum 3 Proc.

Die so präparirten Stäbe passiren nun oft ein Schneidewerk, und die daraus hervorgehenden schmäleren Stäbe dienen dann zur Fabrikation wohlfeiler Objecte, welche zum großen Theil aus Schmiedeisen bestehen, und woran nur Theile, wie bei den Schneidwerkzeugen und Meißeln nur die Schneide, aus Stahl bestehen. Auch für Wagen- (Kutschen-) Federn wird der Stahl in angegebener Weise präparirt.

Apparate zur Bearbeitung des Stahles. – Bei Präparirung des Stahles, damit er in seiner Masse homogen werde und zur Fabrication der Objecte mittlerer und höherer Qualität diene, wird bis auf einige secundäre Modificationen ganz in gleicher Weise verfahren, wie in den Stahlhütten am Rhein beim Reken oder Gerben des dort aus Spatheisenstein erzeugten Schmelz- oder Rohstahls mittelst der Steinkohle des Ruhr- oder Saarbrukbassins. Ich habe, selbst was die Einrichtung der Feuer und Hämmer anbelangt, in mehreren Hütten Yorkshire's Details angetroffen, die noch deutlich an die von der englischen Industrie nachgeahmten Vorbilder erinnern. Gehizt wird der Stahl gewöhnlich in Schmiedessen ähnlichen Feuern oder Herden durch Steinkohlenklein aus sehr bakenden Kohlen, und der Herd ist so eingerichtet, daß das zu hizende Stük immer von einer Art Gewölbe aus glühenden Kohlen bedekt ist, ohne jedoch damit in Berührung zu stehen. Manchmal hat man auch Feuer, die mit Kohks betrieben werden und mit einem kleinen Gewölbe aus Baksteinen bedekt sind; das zu hizende Stük befindet sich dann zwischen den Kohks und dem Gewölbe. Bis auf die Dimensionen hat dieser kleine Ofen die nämliche Einrichtung, wie die Oefen, deren man sich in der englischen Provinz Wallis zur Ausarbeitung der für die Weißblechfabrication bestimmten Stürze bedient. Das Reken geschieht mittelst Schwanzhämmer von geringer Hubhöhe, welche, während sie beim Reken und Schmieden roher Stangen eine nur mäßige Geschwindigkeit haben, oft mehr als 300 Schläge in der Minute machen, wenn sie auf schon einmal unter dem Hammer gewesene Stangen wirken. Die Hämmer werden in Yorkshire theils durch Wassertheils durch Dampfkraft betrieben.

Der einfach ausgerekte Stahl wird durch zwei aufeinander folgende |21| Operationen präparirt. Bei der ersten Operation, Schwizen (ressuage) genannt, werden die von der Cementation gekommenen rohen Barren einzeln gehizt und erhalten dann unter dem Schwanzhammer eine beiläufig vierekige Gestalt, ohne daß jedoch ihr Querschnitt beträchtlich verkleinert wird; bei der zweiten Operation gibt man der Stange weiße Schweißhize und strekt sie zu den verschiedenen im Handel geforderten Dimensionen aus. Dieser Stahl ist wenig homogen, unganz und taugt nur zur Fabrication von Objecten mittlerer Qualität.

Der einmal gegerbte Stahl wird gleichfalls durch zwei Operationen erzeugt. Bei der ersten, das Schweißen genannt, erhält ein Pak (Zange) aus mehreren Stüken rohen Cementstahls weiße Schweißhize und wird nachher mit Vorsicht der Wirkung des Schwanzhammers ausgesezt, so daß alle Stüke zusammenschweißen. Um dieses Zusammenschweißen leichter und schneller zu bewerkstelligen, legt man manchmal über und unter den rohen Stahl Stangen, welche schon die vorerwähnte Operation des Schwizens überstanden haben. Die zusammengeschweißte Zange wird dann ins Feuer zurükgebracht und zu den erforderlichen Dimensionen ausgeschmiedet.

Der zweimal gegerbte Stahl wird ganz durch die nämlichen Operationen wie die vorhergehende Sorte dargestellt, nur mit dem Unterschiede, daß hier schon einmal gegerbte Stangen in Arbeit genommen und zu 12–18 zu einer Zange vereinigt werden.

Endlich erzeugt man zum Behufe der Fabrication gewisser Objecte vorzüglicher Qualität auch dreimal gegerbten Stahl.

Alle diese Arten, den rohen Stahl auszuarbeiten, haben theilweise den Zwek, dem Stahl die Form und jene Grade von Homogeneität und Hämmerbarkeit zu geben, welche die verschiedenen Stahlarbeiter fordern und die der rohe Cementstahl durchaus nicht besizt. Indessen muß bemerkt werden, daß dieser Zwek nur unvollkommen erreicht wird, und daß der rohe Cementstahl dem Reken und Gerben sich viel weniger fügt als der Schmelzstahl. Das Schweißen erfordert mehr Zeit und Brennstoff und somit beträchtlichere Kosten.

Wenn der Cementstahl nicht aus Eisen guter Auswahl bereitet worden, so verliert er in den zahlreichen Hizen, denen er unterworfen wird, sehr schnell seine Stahleigenschaften, und endlich liegt die Hauptursache der geringeren Tauglichkeit des Cementstahles darin, daß die Operation des Gerbens die durch die Cementation erzeugte Mangelhaftigkeit der Continuität in der Masse oder das Unganzseyn derselben nicht vollständig behebt. Bei den Manipulationen, die ich kurz vorher beschrieben habe, läuft man demnach Gefahr, dem Stahl seine übrigen, ihn charakterisirenden Eigenschaften in dem Maaße zu |22| nehmen, als man seine Homogeneität erhöht, und ein Product zu erzeugen, welches von den Fabrikanten, die es verarbeiten sollen, zurükgewiesen wird. Diese Umstände und die beträchtlichen Kosten, die das Gerben verursacht, erklären ganz gut, warum die Fabrikanten in Yorkshire nach und nach vermocht wurden, so hohe Preise für die ersten Marken oder Zeichen schwedischen Stahls zu zahlen, welche ihnen nebst andern Vortheilen auch noch in der zweifachen oben berührten Rüksicht völlige Sicherheit bieten. Man begreift ferner in gleicher Weise, warum die englischen Stahlhütten auf dem Wege des Cementirens und Gerbens nicht allen Stahl vorzüglicher Sorte erzeugen konnten, dessen die Fabriken der verschiedenen Stahlobjecte bedurften, und warum diese Fabriken noch während der ganzen Dauer des 18ten Jahrhunderts ihren Bedarf mit Schmelzstahl des Continents completiren mußten. Es würden in der That die Cementstahlhütten in Europa noch eine nur secundäre Rolle spielen, wenn nicht das Genie eines simpeln Arbeiters, durch das dringende Bedürfniß angetrieben, die neue Kunst geschaffen hätte, dem Cementstahl neben den andern Stahleigenschaften auch Homogeneität in der Masse und Gleichförmigkeit in der Textur zu geben, so daß er Producte liefert, die in ihren Qualitäten wenigstens auf gleicher Stufe mit jenen des besten Schmelzstahls stehen. Und diese Kunst sicherte den mit unbegränzten Fabricationsmitteln versehenen Cementstahlfabriken Englands den unbestreitbaren Vorrang. Sie hat die Fabrication des Gußstahls zum Gegenstand, führte in Yorkshire bereits eine sehr wichtige Abtheilung der Stahlarbeit herbei und ist sicherlich berufen auch auf dem Continent eine wichtige Rolle zu spielen; sie ist aber noch Geheimniß einer geringen Zahl von Fabriken.

Ich glaube daher der Wissenschaft einen Dienst zu erweisen, indem ich die Resultate meiner Untersuchungen über die Vergangenheit, die Gegenwart und wahrscheinliche Zukunft dieses interessanten Zweiges der Metallurgie hiemit mittheile.

Geschichtliches über die Erfindung des Gußstahls. – Benjamin Huntsmann, geboren in Yorkshire 1704, widmete sich in der kleinen Stadt Doncaster der Uhrmacherei und machte daselbst Versuche, aus Cementstahl die für seine Kunst nöthigen Werkzeuge und verschiedene andere Objecte zu verfertigen. In Folge des guten Erfolges seiner Versuche errichtete er 1740 zu Handsworth, einer nächst Sheffield mitten unter den reichsten Kohlengruben gelegenen Stadt, das erste Atelier, wo Gußstahl in regelmäßiger Art fabricirt wurde und welches er in der Folge nach Attercliff übertrug, wo noch heutigen Tags seine unmittelbaren Descendenten den nämlichen Industriezweig ausüben. Er starb 1776. Bald ergriffen auch |23| noch andere Fabrikanten und darunter vorzüglich Walker und J. Marshall diesen Fabrikationszweig und gründeten zwei Gießereien in Sheffield und Greenoside. Es entwikelte sich aber diese neue Fabrication nur langsam, und das ganze vorige Jahrhundert hindurch hatten die Fabrikanten mit den Schwierigkeiten, welche die erforderliche sehr hohe Temperatur verursachte und mit den Vorurtheilen der Consumenten zu kämpfen, die gewohnt waren, die bessern Stahlsorten aus Deutschland zu beziehen. Nach und nach wurden aber die technischen Schwierigkeiten überwunden, man lernte ganz entsprechende feuerfeste Baumaterialien bereiten, die anfangs überaus großen Fabricationskosten verminderten sich mit jedem Jahr, die Fabrikanten stählerner Werkzeuge und anderer Objecte bequemten sich endlich, durch die Wohlfeilheit des Gußstahls angeeifert, zu dessen Anwendung in allen Fällen, wo sie sonst deutschen Stahl verarbeiteten, und entdekten sogar bald, daß er vor diesem noch mehrere nüzliche Eigenschaften voraus habe.

Einfluß der Entdekung des Gußstahls auf die Cementstahlfabrication. – Heutzutage ist die Umstaltung, welche die Huntsmann'sche Entdekung in der Stahlfabrication Großbritanniens hervorbrachte, ganz und gar vollendet und mit jedem Tag werden dem Continent die Folgen hievon fühlbarer. Seit lange wird kein deutscher Stahl mehr in England eingeführt, die Hütten von Yorkshire führen im Gegentheil jährlich 30,000–40,000 metrische Cntr. Gerbe- und Gußstahl in Stäben, Drähten und Blechen aus. In Yorkshire bestanden, wie ich ermittelte, 51 Gußstahlhütten, in welchen, ungeachtet der Handelsstokungen, wöchentlich 1615 metr. Cntr. rohen Cementstahls (85,800 metr. Cntr. im Jahr) in Gußstahl umgewandelt werden. Dieses Quantum macht ungefähr 52/100 der ganzen Production der Cementstahlhütten aus.

Gegenwärtiger Zustand der Kunst, Gußstahl zu fabriciren. – Alle Hütten beobachten, bis auf einige wenige Nuancen, die in folgendem beschriebene Methode.

Schmelzofen. – Es ist dieß ein Tiegelofen mit natürlichem Luftzug, der in jeder seiner Abtheilungen (Oefen) zwei Schmelztiegel, worin der Stahl, gegen die Verbrennungsgase geschüzt, erhizt wird, aufnimmt und welcher in Fig. 24 und 25 dargestellt ist. Die den Figuren eingeschriebenen Zahlen bedeuten die Dimensionen in Centimetern. Jeder Ofen (I, I) ist ein gerades rechtekiges Prisma, dessen horizontaler Durchschnitt 54 Centimeter (1,7 Fuß) lang und 38 Cent. (1,2 Fuß) breit ist. Im Untertheil hat er einen aus fünf vierekigen Stäben, deren jede Seite zwischen 25 Millim. (11,25 Linien) und 35 Millim. (1,57 Linien) varirt, bestehenden Rost. Im Obertheil |24| befindet sich eine rechtekige Oeffnung (a, Fig. 25), die nur 33 Cent. (1,03 Fuß) lang und 30 Cent. (0,94 Fuß) breit ist, deren Mittelpunkt der Figur mit der Mitte des Prisma zusammenfällt und welche zwischen, von den Seitenwänden des Prisma ausgehenden kleinen Klosterbögen gebildet (belassen) ist. Der verticale Abstand des Rostes von dieser Oeffnung beträgt 91 Cent. (2,85 Fuß). Drei Seitenwände des Prisma verlängern sich 1,71 Met. (5,39 Fuß) unter den Rost hinab und die vierte Seite (unterhalb des Rostes) bleibt offen, damit die zur gehörig lebhaften Verbrennung erforderliche große Luftmenge zukann. Oben an einer der geraden Seitenwände des Prisma ist eine 38 Cent. (1,2 Fuß) breite und 14 Cent. (5 1/12 Zoll) hohe Oeffnung (Fig. 25) angebracht, durch welche die Verbrennungsgase in den horizontalen, 64 Cent. (2,02 Fuß) langen Canal von gleichem Durchschnitt mit der oben besagten Oeffnung und aus diesem in die verticale Esse abziehen.

Die obere Wand (Deke) des horizontalen Canals ist an der Ofenmündung 11 Cent. (4 1/12 Zoll) dik und der horizontale Durchschnitt der Esse ist manchmal ein Kreis, gewöhnlicher aber ein Quadrat von 30 Cent. (11 5/12 Zoll) Seite. Die ganze Höhe der Esse über die Deke des horizontalen Canals beträgt 10,11 Met. (31,94 Fuß).

Selbst die feuerfestesten Ziegel würden der außerordentlich hohen Temperatur der Stahlschmelzöfen nicht widerstehen können. Man bildet demnach die Wände dieser Oefen aus einem sehr dichten, im Bruche feinkörnigen und aus reinem Quarz gebildeten, daher ausgezeichnet feuerbeständigen Sandstein, Gannister genannt. Da dieser Sandstein, seiner Härte wegen, mit Vortheil zum Aufschütten der meisten in der Nähe befindlichen Straßen verwendet wird, so sammelt man sorgfältig den Staub und Koth dieser Straßen, und diese pulverige Masse, welche im Wesentlichen aus Quarz besteht, der mit einer Spur thierischer Materie und mit jenem feinen Kohlenpulver gemengt vorkömmt, womit der Boden aller Fabriksdistricte Großbritanniens imprägnirt ist, ist eben so feuerbeständig wie der Sandstein selbst und gestattet eine wohlfeilere Anwendung, weil die bei Anwendung des Steines zum Zuhauen nöthige Handarbeit wegfällt. Um die Ofenwände nach Entfernung der beschädigten Partien wieder in guten Zustand herzustellen, braucht man nur das besagte pulverige feuerfeste Material etwas zu befeuchten und damit den 28 Cent. (10,5 Zoll) breiten Raum auszufüllen, der zwischen dem festen Mauerwerk und einem centralen Kern von Holz enthalten ist, dem man genau die Gestalt und Stellung des Herdes gibt. Wo dieses pulverige Material nicht in guter Qualität vorhanden ist, muß der besagte Sandstein angewendet werden, und in diesem Falle |25| werden die Wände, welche mit dem Brennstoff in Berührung sind, in einer Dike von 11 Cent. (4,1 Zoll) aus entsprechend zugehauenen und durch etwas Lehm vereinigten Sandsteinen gebildet. Der dann zwischen dieser Sandsteinwand und dem fixen Mauerwerk noch frei bleibende Raum (Fig. 25) von 17 Cent. (6,4 Zoll) Dike wird mit befeuchtetem Straßenstaub mittlerer Beschaffenheit ausgefüllt. In der abgebildeten Schmelzhütte, die ich als Muster dieser Hütten in Yorkshire aufstellen kann, sind alle Oefen auf zulezt angegebene Weise hergestellt.

Allgemeine Einrichtung und Dimensionen einer Schmelzhütte. – Die Einrichtung der Oefen, die niemals einzeln vorkommen, ist in allen Hütten die nämliche. Die Zahl der nebeneinandergesezten Oefen ist nie geringer als vier und selten größer als 10. Die Essen sind alle in einem 1,02 Met. (3,22 Fuß) diken Mauerwerke vereinigt, wo ihre geradlinigen Achsen in einer und derselben Ebene liegen. Die Achsen je zweier aneinander stoßender Essen sind 83 Cent. (31,15 Zoll) von einander entfernt. Die oben in jedem Ofen vorhandene Oeffnung mündet im Boden (der Sohle) der Schmelzhütte, welcher selbst 1,20 Met. (3,79 Fuß) über dem Niveau des Hofes (Erdreiches) liegt, und in welchen aus der eigentlichen Schmelzhütte eine Bogentreppe hinabführt. Während des Schmelzprocesses sind die besagten obern Oeffnungen der Oefen mit Dekeln geschlossen (Fig. 26), welche aus breiten, mittelst Drukschrauben in einem eisernen Rahmen festgehaltenen Ziegeln gebildet sind. Die ganze Hütte (Fig. 23) hat in der Regel die Gestalt eines Rechtekes; die Länge der einen von dem Essengemäuer gebildeten Seite dieses Rechtekes wird durch die Anzahl der Oefen bestimmt. In einer Hütte mit zehn Oefen, wie die in Fig. 23 dargestellte, beträgt diese Länge 8,3 Meter (26,22 Fuß).

Unmittelbar unter dem Hüttenraum befindet sich immer ein eingewölbter Keller (Fig. 25), dessen Sohle (Grund), die sich im gleichen Niveau mit der Sohle des Aschenraumes der Oefen befindet, 14,2 Meter (44,87 Fuß) unter dem Boden des Hofes (Erdreich) liegt. Zu beiden Seite der Schmelzhütte befinden sich zwei kleine Magazine im gleichen Niveau mit dem Hofe. Das eine dient zur Deponirung der Kohls und des feuerfesten Thones. Auch werden hier die Schmelztiegel verfertigt. In dem andern Magazin werden die zur Fabrication nöthigen Rohstoffe und die Fabricationsproducte aufbewahrt; auch wird hier der rohe Stahl zerschlagen. In dieses leztere Magazin hinein verlängert sich auch der Boden (die Sohle) der Schmelzhütte zu einem kleinen Ofen hin, worin die Schmelztiegel zur Rothgluth erhizt werden, bevor man sie in die Schmelzöfen einsezt. Zwei |26| Treppen gestatten die Kohls und den Cementstahl aus den Magazinen unmittelbar zu den Oeffnungen der Schmelzöfen zu bringen. Eine andere Stiege sezt den Keller mit dem Stahlmagazin in Communication und erleichtert, da sich während des Schmelzens hier häufig die Arbeiter aufhalten, die Ueberwachung des Rostes, die keinen Augenblik unterlassen werden darf.

Eine andere Treppe, die unter der Bogen- oder Freitreppe hingeht und zu welcher ein Fenster führt, trägt dazu bei, daß unter das Gewölbe Luft und Licht gelangt.

Schmelztiegel. – Die Tiegel, worin der Stahl geschmolzen wird, machen einen wichtigen Theil des Materials aus, und es bedurfte einer langen Reihe von Versuchen, bis man die Formen und Dimensionen der Tiegel fand, bei welchen der geringste Brennstoffverbrauch und der kleinste Abgang an Stahl stattfindet. Daß diese Fragen heutzutage vollkommen ins Reine gebracht sind, zeigt die beinahe völlige Gleichförmigkeit und Uebereinstimmung, die man in dieser Beziehung in allen Hütten findet.

Die Tiegel bestehen im Wesentlichen aus feuerfestem Thone aus der Gegend von Stourbridge (Worcestershire), welcher in den metallurgischen Werkstätten Großbritanniens die nämliche Rolle spielt, wie der Thon von Forges im nördlichen Frankreich und der von Andenne in Belgien. Da jedoch dieses Material, wegen der beträchtlichen Entfernung aus der es kommt, in Sheffield ziemlich hoch im Preise ist, so mengt man es gewöhnlich zur Hälfte mit einem Thon geringerer Qualität aus der Nähe von Sheffield. Man sezt ferner dem Gemenge etwas Kohkspulver und gepulverte Scherben unbrauchbar gewordener Tiegel zu und bildet aus dem Ganzen einen gleichartigen und sehr compacten Teig.

Eigenschaften des Thons zu den Schmelztiegeln. – Nach comparativen Versuchen eines geschikten Fabrikanten in Sheffield, der mir die erhaltenen Resultate mitzutheilen die Güte hatte, eignet sich der Thon von Stourbridge besser für die Schmelztiegel, als alle andern Arten feuerfesten Thones Großbritanniens und des Continents. Er konnte keinen Thon finden, der drei nacheinanderfolgenden Schmelzungen widerstand, während Tiegel aus Thon von Stourbridge oft sechs Schmelzungen aushalten. Es schien mir interessant, die Ursache dieser Superiorität aufzusuchen. Der Thon von Stourbridge wird, an einem trokenen Orte aufbewahrt, zu einer consistenten Masse, die sich schwer mit der Hand zerdrüken läßt, selbst schwachen Hammerschlägen widersteht, sich mit dem Nagel rizen läßt, und mit dem Messer zerschnitten eine gewisse Politur oder Glätte annimmt. Er hat eine dunkelschwarzbraune Farbe und sein Bruch |27| zeigt auffallend zweierlei Aussehen: gewisse Theile sind matt und erdig, dabei ziemlich eben und weich anzufühlen, und die andern sind hingegen glatt, glänzend und erinnern an das Aussehen der glänzenden Flächen, welche gewisse braune, warzige Rotheisensteine zeigen. Er läßt sich im Mörser sehr leicht pulverisiren und besteht, wenn man ihn nachher durch ein Seidensieb passirt, großentheils aus beinahe unfühlbaren Partikelchen. Seine Masse ist vollkommen homogen, denn wenn man sie wäscht und die zurükgebliebenen Fragmente dann in einem Porphyrmörser zerreibt, so erhält man ein unfühlbares Pulver, das mit dem durch das Waschen abgesonderten Pulver ganz identisch ist. Der trokene Thon absorbirt sehr schnell Wasser, wenn man ihn damit in Berührung bringt, und er zerfällt dann leicht bei Anwendung von Druk bildet aber keinen Teig wie die fetten Thonarten, die in der Glasfabrication zu Tiegeln verwendet werden. Der Thon von Stourbridge enthält keine andern fixen Bestandtheile als Kieselerde und Thonerde: ich fand darin auch nicht die geringste Spur von alkalischen Erden oder Metalloxyden. Er unterscheidet sich übrigens von den meisten andern feuerfesten Thonarten durch ein großes Verhältniß der Thonerde, die er enthält. Die erdige Masse, welche im Wesentlichen den Thon ausmacht, ist innig mit einem brennbaren Stoff gemengt, der beim Calciniren (Glühen) in verschlossenen Gefäßen einen kohligen Rükstand läßt; dieser färbt jedes Partikelchen der erdigen Masse dunkelgrau und verflüchtigt sich nur durch sehr lange fortgeseztes Rösten. Diese so innige Mengung mit Kohlenstoff scheint zur Erhöhung der Feuerbeständigkeit des Thons beträchtlich beizutragen. Ich fand den Thon von Stourbridge zusammengesezt aus 0,461 Kieselerde, 0,388 Thonerde, 0,128 Wasser in Verbindung mit flüchtigen brennbaren Stoffen, 0,015 Kohlenstoff, erzeugt durch Calciniren in einem geschlossenen Gefäße. Der Thon von Stannington zeigt beinahe die nämlichen äußern Charaktere, wie der von Stourbridge; nur ist seine Farbe weniger dunkel. Er ist auch nicht so homogen, indem man durch Waschen leicht glänzende Glimmerblättchen absondern kann; er ist auch noch weniger, wie der Thon von Stourbridge, geneigt mit Wasser einen Teig zu bilden. In verschlossenem Gefäße calcinirt, gibt er einen dunkelgrauen Rükstand, aber das Rösten macht diese Farbe nicht verschwinden und verursacht keinen Gewichtsverlust. Ich fand ihn zusammengesezt aus 0,420 Kieselerde, 0,409 Thonerde, 0,001 Bittererde, 0,013 Kalk, Spuren von Eisenoxyd und 0,147 gebundenem Wasser. Das Gemenge beider Thonarten, das man auch zur Tiegelfabrication verwendet, besteht für jeden Tiegel aus 5,22 Kilogr. (1 Kilogr. = 57 Loth) getroknetem und pulverisirtem Thon von Stourbridge, 5,22 |28| Kilogr. getroknetem und pulverisirtem Thon von Stannington, 5,43 Kilogr. pulverisirter Tiegelscherben und 0,05 Kilogr. Kohkspulver. Man befeuchtet diese Materialien mit der zur Erzeugung eines zusammenhängenden Teiges, der die ihm gegebene Form behält, nöthigen Wassermenge. Ist der Tiegel auf die im Folgenden angegebene Weise geformt und in mäßiger Rothglühhize gebrannt worden, so sieht man im Bruche deutlich, wie die nebeneinander liegenden erdigen Theilchen und die kleinen Kohksüberreste durch ein graues, thoniges Cement vereinigt sind. Diese Bestandtheile hängen nur schwach zusammen und zerfallen durch den Hammerschlag leicht in Pulver. Ich fand das Gewicht eines geglühten Tiegels im Mittel 9,08 Kilogr. oder 16 Pfd. 6 Loth. Hat der Tiegel bereits zum Stahlschmelzen gedient, so zeigt sich seine Textur (Gefüge) vollkommen verändert. Der Teig ist in ein glasiges Email von außerordentlicher Härte, so daß es von der Feile nicht angegriffen wird, umgewandelt, hat eine sehr dunkle, schwarze Farbe, die sich nur durch geringeren Glanz von jener der eingekneteten Kohksfragmente unterscheidet. Das glasige Gefüge tritt immer mehr hervor und die Poren werden immer weniger und kleiner (mikroskopischer), je länger der Tiegel der Stahlschmelzhize ausgesezt bleibt. Bei einem Tiegel, der versuchsweise während fünf Schmelzungen dieser Hize ausgesezt belassen worden, war die erdige Materie in ein schwarzes, sehr verglastes und vollkommen homogenes Email umgewandelt, welches, aus dem Ofen kommend, sich strekbar zeigte, wie halb erkaltetes Glas.

Art, die Tiegel zu verfertigen. – Die Fabrication der Stahlschmelztiegel erfordert weniger Handarbeit, als jene der Tiegel, die in den Glas- und Zinkhütten angewendet werden. Sie geschieht mittelst Formen, deren eine man in Fig. 27 sieht. a, a ist ein innerlich sorgfältig und rein ausgebohrter, nach oben sich etwas erweiternder und an beiden Enden offener Cylinder aus Gußeisen und von gleicher Höhe mit den zu fabricirenden Tiegeln. b, b ist ein gußeiserner Sokel (Bodenplatte), der in einen Holzkloz fest eingelassen und mit einer cylindrischen Vertiefung versehen ist, in welche das untere Ende des Cylinders a, a eingepaßt wird. Im Mittelpunkt hat der Sokel eine Vertiefung zur Aufnahme des untern Endes des Kerns c, c aus sehr hartem und schwerem Holz (wie es die tropischen Gegenden liefern), der die innere Gestalt der zu erzeugenden Tiegel hat und durch den eine starke eiserne Achse hinabgeht, deren unteres Ende in der besagten Vertiefung im Centrum des Sokels ruht, während das obere Ende einen abgerundeten Kopf trägt, der die Bestimmung hat, Schläge eines schweren Hammers zu empfangen. Ueber dem Holzkern c, c befindet sich eine kreisrunde gußeiserne Scheibe e, e, die |29| einen gleichen Durchmesser mit dem obern Ende des Cylinders a, a hat. Wird nun das untere Ende der Achse d des Kerns c, c in die dafür bestimmte Vertiefung des Sokels eingeführt, so bleibt zwischen dem Kern c, c in der Form a, a ein leerer Raum, welcher genau die Gestalt hat, die man dem Tiegel geben will.

Um nun einen Tiegel zu formen, überzieht der Arbeiter zuerst die zwei Theile der Form mit einer Schicht Oehl, sezt dann den Cylinder a, a in den Sokel b, b ein (wie es die Fig. 27 zeigt), bringt hierauf in den Cylinder die oben angegebene Menge (10,92 Kilogr.) des Thonteiges und drükt in die Mitte dieses Teiges den Kern c, c so ein, daß seine Achse stets vertical bleibt und mit der Achse des Cylinders a, a zusammenfällt. Wenn der Widerstand des Thons endlich so groß wird, daß ihn der Arbeiter durch bloßen Druk nicht mehr gewältigen kann, so treibt der Arbeiter den Kern vermittelst eines mit beiden Händen geführten Hammers so lange weiter ein, bis das untere Ende der eisernen Achse dieses Kerns in die für dasselbe bestimmte Vertiefung im Sokel b eingedrungen und die oben am Kern befindliche runde Eisenscheibe in die obere Oeffnung des Cylinders hineingetreten ist, wie man dieß alles in Fig. 27 sieht. Um den geformten Tiegel aus der Form herauszunehmen, braucht man nur den Kern herauszuziehen, das im Boden des Tiegels durch die eiserne Achse d des Kerns gebildete Loch zu verstopfen, den Cylinder a mit dem darin befindlichen Tiegel aus dem auf seiner Unterlage unverrükbar befestigten Sokel b, b herauszunehmen, den Boden des Tiegels auf eine kreisrunde Scheibe von Holz (m, Fig. 28) welche einen etwas kleineren Durchmesser als der Tiegelboden hat und von einer eisernen Stange n getragen wird, zu stellen und den Cylinder a, a vorsichtig zu halten, so sinkt dieser durch sein eigenes Gewicht hinab und läßt den Tiegel isolirt auf der Scheibe m stehend zurük. Der Arbeiter vollendet hierauf die Form des Tiegels dadurch, daß er ihn oben durch einen gelinden Druk verengt und ihm so die in Fig. 28 genau dargestellte Gestalt gibt. Der Tiegel hat demnach seine größte Weite 1 Decimeter (3 Zoll 11 Linien) unter seiner Mündung. Sein größter äußerer Durchmesser beträgt 19 Centim. (7,1 Zoll) und der correspondirende innere Durchmesser beträgt 16 Cent. (6 Zoll). Der äußere Durchmesser der Mündung ist 17 Cent.(6 Zoll 4 1/2 Linie). Die Dike der Tiegelwand nimmt allmählich ab von 3 Cent. oder 1,13 Zoll (Dike am Boden) bis 14 Millimeter oder 6,3 Linien (Dike am obern Rand). Die Untersäze (Untersezer), auf welche die Tiegel beim Schmelzen gestellt werden, sind kleine Cylinder (m', Fig. 29) von 13 Cent. (4,9 Zoll) Durchmesser und 8 Cent. (3 1/2 Zoll) Höhe, und die größte Dike der gegen die |30| Mitte etwas gewölbten Dekel n' der Tiegel ist 4 Cent. (1,8 Zoll).

Es ist wesentlich, daß die Tiegel nur sehr langsam das beim Formen zugesezte Wasser verlieren; man läßt sie deßwegen auch einige Tage in dem Locale, wo sie geformt werden, stehen und stellt sie nachher auf Gestellen mit mehreren Etagen auf, die an den Mauern der Schmelzhütte, wo wegen der Nähe der Schmelzöfen eine ziemlich hohe Temperatur herrscht, wie man dieß in Fig. 24 und 25 bei M, N sieht, befestigt sind.

Die Verfertigung der Tiegel ist eine sehr mühselige Arbeit und ein guter Arbeiter bringt mit 108 Tiegeln, die eine Schmelzhütte mit zehn Oefen beim stärksten Betrieb jede Woche braucht, wenigstens 6 Tage zu, und ich kann nicht begreifen, warum man in einem Lande, wo die Handarbeit so theuer ist, diese Arbeit nicht schon lange durch eine Maschine vermindert hat, deren Einrichtung sich von selbst aufdringt und bei welcher der Kern in die Thonmasse durch eine Schraubenspindel eingedrükt werden könnte, welche durch eine mit dem Sokel unveränderlich verbundene Mutter ginge.

Gießform zum Gießen des geschmolzenen Stahles. – Wenn der Stahl geschmolzen und flüssig geworden ist, so wird er in gußeiserne Formen (Fig. 30) gegossen, die am obern Ende offen, am untern hingegen geschlossen sind und aus zwei Theilen bestehen, die in einander passen und die, während der Stahl eingegossen wird, durch Keile zusammengehalten werden, die man mittelst eines Hammers zwischen die Gießform und die zwei auf dieselbe aufgestekten schmiedeisernen Ringe r, s eintreibt. Die Gestalt der Gießformen varirt etwas in den verschiedenen Hütten und jenach der lezten Bestimmung des durch das Gießen zu erzeugenden Productes. Gewöhnlich erhält der Gußstahl die Gestalt achtekiger Prismen von 25–30 Quadratcentim. (9,4–12,1 Quadratzoll) Durchschnitt und 60 Cent. (2,2 Fuß) Länge. Die Gießformen werden zum Behuf des Gießens paarweise und gegen den Rand einer kleinen am Boden der Schmelzhütte angebrachten Grube geneigt aufgestellt, wie Fig. 30 zeigt.

In einer Stahlgießerei sind auch noch nöthig: Zangen zum Herausnehmen der Tiegel aus dem Feuer (Fig. 31) und zum Eingießen des Stahls in die Gießformen (Fig. 32); ein großer Trichter von Eisenblech und eine lange Eisenstange (Fig. 33) zur Beschikung der Tiegel. Ferner Schürstangen zum Reinigen des Rostes und gehöriger Anordnung der Kohksstüke im Ofen; Körbe zum Transportiren und Aufgeben der Kohks; Hämmer zum Zerschlagen der |31| Cementstahlstangen und endlich Schraubstok und andere Werkzeuge, um im Erforderungsfalle die Gießformen zuzurichten.

In Yorkshire werden die Kohks immer außerhalb der Stahlschmelzereien erzeugt und es befindet sich bei jeder Schmelzhütte an dem Gebäude nur noch ein ziemlich großer Hof zur Deponirung der Sandsteine des feuerfesten Staubes, der alten Tiegel und der Ofenschlaken. Es ist gut, wenn in diesem Hofe die Wägen, welche den Cementstahl, die Kohks, die feuerfesten Materialien u.s.w. zuführen, umkehren können. Für eine Schmelzhütte, wie sie abgebildet ist, reicht eine Area von 400 Quadratmeter (1264 Quadratfuß) hin.

Rohstoff und Brennmaterial. – Der zur Fabrication des Gußstahls zu verwendende rohe Cementstahl wird vermittelst eines Hammers in Stüke von zweierlei Sorte zerschlagen: die einen, welche die ganze Breite der Stange behalten, sind um 5–7 Cent. (22,5–31,5 Linien) kürzer als die Höhe des Tiegels, so daß sie im Tiegel aufrecht gestellt werden können; die andern sind kleine unregelmäßige, meistens 10–20 Kub. Cent. (3,6–11,2 Kub. Zoll) große Stüke. Befindet sich bei der Schmelzhütte auch eine Werkstatt, worin Gußstahl verarbeitet wird, so gibt man mit dem Cementstahl auch eine gewisse Menge Abfälle und Ausschuß in den Tiegel.

Die Kohls sind in den meisten Hütten dicht, sehr hart, aus einer vollkommen verglasten Masse bestehend, die mit zum größten Theil nur mikroskopisch kleinen Vertiefungen besäet und hin und her mit Rissen durchzogen ist. Dieser Risse und Sprünge wegen varirt ihre mittlere Dichte von 0,75–0,92. Eingeäschert hinterlassen sie einen lehmigen Rükstand, der mit Säuren nicht braust und der gewöhnlich nur durch etwas Eisenoxyd gefärbt ist. Eine Analyse von Kohks, die als die besten zum Stahlschmelzen anerkannt sind, gab 0,837 fixen Kohlenstoff, 0,039 brennbare flüchtige Bestandtheile, 0,015 hygrometrisches Wasser und 0,109 sehr feuerfeste lehmige Asche. Vor der Anwendung werden die Kohks in 60–190 Kub. Centim. (22,5–71,2 Kub. Zoll) große Stüke zerschlagen. Der Staub und das Kohksklein, welche sowohl durch dieses Zerschlagen entstehen als auf dem Boden des Magazins zurükbleiben, werden entweder im Schmelzofen zum Anheizen und in der Zwischenzeit zwischen zwei Schmelzungen derselben Campagne oder in dem Ofen zum Brennen der Tiegel verwendet.

(Der Beschluß folgt im nächsten Heft.)

Dieser Aufsaz bildet eine Fortsezung des im vorhergehenden Heft des polytechnischen Journal Bd. XCI S. 443 enthaltenen Aufsazes.

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