Titel: Welkner, über die Fabrication von Schienen, Achsen und Radreifen in England.
Autor: Welkner, G.
Fundstelle: 1853, Band 129, Nr. XCVIII. (S. 432–438)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj129/ar129098

XCVIII. Notizen über die Fabrication von Schienen, Achsen und Radreifen in England; vom Maschinenmeister G. Welkner in Hannover.

Aus dem Notizblatt des hannover'schen Architekten- und Ingenieur-Vereins, 1853, Bd. II S. 400.

Mit Abbildungen auf Tab. VII.

Die englischen Eisenwerke erblasen Roheisen Nr. I, II, III und IV. Nr. I und II sind die besten für die Gießereizwecke bestimmten Sorten, während Nr. III und IV mit Zusatz von Millcinders erblasen werden, dünnflüssig und kohlenstoffärmer sind und zur Fabrication von Schmiedeisen aller Art verwendet werden. – Nr. III ist das bessere, Nr. IV das schlechtere Eisen, welches häufig noch als mottled (halbirt) oder white (weiß) fällt, welche Sorten stufenweise noch schlechter sind, und zu Schienen und Eisen für den gewöhnlichen Handel (merchant iron) bestimmt wird. – Auf einigen Werken ist es üblich, zur Erzielung eines besonders festen und zähen Eisens (s. g. boiler plate pig iron) in dem Hohofen außer dem Millcinders noch Abfälle von Schmiedeisen, namentlich feine Blechschnitzeln, bis 8 Procent der Beschickung zuzusetzen (nach Stirlings Patent, s. Seite 212 in diesem Bande des polytechn. Journals); man kann dieß Eisen IIIa nennen.

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Die Fabrication der verschiedenen Schmiedeisen-Sorten aus dem Roh- (pig) Eisen ist so verschieden, wie die Preise und Qualität, welche mit dem Mehr oder Weniger der darauf verwandten Arbeit Hand in Hand gehen. Schienen sind am billigsten, es wird aber auch in der Regel nicht viel Arbeit zur Herstellung von guter Qualität aufgewandt, während bei manchen Eisensorten, die den zwei- bis vierfachen Preis haben, das Mehr an aufgewandter Arbeit und Auslagen damit im richtigen Verhältnisse steht. – Freilich ist nicht zu übersehen, daß die Qualität der verwandten Rohmaterialien bedeutenden Einfluß hat, wie in dieser Beziehung die Eisenfabriken des mittleren und nördlichen Englands (Staffordshire und Yorkshire etc.) gegen die in Süd-Wales wegen ihrer bessern Eisensteine und Kohlen bedeutend im Vortheil sind. – Einige Eisenwerke, wie Low Moor und Bowling, sind besonders begünstigt und haben z.B. eine ausgezeichnete Kohle, die aber sehr tief und nur in 18'' dicker Lage vorkommt, und deßhalb kostspielig zu gewinnen ist.

Für die Schienenfabrication wird das Roheisen direct gepuddelt. Die Luppen werden unter Squeezers (statt Hämmer) gezängt und in Slabs Nr. I, Flacheisen von 4–6'' Breite und 1'' Dicke, ausgewalzt. – Diese Slabs sind an den Kanten sehr rissig und enthalten noch einen guten Theil Schlacke. Da sich diese Fehler bei der nächstfolgenden Bearbeitung noch nicht ganz verlieren, so würde eine direct aus Nr. I Eisen gebildete Schiene in der Regel unbrauchbar ausfallen und, wenn auch im Allgemeinen mehr hartes krystallinisches Metall enthaltend, doch zu ungleichförmig wegen eingesprengter Schlacken seyn, weiche und unganze Stellen haben, die sich rasch entzwei fahren.

Die allgemeine Methode, Schienen zu fabriciren, ist deßhalb, den Kern der Schiene (Fig. 14, a und b) aus Nr. I Eisen zu machen und diesen mit einer Hülle von Nr. II Eisen zu umgeben. Zu dem Ende wird Eisen Nr. I aufgeschnitten, zu piles zusammengelegt, geschweißt und wieder in Slabs Nr. II ausgewalzt. Aus 1/4 bis 1/2 von Eisen Nr. II und 3/4 bis 1/2 Eisen Nr. I wird dann obenstehender pile (a) zusammengelegt, etwa 4' lang, geschweißt und ausgewalzt, wo dann die 18' lange Schiene wie obenstehend (b) eine etwa 1/4'' bis 3/8'' starke Schicht Eisen Nr. II bekommt, welche sauber aussieht und etwas weicher, aber gleichmäßiger beschaffen ist als der Kern; dagegen muß es aber häufig wieder vorkommen, daß eben der verschiedenen Qualitäten wegen die Schweißung zwischen den beiden Eisensorten nicht gut wird, die Hülle sich also beim Fahren abblättert. Um diesem Uebelstande zu begegnen, nehmen einige Ingenieurs in ihre Schienen mindestens die Hälfte Nr. II Eisen, so daß |434| die Hülle des Kopfes 1/2'' bis 5/8'' stark wird. Ein Abblättern wird dadurch ziemlich sicher auch bei unvollständiger Schweißung vermieden. Gut ist es auch, die Ecken der piles aus Winkeleisen zu bilden, wodurch die Ecken des Kopfes jedenfalls am gesundesten werden. Es gelten diese Angaben für die in England allgemein üblichen doppelköpfigen Schienen. Für flachbasige Schienen möchte eine Vorschrift, wonach der Fabrikant verpflichtet wird, zu ihrer Herstellung wenigstens 2/5 Eisen Nr. II zu nehmen und es so anzuordnen, daß dasselbe (Fig. 15, a und b) bei der fertigen Schiene am Kopfe 5/8'' stark aufliegt und theilweise aus Winkeleisen gebildet wird, das einzige Mittel seyn, aus zwei Eisensorten überhaupt eine gute dauerhafte Schiene herzustellen.

Außerdem möchte es zwei Methoden geben, gute Schienen zu machen, die aber wegen größerer Kostspieligkeit bislang keinen Eingang gefunden haben, nämlich: entweder direct aus besserem Eisen Nr. I, und zu dem Ende müßte das Roheisen sorgfältiger gepuddelt, nicht unter Squeezers, sondern unter dem Hammer gezängt, dann zu Eisen Nr. I ausgewalzt werden; der daraus gebildete pile müßte zuerst erhitzt und unter dem Hammer zusammengeschweißt, nochmals erhitzt und zur Schiene ausgewalzt werden. Die so fabricirte Schiene würbe jedenfalls eine möglichst harte seyn, ziemlich gleichförmiges Material enthalten, aber im äußern Ansehen Manches zu wünschen übrig lassen. Eine bessere Methode, die eine schönere Schiene vollkommen so hart und von gleichmäßigerem Materiale verspricht, möchte die seyn, das gepuddelte Eisen in Luppen zu hämmern und zu Nr. I Eisen auszuwalzen, dieses zu schneiden und zu schweißen, nochmals auszuwalzen und so die ganze Schiene aus Nr. II zu bilden, die piles aber unter dem Hammer zusammen zu schweißen, nochmals zu erhitzen und dann erst zur Schiene auszuwalzen. Ich bin der Meinung, daß die Fabrikanten diese letztere Methode gegen eine Mehrzahlung von 20 Sh. pr. Tonne gegen den gewöhnlichen Schienenpreis machen können; die Schienenfabrikanten werden sich aber zu einer solchen Fabricationsmethode deßhalb schwerer entschließen, weil sie in gleicher Zeit nur ein bedeutend kleineres Quantum solcher Schienen anfertigen könnten, auch ihre Etablissements durch Anlage von Stirn- und Dampfhämmern bedeutend erweitern müßten.

Etwas Aehnliches, nämlich ein Nachschweißen der Schienen-piles vor dem Walzen zur Schiene geschieht jetzt schon in Wales. Nachdem der ursprünglich 4' lange pile aus Eisen Nr. I und II unter den Walzen zusammengeschweißt und etwa 6' lang geworden, wird er nochmals ererhitzt und dann erst zur Schiene ausgewalzt; man sieht sich hierzu veranlaßt, |435| weil das Wales-Eisen zu viel Schlacke enthält, die sich bei der ersten Schweißung nicht alle entfernen läßt.

Im Allgemeinen darf man annehmen, daß in Staffordshire und Yorkshire zu den Schienen ein besseres Material genommen wird, als in Wales, daß aber das Wales-Eisen, obgleich schlechter als das der übrigen Eisendistricte, doch härter ist und sich deßhalb zu Eisenbahnschienen besonders eignet. Aus diesem Grunde hat sich die Hauptschienenfabrication auch nach Süd-Wales gezogen, wo deßhalb für die specielle Schienenfabrication die besten Einrichtungen getroffen sind. So z.B. nimmt man auf dem Werke zu Conzett bei New-Castle zu den Schienen durchgängig sorgfältiger zubereitetes Material, als es in Wales der Fall ist, dahingegen sind in Wales die Einrichtungen zum Walzen, Richten, Abschneiden, Lochen etc. der Schienen vollkommener.

Die Selbstkosten der englischen Schienenfabrikanten kann ich nicht genau angeben, sie möchten aber etwa, wie folgt, seyn:

Arbeitslohn pr. Ton.
für Blasen 2 Sh. – D.
„ Puddeln 4 „ 6 „
„ Squizen und Walzen 6 „ – „
„ die Hälfte zu schweißen und walzen 6 „ – „
„ Packetiren, Schweißen und Walzen der
Schienen

8 „ – „
„ Richten, Lochen etc. 6 „ – „
––––––––––––––
1 Pfd. 12 Sh. 6 D.

Generalkosten, als:

Zinsen, Unterhaltungskosten etc.

100 Proc 1 „ 12 „ 6 „
–––––––––––––––
= 3 Pfd. 4 Sh. – D.

Materialien:

3 1/2 Ton. Eisenstein 11 „ 6 „
Zuschlag 2 „ – „
4 Ton. Kohlen und zu Kohks à 3 Sh. 12 „ – „
––––––––––––––
4 Pfd. 15 Sh. 6 D.

so daß die Fabrikanten zu dem Preise von 5 Pfd. pr. Ton. verkaufen können, wenn man schlechte Schienen mit in Anschlag bringt, die als vergeblich gewalzt einen weiteren Ausfall bringen.

Zur Fabrication alles anderen und besseren Eisens wird das Roheisen zuerst raffinirt (refined), wobei ihm Kohlenstoff entzogen und fremdartige Beimischungen theilweise entfernt (verschlackt) werden. Das raffinirte Eisen wird gepuddelt, unterm Hammer gezängt, zu Slabs Nr. I |436| ausgewalzt, diese zerschnitten, aufgepeilt, geschweißt und schlechtere Eisensorten daraus fertig gewalzt. Zu besseren Sorten: Blechen, Winkeleisen, breite Flacheisen etc. werden Slabs Nr. II daraus gewalzt, diese zerschnitten und zu dem vorliegenden Zweck aufgepeilt, geschweißt und gewalzt. Einige Fabrikanten nehmen für besonders zähes Eisen beim Puddeln bis 5 Procent Scrap-Eisen zu, es darf aber erst zugesetzt werden, wenn das Eisen im Ofen aufgehört hat zu kochen, am besten sind ganz feine Eisenabfälle. Bei allen diesen Fabricationsmethoden fällt das Eisen sehr verschieden aus und ist immer desto besser, je mehr Arbeit auf die einzelnen Manipulationen verwendet wird. Ein Mangel aber an allen so hergestellten Eisensorten bleibt immer ein zu sehniges Gefüge, was namentlich bei langen schmalen Formen, die nur nach einer Richtung gewalzt werden, bedeutend auftritt. Es läßt sich das nicht anders als durch Hämmern des Eisens vor dem Walzen beseitigen.

Ganz frappant tritt der Unterschied des Hämmerns und Walzens hervor, wenn man die Fabricationsmethoden in Low Moor und Bowling, wo unstreitig das beste Eisen gemacht wird, mit der auf gewöhnlichen Eisenwerken vergleicht; während hier durchweg das oben beschriebene Verfahren besteht, wird dort alles Eisen zu Eisen Nr. I, II und III gehämmert, so daß die Stücke nur durch die Walzen zu gehen brauchen, um schließlich die verlangte regelmäßige Form zu erhalten.

Vergleicht man die Resultate dieser (Low Moor) Fabricationsmethode mit denen der gewöhnlichen, so geht daraus unzweifelhaft hervor, daß man zur Erzielung eines wirklich guten allen Anforderungen entsprechenden Schmiedeisens ein theilweises Hämmern anwenden muß. Es möchte sich besonders empfehlen das Eisen Nr. II, nachdem es zu dem zu walzenden Gegenstande aufgepeilt ist, zunächst zu schweißen und unter dem Hammer nach allen Richtungen zu hämmern, dann das Stück nochmals zu erhitzen und erst dann auszuwalzen.

Diese Fabricationsmethode, welche man jetzt schon bei Stücken über circa 5 Centner schwer aus dem Grunde anwendet, weil das Schweißen solcher großen Stücke unter den Walzen nicht in einem Male vollkommen zu beschaffen ist, würden sich freilich die Fabrikanten etwas theurer bezahlen lassen, wie denn auch der Grund des Preisaufschlages, welcher für schwerere Stücke über 4–5 Centner zwischen 1 und 8 Pfd. Sterl. die gewöhnlichen Preise übersteigt, hauptsächlich in den zu ihrer Herstellung unumgänglich erforderlichen Hammerarbeiten zu suchen ist. Wie weit das übrigens gehen kann, folgt auch daraus, daß z.B. zu einer Zeit, wo die Staffordshire-Preise für beste Kesselbleche unter 4 Centner schwer 10 Pfd. St. |437| war, der Preis für solche Bleche in Low Moor sich auf 23 Pfd. Sterl. stellte (man s. über die Eisenhütte „Low-Moor“ Seite 97 in diesem Bande des polytechn. Journals).

Hier ist zu bemerken, daß ich in Low Moor eine dort gemachte Blechplatte von 22' lang, 4 1/2'' breit, 3/4'' dick sah, und daß ich auf dem Conzett-Werke mehrere Blechplatten von 30' Länge, 33'' Breite, 3/4'' Dicke, die unbeschnitten ein Gewicht von nahe 30 Centnern hatten, walzen sah. Zu ihrer Herstellung walzte man Stücke von etwa 10 Centnern, nachdem sie etwas gehämmert waren, aus, legte im Schweißofen drei Stücke aufeinander und ließ das so im Ofen zusammengeschweißte Stück von 30 Centner durch die Walzen gehen. Auch machte man Bleche von 4' 8'' Breite, 1/2'' Dicke und 16' Länge. Ich mache diese Angaben, um zu zeigen, auf welche Blechgrößen man in England rechnen kann, bemerke aber, daß sich kleine Blechplatten bis 4 Centner schwer mit viel mehr Sicherheit gut und solide fabriciren lassen, als große, während die Preise für letztere unverhältnißmäßig größer seyn müssen.

Ein aus Eisenabfällen zusammengeschweißtes (Scrap) Eisen, wenn es mit der gehörigen Vorsicht gemacht, d.h. möglichst gleichartige Stückchen zu einem größeren unter dem Hammer gut zusammengeschweißt werden, eignet sich ganz besonders zu beweglichen Theilen an Locomotiven und wird auch in der Regel hierzu angewendet. Im Allgemeinen nehmen die Locomotivfabriken zu allen solchen Theilen nur gehämmertes, niemals gewalztes Eisen; das Eisen von Hood und Cooper in Leeds zeichnet sich besonders aus.

Das Eisen zu Krummachsen für Locomotiven wird nur gehämmert (Fig. 16). Man schmiedet Platten von etwa 2'' bis 3'' Dicke und 2' im Quadrat und schweißt davon 4 bis 6 Stücke so zusammen, daß die Hauptfaserrichtung kreuzweise kommt und ein Stück von etwa 3 1/2' lang, 2' breit und 8'' dick entsteht; alsdann werden die Schenkel a, a und die Mitte b zwischen den Kurbeln ausgereckt und zuletzt die Kurbel A gegen die Kurbel B gedreht.

Von geraden Achsen werden wohl die der Patent axle tree compagny zu Locomotiven und Wagen am meisten verwandt; sie machen ihre Achsen, indem sie um einen oder mehrere Bolzen von Rundeisen, welche zunächst allein zusammengeschweißt werden, eine Platte schweißen (Fig. 17).

Saudfort und Oven's Patent-Achsen, Rotherham near Sheffield (auch in Sunderland gemacht), werden, wie Fig. 18 zeigt, aus 12 Segmentstücken a in Längen von etwa 3 1/2' zusammengeschweißt und ausgereckt. Die Stäbe a werden aus Scrap-Eisen geschmiedet und dann |438| gewalzt. Der Preis in Sunderland war im Monat September v. J. per Cntr. 12 Sh. und 1 Sh. Patent-Vergütung.

Viele Locomotivfabrikanten machen übrigens ihre Achsen selbst, so weit ihr Vorrath von Scrap-Eisen dazu ausreicht. Wilson in Leeds machen auch Wagenachsen aus Scrap-Eisen.

Locomotiv-Radbandagen werden in Low Moor auf folgende Weise gemacht: man fabricirt durch auf einander folgendes Schweißen und Hämmern Nr. III Eisen und bildet dann aus 2 Stücken Eisen, a und b, c (Fig. 19), wo die Fasern von a horizontal, die von b und c vertical liegen, einen 4' langen pile: b und c die vorher schon zusammengeschweißt sind, werden nun mit a zusammengeschweißt und so lange erhitzt und geschmiedet, bis man einen etwa 6' langen tyreförmigen Stab erhält, der in einer Hitze ausgewalzt, von Länge geschnitten und auf einer Maschine rund gerichtet wird. In der Regel werden die Tyres auch auf dem Werke geschweißt. Bowling und Kirkstall Werke arbeiten ähnlich, Kirkstall Werke haben aber keine eigene Roheisenfabrication.

Hood und Cooper's Tyres werden ihrer Härte wegen besonders gelobt.

Außerdem werden Wagenrad-Tyres und auch Locomotivrad-Tyres für den Continent auf verschiedenen Staffordshire- und Yorkshire-Eisenwerken angefertigt und, wenn auch sorgsamer als gewöhnliches Eisen, so doch in der Regel durch bloßes Walzen hergestellt.

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