Titel: Janoyer, über den Einfluß der Beschickung auf die Festigkeit des Roheisens.
Autor: Janoyer,
Fundstelle: 1856, Band 141, Nr. XXV. (S. 104–109)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj141/ar141025

XXV. Ueber den Einfluß der Beschickung auf die Festigkeit des Roheisens; von Hrn. Janoyer, Direktor der Hohöfen der Orme-Hütte (Loire).

Aus dem Bulletin de la Société de l'Industrie minérale, October bis December 1855 (St. Étienne 1856).

Der Hohofenbetrieb, welcher keine Schwierigkeiten in Beziehung auf Production darbietet, wird ein ziemlich unsicherer Proceß, wenn es sich um die Erzeugung eines Eisens von bestimmter Qualität handelt.

Abgesehen von gewissen äußeren Agentien, welche einen nachtheiligen Einfluß auf den Betrieb haben, muß der Hüttenmann hauptsächlich auf die Substanzen, welche die Beschickung enthält, sein Augenmerk richten. So ist es z.B. unmöglich, mit Erzen oder Brennmaterialien, welche zu viel Schwefel enthalten, graues Roheisen zu erzeugen. Ebenso widersetzt sich die zu große Leichtflüssigkeit der phosphorhaltigen Erze, der Erzeugung guten grauen Roheisens. Der Schwefel macht außerdem das Roh- und besonders das Stabeisen rothbrüchig, ein Fehler welchen der Phosphor zum Theil aufhebt.

Wir lassen jedoch diese Fragen hier unerörtert, da sie bereits Gegenstand zweier besonderen Abhandlungen (polytechn. Journal Bd. CXXIII S. 441 und Bd. CXXXVII S. 293) waren.

Ein anderer einfacher Körper, welcher beim Zugutemachen der Eisenerze im Hohofen eine eben so interessante Rolle spielt und der eine eben |105| so nachtheilige Wirkung auf das Roheisen hat, wenn man ihn nicht durch einen zweckmäßigen Betrieb zu neutralisiren sucht, ist das Silicium.

Das Vorhandenseyn von Kieselerde beim Zugutemachen der Eisenerze ist zum Schmelzen der Erden unerläßlich; allein in Berührung mit dem Brennmaterial und unter dem Einfluß einer sehr hohen Temperatur, strebt sie fortwährend sich zu reduciren und als Silicium einen Bestandtheil des Roheisens zu bilden. Dasselbe vermindert die Festigkeit des Roheisens, und indem es in das Stabeisen übergeht, macht es dieses roth- und kaltbrüchig.

Meine Beobachtungen über den nachtheiligen Einfluß dieses einfachen Körpers und über die Mittel, denselben durch zweckmäßige Betriebsleitung der Hohöfen zu vermeiden, bilden den Gegenstand der vorliegenden Abhandlung.

Ein Schmelzen mit einer Beschickung oder Möllerung, bestehend aus gleichen Quantitäten Thon und kohlensaurem Kalk, scheint auf den ersten Blick das zweckmäßigste in Beziehung auf Schmelzbarkeit und guten Gang zu seyn.

Die dabei fallenden Schlacken haben nachstehende Zusammensetzung:

Textabbildung Bd. 141, S. 105

Dieser, einen Monat hindurch mit erhitztem Winde von 300° C. und 0,11 Meter Quecksilber-Pressung unterhaltene Gang lieferte ein Roheisen, welches unter dem Stoß einer Kugel von 12 Kil. zerbrach, die von einer senkrechten Höhe von 0,40 bis 0,45 Met. herabfiel, wobei die Probestangen von quadratischem Querschnitt 0,04 Meter Seitenlänge hatten und auf zwei nur 0,16 Meter von einander entfernten Trägern auflagen.

Da nach den auf der Orme-Hütte angenommmenen Grundsätzen die Probestangen dem Stoß dieser Kugel widerstehen sollten, wenn sie von 0,50 Meter Höhe herabfällt, so entsprach die Festigkeit dieses Roheisens den Anforderungen nicht.

Die Notwendigkeit, eine größere Festigkeit zu erlangen, veranlaßte mich, das unter diesen Umständen erzeugte Roheisen zu analysiren, und ich fand 3 Proc. Silicium darin.

|106|

Da die verhütteten Erze außerdem sehr wenig von schädlichen Substanzen enthielten, so mußte ich nothwendig die Ursache dieser geringen Festigkeit des Roheisens seinem Siliciumgehalt zuschreiben.

Die größere Verwandtschaft der Kieselerde zu den Basen bei hoher Temperatur veranlaßte mich zur Erhöhung des Kalkzuschlags der Beschickung. Nach und nach gelangte ich zu folgender Zusammensetzung der Schlacken:

Sauerstoff.
Kieselerde
Kalkerde
Thonerde
44,00
45,00
11,00
22,86
12,64
5,14

22,86
17,78
B⁸S¹º
––––––
100,00

Das dabei erzeugte Roheisen war fester und zerbrach erst bei einer Fallhöhe von 0,55 Meter. (Die Probe wurde stets mit gleich schwerer Kugel und mit gleich starken Stäben gemacht.)

Die Analyse dieses Roheisens ergab 1,8 Proc. Silicium.

Ich war nun überzeugt, daß die Festigkeit des Roheisens mit dem Verhältniß des Kalkes in den Schlacken steige, und verstärkte daher nach und nach den Zuschlag bis zum Maximum von Kalkstein.

In dem schon erwähnten Aufsatz (polytechn. Journal Bd. CXXIII S. 449) habe ich die Zusammensetzung der Schlacken bei diesem Kalkmaximum wie folgt angegeben:

Sauerstoff.
Kieselerde
Thonerde
Kalkerde
36,00
10,00
54,00
18,70
4,67
15,17

18,70
19,84
B²ºS¹⁹
––––––
100,00

Bei einem nach diesen Grundsätzen geführten Betriebe erfolgte ein graphitisches, sehr festes und vor dem Zerbrechen sich unter den Hammerschlägen biegendes Roheisen, welches, derselben Probe unterworfen, erst bei einer Fallhöhe von 0,65 Meter zerbrach. Bei der Analyse desselben erhielt ich nur unwägbare Spuren von Silicium.

Aus diesen drei Versuchen läßt sich folgern, daß die Festigkeit des Roheisens in dem Maaße zunimmt, als sich das Silicium in demselben vermindert, oder das Verhältniß des Kalks in den Schlacken steigt.16)

|107|

Hr. Gauthier, Director der Hohöfen zu Lavoulte, versuchte es ebenfalls, einen seiner Hohöfen mit einem großen Kalküberschuß zu betreiben. Die dabei gefallenen und von mir im Laboratorium der Orme-Hütte analysirten Schlacken hatten folgende Zusammensetzung:

Sauerstoff.
Kieselerde
Thonerde
Kalkerde
37,00
11,00
52,00
19,22
5,14
14,61

19,22
19,75
B¹ºS¹º
––––––
100,00

Hr. Gauthier schrieb mir, daß bei dieser Schlackenzusammensetzung und bei guten, nicht wesentlich schwefelhaltigen Erzen, die Festigkeit des Roheisens in dem Verhältniß von 45 zu 60 zugenommen habe. Die Dichtigkeit dieses Roheisens war viel größer als diejenige des frühern Eisens, und betrug 7,200. Er berechnete diese Dichtigkeit nach den mittelst genauer Instrumente gemessenen Haubitzgranaten. – Auf der Orme-Hütte war das erwähnte Verhältniß bei etwas größerm Kalkgehalt der Schlacken 45 zu 65.

Ich muß hier bemerken, daß, als ich die größte Festigkeit erlangte, die in den Hohöfen eingeblasene Luft die höchste erreichbare Temperatur hatte, um die durch einen großen Kalkgehalt sehr strengflüssigen Schlacken schmelzen zu können.

Man kann daher nicht absolut behaupten daß, wie allgemein angenommen wird, die heiße Luft der Güte des Roheisens schadet.

So findet sich in dem Werke von Valerius über Roheisenfabrication, S. 263 der deutschen Bearbeitung von Hartmann (Freiberg 1851) die Bemerkung: „Die hohe Temperatur, welche in den Holzkohlen- und Kohks-Hohöfen, die mit sehr heißer Luft betrieben werden, herrscht, begünstigt die Reduction der Kieselerde, daher das Gießereiroheisen weniger fest ist und das Frischroheisen sich schwieriger verarbeiten läßt und ein kaltbrüchiges Stabeisen gibt.“

Es ist einleuchtend, daß die von diesem Metallurgen gemachten Beobachtungen zu anderen Folgerungen geführt haben würden, wenn die zur Verschmelzung bestimmte Beschickung den Erfordernissen des Betriebes mit erhitzter Luft entsprechend zusammengesetzt worden wäre, mit andern Worten, wenn man durch überschüssigen Kalk die Reduction der Kieselerde zu verhindern gesucht hätte.

Gewöhnlich hat man die Hohöfen mit heißer Luft gespeist, ohne irgend etwas an der Beschickung oder an dem Gestell zu verändern.

|108|

So hat man zu Allevard im franz. Isère-Departement und in mehreren anderen Hütten den Betrieb mit erhitzter Luft sehr bald wieder aufgegeben; das Ergebniß desselben würde aber wahrscheinlich ein ganz anderes gewesen seyn, wenn man bei Einführung des heißen Windes zugleich die Beschickung zweckmäßig verändert, d.h. das Verhältniß des Kalkzuschlags wesentlich erhöht haben würde.

Hr. Gauthier bemerkt, daß der nachtheilige Einfluß des heißen Windes, welcher sich in den Holzkohlenhütten gezeigt hat, hauptsächlich daher rührt, daß in diesen die Schlacken mehr Kieselerde enthalten als beim Betriebe mit Kohks. Es würde demnach die Veränderung der Beschickung hauptsächlich bei den Holzkohlenhohöfen erforderlich gewesen seyn. Im Allgemeinen dürfte es zweckmäßig seyn, die Beschickung so einzurichten, daß die dabei fallenden Schlacken sich soviel als möglich der Formel BS nähern.

Ich füge noch bei, daß das mittlere Verhältniß, bei welchem ich für den Guß von Schienenstühlen und überhaupt solcher Gegenstände, welche eine gewisse Festigkeit haben müssen, stehen geblieben bin, folgendes ist:

Sauerstoff.
Kieselerde
Thonerde
Kalkerde
41,50
10,00
48,50
21,54
4,73
13,53

21,54
18,26
B⁶S⁷
––––––
100,00

Das bei einer solchen Schlackenzusammensetzung erblasene Roheisen ist sehr hitzig, sehr flüssig und sehr fest.

Hinsichtlich des Kohlenverbrauchs bei den verschiedenen versuchten Beschickungen habe ich nachstehende Beobachtungen gemacht:

Bei einer Beschickung mit gleichen Theilen von Thon und Kalkstein, bei welcher folglich eine Schlacke von der Zusammensetzung B⁷S¹º fiel, erhielt ich 100 Kil. graues Roheisen mit 135 Kilogr. guter Kohks.

Bei der oben erwähnten Beschickung, welche ich zur Production des Gießereiroheisens anwende und wobei Schlacken von der Zusammensetzung B⁶S⁷ fallen, habe ich keine wesentliche Veränderung im Brennmaterialverbrauch wahrgenommen; derselbe betrug auf 100 Kil. Roheisen 135 bis 137 Kilogramme.

Wenn man bei der Beschickung das Maximum von Kalkstein zuschlägt, so wird die Schlacke sehr basich und erhält nachstehende Zusammensetzung:

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Sauerstoff.
Kieselerde
Thonerde
Kalkerde
37,00
10,00
53,00
19,20
4,73
14,68

19,20
19,41
BS
––––––
100,00

Diese Zusammensetzung kann sogar die oben erwähnte B²ºS¹⁹ werden. In diesem Falle habe ich eine durchschnittliche Zunahme des Brennmaterial-Verbrauchs um 6 Proc. gefunden; statt 135 Kilogr. Kohks betrug der Verbrauch für 100 Kilogr. Roheisen 143 Kilogr. Kohks.

|106|

Ein anderes Mittel, um den Siliciumgehalt des Roheisens zu vermindern und folglich seine Festigkeit zu vergrößern, besteht im Umschmelzen, wodurch das Silicium oxydirt wird. Daher kommt es, daß das im Kupol- oder im Flammofen umgeschmolzene Roheisen gewöhnlich fester ist, als das sogleich aus dem Hohofen vergossene. Es ist jedoch dieses oft unvermeidliche Verfahren stets kostbar.

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