Titel: Clay, über die Fabrication des Puddelstahls, nebst Bemerkungen über dessen Verwendung.
Autor: Clay, William
Fundstelle: 1858, Band 148, Nr. XIV. (S. 40–55)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj148/ar148014

XIV. Ueber die Fabrication des Puddelstahls, nebst Bemerkungen über dessen Verwendung; von William Clay, Theilhaber der Mersey Stahl- und Eisenwerke zu Liverpool.

Aus dem Journal of the Society of arts vom 22. Januar 1858.

In der Arbeit, welche ich hiemit vorlege, behandle ich die Puddelstahlfabrication, jedoch nur aus dem praktischen Gesichtspunkte.

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Auf dem Festlande von Europa, namentlich in der preußischen Provinz Westphalen, hat man bereits seit dem Jahre 1850 die Puddelstahlfabrication im Großen ausgeführt, und es ist das Fabricationsquantum seitdem sehr bedeutend gestiegen; die Anwendung des Puddelstahls ist jedoch in Betracht der vortheilhaften Verwendbarkeit eines so festen und dauerhaften Materials, welches für mäßige Kosten hergestellt werden kann, bis jetzt als eine sehr beschränkte zu bezeichnen.

Den hier zu beschreibenden Proceß hatte sich bereits im Jahre 1850 Hr. Ewald Riepe patentiren lassen7), und man kann wohl die Frage auswerfen, warum ein so werthvolles Patent in England so lange unbekannt blieb. Ein Grund hievon ist in den schlechten Gesundheitsumständen des Patentinhabers zu suchen, welcher nie im Stande war, sich einige Tage hintereinander mit dem Gegenstande zu beschäftigen. Ein zweiter Grund besteht darin, daß das Patent gleich anfänglich von einer der bedeutendsten brittischen Firmen, der „Lowmoor Eisenbahncompagnie“ erworben wurde, welche bis jetzt etwa 1000 Tonnen Puddelstahl fabricirt, soviel bekannt, denselben aber nicht weiter verarbeitet hat, sondern die Puddelstahlstäbe an verschiedene Häuser in Sheffield verkauft, welche die weitere Verarbeitung vornehmen; dahin gehören besonders die HHrn. Naylor, Vickers und Comp. in der genannten Stadt, welche den Puddelstahl als Material zu ihren Gußstahlglocken verwenden.

Das Riepe'sche Patent lautet im Wesentlichen folgendermaßen: – „Die Verbesserungen bestehen 1) in einem eigenthümlichen Verfahren des Puddelbetriebes; 2) in der Verwandlung des Roheisens (oder der Legirungen von Roh- und Stabeisen) in Stahl, unter Mitwirkung von Thonzuschlag im Ofen, sowie 3) unter Mitwirkung von atmospärischer Luft.“

„Der Puddelofen wird auf dieselbe Weise benutzt, wie bei der Stabeisenfabrication. Der Ofen wird mit 280 Pfd. Roheisen besetzt, und wird bis zur Rothglühhitze gefeuert. Sobald das Metall zu schmelzen beginnt und im flüssigen Zustande niedertröpfelt, wird das Register theilweise geschlossen, um die Temperatur zu mäßigen. Man bringt alsdann 12 bis 16 Schaufeln voll Hammerschlag oder Gahrschlacken von der Zängemaschine oder den Puddelwalzen in den Ofen, und schmilzt das Ganze dann nieder. Beim Puddeln wird etwas Mangansuperoxyd (Braunstein), Kochsalz und trockener Thon, die vorher zusammengerieben worden sind, |42| zugesetzt. Nachdem dieser Zuschlag einige Minuten gewirkt hat, wird das Register vollständig geöffnet und es werden etwa 40 Pfd. Roheisen in den Ofen gebracht und in der Nähe der Feuerbrücke auf Cinderunterlagen, die zu dem Zweck gebildet worden sind, abgesetzt. Wenn dieses Roheisen wieder zu tröpfeln und die Masse auf dem Ofenherde aufzukochen beginnt, und auf ihrer Oberfläche sich die bekannten blauen Flämmchen erheben, so wird das Roheisen in die aufkochende Masse gezogen und das Ganze zusammengerührt. Die ganze Masse steigt alsdann in die Höhe und es bilden sich kleine Körner in derselben, welche durch den geschmolzenen Cinder auf der Oberfläche hervorkommen. Sobald diese Körner erscheinen, wird das Register zu Dreiviertel geschlossen und die Masse tüchtig durchgerührt. Während dieses ganzen Processes darf die Temperatur nicht höher als zur Kirschrothhitze steigen. Die blauen Flämmchen verschwinden nach und nach, während die Körnerbildung fortdauert und die Körner zu einer teigigen Masse zusammenschweißen, welche kirschroth ist. Läßt man diese Vorsichtsmaßregeln unbeachtet, so wird die Masse mehr oder weniger zu Eisen reducirt und man erhält keinen gleichartigen Stahl. Sobald der Proceß soweit gediehen ist, wird frisches Brennmaterial eingeschürt, um für den folgenden Theil des Processes die erforderliche Temperatur zu erhalten; das Register wird gänzlich geschlossen und ein Theil der Masse zu einer Luppe oder einem Ball vereinigt, während der andere Theil von der Cinderschlacke bedeckt bleibt. Der Ball kommt unter den Hammer und wird zu einem Kolben ausgeschmiedet. Dieses Verfahren wird so lange fortgesetzt, bis die ganze Stahlmasse in Balls gebildet und zu Kolben ausgeschmiedet worden ist. Wird Spiegel- oder sogenanntes Rohstahleisen, aus Spatheisenstein erblasen, entweder für sich allein oder mit anderem Roheisen angewendet, so setzt man nur etwa 20 Pfd. Spiegeleisen in der spätern Periode hinzu, statt nach der obigen Angabe 40 Pfd. Wird Waleser oder anderes derartiges Roheisen angewendet, so wirft man 10 Pfd. besten Töpferthon, trocken und zerpulvert, vor dem Anfang des Processes auf den Ofenherd; in der spätern Periode werden 40 Pfd. von dieser Roheisensorte zugesetzt und ebenfalls 10 Pfd. Thonpulver darüber gestreut.“

„Als ihm eigenthümlich beansprucht der Erfinder nicht die Stahlbereitung im Puddelofen, sondern nur die Regulirung der Hitze bei dem Vollendungsproceß, und den Ausschluß der atmosphärischen Luft von der Masse auf oben beschriebene Weise, endlich den Zusatz von Roheisen während des letzten Theiles des Processes.“

Statt daß die Luppen zu Stäben ausgewalzt werden, schmiedet man sie auf den Mersey-Eisenwerken in sogenannte Brammen oder in flache |43| Stäbe aus, welche zu größeren und kleinen Schmiedestücken, Schienen, Platten und zu anderen geschmiedeten oder gewalzten Stahlartikeln, die eine vollkommene Festigkeit erfordern, verwendet werden. Zu gewöhnlichen Zwecken werden auf jenem Werke Puddelstahlstäbe von 2 bis zu 14 Zoll Dicke hergestellt, die dann zerschnitten, packetirt, ausgeschweißt und zu verschiedenen Zwecken verarbeitet werden.

Sehr zweckmäßig ist es, die Puddelstahlstäbe vor ihrem Gebrauch zu probiren, um die zu jedem Zweck geeignetste Stahlsorte auszuwählen, wie z.B. zu stählernen Eisenbahnschienen oder zu Zungen für Weichen, die ich in einer Hitze direct zu der regelmäßigen, spitz zulaufenden Form auswalze, welches Verfahren ich mir patentiren ließ. Zu der obern und untern Oberfläche der Schiene oder Zunge wähle ich höchst krystallinischen Stahl, zu dem innern Theil fadigen oder nervigen, welcher mehr zähe als hart ist, und zwischen beide Sorten kommt in die Packete Stahl von mittlerer Beschaffenheit, damit sich dieselben gut schweißen und zu festen Schienen verarbeiten lassen.

Beim Verarbeiten von Stahl muß man bekanntlich die größtmögliche Sorgfalt beim Ausschweißen, Schmieden und Walzen anwenden; aber vom Anfang an hat man beim Wärmen, Schmieden oder Walzen dieses Stahls zu irgend einer Form, als Platten, Stäben, Winkelstahl, Nietstäben, Schienen, Zungen, so wie zu geschmiedeten Artikeln aller Art, gar keine Schwierigkeiten gefunden, sondern die Arbeit wurde stets leicht und gelungen ausgeführt. Seitdem der Puddelstahl-Betrieb auf den Mersey-Werken eingeführt worden ist, hat man dieses Material zu allen Gegenständen, bei welchen man Festigkeit und Dauerhaftigkeit beansprucht, angewendet und niemals soviel Ausschuß gehabt, wie er sonst auf Eisenwerken, welche viele Maschinentheile fabriciren, vorkommt.

Es ist bemerkenswerth, daß, obgleich dieser Proceß so neu und anscheinend so schwierig ist, mir schon die ersten Versuche, obgleich ich das Verfahren nur aus der Patentbeschreibung kannte und nie einen Stahlpuddelofen im Betriebe gesehen hatte, sofort gelangen, so daß, nachdem ungefähr 100 Tonnen producirt worden waren, der Stahl nicht besser seyn konnte. Ich habe Roheisen aller Art verpuddelt, Nordwaleser, Südwaleser, Staffordshirer und schottisches, mit gleichem Erfolg, nämlich der Erzeugung eines trefflichen Stahls. Auch fand ich keinen wesentlichen Unterschied zwischen heiß und kalt erblasenem Roheisen; es wurden mit beiderlei vortreffliche Resultate erlangt; dieß ist wichtig, weil es beweist, daß die Ausdehnung der Puddelstahlfabrication nicht durch die Anwendbarkeit von bloß kalt erblasenem Roheisen beschränkt ist.

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Wenden wir uns nun zu der Beschaffenheit des producirten Materials.

Die Puddelstahlstäbe zeigen, wenn sie zerbrochen worden sind, einen deutlichen krystallinischen und ebenen Bruch und geben einen schönen Klang, wenn dagegen geschlagen wird. Die Krystalle sind viel feiner und regelmäßiger als bei dem gewöhnlichen Blasenstahl (unraffinirtem Brennstahl), und das ungeübte Auge kann auf dem Bruch kaum einen Unterschied im Vergleich mit dem besten Gußstahl finden; auch besitzt er alle charakteristischen Kennzeichen, wodurch sich der Stahl von dem Eisen unterscheidet. Er nimmt jeden erforderlichen Grad von Härte an, erhält bei den verschiedenen Temperaturgraden die bekannten Anlauffarben, und kann zu groben Meißeln und ähnlichen Artikeln sofort aus den Puddelstäben verarbeitet werden; er nimmt eine sehr gute Politur an und hat dieselbe Elasticität, welche der Stahl gewöhnlich besitzt. Kurz, er ist zu einer Menge von Gegenständen benutzbar, mit Ausnahme vielleicht der feineren Werkzeuge und Messerschmied-Arbeiten.

Eine Eigenthümlichkeit des Puddelstahls ist, daß er eben so leicht von großer Härte, als von großer Weichheit mit seidenartiger Textur, und von allen Graden zwischen diesen beiden äußersten Gränzen, dargestellt werden kann. Auch lassen sich die Puddelstahlstäbe in ganz kaltem Zustande doppelt und vollkommen dicht aufeinander liegend umbiegen (was jedoch wegen großer Steifheit des Materials schwierig ist), ohne die geringsten Spuren von Brüchen zu zeigen; biegt man sie aber wieder zurück, so zeigt sich ein schöner langer seidenartiger Faden. Wird ein Stück von einer Stahlplatte zum Theil mittelst eines Meißels durchgehauen und dann gebrochen, so zeigt er eine schöne fadige Textur; wird er aber zu einem Werkzeuge verarbeitet und gehärtet, so erlangt er sogleich den krystallinischen Charakter, welcher dem Stahl eigenthümlich ist.

Bei einer Reihe von Versuchen zur Ermittelung der Verbesserungen und Verschlechterungen, welche wiederholtes Ausschweißen und Auswalzen des Stabeisens veranlassen (unternommen, als ich meine Abhandlung „über das Ausschmieden großer Eisenmassen“ für ein Werk schrieb, welches unter dem Titel The useful Metals and their AlloysLondon 1857 erschienen ist), fand ich Folgendes. Von einer Partie gewöhnlichen fadigen Puddeleisens wurde ein Stab, mit Nr. 1 bezeichnet, zurückgelegt; ein anderer Theil wurde zur Bildung eines Packets benutzt, das aus fünf aufeinander liegenden Puddelstäben bestand, ausgeschweißt und dann ausgewalzt wurde; den dabei erhaltenen Stab bezeichnete man mit Nr. 2. Von letzterm Stabe behielt man zwei Stücke zurück und zwar aus der Mitte desselben; aus dem übrigen Theil desselben wurde ein Packet gebildet |45| und auf diese Weise fortgefahren, bis ein Theil von dem Eisen zwölfmal verarbeitet war.

Die nachstehende Tafel weist die Belastung nach, welche jede Nummer zu tragen im Stande war:

Nummer. Pfund per Quadratzoll.
1. Puddelstab 43,904
2. ausgeschweißter 52,864
3. 59,585
4. 59,585
5. 57,344
6. 61,824
7. 59,585
8. 57,344
9. 57,344
10. 54,104
11. 51,968
12. 43,904

Man ersieht hieraus, daß die Qualität des Eisens sich bis zu Nr. 6 verbesserte (die geringe Differenz bei Nr. 5 dürfte einem fehlerhaften Stabe zuzuschreiben seyn); von Nr. 6 an aber in demselben Verhältnisse wieder abnahm.

Bei einer ähnlichen, mit diesem Stahl unternommenen Versuchsreihe zeigte sich, daß die absolute Festigkeit nach der ersten Packetbildung, wodurch die Stäbe ihre beste Beschaffenheit erreichten, wieder abnahm und zwar langsam und nach und nach, wie folgende Tabelle nachweist:

Nummer. Pfund per Quadratzoll.
1. Puddelstahlstab trug 96,911
2. packetirter „ 121,408
3. „ „ 111,608
4. „ „ 121,408
5. „ „ 111,608
6. „ „ 111,608
7. „ „ 91,136
8. „ „ 91,136
9. „ „ 91,136
10. „ „ 91,136

Die Gewichtszunahme betrug jedesmal 20 Ctr. (engl.)

Der zu diesen Versuchen angewendete Stahl bestand aus den zur Hand befindlichen Stäben, und zeichnete sich keineswegs durch einen besondern |46| Grad von Festigkeit aus. Das Bruchansehen der probirten Stäbe, wenn sie auf gewöhnliche Weise mit dem Hammer zerschlagen worden waren, zeigte nur geringe Unterschiede, die Farbe sowie die Größe der Krystalle waren dem Ansehen nach bei Nr. 2 dieselben wie bei Nr. 10; wenn aber die Stäbe durch eine zu diesem Zweck vorgerichtete Maschine zerrissen werden, so läßt sich ein merklicher Unterschied wahrnehmen, indem die höheren Nummern einen seidenfadenartigen Bruch zeigen; und doch zeigt sich das Charakteristische des Stahls in Härte, Farbe etc. noch bei Nr. 10.

Ich mache auf diesen Stahl als zweckmäßiges Material zu großen geschmiedeten Stücken und zur Benutzung im Artilleriewesen besonders aufmerksam.

Man ist in England gewöhnlich der Meinung, daß Gußstahl zu diesen Zwecken nicht immer anwendbar sey, weil man gefunden hat, daß, wenn nicht ein starkes Schmieden oder Walzen nach dem Guß vorgenommen wird, die Festigkeit des Gußstahls nicht groß genug wird, so daß er keine plötzlichen Belastungen und Stöße aushalten kann.

Mallet stellt in seinem werthvollen Werke: The Construction of Artillery die Behauptung auf, daß der Gußstahl kein geeignetes Material zu Geschützen sey, weil er im Verhältniß zum Stabeisen und zum Kanonenmetall eine geringere Elasticität besitze.

Ich erkläre mir diese geringere Elasticität zum Theil auf folgende Weise: – Gußstahl erfordert zu seinem Schmelzen eine sehr hohe Temperatur, daher das Gußstück bei seiner Erstarrung bedeutend schwinden muß, und der Guß hat die eigenthümliche krystallinische Textur, welche stets unter solchen Umständen entsteht, während überdieß durch die Einwirkung der Schwindung die Festigkeit noch abgenommen hat. Wird aber ein solcher Stahlguß weiter mittelst des Hammers oder der Walzen bearbeitet, so werden die Stahltheilchen von der durch das Schwinden veranlaßten Spannung befreit und gelangen wieder in Ruhe.

Bei der Anfertigung von Stücken aus Puddelstahl ist der Fall ein ganz anderer. Guter Puddelstahl ist eben so fest, wo nicht fester als Gußstahl, und da die Puddelstahltheilchen sich nie im Zustande der Schmelzung befunden haben, so fällt einerseits die ungeheure Spannung weg, welche von dem Uebergange des Stahls aus dem flüssigen in den festen Zustand herrührt, und man kann andererseits dem Korn des Puddelstahls beim Schmieden eine solche Lage ertheilen, wie sie den Bedingungen der Festigkeit und Härte am besten entspricht. Ja man kann sogar beim Schmieden, z.B. von Geschützen, verschiedene Stahlarten, krystallinischen und fadigen, zweckmäßig verbinden, z.B. bei einer großen Kanone das |47| Innere von starkem krystallinischen Stahl machen, damit es der ungeheuren Abnutzung widersteht, das Aeußere aber aus weicherm und fadigem Stahl. Dieß ist bei Gußstahl unmöglich, weil derselbe gleichartig und durchaus entweder hart oder weich ist.

Man hat neuerlich die Behauptung aufgestellt, daß große geschmiedete eiserne Gegenstände unter gewissen Umständen ihre fadige Textur verlieren und krystallinisch werden. Ich habe schon in meinem oben erwähnten Werke zu zeigen gesucht, daß wo diese Krystallisation statt fand, sie lediglich das Resultat von Nachlässigkeit oder Ungeschicklichkeit bei der Bearbeitung des Eisens war.

Bei der Anwendung von Puddelstahl ist die aus dieser Ursache hervorgehende Gefahr sehr vermindert, ja fast ganz unmöglich gemacht, denn die Hitze, in welcher er schweißt, ist weit geringer als die Schweißhitze des Eisens; erhält hingegen dieser Stahl eine zu starke Hitze, so bekommt er sofort ein krystallinisches Gefüge und wird so mürbe, daß er bei mäßigen Hammerschlägen auseinander geht.

Auf den Mersey-Werken ist Stahl zu Kolbenstangen (einige mit dem Kolben aus einem Stück und 18 Zoll im Durchmesser, für Stempelhämmer bestimmt), zu großen Walzenschrauben, zu Scherenbolzen aller Art, zu Walzen für Eisenwalzwerke, zu Hämmern und Amboßen etc. verarbeitet worden. Es zeigten sich dabei gar keine Schwierigkeiten, nur mußte das Glühen langsam bewerkstelligt, und es durfte der Stahl nicht so starke und so tief in die Masse dringende Hammerschläge wie gewöhnlich das Eisen erhalten.

Die Wirkung des Schmiedens auf diesen Stahl besteht darin, daß es ihn verdichtet, und er zeigt daher auf dem Bruche ein feineres Korn, als wenn er gewalzt ist, wie sich nicht anders erwarten läßt.

Von allen Benutzungen des Puddelstahls ist vielleicht keine so wichtig, als die für Marine- und Eisenbahnzwecke. Für die Dampfschiffe kann durch dieses Material so bedeutend an Gewicht, bei gleicher Festigkeit, erspart werden, daß seine allgemeinere Anwendung (selbst wenn man seine größere Dauerhaftigkeit und andere Vortheile unbeachtet läßt) gar nicht in Frage kommt. Ein Anfang ist von dem Admiralitätsamte dadurch gemacht, daß das sogenannte homogene Metall (homogeneous metal) aus der Fabrik von Shortridge, Howell und Jessop, welches die zu Woolwich angestellten Versuche als sehr brauchbar für Dampfkessel erwiesen haben, zu diesem Zweck von demselben bereits angewendet wurde.

Zu Eisenbahnzwecken, besonders für Schienen, Zungen bei Weichen und Kreuzungen, hat man sowohl in England als in anderen Ländern |48| längst Stahl angewendet, und daß dieß nicht allgemeiner der Fall war, lag an dem weit höhern Preise des Stahls im Verhältniß zum Eisen. Man hat einige Versuche gemacht, den Schienen einen harten Kopf zu geben oder die arbeitenden Theile der Spurkränze zu verstählen, aber die Resultate waren nicht sehr genügend und die Fabricationskosten bedeutend. Mit Puddelstahl können aber Spurkränze, Zungen oder Schienen entweder gänzlich aus hartem krystallinischem Stahl gemacht werden, oder es kann der Kopf aus solchem hergestellt werden, während die inneren Theile aus fadigem Stoff bestehen, wie es verlangt wird, und mit sehr mäßigen Kosten.

Ueber die absolute Festigkeit des Stahls im Vergleich mit Eisen sind von nordamerikanischen Officieren, auf Veranlassung des Artillerie-Departements der Vereinigten Staaten, sehr werthvolle Versuche angestellt worden.8) Man fand die absolute Festigkeit englischen, amerikanischen und russischen Stabeisens zwischen 53,903 Pfd. und 62,644 Pfd. per Quadratzoll schwankend.

Die absolute Festigkeit von ausgereckten Gußstahlstäben gibt Mallet in dem erwähnten Werke zu 142,222 Pfd. per Quadratzoll als Maximum, und zu 88,657 Pfd. als Mittel an.

Andere Angaben über die höchste Festigkeit des Stahls sind folgende:

angelassener Gußstahl 150,000 Pfd.
Gußstahl 134,256
raffinirter Brennstahl 124,400
unraffinirter Brennstahl 133,152

Beim Puddelstahl fand ich sehr bedeutende Schwankungen in der Festigkeit, besonders als ich behufs dieser Stahlfabrication Versuche mit verschiedenartigen Roheisensorten anstellte; als aber der Betrieb der Fabrik ein regelmäßiger geworden war, erhielt ich beim Stahlpuddeln mit eben so wenig Schwierigkeiten ein gleichförmiges Resultat wie beim Eisenpuddeln.

Der erste, von mir probirte Stab zerbrach bei einer Belastung von 173,817 Pfd. per Quadratzoll. Diese außerordentliche Festigkeit habe ich in keinem andern Falle wieder beobachtet; die annäherndste war 160,832 Pfd. per Quadratzoll.

Die mittlere absolute Festigkeit des Puddelstahls kann zu 50 Tonnen oder 112,000 Pfd. per Quadratzoll angenommen werden.

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Von vier Stäben, welche mit der Ketten-Probirmaschine der Liverpooler Corporation am 8. Januar 1858 geprüft wurden, zerbrach der erste, welcher geglüht in dem kältesten Wasser abgelöscht worden war, bei etwas weniger als 112,000 Pfd. (Diese Probestange war von demselben Stahl wie die obige Nummer 3, welche in ihrem natürlichen Zustande die stärkste Probe aushielt.) Die Probestange Nr. 2 zerbrach bei 112,000 Pfd. oder 50 Tonnen per Quadratzoll; Nr. 3 bei 125,440 Pfd. oder 56 T., Nr. 4 bei 98,560 Pfd. oder 44 Tonnen per Quadratzoll (dieser Stab war etwas fehlerhaft gewesen).

Absolute Festigkeit von Eisen- und Stahlstäben per Quadratzoll.

Eisen- und Stahlsorten. Absolute Festigkeit. Autorität.
Russisches Eisen 62,644
englisches gewalztes Eisen 56,532 Amerikanisches
Lowmoor-Eisen 56,103 Kriegs-Departement.
amerikanisches geschmiedetes Eisen 53,913
Gußstahl von Krupp, Mittel v. drei Proben 111,707 Preußisches Kriegsministerium.
Gußstahl, größte Festigkeit 142,222
„ mittlere „ 88,657 Mallet.
„ „ „ 134,256 Nach demselben.
„ angelassen 150,000
Raffinirter Brennstahl 124,400
unraffinirter „ 133,152
Puddelstahl von den Mersey-Werken 173,817
deßgl. ein anderes Stück 160,832
Mittel von drei Stäben, welche
mit der Kettenprobirmaschine zu Liverpool
geprüft wurden


112,000

Der Puddelstahl wird auch sehr zweckmäßig zu Schiffs-Ketten und Kabeln verwendet werden können; die wenigen Exemplare, welche ich anfertigen ließ, sind zwar an den Schweißstellen zerrissen, aber offenbar in Folge der Unerfahrenheit des Schmiedes beim Verarbeiten eines neuen Materials. Die mit der Liverpooler Kettenprobir-Maschine bezüglich der Festigkeit dieser Puddelstahlketten angestellten Proben haben folgende ziemlich genügende Resultate gegeben:

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Soll halten.
Ton. Ton. Ctr.
Kette mit kurzen Gliedern 9/16 Zoll stark, zerriß bei 12 3 15
Kette mit langen Gliedern und Stegen 9/16 13 5 10

Die unten folgende Tabelle enthält die Durchbiegung geschmiedeter und gewalzter Stahl- und Eisenstäbe bei zunehmenden Gewichten.

Die dabei probirten Stahlstäbe waren, wie ich erst später entdeckte, zu weich, und es würden weit bessere Resultate erlangt worden seyn, wenn man härtern Stahl zu den Proben genommen hätte.

Bei den Versuchen über die Festigkeit des Puddelstahls bestimmte ich das Gewicht, welches zum Lochen von Stahl- und Eisenplatten erforderlich war. Die sämmtlichen Platten waren 1/4 Zoll dick und die runden Durchschläge hatten 1/2 Zoll im Durchmesser.

Tonnen Ctr.
Gewöhnliche Kesselplatten wurden gelocht mit einem Druck von 8 18
Holzkohleneisen- 8 3
Stahl- 15 10

Bei mehreren Versuchen über die relative Festigkeit der Stahlplatten fand ich, daß zum Zerbrechen eines Quadratzolles von diesem Stahl eine Belastung von 44 bis 55 Tonnen erforderlich war.

Ich erwähne noch, daß dieser Stahl, weder warm noch kalt, schwieriger zu verarbeiten ist als Eisen, und daß der Arbeiter dazu keine besondere Kenntniß oder Geschicklichkeit zu besitzen braucht.

Die hier dargelegten Resultate zeigen die Wichtigkeit des Stahls als Material zu Kesseln und zum Schiffsbau, zu Balken und zu Brücken, weil man dabei am Materialgewicht sehr viel erspart.

Die Unvollkommenheit der vorliegenden Arbeit ersuche ich durch die Neuheit und Schwierigkeit dieses Gegenstandes zu entschuldigen. Ich habe mich überzeugt, daß der nach diesem patentirten Verfahren dargestellte Puddelstahl zwar nicht mit den besten Stahlsorten zu vergleichen ist, daß er aber zu recht vielen Zwecken benutzt werden kann,9) wozu Gußstahl zu kostspielig ist. Gewiß wird die Puddelstahlfabrication in England in wenigen Jahren einen wichtigen Eisenhütten-Betriebszweig bilden.10)

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Proben mit Stahl etc.

Stäbe von 2 Zoll im Quadrat, 3 Fuß zwischen den Auflagen, das Gewicht in der Mitte.

Textabbildung Bd. 148, S. 51
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Bemerkungen von C. Sanderson, Stahlfabrikant in Sheffield.

Hr. Sanderson hat nachstehenden Brief an den Schriftführer der Society of arts gelangen lassen: „Hrn. Clay's Abhandlung ist nicht nur sehr interessant, sondern auch sehr lehrreich in Beziehung auf den jetzigen Zustand der Stahlfabrication. Wenn sich die Puddelstahl-Production erst mehr entwickelt und verbessert hat, so wird dieser Stahl gewiß eine sehr ausgedehnte Benutzung finden.

„Hr. Clay beschreibt das Riepe'sche Verfahren, welches in Westphalen seinen Ursprung hat, und aus dem Jahrhunderte hindurch betriebene Stahlfrischen in Herden, um Schmelz- oder Rohstahl zu erzeugen, hervorging; bei einer genauern Untersuchung erkennt man, daß in beiden Processen die auf das Roheisen hervorgebrachten Wirkungen gleiche Ursachen haben. Der Zweck des Stahlpuddelns ist die Entkohlung des Roheisens, welche man dadurch erreicht, daß man ihm gestattet eine Zeit lang im flüssigen Zustande zu bleiben, während die durch den Ofen streichende Luft darauf einwirkt und ein reichlicher Zuschlag von Eisenoxyd-Silicat zu dem flüssigen Metall die beabsichtigte Wirkung unterstützt. Die Masse wird dadurch bis zu einem gewissen Grade entkohlt, aber der zugeschlagene Hammerschlag hat die Bildung eines Eisensilicates veranlaßt, welches jedoch durch das Hinzuthun eines Flusses zersetzt wird, der dem bekannten Schafhäutl'schen Pulver ähnlich ist; das angewandte Manganoxyd bildet dann ein Silicat dieses Metalles, während die alkalische Eigenschaft der andern Gemengtheile dazu beiträgt, das Eisen frei zu machen(?), welches nun beinahe den geschmeidigen Zustand erreicht hat. Der übrige Theil des Processes ist eine Kohlung, die einen sehr sorgsamen und erfahrenen Arbeiter erfordert. Der so erhaltene rohe Stahl hat manche Unvollkommenheiten; während er zu den Stahlwaaren, mit Ausnahme der gröbern, untauglich ist, läßt er sich dagegen zu sehr vielen Artikeln benutzen, welche Festigkeit und Leichtigkeit beanspruchen. In Deutschland wird der rohe Stahl mehrmals douplirt und ausgeschweißt, ehe manche ihn weiter verarbeitet, und selbst dann macht ihn die Molecular-Construction für Feilen oder schneidende Werkzeuge ungeeignet, während er zu Spurkranzreifen, Zungen etc. sehr tauglich ist.

„Ich möchte nun die Frage aufwerfen, ob es wohl nöthig ist, eine so große Masse schädlicher Substanzen dem flüssigen Roheisen zuzuschlagen, bloß um dessen Entkohlung zu bewirken? Ich bin im Gegentheil mit anderen Metallurgen der Meinung, daß das Roheisen zum Puddelproceß durch eine besondere Arbeit, durch einen Feineisenproceß vorbereitet werden |53| sollte, wodurch das graue Roheisen mit geringem Arbeits- und Brennmaterialaufwand entkohlt wird. Ich habe diesen Zweck dadurch erreicht, daß ich das aus einem Hoh- oder Kupolofen kommende Roheisen der Einwirkung eines chemischen Agens unterwarf, welches bei seiner Zersetzung Sauerstoff entwickelt.11) Es entsteht daher während der Zersetzung der zugesetzten Substanz Kohlensäure oder Kohlenoxydgas, indem sich der Sauerstoff derselben mit dem Kohlenstoff des flüssigen Eisens verbindet. Auf diese Weise erhalte ich ein sehr reines, krystallinisches Metall, woraus ein besseres Stabeisen dargestellt werden kann.

„Es fragt sich daher, ob ein solches Verfahren bei der Entkohlung des Roheisens dem von Hrn. Clay befolgten nicht vorzuziehen ist, und ob diese Abänderung des Puddelstahlprocesses nicht als eine Verbesserung desselben zu betrachten wäre.

„Wir sind Hrn. Clay für seine sorgfältigen Versuche über die verhältnißmäßige Festigkeit des Puddelstahls und des Eisens zu Dank verpflichtet. Die nachgewiesene bedeutende Festigkeit des Puddelstahls verbürgt dessen vortheilhafte Anwendbarkeit beim Eisenbahnwesen, dem Schiffbau und zu anderen Zwecken.

„Nur darin kann ich Hrn. Clay nicht beistimmen, daß der Gußstahl zu Geschützen unbrauchbar sey.12) Seine auf Schwindung sich beziehenden Bemerkungen sind im Allgemeinen richtig, es ist aber zu berücksichtigen, daß die krystallinische Textur des Gußstahls bei den verschiedenen Temperaturgraden, auf welchen man ihn in die Formen gießt, sehr verschieden wird. In Sheffield wird viel Gußstahl zu gezogenen Gewehrläufen für Amerika verarbeitet, und auch auf dem Festlande verwendet man ihn dazu. Aller Stahl muß zu solchen Zwecken geschmiedet werden, aber der Gußstahl erheischt dieß für Geschütze nicht in so hohem Grade wie Schmiedeeisen oder Puddelstahl. Mögen schmiedeiserne Geschütze auch noch so sorgfältig angefertigt worden seyn, so kann man doch stets ihre baldige Unbrauchbarkeit erwarten, weil keine Schweißung mit absoluter Vollkommenheit ausgeführt werden kann, wenn zwei Oxydhäute zwischen den zusammen zu schweißenden Metallflächen befindlich sind, wie es beim Packetiren des |54| Eisens und Stahls der Fall ist; es muß daher durch die fortdauernden Stöße, welche durch die Schüsse veranlaßt werden, die Schweißung und somit der ganze Zusammenhang bald gelockert werden.

„Was nun die Kosten des Puddelstahls betrifft, so dürfte es Hrn. Clay noch nicht bekannt seyn, daß in Sheffield jetzt ein Stahl dargestellt wird, der wohlfeiler und eben so gut, wo nicht in mancher Beziehung besser als Puddelstahl ist. Derselbe wird durch Verpuddeln des oben erwähnten Feineisens gewonnen; die gepuddelten Stäbe werden mit 18 Shilling weiteren Kosten per Tonne in den Stahl verwandelt, der zu Sheffield auf den Markt kommt. Der Unterschied zwischen beiden Arten von rohem Stahl besteht darin, daß während der verwandelte einen gewissen Theil des Kohlenstoffs bloß absorbirt hat, dagegen im Puddelstahl der Kohlenstoff chemisch gebunden ist. Diese letztere Eigenschaft macht den deutschen natürlichen (Schmelz-)Stahl zur Anfertigung der Grubengezähne geeigneter als den englischen Stahl, weil er seinen Kohlenstoff bis zuletzt zurückhält.“

Nachtrag.

Nach dem Vortrage der Clay'schen Abhandlung entstand zwischen mehreren Mitgliedern der Gesellschaft eine Discussion über den Puddelstahl, der wir Folgendes entnehmen:

Hr. C. May betrachtet diese Erfindung als den Beginn einer sehr wichtigen Bewegung im Eisenhüttengewerbe, denn ein großer Dienst kann den Gewerben sowie der ganzen menschlichen Gesellschaft nur durch die Fabrication eines Stahls geleistet werden, welcher weniger zu feineren Werkzeugen, als zu Schienen und ähnlichen Zwecken zu benutzen ist, und nicht viel mehr kostet als das jetzt zur Stahlfabrication angewendete Material. Dann könnten stählerne Schienen angefertigt werden, welche nur etwa 50 Proc. mehr kosten als die bisherigen eisernen; aber auch zu dem ganzen rollenden Material und zu anderen Constructionen auf Eisenbahnen etc. könnte er verwendet werden. Der Redner blickt daher hoffnungsvoll auf den Proceß, und obgleich derselbe jetzt noch mangelhaft ist, z.B. wegen des starken Zuschlags von Gahrschlacken und Hammerschlag, zweifelt er nicht, daß weitere Erfahrungen zu wesentlichen Verbesserungen führen werden.

Hr. Clay bemerkte zur Beantwortung mehrerer an ihn gestellten Fragen folgendes: – Das in dem Riepe'schen Patent erwähnte Mangansuperoxyd (Braunstein) sey kein wesentliches Element dieser Stahlfabrication und werde auch von dem Patentnehmer nicht als solches angesehen. Dagegen scheinen die vielen bei dem Proceß verwendeten Gahrschlacken |55| zum Gelingen desselben absolut nothwendig zu seyn, da sie das geschmolzene Eisen gegen die Einwirkung der Luft zu schützen haben. Daß der Puddelstahl zu Grubengezähen besonders brauchbar sey, könne er nach den in einigen Bergwerken von Nordwales gemachten Erfahrungen bestätigen. Die Productionskosten dürften bei größerer Erfahrung in diesem Betriebszweige noch sehr vermindert werden, und am Ende diejenigen des gepuddelten Eisens nur um 10 bis 20 Proc. übersteigen. Die abweichenden Resultate welche beim Probiren der Stahlstäbe mit der Liverpooler Maschine und derjenigen der Mersey-Werke erhalten wurden, rühren von der Anwendung verschiedener Stahlstäbe her, die Differenzen sind aber nicht so groß, als bei den im Mallet'schen Werke aufgeführten Proben. Die probirten Stahlstäbe hatten eine Stärke von 1/2 Zoll im Quadrat und die Festigkeit wurde auf zöllige berechnet. Die letztere Probirmaschine war eine starke Schnellwaage, welche mit dem einen Ende des Stabes verbunden wurde, während das andere in einer starken Sohlplatte befestigt war; das Gewicht wurde nun so lange vermehrt, bis der Bruch erfolgte. Die Stahlplatten, von denen viele Tonnen mit gutem Erfolg ausgewalzt und probirt wurden, zeigten im Allgemeinen dieselbe mittlere absolute Festigkeit wie die Stäbe; sie lassen sich sehr leicht, sowohl warm als kalt bearbeiten, hauptsächlich mit dem Meißel, werden auch nicht so leicht angefressen, als eiserne Platten.

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Die Beschreibung seines Patents wurde im polytechn. Journal Bd. CXVIII S. 207 mitgetheilt. A. d. Red.

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Report of Experiments on the Strength and other Properties of Metals for Cannon, made by Officers of the United States Ordnance Departement. London: Trübner.

|50|

Wie es in Deutschland bereits durch eine lange Praxis bewiesen ist.

|50|

Wie es in Westphalen schon der Fall ist.

|53|

Sanderson feint das Roheisen durch Zuschlagen von Eisenvitriols welcher sich in Eisenoxyd verwandelt; man s. die Beschreibung seines Verfahren, im polytechn. Journal Bd. CXLIV S. 463. A. d. Red.

|53|

Ueber diesen Gegenstand haben die im polytechnischen Journal mitgetheilten Arbeiten des braunschweigischen Artillerie-Oberstlieutenants Orges, sowie die Versuche der preußischen und französischen Artillerieofficiere hinlänglich entschieden. A. d. Red.

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