Titel: Johnson's Verbesserungen im Stahlschmelzen für große Gußstücke.
Autor: Johnson, John Henry
Fundstelle: 1859, Band 154, Nr. XXVI. (S. 107–111)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj154/ar154026

XXVI. Verbesserungen im Stahlschmelzen für große Gußstücke, und Verfahren zum Schmelzen des Stahls im Flammofen ohne Tiegel; als Mittheilung patentirt für Heinrich Johnson in London und Glasgow.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions, Septbr. 1859, S. 190.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Diese Erfindung (patentirt in England am 31. December 1858) bezieht sich auf neue Processe beim Stahlschmelzen, wodurch man in den |108| Stand gesetzt wird, auf einmal sehr große gegossene Gegenstände darzustellen, z.B. Geschütze von schwerem Kaliber; durch diese Erfindung werden auch die gewöhnlichen kostspieligen Schmelztiegel entbehrlich, und überdieß wird eine große Ersparniß an Brennmaterial erzielt. Die wesentlichen Punkte dieser Erfindung sind:

1) Die Anwendung von Flammöfen beim Stahlschmelzen, in welche die Materialien zur Gußstahlerzeugung eingebracht und worin sie gegen die Einwirkung der Flamme und des Rauches geschützt werden; dieses Schutzmittel besteht in einer auf dem Stahlmaterial liegenden Schicht von neutraler oder basischer Schlacke, welche schon vorher oder während des Processes geschmolzen wird. Die geeignetsten Schlacken hierzu sind die bei Holzkohlen- oder auch bei Kohks-Hohöfen fallenden, welche entweder allein oder in Verbindung mit anderen Materialien angewendet werden.

2) Ein neues Verfahren zur Gußstahlgewinnung, welcher erzeugt wird, indem man Cementstahl oder auch Rohstahl (Schmelz- oder Puddelstahl) auf den Herd eines Flammofens bringt und auf vorher angegebene Weise mit geschmolzenen Schlacken bedeckt.

3) Die Anwendung eines Flammofens, dessen Herd von Unten her durch einen Canal geheizt wird, so daß die Flamme frei unter dem Herde circuliren und ein Brennmaterial von geringer Qualität benutzt werden kann.

4) Die Anwendung brennbarer Gase (von Hohöfen oder Gasgeneratoren) bei der Erzeugung und dem Schmelzen des Stahls nach obigem Proceß.

5) Die Benutzung eines großen Behälters, welcher auf eine hohe Temperatur erhitzt wird und zur Aufnahme des nach dem bisherigen Verfahren in den gewöhnlichen Tiegeln geschmolzenen Gußstahls dient, wenn große Artikel gegossen werden sollen.

6) Die Anwendung von neutralen oder basischen Schlacken als schützende Schicht auf der Oberfläche des Stahls während dessen Schmelzung im Flammofen, und insbesondere die Benutzung der Hohofenschlacken vom Holzkohlen-, Steinkohlen- oder Kohlsbetriebe; deßgleichen die Anwendung von Glasscherben, welche aber bleifrei seyn müssen, endlich die Benutzung von neutralen oder basischen schmelzbaren Silicaten erdiger Basen.

Wir wollen nun den zum Stahlschmelzen dienenden Flammofen beschreiben.

Fig. 20 ist eine Seitenansicht dieses Ofens;

Fig. 21 ist ein senkrechter Langendurchschnitt desselben, nach der Linie CD in Fig. 22;

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Fig. 22 ist ein horizontaler Durchschnitt desselben, nach der Linie AB in Fig. 21;

Fig. 23 ist ein Querdurchschnitt nach der Linie EF in Fig. 22.

Das Zurückströmen der Flamme, um die untere Fläche der Herdsohle zu feuern, wird durch einen weiten Canal a bewirkt, welcher mit dem Feuerungsraum b durch den Fuchs c in Verbindung steht; letzterer befindet sich am hintern, dem Rost entgegengesetzten Ende des Ofens, und vor ihm ist eine niedrige Brücke d angebracht. Der weite Canal a ist fast horizontal und so angeordnet, daß er den untersten Theil des Herdes f erhitzt, welcher sich am leichtesten abkühlt. Dieser Canal besteht an seinem obern Theil aus einem Bogen, welcher aus feuerfestem Sandstein oder Ziegelsteinen der besten Sorte construirt ist. Ueber diesem Bogen befindet sich die Herdsohle f und wird von dem Bogen getragen. Der Canal a dehnt sich bis zu der Feuerbrücke c aus, wo er in rechtwinkeliger Richtung mit dem horizontalen Canal g verbunden ist, durch welchen die Flamme entweicht. Dieser Canal g führt die Flamme sofort zu dem Nebenofen Y, welcher rechtwinkelig auf dem Flammofen X steht und die Muffel Z umschließt, welche den Zweck hat, das Material zur Stahlfabrication und die Schlacken vorzuwärmen, sowie auch die Luft zu erhitzen, durch welche die Verbrennung in dem Hauptofen bewirkt wird. Diese warme Luft wird dem Flammofen entweder durch eine Anzahl von Formen in der Feuerbrücke oder durch eine Röhre n zugeführt, die in dem Aschenkasten p endigt, welcher zu dem Ende mit der Thür q verschlossen ist. Werden Windformen angewendet, so ist der Herd des Ofens massiv hergestellt und hat eine geringe Neigung von der Feuerthür ab niederwärts.

In der Mauer des Ofens, in derselben Front mit dem Schürloch, ist eine Oeffnung in der Ebene des Herdes angebracht, durch welche die von dem Brennmaterial erzeugte Schlacke ausfließen kann. Um das Schmelzen der Schlacke zu bewirken, wird eine ihrer Zusammensetzung entsprechende Menge von Kalk oder Sand zugesetzt, es kann aber auch als Zusatz Schlacke von dem Stahlschmelzproceß oder von Hohöfen angewendet werden. Letztere Schlacke darf aber nur mit großer Vorsicht und in geringen Mengen angewendet werden, um die Ofenwände nicht zu beschädigen. Es ist zweckmäßig die Herdsohle von feuerfestem Sandstein herzustellen, welcher sorgfältig behauen ist und dessen Fugen mit feuerfestem Thon verbunden werden; auch große Ziegelsteine, von dem besten feuerfesten Thon, die in der höchsten Temperatur gebrannt worden sind, kann man benutzen. Wird ein Canal unter dem Herde angewendet, wie die Abbildungen zeigen, so muß eine Abstichöffnung vorgerichtet werden, um den Stahl zu sammeln, welcher bei einer Beschädigung des Herdes entweicht.

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Wie schon bemerkt, können diese Oefen sehr zweckmäßig mit Gasen gefeuert werden, welche entweder einem Hohofen entzogen oder in besonderen Generatoren mittelst wohlfeiler Brennmaterialien erzeugt werden. Die zum Verbrennen der Gase erforderlichen Einrichtungen brauchen wir als bekannt nicht zu beschreiben. Wenn man bei Benutzung dieser Gase heiße Gebläseluft und einen geeigneten Apparat zum Vermischen der Gasströme mit der Luft anwendet, so kann man stets eine hinreichend hohe Temperatur erhalten, um auch den strengflüssigsten Stahl zu schmelzen.

In einigen Fällen, wenn besondere Stahlsorten erforderlich sind, dürfte es zweckmäßig seyn das Schmelzen des Stahls in Tiegeln auf gewöhnliche Weise vorzunehmen; wenn aber große Gegenstände aus Stahl gegossen werden sollen, wobei die Formen nach und nach aus den einzelnen Tiegeln gefüllt werden müssen, so hat dieses Verfahren den Nachtheil, daß sehr leicht Schlacken mit in die Form kommen und in der Stahlmasse zurückbleiben. Dieses nach einander vorgenommene Eingießen kleiner Stahlmengen veranlaßt auch häufig Blasen, wodurch die Gleichartigkeit der Güsse sehr beeinträchtigt wird. Indem man nun als Zwischenmittel den Flammofen mit der schützenden Schlackenschicht anwendet, kann man diesen Nachtheilen abhelfen. Bei Ausführung dieses Theils der Erfindung wird der Flammofen einige Zeit vor dem Ausgießen der Tiegel auf eine hohe Temperatur gefeuert und der Herd mit einer einige Zoll starken Schicht von geschmolzenen Schlacken bedeckt. Dann stellt man in dem Gewölbe des Ofens über dem tiefsten Theil des Herdes eine Oeffnung her, durch welche man den in den Tiegeln geschmolzenen Stahl nach und nach auf den Herd ausgießt, entweder direct oder besser vermittelst Röhren aus feuerfestem Thon; in letzterm Falle bleibt das Metall während des Eingießens in den Ofen gegen die Einwirkung der Flamme geschützt. Sobald der geschmolzene Stahl den Herd erreicht hat, sinkt er durch die Schlackenschicht auf den Boden desselben, wo er sich anhäuft. Das geschmolzene Metall muß gut umgerührt werden, um es gleichartig zu machen; allenfallsige Schlacken aus den Tiegeln sammeln sich auf der Oberfläche. Nachdem man die Formen in die Nähe des Ofens gebracht hat, öffnet man die Abstichöffnung und läßt den Stahl in einer Operation direct in die Formen laufen. Auf diese Weise erhält man vollkommen gesunde Güsse.

Die Idee, einen vorher erhitzten Zwischenbehälter für große Stahlgüsse anzuwenden, kann auch auf die Art ausgeführt werden, daß man einen großen Tiegel benutzt, welcher äußerlich erhitzt wird und an seinem untern Theil mit einer Abstichöffnung und einem Canal versehen ist. Dieser Tiegel wird in einen cylindrischen oder conischen Raum gebracht, |111| welcher mit Steinkohlen oder Kohks gefeuert wird und durch einen beweglichen Deckel verschlossen werden kann. Um die Oberfläche des Stahls in dem Tiegel zu schützen, muß eine Quantität Schlacken hineingebracht und darin geschmolzen werden. Der vorher in kleineren Tiegeln geschmolzene Stahl wird durch eine über dem großen Sammeltiegel angebrachte Oeffnung in letztern gegossen, und nachdem derselbe gefüllt ist, der Stahl gehörig umgerührt und durch die Abstichöffnung in die Form abgelassen. Der durch den Bessemer'schen Proceß dargestellte Stahl kann sehr vortheilhaft diesem Schmelzverfahren unterworfen werden, wenn man ihm dabei eine gewisse Menge von reichem Eisenerz zuschlagt.

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