Titel: Zobel, zur Erklärung des Puddelprocesses.
Autor: Zobel, Otto
Fundstelle: 1859, Band 154, Nr. XXVII. (S. 111–130)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj154/ar154027

XXVII. Zur Erklärung des Puddelprocesses; von Otto Zobel.

Einiges über die für den Puddelproceß wichtigen Schlacken.

Die Schlacken, welche überhaupt in Puddel- und Schweißöfen fallen, deren Vorkommen wenigstens für die in jenen Oefen vorgehenden chemischen Processe von Wichtigkeit ist, sind einbasische Kieselsalze, deren hauptsächlichste Basis Eisenoxydul ist, und welche mehr oder minder Eisenoxyd-Oxydul in sich aufgelöst enthalten. Ihr Gehalt an Kieselsäure scheint gewisse Gränzen nicht zu überschreiten (47 Proc.).26)

Diese Schlacken, im Allgemeinen Frischschlacken genannt, theilt man ein in Rohschlacken und Garschlacken, eine Bezeichnung, welche von ihrer oxydirenden Einwirkung (Gare) auf die fremden Beimengungen des Roheisens (auf Kohlenstoff und Silicium) herrührt. Das Eisenoxydul kommt auch durch gewisse äquivalente Theile von Manganoxydul, Kalk, Magnesia, auch wohl Kali und Natron vertreten vor, die Kieselsäure auch wohl durch Thonerde, doch stets nur in sehr geringen Mengen (vielleicht Mn O ausgenommen), so daß der Charakter des Eisenoxydulsalzes wohl nicht wesentlich dadurch verändert wird.

Zu den Rohschlacken gehört:

1) das Bisilicat vom Eisenoxydul (nach der chemischen Nomenclatur zweidrittel-kieselsaures Eisenoxydul = 3FeO + 2SiO₃), bei |112| welchem der Sauerstoff in der Kieselsäure doppelt so groß ist als im Eisenoxydul. Es enthält 47 Proc. SiO₃ und 53 Proc. FeO. – Dieses Silicat kommt für sich allein höchst selten vor, höchstens unvollkommen geflossen in der Sohle der Schweißöfen. Häufiger kommt es vor in Verbindung mit dem

2) Singulosilicat von Eisenoxydul FS (drittel-kieselsaures Eisenoxydul = 3FeO + SiO₃), bei welchem der Sauerstoff der Basis gleich dem der Säure ist.

Es enthält in 100 Theilen circa 30 Proc. SiO₃
und 70 Proc. FeO.

Es ist im kalten Zustande eine metallglänzende, spröde, durchweg verglaste Masse, deren muschliger Bruch in den verschiedensten Farben spielt. Es kommt krystallisirt vor in der Krystallform des Chrysoliths, mit einem spec. Gewicht von 3,88–4,14. Wichtiger für den Hüttenmann sind seine Eigenschaften im geschmolzenen Zustande. Es ist ein leichtflüssiges (jedenfalls eines der leichtschmelzbarsten) und dünnflüssiges Silicat. Sein Bildungspunkt ist nach Scherer 1789° C. – Es zeichnet sich im geschmolzenen Zustande durch einen lebhaften Glanz vor der Flamme des Ofens aus. Diesen Glanz behält die Schlacke auch nach dem Erkalten an der Oberfläche, wie man dieß bei einem guten Gange eines Stahlpuddelofens am Gezähe zu sehen Gelegenheit hat. Es ist dieser Glanz eine vortreffliche Eigenschaft, um dieses Silicat (welches noch zu den Rohschlacken gehört) von den Garschlacken zu unterscheiden. Die am Gezähe haftende und erkaltete Garschlacke glänzt nicht. – Noch sicherer unterscheiden sich diese Schlacken durch die Farbe ihres Lichtes. Dieß Singulosilicat hat geschmolzen ein viel gelb-rotheres Licht, während die Garschlacken mehr ein weißes Licht zeigen. Ferner ist dieses Silicat frisch (und nicht saiger wie die Garschlacken), d.h. es erstarrt durch seine ganze Masse zugleich, ohne durch einen teigartigen Zustand hindurchzugehen. – Durch Hinzutreten von Eisenoxyd-Oxydul verliert dieß Silicat viel von seinen charakteristischen Eigenschaften, besonders aber an Glanz und Dünnflüssigkeit.

Es kommt in dieser Reinheit selten, doch mehr oder minder mit dem Bisilicat gemengt in Schweißöfen vor als Fuchsschlacke.

Analyse I. Eine Schweißofenschlacke aus Althütten in Böhmen enthielt nach Feistmantel:

Kieselerde 35,13 mit 18,26 Sauerstoff.
Eisenoxydul 59,97 „ 13,33 Sauerstoff
Magnesia 4,88 „ 1,89 „
––––––––––––––––––––
99,98 15,22
|113|

Sie entspräche also ungefähr dem Ausdruck F⁶S⁷. Ihr Schmelzpunkt ist 1650° C., also etwas höher als die Schweißhitze.

Analyse II. Eine dergleichen aus Lohhütte in Siegen, welche daselbst zum Rohstahlpuddeln zugeschlagen wurde (spec. Gew. 4,167), enthielt nach Schnabel:

Kieselsäure 25,4 mit 13,20 Sauerstoff
Thonerde 5,0 „ 2,34 „
Eisenoxyd 3,1 „ 0,93 „
Eisenoxydul 66,8 „ –––––––––––––
––––––– 14,84 Sauerstoff; 16,47 Sauerstoff.
100,3

Rechnet man Thonerde und Eisenoxyd zu den elektronegativen Bestandtheilen, so ist diese Schlacke ähnlich wie jene zusammengesetzt.

Ferner kommt diese Schlacke im Puddelofen vor, und zwar zeigt sie sich, wie wir später sehen werden, beim Aufkochen, besonders beim Puddeln von Stahl und Feinkorneisen.

Analyse III. Eine solche Schlacke aus dem Stahlpuddelofen zu Lohhütte in Siegen enthielt nach Schnabel:

Kieselerde 26,0 mit 13,51 Sauerstoff
Thonerde 6,8 „ 3,18 „
Eisenoxydul 55,9 „ 12,42 Sauerstoff
Manganoxydul 10,5 „ 2,36 „
Kalk 0,6 „ 0,17 „
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
99,8 14,95 Sauerstoff 16,69 Sauerstoff.

Diese Schlacke war bei einem sehr rohen Ofengange gefallen, bei gutem reinen Puddelstahl. Das spec. Gewicht derselben beträgt 3,643.

Analyse IV. Eine andere Schlacke daher, bei etwas garerem Gange gefallen, enthielt nach Demselben:

Kieselerde 23,5 mit 12,21 Sauerstoff
Thonerde 3,3 „ 1,54 „
Eisenoxydul 66,0 „ 14,67 Sauerstoff
Manganoxydul 8,4 „ 1,89 „
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
101,2 16,56 Sauerstoff 13,75 Sauerstoff.

Diese Schlacke ist also schwächer silicirt. Spec. Gew. 4,127.

3) Das wichtigste Agens für die Förderung des Frischprocesses im Puddelofen sind die Garschlacken, unter denen man im Allgemeinen die geringer silicirten Eisenoxydulschlacken oder solche versteht, welche viel Eisenoxyd-Oxydul (Hammerschlag, 6FeO + Fe₂O₃) enthalten. Sie kommen in den verschiedenartigsten Atomgruppirungen vor, und können mit Basen (Eisenoxydul und Oxyd-Oxydul) bis zur Unschmelzbarkeit übersättigt seyn.

|114|

Das wichtigste Silicat darunter, auf dessen Betrachtung wir uns hier beschränken, ist das Subsilicat Fe₂S oder sechstel-kieselsaure Eisenoxydul (6FeO + SiO₃), bei welchem der Sauerstoff im Eisenoxydul doppelt so groß ist, als in der Kieselsäure.

Es enthält auf 17,4 Proc. Kieselsäure,
82,6 Proc. Eisenoxydul,

so daß also auf 1 Atom Kieselsäure 2 Atome FeO kommen, während bei dem Singulosilicat auf 1 Atom Kieselsäure 1 Atom FeO kommt. Es ist krystallinisch, hat eisenschwarze Farbe und schwachen Metallglanz. Geschmolzen hat es ein weißeres Licht als das Singulosilicat, ist weniger glänzend an der Oberfläche und ist saiger. Diese Eigenschaften sind es gerade, welche dem geübteren Auge einen sichern Maaßstab zur Unterscheidung desselben von der Rohschlacke, zur Erkennung des Ofenganges an die Hand geben.

Seine wichtigste Eigenschaft ist sein Verhalten zum geschmolzenen Roheisen, welches nach Scherer 27) auf Folgendem begründet ist:

Wird Eisen, welches durch Kohlenstoff, Silicium, Schwefel und andere leicht oxydirbare Stoffe verunreinigt ist, mit sechstel-kieselsaurem Eisenoxydul zusammengeschmolzen, oder doch so stark erhitzt, daß das Eisen sich erweicht und das Silicat schmilzt, so wird die Hälfte des in letzterem vorhandenen Eisenoxyduls in metallisches Eisen und Sauerstoff zerlegt, und dieser Sauerstoff oxydirt die leicht oxydirbaren Stoffe, mit denen das Eisen verunreinigt war. Aus der Kohle entsteht auf diese Weise Kohlenoxydgas, aus dem Silicium Kieselsäure und aus dem Schwefel schweflige Säure, während das Sechstel-silicat zu einem Drittelsilicate umgewandelt wird.“

Aus dem Roheisen entsteht auf diese Weise Schmiedeeisen. Diese garende Eigenschaft besitzen auch die freien Oxyde des Eisens, das Oxydoxydul (als Hammerschlag und Magneteisen), selbst noch wenn sie mit den Kieselsalzen des Eisens sich zu Doppelsalzen verbunden haben. Wenigstens hat die Erfahrung bereits über ihre Verwendbarkeit entschieden.

Diese Garschlacken bilden den festen Herdboden des Puddelofens.

Analyse V. Eine solche Schlacke aus Rakonitz in Böhmen enthielt nach Feistmantel:

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Kieselsäure 18,403 mit 9,56 Sauerstoff
Thonerde 6,023 „ 2,82 „
Eisenoxydul 65,075 „ 14,46 Sauerstoff
Kalk 5,173 „ 1,48 „
Magnesia 4,915 „ 1,95 „
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
99,589 17,89 Sauerstoff 12,38 Sauerstoff.

Diese Schlacke wäre demnach als ein Gemenge von Sub- und Singulosilicat zu betrachten, und würde genau ein Subsilicat seyn, wenn man die Thonerde zu den Basen rechnete.

Analyse VI. Eine andere Schlacke, und zwar tafelartige Krystalle aus den Blasenräumen an der obersten Stelle des im Ofen zurückbleibenden Schlackenherdes aus Rakonitz, enthielt nach Demselben:

Kieselsäure 8,96 mit 4,66 Sauerstoff
Thonerde 9,89 „ 4,63 „
Eisenoxydul 60,49 „ 13,44 Sauerstoff
Kalk 13,25 „ 3,78 „
Magnesia 7,40 „ 2,87 „
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
99,99 20,09 Sauerstoff 9,29 Sauerstoff,

also ziemlich genau ein Subsilicat.

Analyse VII. Die Schlacke, welche bei den Versuchen von Calvert und Johnson28) im Puddelofen zurückblieb, enthielt:

Kieselsäure 16,53 mit 8,59 Sauerstoff
Eisenoxydul 66,23 „ 14,29 Sauerstoff
Manganoxydul 4,90 „ 1,10 „
Kalk 0,70 „ 0,20 „
Thonerde 1,04 „ 0,49
Schwefeleisen 6,80 ↗
Phosphorsäure 3,80
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
100,00 15,59 Sauerstoff 9,08 Sauerstoff,

also auch eine stark basische Garschlacke.29)

Die Analysen V, VI und VII, auf welche ich später zurückkommen werde, beweisen also das Auftreten jener Subsilicate (Garschlacken) in der im Ofen zurückbleibenden Schlacke, wenigstens wenn auf gares sehniges Eisen gearbeitet wird; also dürfte für solches Product auch die Schlacke, welche unter Hämmern und Quetschwerken aus den Luppen ausgepreßt wird, eine ähnliche Zusammensetzung haben.

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Eine sehr kräftige Garschlacke, welche für sich sehr strengflüssig und jedenfalls sehr schwach silicirt ist, findet sich oft am oberen Rande der Kühlung an den Ofenwänden abgesetzt. Sie ist porös und sehr geeignet zur Herstellung eines neuen Schlackenbodens im Ofen; ihr Ansehen deutet darauf hin, daß eine leichtflüssigere Masse aus den strengflüssigeren Theilen herausgeflossen ist, ähnlich wie dieß beim Rösten von Puddelschlacken der Fall ist (wo man die Garschlacken für den Puddelproceß wieder gewinnen will).

Hammerschlag, Magneteisen wirken auch garend, ersterer wird auch als Zuschlag viel angewendet.

Ueber die relative Schmelzbarkeit jener Silicate stimmen die Ansichten der Metallurgen nicht in allen Stücken überein, und obige Ansichten, welche sich zum Theil auf den Schmelzpunkt, zum Theil aber auf den Bildungspunkt beziehen, sind ohne Anhalt. Darin stimmen sie überein, daß die höher silicirten Schlacken strengflüssiger sind, das Trisilicat strengflüssiger als das Bisilicat, und dieses wieder strengflüssiger als das Singulosilicat ist; ob aber das Subsilicat noch leichtflüssiger ist, darüber sind die Meinungen verschieden, und ich glaube, daß auch hier eine Gränze stattfindet, bei welcher die sehr basischen Schlacken wieder strengflüssiger werden. Die Erfahrung liefert unter andern den Beleg, daß sich eine Schweißofenschlacke (nahezu Singulosilicat) und Kühltrogschlacke (darüber weiter unten) leichter in einem neuen Ofen zu einem Herd einschmelzen läßt als andere Eisensilicate, die im Walzwerk vorkommen (Zängeschlacke etc. vom Eisenpuddeln).

Daß Eisenoxydsilicate in den Puddelschlacken auftreten, dürfte zu bezweifeln seyn, weil kieselsaures Eisenoxyd zu den unschmelzbaren Silicaten gehört. Wo Eisenoxyd auftritt, muß es als elektronegativer Körper auftreten.

Betrachtungen über den Puddelproceß selbst.

Nachdem der Schlackenherd des Ofens von dem letzten Satz wieder hergestellt ist, wird das Roheisen eingesetzt und nach und nach zu einer dünnflüssigen Masse eingeschmolzen oder doch in einen breiartigen Zustand gebracht.

So wie nun das Roheisen allmählich vor der oxydirenden Einwirkung der Flamme tropfenweis auf den Boden fällt, geht mit demselben ein Proceß vor sich, welcher mit dem Ausdruck Feinen bezeichnet wird. Es wird das Silicium in Kieselsäure umgewandelt und von den basenreichen Schlacken aufgenommen; es wird der mechanisch gebundene Kohlenstoff in |117| chemisch gebundenen umgewandelt, aus dem grauen Roheisen wird ein weißes. Vielleicht erfolgt zu dieser Periode des Einschmelzens auch die Ausscheidung von Phosphor bis zu einem gewissen Grade, wie dieselbe doch sonst bei dem Feinproceß vor der Einwirkung des Windes erfolgt.

Daß die Ausscheidung von Silicium gerade am stärksten jetzt erfolgt, haben die schätzbaren Analysen von Calvert und Johnson unzweifelhaft festgestellt; aber auch die Erfahrung spricht dafür, daß durch das Umschmelzen des Roheisens im Flammofen dasselbe an Silicium verliert, wobei es dichter und fester wird und zum Weißwerden hinneigt. Eine hohe Temperatur scheint diese Abscheidung zu begünstigen; und deßhalb hat es sich auch beim Verpuddeln von stark siliciumhaltigem Roheisen als sehr gut bewährt, den eingeschmolzenen Satz mit einigen Haken bei voller Hitze zu bearbeiten, bevor man die eigentliche Oxydation des Kohlenstoffs einleitet. Ich verweise dabei auf das Beispiel der durch ihre Fabricate (besonders ihr Feinkorneisen) bekannten Pielahütte in Oberschlesien.

In dieser Periode des Einschmelzens findet aber noch eine andere Reaction statt, die zur Erklärung des Frischprocesses von größerer Wichtigkeit zu seyn scheint, nämlich eine Oxydation des Eisens vor der Einwirkung der Flamme, welche nicht unbedeutend ist. Daß beim Einschmelzen von Roheisen im Puddelofen eine Oxydation von Eisen stattfindet, dafür spricht der ziemlich hohe Eisenverlust, den man beim Umschmelzen von Roheisen in Gießereiflammöfen erleidet. Derselbe betrug im Jahre 1855 auf dem k. preuß. Hüttenwerk zu Gleiwitz durchschnittlich 10,6 Proc. Dafür spricht ferner der Umstand, daß man beim Verpuddeln großer Gußstücke, welche eine längere Zeit zum Einschmelzen brauchen, einen viel höhern Abgang hat. Aus demselben Grunde ist der Abgang in kalt gehenden Oefen größer, und eben deßhalb gibt die erste Charge nach einem Stillstand weniger Ausbringen. Am klarsten zeigt eine während des Einschmelzens herausgenommene Probe die stattfindende Oxydation des Eisens. Das allmählich erweichende Roheisen zeigt an den Stellen, wo zuerst einzelne Theile desselben flüssig wurden, in dem noch zurückgebliebenen festen Theile eine poröse schwammige Masse, welche über und über mit Oxyd bedeckt ist.

Dieses Eisenoxyd-Oxydul (wahrscheinlich 6FeO + Fe₂O₃, Hammerschlag30) gibt das wesentlichste Agens zu dem nachfolgenden Frischproceß, |118| der Verbrennung des Kohlenstoffs. Es tritt dasselbe zum Theil an das während der Zeit und nachher sich ausscheidende Silicium, zum Theil aber an die im Ofen zurückgebliebene Schlacke, welche allmählich schmilzt und das specifisch schwerere Eisen bedeckt, und macht dieselbe basenreicher, d. i. zu einer Garschlacke, wenn schon dieselbe häufig (beim Puddeln von sehnigem Eisen) an und für sich zu den Subsilicaten gehört. Vergl. Analyse V bis VII.

Nach Calvert und Johnson, deren Roheisen nicht gerade zu den siliciumarmen Sorten gehörte, gingen bis nach dem Einschmelzen 2,720–0,197 also 2,523 Proc. Silicium verloren. Um die daraus gebildete Kieselsäure zu 3FeO, SiO₃ zu verschlacken, sind 10,04 Gewichtstheile pro 100 Eisen (Abbrand) erforderlich. Es dürfte der Verlust an Eisen aber zu Anfang viel beträchtlicher seyn, da von jenem Eisen wieder ein Theil reducirt wird, und ein Materialverlust von 10 Proc. ohnehin schon zu den günstigsten Betriebsresultaten gehört.

Ist nun das Einschmelzen des Einsatzes so weit gediehen und die Masse tüchtig durcheinandergerührt, so pflegt man die Verbrennung des Kohlenstoffs einzuleiten, indem man den Einsatz etwas abkühlt, entweder durch Schließen des Registers, durch Hineinwerfen von Schlacke (gewöhnlich Garschlacke, die dann aber gleichzeitig als Reagens wirkt) oder auch wohl, wie dieß früher geschah, durch Hineingießen von Wasser.

Mit dem Eisen ist auch die im Ofen befindliche Frischschlacke eingeschmolzen und schwimmt auf dem Eisen, wovon man sich leicht durch geschöpfte Proben überzeugt. Eine Oxydation des Kohlenstoffs durch die mit der Flamme fortgeführte Verbrennungsluft oder durch deren Kohlensäure ist also nicht mehr gut möglich; wenigstens muß eine Oxydation der bei zu heftigem Rühren herausgeschleuderten Eisentheilchen als unwesentlich bezeichnet werden, da mit vorsichtigem Rühren dasselbe erreicht wird, nämlich eine Berührung des in dem Roheisen gelösten Kohlenstoffs mit der Schlacke. Hierin und in dem oben S. 114 erwähnten Verhalten des Subsilicates von Eisenoxydul gegen geschmolzenes Roheisen, finden wir die Erklärung für die weitere Verbrennung des Kohlenstoffs, das Frischen. Mag immerhin beim Rühren noch ein Theil des Eisens verschlackt werden und eben dadurch zur Verbrennung des Kohlenstoffs beitragen, rationell wäre ein darauf allein basirtes Verfahren nicht zu nennen, da auf diese Weise dem Eisenverlust keine Gränze gesetzt ist, während von dem Subsilicat sich nur so viel zur Oxydation des Kohlenstoffs zersetzt, als durch die vorhandene Menge desselben bedingt wird, wobei man noch ein sonst werthloses Material verwerthet. Es dürfte dann aber auch schwerlich möglich seyn, bei einem guten Puddelbetrieb mit 10 |119| Proc. Abgang wegzukommen, wenn beim Umschmelzen im Gießereiflammofen allein schon mehr verloren geht, in einem Ofen, dessen ganze Construction doch das Einschmelzen mehr befördert als der von den Seiten und am Boden fortwährend abgekühlte muldenförmige Puddelofen.

Es scheint, als wenn jene Reaction zwischen Garschlacke und Roheisen, d.h. die Zersetzung der ersteren und die Verbrennung des Kohlenstoffs, besser nach einiger Abkühlung, d.h. in dem körnigen teigartigen Zustande der Masse vor sich ginge; weiß man doch aus der Roheisenproduction im Hohofen, daß die Verwandtschaft des Eisens zum Kohlenstoff mit der Temperatur zunimmt, während umgekehrt in dem Eck'schen Gasfeinofen das Roheisen leicht zu frischen anfängt, wenn die Hitze nicht stark genug ist. Man nennt die Operation, durch welche im Puddelofen die Abkühlung bewirkt wird, das Steifmachen oder Andicken des Satzes. Bald darauf bemerkt man an den emporsteigenden blauen Flämmchen von Kohlenoxydgas, daß die Verbrennung des Kohlenstoffs im Innern der Masse beginnt; und in dem Grade als sie sich durch die ganze Masse verbreitet, nimmt der Satz an Volumen zu, er steigt. Dieß ist der beste Beweis dafür, daß die Verbrennung des Kohlenstoffs nicht an der Oberfläche durch die Flamme allein bewirkt wird, sondern durch Reactionen, welche zwischen anderen im Innern der Masse sich befindenden Stoffen vorgehen.

Man beobachtet aber noch mehr. Die Schlacke, welche nach dem Einschmelzen das Roheisen bedeckt, ist meist dickflüssig, schmierig (saiger) und wenig glänzend, alles Eigenschaften, welche mehr den Garschlacken eigen sind. In dem Maaße als die Verbrennung des Kohlenstoffs fortschreitet, der Satz höher und höher steigt, nimmt die Schlacke mehr das Ansehen einer Rohschlacke an; sie wird dünnflüssiger, leuchtet – man kann dieß besonders beim Stahlpuddeln wahrnehmen – in dem eigenthümlichen gelbrothen Lichte, wie es die Schweißofenschlacken geschmolzen zeigen; sie fließt über die Schaffplatte, hat aber zu Anfang noch eine etwas schmierige Consistenz, klebt an der Arbeitsthür in Klumpen, an der Schaffplatte in langen Zapfen. Später, und zwar bei sehr gutem Ofengange, wird sie ganz frisch, fließt wie Wasser über die Schaffplatte, glänzt an der Oberfläche und an dem aus dem Ofen kommenden Gezähe, und dieß sind sichere Vorboten für einen guten Stahl.

Dieses Roherwerden der Schlacke ist in Folgendem begründet. Nach dem Einschmelzen war also durch die bedeutende Verbrennung an Eisen, und wohl auch noch von der vorgehenden Charge, eine gare, mehr basische Schlacke vorhanden. Diese Oxyde zersetzen sich, wie oben bei dem Subsilicat des Eisenoxyduls erwähnt; doch wird wahrscheinlich zuerst das Eisenoxyd von Oxyd-oxydul in Eisenoxydul übergeführt, weil keine von |120| jenen Schlacken aus der spätern Zeit des Puddelprocesses noch Eisenoxyd bei sich führt. Schon während des Einschmelzens wird der größte Theil des Siliciums als SiO₃ in die Schlacke übergeführt, aber auch nachher wird noch Silicium durch die Zersetzung der Garschlacken oxydirt. Subsilicate werden auf diese Weise zu Singulosilicat (Rohschlacke) und reducirtem Eisen:

Si + 2 (6FeO, SiO₃) = 3 (3 FeO, SiO₃) + 3Fe,

so daß durch 1 Atom Silicium 3 Atome Eisen, oder durch 1 Proc. beinahe 4 Proc. Eisen reducirt worden. Das Vorhandenseyn von Eisenoxyd mag dieß Verhältniß wohl um ein Weniges mäßigen, doch läßt sich hierüber keine sichere Rechnung anstellen. Ferner werden hierbei aus 2 Atomen Garschlacke 3 Atome Rohschlacke. Sodann wird durch die Oxydation des Kohlenstoffs selbst die Schlacke in derselben Weise roh gemacht und Eisen reducirt:

3 C + (6FeO, SiO₃) = 3↗CO + (3FeO, SiO₃) 3 Fe.

Durch 1 Atom Kohlenstoff wird also hier 1 Atom Eisen wiedergewonnen. Zum Verbrennen von 1 Pfund Kohlenstoff zu Kohlenoxydgas gehören 1 1/3 Pfund Sauerstoff, welche an 6 Pfd. Eisenoxydul oder 4 2/3 Pfd. Eisen gebunden, letztere werden dadurch reducirt. Wäre der Sauerstoff an 6FeO, Fe₂O₃ gebunden, so würden nur 4,15 Pfd. Eisen reducirt, und durch FeO, Fe₂O (Magneteisen) nur 3 1/2 Pfd. Eisen. Außerdem wird dabei aus 1 Atom Subsilicat 1 Atom Singulosilicat.

Nach den Analysen von Calvert und Johnson sind seit dem Einschmelzen bis zum Aufkochen aus 2,726 Proc. Kohlenstoff 1,647 Proc. geworden, 1,073 Proc. also verbrannt und aus 0,915 Proc. Silicium 0,185 Proc., also 0,730 Proc. zu Kieselsäure umgewandelt worden. Dadurch wären durch F₂S bis zum Aufkochen

5 Proc. = 4 2/3 × 1,073 Proc.
2,92 = 4 × 0,730
–––––––
also circa 7,9 Proc. Eisen reducirt worden,

dagegen sind circa 1,8 Gewichtsprocente an Si und C verloren gegangen, und es blieben demnach noch circa 6,1 Gewichtsprocente, welche dabei wieder gewonnen werden. Die Oxydation des Eisens während des Einschmelzens muß also bedeutend seyn, und vielleicht kann dieser Umstand dazu beitragen, die anfängliche Zunahme an Kohlenstoff zu erklären, welche die Analysen von Calvert und Johnson nachweisen. Jedenfalls erhellt, daß durch ein schnelles Einschmelzen, d.h. durch einen heißgehenden Ofen viel an Eisenverlust erspart werden kann.

|121|

In diesem Rohwerden der Schlacke liegt eine sehr wesentliche Stütze für das Gelingen des Stahlpuddelprocesses, für ein regelmäßiges Unterbrechen der Entkohlung des Eisens, da das Singulosilicat sich nicht mehr in Gegenwart von Kohlenstoff zersetzt; und in einer richtigen Anordnung der Schlacke, wohl passender Zuschläge, unterstützt durch ein passendes Roheisen, ferner in der Sorge für einen heißgehenden Ofen, liegt hier die Hauptaufgabe des Hüttenmannes.

Unter den Roheisensorten werden die hochgekohlten immer bessere Resultate geben; auch habe ich gefunden, daß der Siliciumgehalt des Roheisens durchaus nicht ein so gefährlicher Feind ist, wenn man nur dafür Sorge trägt, daß vor allem die Ausscheidung des Siliciums wirklich erfolge, oder daß der daraus gepuddelte Stahl nicht an einzelnen Stellen zu roh bleibe, was sich dann durch Längenrisse und ein eigenthümliches Funkeln zu erkennen gibt und die Schweißbarkeit dieses Stahles sehr beeinträchtigt. Die feinkörnig grauen Roheisensorten, welche bekanntlich durchschnittlich den größten Siliciumgehalt haben (sowohl bei Holzkohlen als bei Kohks erblasen), habe ich lange Zeit ebenso gleichmäßig zu Stahl verpuddelt als es die sehr manganhaltigen Roheisensorten gestatten.

Warum der Mangangehalt des Roheisens dasselbe so tauglich zum Stahlpuddeln macht, ist uns in vielen Stücken ebenso unklar wie die Einwirkung des Wolframs auf diesen Proceß. Jedenfalls aber wird das Mangan in Folge seiner Verwandtschaft zu Sauerstoff sich eher als das Eisen oxydiren und durch die dabei entwickelte Wärme das Einschmelzen des Eisens befördern. Ferner ist uns von Mangansilicaten nicht bekannt, daß sie sich zersetzen wie die Eisenschlacken (Garschlacken), wohl aber, daß sie sehr dünnflüssig und daher dem Bedecktbleiben der Masse sehr förderlich sind.31)

Es tritt in dieser Periode des Aufkochens noch ein anderer Umstand ein, der den Proceß unterbrechen hilft. Durch das Aufkochen des Satzes wird die anfangs durch einen größeren Ofenraum wirbelnde Flamme immer mehr zusammengedrängt, ihre Wirkungsweise muß intensiver werden. Die muldenförmige Gestalt des Ofens, zuerst nur zu einem kleinen Theil von der Masse bedeckt, ist jetzt ganz bis zur Schaffplatte damit angefüllt, der Puddelofen auf diese Weise mehr dem Schweißofen ähnlich. Die größere Hitze zu dieser Zeit des Processes ist nicht nur durch den Augenschein |122| zu erkennen, sondern sie läßt sich auch aus Vorstehendem natürlich folgern, weil bekanntlich durch das Erniedrigen des Ofengewölbes die Hitze im Ofen erhöht wird und Oefen mit ausgebrannten Gewölben besonders deßhalb mit kaltem Ofengang zusammenhängen. Ebenso wie durch das Abkühlen des Roheisens das Frischen anfangs befördert wurde, ebenso wird die erhöhte Temperatur den Proceß jetzt unterbrechen helfen; und in der That beobachtet man, daß bei dem höchsten Aufkochen die aufsteigenden Bläschen kleiner und weniger werden. Die Stahlpuddler wissen sehr wohl, wie schwierig es ist, in kalt gehenden Oefen regelmäßig Stahl zu machen.

Ich habe die Erfahrung hinlänglich gemacht, von welchem Vortheil für das Stahlpuddeln starke Bodenplatten sind, die der allzugroßen Abkühlung des Ofenraumes von Unten her entgegenwirken, und um wie viel besser Oefen mit Luftcirculation sind als solche mit Wasserkühlung, wenn gleich die ersteren etwas mehr Betriebsstörung verursachen. Eine Luftkühlung, deren Zug durch den Kamin bewirkt, und bei welcher mit dem Schließen des Registers auch die fernere Abkühlung unterbrochen wird, hat mir die besten Resultate gegeben; denn gerade die Abkühlung von dem Augenblick an, wo man zur Verhütung einer etwaigen schädlichen Oxydation des Eisens genöthigt ist das Register zu schließen, ist sehr schädlich für die Gleichmäßigkeit des Productes.

Wesentlich ist auch, die Stahlpuddelöfen mit tiefer liegendem Herd zu versehen, damit nicht zu viel von der specifisch leichtern Rohschlacke hinwegfließe, und damit die nun allmählich aneinander schweißenden und aus der Schlacke hervortretenden Stahltheilchen durch Untertauchen vor Oxydation geschützt werden können.

Die fünfte Probe, welche zu dieser Zeit des Processes, d.h. nach beendigtem Aufschäumen, von Calvert und Johnson genommen wurde, ist das erste schweißende Product und enthält 1,647 Proc. Kohlenstoff; nach Karsten liegt aber der Kohlenstoff aller bekannten und untersuchten Stahlsorten zwischen 0,9 und 1,9 Proc. Jene Probe zeigt also, daß aus dem Roheisen Stahl geworden ist. Jetzt wird das Register geschlossen, die Masse noch so lange unter der Schlacke umgewendet, bis sie gleichmäßig ausgefrischt und deßhalb schweißbar ist, und sich zu Luppen zusammenballen läßt.

Vielleicht bewirkt die durch das Registerschließen hervorgebrachte, mit Ruß und kohlereichen Gasen geschwängerte Flamme eine Kohlung an einzelnen hervorragenden Theilchen der Masse. Leplay und Laurent beobachteten, daß wenn Stückchen von weichem Eisen (Eisendraht) in dem durch unvollkommene Verbrennung von Holzkohlen erzeugten Kohlenoxydgas |123| geglüht wurden, dann stets eine wenigstens bis zur Stahlbildung gehende Kohlung des Eisens stattfand. Auch wissen wir, daß Eisen, welches lange im Schweißofen bei geschlossenem Register liegen mußte, dadurch härter wird. Kohlenoxydgas, durch unvollkommene Verbrennung erzeugt, und fein zertheiltes Eisen im glühenden Zustand, finden wir beides hier zusammen. Ich führe diese Thatsachen hier nur an, ohne irgend welche Behauptung daran knüpfen zu wollen; jedenfalls dürfte auch die Abkühlung, welche durch das längere Registerschließen immer bewirkt wird, auf der andern Seite wieder schädlich wirken. Man kann auch deutlich beobachten, daß nach dem Schließen des Registers die Gasentwickelung wieder stärker wird, als sie zuvor war.

In Bezug auf die Wahl der Schlackenzuschläge zum Stahlpuddeln läßt sich kaum eine allgemeine Regel geben, welche mit der Qualität des Stahles und der Oekonomie Hand in Hand geht. Das Roheisen und der Ofengang geben hiefür die Norm an. Es gibt Roheisensorten (manches feinkörnig graue Kohkseisen), welche einen Zuschlag von Walzensinter vertragen; bei anderen hat sich die Anwendung von Schweißofenschlacke sehr bewährt. Immer muß die Schlacke so gewählt seyn, daß sie gegen Ende des Processes sich einem Singulosilicat einer Rohschlacke nähert, und dieß dürfte eher durch zu rohe als durch zu gare Schlacke erreicht werden.

Glücklich ist gewiß der Gedanke des Hrn. Düber, wonach er zu Lohhütte zuerst die Schweißofenschlacke beim Stahlpuddeln zur Anwendung brachte. Das Roheisen, welches zur Zeit meines Dortseyns verpuddelt wurde, war ein weißes, strahliges bis luckiges Roheisen aus Spatheisensteinen erblasen, also Roheisen, welches durchschnittlich durch sehr geringen Gehalt an Kohlenstoff und Silicium sich auszeichnet. Dasselbe schmolz zwar dünn ein, garte aber sehr rasch, so daß Hr. Düber selbst bei Anwendung von Schweißofenschlacken, welche doch nach obigen Analysen noch saurer sind als das Singulosilicat, noch sehr viel mit dem Aufwachsen des Herdes zu kämpfen hatte – ein Umstand, der sich sonst beim Stahlpuddeln gewiß selten zeigt. Dieses Aufwachsen des Herdes wurde selbst nicht ganz gehoben, als man über die Bodenplatten eine Schicht feuerfester Steine gelegt hatte. Dieses schnelle Garen findet in dem geringen Gehalt an Kohlenstoff und Silicium seine Erklärung hinlänglich; doch treten noch einige Umstände hinzu, welche berücksichtigt werden müssen. Der eine Ofen hatte einen Rost von 36 × 25 Zoll rhld., also 6 1/4 Quadratfuß, der andere sogar nur 33 × 24 Zoll = 5 1/2 Quadratfuß, also eine Rostfläche, welche für 400 Pfd. Einsatz gewiß klein genannt werden muß, und nur in dem hohen Steinkohlenpreise daselbst Erklärung findet. Die |124| Ofenwände waren ferner durch einen gußeisernen Wassercanal von 12 Quadratzoll32) lichtem Querschnitt gekühlt, durch welchen immer frisches Wasser floß. Diese Umstände tragen also durch ihre Abkühlung und die Oxydation beim verzögerten Einschmelzen bedeutend zu einem schnelleren Garen bei; und dieß dürfte hinlänglich die Anwendung so roher Zuschlagsschlacke motiviren. Mit einem andern Roheisen als einem so manganhaltigen, wie das Siegener, dürfte unter obigen Umständen der Betrieb schwerlich so durchzuführen seyn.

Die Analysen II, III und IV sind von dortigen Schlacken. Nr. III, welche nach den Angaben des Hrn. Düber bei gutem Rohstahl gefallen ist, zeigt eine rohe Schlacke; Nr. IV aber, welche bei zu garem Gange fiel, zeigt, daß die Schlacke schon zu gar geworden ist, sie liegt zwischen Singulosilicat und Subsilicat.

Die Schlacke, welche beim Zängen von Stahlluppen fällt, ebenso die Schlacke aus den Kühltrögen, sind rohere Schlacken aus leicht erklärlichen Gründen. In dem Kühltrog werden meist nur die Spitzen und Luppenhaken abgekühlt, welche zu einer Periode in den Ofen kommen, wo die Rohschlacke überwiegend ist. Sie sind daher beide gut zum Stahlpuddeln zu verwenden.

Ueberraschend waren die Resultate, welche ich bei zu garem Gange durch Anwendung von Schweißofensand erhielt, um damit die Schlacke gegen Ende des Processes roh zu machen. Die rohen Schweißofenschlacken halten den Frischproceß im Anfang zu sehr auf, was bei der Anwendung von Sand (Kieselsäure), gegen Ende des Processes zugeschlagen, nicht der Fall ist, während man damit doch das Garen unterbrechen hilft.

In Puddlingswerken, wo neben dem Stahl auch viele gewöhnlichere Eisensorten (z.B. Rohschienen zur Schienenfabrication etc.) verpuddelt werden, muß man mit der Wahl der Schlacken, um den Ofen damit zu repariren, sehr vorsichtig seyn. Zängeschlacken von solchem Eisen stören durch ihre Ungleichmäßigkeit und durch ihre schädlichen Beimengungen (Schwefel, Phosphor) selbstverständlich sehr oft den regelmäßigen Betrieb.

Soll nun nicht auf Stahl gearbeitet werden, sondern vielleicht auf Feinkorneisen oder auf sehniges Eisen, so wird bekanntlich nicht das Register geschlossen, um den Frischproceß zu unterbrechen. Es sind aber auch jene Vorsichtsmaßregeln in Bezug auf das Erreichen einer rohen Schlacke unnöthig, ja es können dieselben sogar gefährlich werden |125| und den weiteren Verlauf aufhalten, wie sich aus nachfolgender Betrachtung ergibt.

Die einzelnen Eisenkörnchen kleben immer mehr aneinander, bilden größere Aggregate, Klumpen, welche beim Umwenden nicht mehr unter der Schlacke gehalten werden können. Sowie der Proceß soweit fortgeschritten ist, wird neben der oxydirenden Einwirkung der Schlacke auch wieder eine Oxydation durch die Flamme möglich; und dieselbe findet in der That auch statt. Man beobachtet, daß die oben liegenden Theilchen anfangen heller zu leuchten, und, wenn sie nicht öfter umgewendet werden, weiß zu glühen (zu brennen). Dieses Brennen zeigt sich besonders an den Theilchen, welche zwischen der Arbeitsthür und dem Fuchs liegen. Die durch erstere einströmende Luft bewirkt eine starke Oxydation des Eisens und verbrennt dadurch mittelbar den in der Nähe befindlichen Kohlenstoff, so daß ein Schmiedeeisen entsteht, und entwickelt dabei eine so bedeutende Wärmemenge, daß diese zunächstliegenden Theilchen ausgefrischten Eisens in Weißgluth gerathen. Dieses Brennen ist nur durch die Annahme einer Oxydation des Eisens erklärlich; ein kalter Luftstrom müßte ohne diese sonst das Eisen abkühlen. Zu weit ausgebrannte Füchse, welche einen stärkeren Luftzug bedingen, lassen Aehnliches beobachten.

Diese von Neuem eintretende Oxydation des Eisens befördert die Gare desselben. Diese Oxyde werden durch den Kohlenstoff des Eisens zum Theil reducirt und es bildet sich auf diese Weise ein kohleärmeres, resp. entkohltes Eisen an der Oberfläche der Masse, welche vielleicht durch Cementation (Austausch des Kohlenstoffs) mit den zunächstliegenden Theilchen auch die Gare befördert. Jedenfalls dürfte es aber ziemlich gewagt seyn, das weitere Fortschreiten der Entkohlung allein auf diese Weise erklären zu wollen, da die Flamme unmöglich bis in die Mitte der überall mit Schlacke angefüllten Ballen wirken kann und eine Cementation so rasch nicht fortschreiten würde, als der Proceß in der That sich entwickelt. Zur weiteren Erklärung müssen wir wieder die Schlacke zu Hülfe nehmen.

Der Puddler ist jetzt fortwährend bemüht das Eisen umzuwenden, d.h. die bisher der Flamme bloßgestellten Theilchen unter die Schlacke zu bringen und andere Theilchen der Flamme zuzukehren. Diese Eisenoxyde, welche auf diese Weise vor der Flamme sich bilden, ohne genügenden Kohlenstoff zu ihrer Reduction in der Nähe zu finden, werden von der rohen Schlacke gelöst. Diese wird dadurch basischer und erhält ihre garende Eigenschaft wieder, falls sie ganz in eine Rohschlacke übergegangen war. Beim nächsten Umsetzen durchfließt diese Schlacke, dem Gesetz der Schwere folgend, die locker geballten Luppenstücke, entkohlt die der Flamme weniger |126| zugänglichen inneren Theilchen der Eisenmasse und wird so der Träger und Vermittler der Gare, in diesem flüssigen Zustande so unschätzbar. Es wird einleuchten, daß in einem raschen Umwenden und dem Bestreben, die Masse so lose als möglich aufzuschichten, jetzt die Hauptaufgabe des Arbeiters besteht. Man kann sehr gut beobachten, wie immer noch zwischen Eisen und herabrinnender Schlacke eine Reaction stattfindet. Einmal nämlich sieht man die aus der Schlacke von Zeit zu Zeit aufsteigenden Gasbläschen bis zur Beendigung des Processes, sodann aber bekundet dieses träge und langsame Herunterfließen der Schlacke eine Verwandtschaft derselben mit dem Eisen (d.h. dessen Kohlenstoff); ist aber der Proceß ganz vollendet, dann fließt die Schlacke viel schneller aus der Luppe, und eben dieß gilt ja auch als Zeichen der vollendeten Gare. In dieser Verwandtschaft zwischen Schlacke und kohlehaltigem Eisen finden wir auch die Erklärung des Umstandes, daß die Schlacke der Stahlluppen beim Auszängen unter dem Hammer nicht so spritzt (weit fortfliegt) wie die der Luppen von garem sehnigem Eisen. Einen andern sichern Beweis für die Einwirkung der Schlacke bis zu Ende des Processes (falls sie nicht ganz in Rohschlacke übergegangen ist) finden wir in folgender bekannten Erscheinung. Werden Luppen gezängt, welche auf Feinkorn gearbeitet wurden (also noch Kohlenstoff enthalten), oder welche in ihrem Innern durch fehlerhaftes Arbeiten noch rohe Stellen eingeschlossen enthalten, so geben sich dieselben kund durch kleine blaue Flämmchen, welche stets von Schlacke begleitet sind und verschwinden, sobald die Schlacke durch den Hammer ausgepreßt ist.

Dieses Vorhandenseyn oder Fehlen der Flämmchen, und dieser dünnflüssige Zustand der spritzenden Schlacke beim Zängen, sind auch gewöhnlich Zeichen, mit welchen der Betriebsbeamte den Puddler zu controliren pflegt; aber auch dieses täuscht; ich habe bei manchen schlechten englischen Eisensorten, namentlich solchen, welche beim Steigen in groben Körnern in die Höhe kamen, wo aber der Puddler alle seine Kräfte angestrengt hatte, um das Eisen gar zu machen, und wo dann die Zangeschlacke wie Milch herausfloß und nichts von Flammen zu beobachten war, doch bei der Bruchprobe in der Luppe noch Rohbruch gefunden. Später aber fand ich beim Abstechen solcher im Ofen zurückgebliebenen Schlacke, wo sie in diesen größeren und langsamer erkaltenden Partien Gelegenheit hatte ihre Atome zu gruppiren, die schönsten Drusen von Chrysolithkrystallen (Eisenoxydulsingulosilicat), Rohschlacke. Die Schlacke war also zu sehr ausgefrischt, zu roh, das Zusammenkleben der Luppenstücke war bei dem häufigen Umwenden nicht mehr zu verhindern. Schlacken vom Stahlpuddeln oder vom Feinkorneisen sind hier sehr schädlich als Zuschlag, ebenso Schweißofenschlacken. Die erste Bedingung um gutes sehniges Eisen darzustellen, |127| ist also eine möglichst gare Schlacke. Hammerschlag, Walzensinter reichen in einem Puddelwerk in der Regel nicht weit, und deßhalb bedient man sich – und zwar namentlich in den belgischen Werken – eines reichen Eisenerzes zum Besetzen und Ausbessern der Oefen. Hierbei ist aber nicht außer Acht zu lassen, daß nur sehr reiche Eisenerze sich dabei bezahlt machen; denn jede 30 Proc. Kieselsäure verschlacken 70 Proc. Eisenoxydul (siehe oben S. 112 unter Singulosilicat), d.h. 54,4 Proc. Eisen. Am besten sind reine Magneteisensteine und Glaskopf. Das Uebersehen dieses wesentlichen Umstandes mag wohl der Grund seyn, daß man die Anwendung der Erze an vielen Orten wieder aufgegeben hat, weil dieselben zu bald flüssig geworden sind. Noch besser sind geröstete Frisch- und Puddelschlacken (wie oben schon erwähnt). Diese Röstung (in Stadeln vorgenommen) trennt die rohen, leichtflüssigeren Theile von den ungeflossen zurückbleibenden gareren. Obige Analysen V, VI und VII beweisen auch das Vorhandenseyn der Garschlacke nach Beendigung des Processes.

Eben so nöthig als eine Garschlacke zum Puddeln von sehnigem Eisen ist auch ein hitziges Einschmelzen, wenigstens bei schlechtem Roheisen, damit man vor allen Dingen die Ausscheidung des Siliciums vollendet hat, bevor man an die Entfernung des Kohlenstoffs geht. Es ist nicht unmöglich, daß gerade der Siliciumgehalt bei solchen grobkörnig frischenden Eisensorten die Folge des oft nicht ganz zu vermeidenden Grobkorns (Rohbruch) in der Rohschiene ist. Leider sind in Bezug auf diesen so wichtigen Punkt noch viel zu wenig Analysen vorhanden.33) Von merkwürdigem Erfolge ist in solchen Fällen die Anwendung von Wolfram begleitet. Manganhaltiges Roheisen scheint jenen Uebelstand auch nicht zu zeigen.

Es muß hier noch eines Umstandes Erwähnung geschehen, der dem Beobachter ein Zeichen für den Grad der Gare an die Hand gibt, nämlich der Farbe des Lichtes, in welchem das Product beim Glühen leuchtet. Stahl glüht gelbroth wie die Rohschlacken, und zwar um so dunkler, je härter dieser Stahl (z.B. Gußstahl) ist. Wird derselbe über diese Temperatur erhitzt, so verliert er seine Eigenschaften, er verbrennt. Weiß glüht nur gares sehniges Eisen, und zwar am hellsten das mehrmals umgeschweißte Eisen. Die Farbe des Feinkorneisens liegt dazwischen, je nach dem Grad |128| seiner Härte. Der Puddler hat also die Aufgabe, so lange zu arbeiten, bis das Eisen in dem ihm eigenthümlichen Lichte an allen seinen Theilen glänzt, um ein gares und homogenes Product zu liefern.

Es wird nach dem bisher Gesagten nun klar seyn, welche Roheisensorten am geeignetsten sind zur Darstellung von sehnigem Eisen. Feinmetall,34) welches siliciumfrei ist, und auf diese Weise nicht wieder die Schlacke roh macht, eignet sich am besten dazu; es frischt deßhalb auch schnell und macht wegen der damit zusammenhängenden Garschlacke den Herd fest; ebenso weißgeblasenes Roheisen (luckiges und strahliges); geeignet ist auch graues Kohkseisen, welches bei stark basischen Hohofenschlacken erblasen ist, wenn gleich dieses sich auch zum Zusetzen beim Feinkornpuddeln eignet. Durch den hohen Kalkzuschlag wird im Hohofen die starke Reduction von Kieselsäure vermieden.

Nach alledem liegt auch die Erklärung des Verfahrens um Feinkorneisen darzustellen, welches in Bezug auf seinen Kohlenstoffgehalt zwischen Stahl und sehnigem Eisen liegt, nicht fern. Es werden mehr hochgekohlte und auch manganhaltige Roheisensorten verwendet; sie sind bei mehr sauren Hohofenschlacken und bei höherer Windhitze erblasen. Man gattirt sie je nach dem Ofengange und nach dem Grad der Weichheit des verlangten Productes mit siliciumärmeren grauen Roheisensorten, damit das Frischen durch die Schlacke etwas länger dauert als beim Stahlpuddeln, das Rohwerden derselben später eintritt, wo schon mehr Kohlenstoff verbrannt ist. Es wird hier bei weiter fortschreitender Gare auch das Register geschlossen, wenn es die Charge erfordert, doch nur so weit, daß man eine neutrale Flamme (also nicht eine Reductionsflamme wie beim Stahlpuddeln) bekommt, welche das Verbrennen einzelner Luppentheilchen und die Bildung von sehnigem Eisen verhütet. Die Farbe des Productes liefert hier auch ein Zeichen seiner Gleichmäßigkeit und dieß ist wieder die erste Bedingung der Schweißbarkeit der Luppen.

Folgerungen aus obigen Anschauungen.

Leider habe ich nie etwas erfahren können, ob man den Versuch gemacht hat, das Roheisen aus dem Hohofen sogleich flüssig in den Puddelofen zu bringen, obgleich der Gedanke sehr nahe liegt und auf manchem Eisenwerk die Ausführbarkeit durch die Localität gestattet wäre. Möglich |129| ist es aber, daß alle derartigen Versuche bisher mißglückt sind. Unser gewöhnliches, oben beschriebenes Puddelverfahren, wobei das Eisen tropfenweise vor der Flamme niedergeschmolzen und dadurch gefeint und zum Theil oxydirt wird, um in seinen Oxyden das Reagens zur Verbrennung des Kohlenstoffs zu haben, würde hier unzulänglich seyn. Selbst wenn das Roheisen sehr rein wäre von Silicium und anderen schädlichen Beimengungen, vielleicht aus Spatheisensteinen erblasen, würde doch durch das Frischen die Schlacke schon nach einigen Einsätzen so roh werden, daß man sehr bald mit dem Haken auf den gußeisernen Bodenplatten angekommen seyn würde, und Ansätze von Frischeisen (Sauen) nicht mehr zu verhüten wären. Und dennoch ist diese Sache wegen ihrer großen ökonomischen Vortheile jedenfalls einer weitern Discussion und vielleicht auch eines Versuchs würdig.

Ist die oben aufgestellte und bewiesene Erklärung des chemischen Vorganges im Puddelofen richtig, so müßte ein Eisen, welches noch flüssig aus dem Feineisenfeuer kommt, allemal ein vorzügliches Material liefern, und es müßte der Proceß durchzuführen seyn, wenn man die Oxyde zum Verbrennen des Kohlenstoffs durch Zuschläge ersetzte. Ein solches Eisen kann höchstens 5 Proc. Kohlenstoff und zwar chemisch gebunden enthalten; Silicium wird bekanntlich durch das Feinen entfernt. Hätte man nun einen Einsatz von 400 Pfd. Feineisen, so würde man zum Oxydiren der darin enthaltenen 20 Pfd. Kohlenstoff gebrauchen 96 2/3 Pfd. an chemisch-reinem Magneteisen F₃O₄, oder 80 Pfd. an dergl. Eisenoxyd, wenn nicht jene Oxyde vor ihrer Lösung durch die Schlacke und also auch noch vor ihrer Wirksamkeit in Oxydoxydul durch die Einwirkung der Flamme übergeführt werden. Dieß würde dann noch mehr davon bedingen; und deßhalb dürfte es wohl gut seyn, die Einsätze etwas kleiner zu nehmen, da man außerdem als Schweiß- und Lösungsmittel noch Schweißofenschlacke zuschlagen müßte, und weil obige Oxyde in dieser Reinheit nicht leicht zu haben sind. Man müßte reinen Magneteisenstein, Glaskopf, Roth-, Spath- oder auch Brauneisenstein verwenden – ein Gehalt an Mangan dürfte wohl dabei nicht schaden; doch müßte durch eine sorgfältige Analyse vorher untersucht werden, wieviel von den Oxyden für den Frischproceß übrig bleibt, wenn ihr Gehalt an Kieselsäure und Thonerde zu Singulosilicat verschlackt werden soll.

Eben so gut wie Feinmetall dürfte ein siliciumarmes gutes weißes Roheisen, vielleicht aus Spatheisensteinen erblasen, nichts in den Weg stellen, da Calvert und Johnson durch ihre Analysen ja auch feststellen, daß noch nach dem Einschmelzen Silicium oxydirt wird, was auch aus dem obigen Verhalten der Subsilicate des Eisenoxyduls folgt. Die Darstellungsweise |130| von Gußstahl nach der Methode von Uchatius gibt wenigstens einen Beweis, daß solche Oxyde wirken, und die Methode nicht ohne Hoffnungen ist.

Beim Gelingen des Verfahrens würde aber nicht nur eine Brennmaterialersparung erzielt werden, und vielleicht auch eine erhöhte Production, sondern es ist auch wahrscheinlich, daß man ohne Abgang arbeiten würde, da durch die Reduction der Oxyde der Verlust an Kohlenstoff und Silicium etc. hinlänglich ausgeglichen würde.

Wie weit ein solches Verfahren bei den gewöhnlichen Roheisensorten (Kohkseisen) gelingen würde, ist a priori schwer zu bestimmen, da wir über die zum Feinen wesentlichen Momente noch nicht hinlänglichen Aufschluß haben. Vielleicht würden Läuterungsdüsen, wie beim Eck'schen Gasfeinofen, auch hier ihre Dienste leisten; dann würde es aber besser seyn, das Feinen vom eigentlichen Frischen zu trennen.

Wenn ich nun in vorstehender Arbeit versucht habe, zur Erklärung eines für die Eisenindustrie so wichtigen Processes einen Beitrag zu liefern, so gebe ich gern zu, daß noch so Manches zu erklären bleibt. Möchten obige Zeilen hier und da den Anstoß geben, den Proceß einer genaueren Analyse zu unterwerfen, als es dem Hüttenmann mit dem Auge möglich ist.

Senftenberg in der Nieder-Lausitz, im September 1859.

|111|

Das Eisenoxydul-Bisilicat FS₂, welches circa 47 Proc. Kieselsäure enthält, hat nach Scherer seinen Bildungspunkt bei 1832° C. – eine Temperatur, die in Flammöfen wohl selten erreicht wird. A. d. Verf.

|114|

Scheerer's Metallurgie, Bd. I S. 125.

|115|

Polytechn. Journal Bd. CXLVI S. 121.

|115|

Hierbei muß bemerkt werden, daß bei der Berechnung des Sauerstoffs angenommen wurde, daß durch 3,8 Proc. PO₅ neutralisirt wurden 1,92 FeO zu FeO, PO₅, so daß obige 14,29 Sauerstoff von 64,31 Thln. Eisenoxydul herrühren.

A. d. Verf.

|117|

Es dürfte überhaupt noch fraglich seyn, ob bei diesem Verbrennen immer dieselbe Oxydationsstufe gebildet wird, da bei den mir bekannten Analysen von Schweißofenschlacken das Eisenoxyd in sehr variablem Verhältniß zum vorhandenen Oxydul steht. A. d. Verf.

|121|

Merkwürdig ist es, daß sehr manganhaltiges Roheisen (mit Ausnahme von Spiegeleisen) dem gefeinten Eisen in seinem Bruch sehr ähnlich sieht. Dr. List in Hagen fand in einem solchen Eisen sämmtlichen Kohlenstoff chemisch gebunden.

A. d. Verf.

|124|

Nach den Angaben des Hrn. Düber daselbst.

|127|

Hr. Grundmann, früher Lehrer an der Gewerbeschule zu Hagen, sucht durch Analysen nachzuweisen, daß eingeschlossene Hohofenschlacke die Ursache davon ist.

A. d. Verf.

|128|

Ich habe auch aus Feinmetall öfters das schönste weiche Feinkorneisen erhalten, wenn nämlich in einem neuen aber hitzig gehenden Ofen der Herd mit Schweißofenschlacke eingeschmolzen war und eben dieses Eisen darauf zuerst verpuddelt wurde, um den Herd fest zu machen. A. d. Verf.

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