Titel: Thoma, über Roheisen-, Stabeisen- und Massengußstahl-Erzeugung.
Autor: Thoma, Alois
Fundstelle: 1860, Band 158, Nr. XCVIII. (S. 359–364)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj158/ar158098

XCVIII. Ueber Roheisen-, Stabeisen- und Massengußstahl-Erzeugung; vom Hüttendirector Alois Thoma.

(Schluß von S. 283 des vorhergehenden Heftes.)

Bekanntlich verändern längere Zeit einwirkende Stöße, Reibung so wie heftiger Druck die sehnige und selbst die körnige Textur des Eisens in eine blättrig-krystallinische, wodurch es aber seine Festigkeit verliert und brüchig wird. Schienen- und Achsenbrüche bei Eisenbahnen, das nachherige Springen von Gewehrläufen, die beim Probiren sich ganz gut erwiesen hatten, und häufige Brüche bei Maschinen sind die nächste Folge davon, welche außer den Verlusten, die sie herbeiführten, auch oft die Gesundheit oder das Leben von Menschen gefährdet haben.

Stahl und namentlich Gußstahl hat jene sehr störende Eigenschaft nicht, und würde derselbe zu allen Gegenständen, welche, aus Eisen gemacht, durch die oben angeführten Ursachen eine Texturänderung erleiden, bereits allgemeine Verwendung gefunden haben, wenn nicht der Preis desselben in den meisten Fällen ein Hinderniß hiefür gewesen wäre.

Unter solchen Verhältnissen konnte es nicht ausbleiben, daß der Erfindungsgeist auf billigere Erzeugung des Stahls und namentlich des Gußstahls hingelenkt wurde; zahlreich und interessant sind die vielen hierauf bezüglichen Bestrebungen mit ihren fast immer günstigen Resultaten.

Zumeist waren diese Bestrebungen auf Erzeugung von Massengußstahl gerichtet, dessen Zukunft unstreitig eine großartige ist. Jetzt schon werden trotz des noch sehr hohen Preises desselben Geschütze, Gewehrläufe, Glocken, Wellen, Achsen, Kolbenstangen und in der Letztzeit auch Kesselbleche daraus gefertigt, und es ist die Zeit nicht mehr fern, wo man auf die überaus haltbaren, gußstählernen Bahnschienen hinfährt, auf Gußstahldraht uns Telegramme zukommen. Dampf nur in gußstählernen Kesseln entwickelt wird, gußstählerne Dampfer entfernte Länder verbinden und der Landmann mit gußstählerner Schaar seine Furchen zieht.

Bei allen meinen auf Gußstahlerzeugung bezüglichen Versuchen, deren letzte aus dem Jahre 1849 datiren, hatte ich nur die Erzeugung von Massengußstahl im Auge, und wenn auch der Gußstahl, wie ich ihn eben erzeuge, zu feinem Schneidewerkzeuge und ähnlichen Verwendungen dann ganz geeignet ist, wenn er nach sorgfältiger Sortirung und entsprechender Beschickung nochmals in Tiegeln umgeschmolzen wird, so liegt, wie bereits erwähnt, diese Fabrication zunächst nicht in meiner Absicht und war nicht |360| der Endzweck meiner Bemühungen, sondern der von mir dargestellte Massengußstahl hat besonders die Bestimmung, einem rege gewordenen Bedürfnisse der Eisenbahnen, Maschinenbauanstalten, Schiffswerften, sowie den Gewerben und der Landwirthschaft dadurch abzuhelfen, daß jedem Bedarf nachkommend, die verschiedenen dahin gehörenden Gegenstände aus Gußstahl ziemlich so billig wie bisher eiserne geliefert werden können.

Die Anfertigung von Gußstahlgegenständen jeder Größe und zu so billigem Preise erziele ich durch directe Darstellung desselben aus den hierzu geeigneten Erzen mit dem in der Nähe derselben gerade vorkommenden Brennstoffe, selbst wenn dieser geringerer Güte und von der Art ist, wie er bisher bei der Gußstahlerzeugung nicht zu verwenden war.

Erwünscht wäre es mir gewesen, meine Versuche noch weiter als dieß wirklich der Fall war, fortsetzen zu können, indem ich mich zur Zeit darauf beschränken muß, nach meinem Verfahren den Massengußstahl nur aus reinen Spatheisensteinen und ganz reinen Magneteisensteinen zu erzeugen. Dagegen ist bei Anwendung der genannten Erze das Resultat in Bezug auf die Qualität ein sehr günstiges, der Brennmaterialaufwand sehr gering, und können, wie bereits oben bemerkt wurde, fast alle Arten desselben verwendet werden. Für Westphalen, Ungarn, Steiermark, Bayern, Rußland etc. hat dieß Verfahren große Wichtigkeit. Es zerfällt in nachstehende fünf gesonderte Processe und zwar:

1) das Rösten und Zerkleinern der Erze,

2) das theilweise Reduciren, zumeist aber die Kohlung derselben,

3) das Einschmelzen der Erze zu Rohgußstahl,

4) das Zerschlagen und Sortiren desselben,

5) das Raffinirschmelzen.

Alle Manipulationen, die einer Feuerung bedürfen, werden mit Gasfeuerung ausgeführt, und hierdurch wird es mir auch nur möglich, bei alleiniger Verwendung von Torf, Braunkohlen etc., Gußstahl vom Erze ab darstellen zu können. Es dürfte dieß jedenfalls ein großer Vorzug, den das Verfahren vor allen anderen hat, seyn.

Rösten und Zerkleinern der Erze.

Was zunächst die Erze selbst anlangt, so ist es zweckmäßig, nur die reineren der genannten Sorten hierzu zu verwenden, während die durch Bergarten verunreinigten einer andern Verwendung, etwa der Roheisenerzeugung, zufallen können.

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Das Rösten geschieht in denselben Oefen und in der Weise, wie solches bei der Roheisenerzeugung angegeben worden ist.

Das Zerkleinern geschieht mit Handfäusteln, um durch Bergarten verunreinigte Stuffen noch aushalten zu können, und auf 1/3–1/4 Kubikz. große Stücke.

Reduction und Kohlung der gerösteten und zerkleinerten Erze.

Die gerösteten Erze werden zu 3/4 ihrer Menge gekohlt, und 1/4 nur so weit in dem Kohlungsofen behandelt, daß sich das darin enthaltene Eisen im Kohlungszustande des Stabeisens befindet. Der Kohlenstoffgehalt des Eisengehaltes der ganz gekohlten Erze darf nicht geringer als 2 Proc. und nicht höher als 3 Proc. seyn. Das nur reducirte Erz hält etwa 3/4 Procent.

Die Reduction und Kohlung wird ganz in der Weise, wie solches bereits bei der Roheisenerzeugung angegeben worden ist, und in den dort angeführten Apparaten ausgeführt. Da aber hierbei, wegen langsamer und sehr gleichartiger Kohlung, nur circa 100 Ctr. täglich an gekohlten Erzen entfallen, so stellt sich der Productionspreis der reducirten und bezüglich gekohlten Erze etwas höher. Bei oberungarischen Spatheisensteinen würde der Brennmaterialbedarf durchschnittlich 80 Pfd. pro Centner derselben betragen.

Aus 128 Pfd. reinen oberungarischen, gerösteten Spatheisensteinen erfolgt 1 Ctr. gekohlter, deren Gehalt bis 90 Proc. beträgt.

Sowohl von den nur reducirten, als auch von den gekohlten Erzen, wird immer ein größerer Vorrath, beide Sorten gesondert, in bedeckten Behältern aufbewahrt, und müssen sie darin so gut als nur immer möglich durchgemengt werden, um in jedem Behälter ein durch seine ganze Masse gleichmäßig gekohltes Erz zu haben, was nöthig ist, um den folgenden Proceß mit bestem Erfolge durchzuführen. Auch muß man den durchschnittlichen Gehalt jedes Behälters kennen, um eine entsprechende Gattirung vornehmen zu können.

Einschmelzen der reducirten und gekohlten Erze zu Rohgußstahl.

Hierzu dient ein Gasofen eigenthümlicher Construction, in dem man eine sehr hohe Hitze erzeugt. Das Herdgewölbe desselben ist mit einer Aufgebevorrichtung versehen, während durch Thüren in den Seitenwänden der Einsatz durchgerührt werden kann.

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Aus dem vorhandenen Vorrathe der reducirten und gekohlten Erze wird eine Gattirung zusammengesetzt, die zwischen 1,5 bis 2 Proc. vom Gewichte des Eisengehaltes Kohle enthält. Sie wird außerdem mit einem Gemenge von 80 Proc. Salz und 20 Proc. Braunstein, beides fein gepulvert, und zwar 2 bis 5 Proc. von dem Eisengehalte der Erze, beschickt und in mehreren Posten (etwa 10) auf den Herd des Ofens gebracht, und zwar der nachfolgende erst dann, wenn der vorher aufgegebene glüht.

Man setzt zu einem Schmelzen circa 15 Kubikfuß ein, und da der Kubikfuß der vorbereiteten Spatheisensteine circa 1/2 Ctr. wiegt, so entspricht dieser Einsatz 7 bis 8 Centnern.

Die Hitze beim Schmelzen des Rohgußstahls muß, wie bemerkt wurde, bedeutend seyn, was durch die Ofenconstruction auch erreicht wird. Ferner muß darauf gesehen werden, daß die Gase während des ganzen Schmelzens neutral verbleiben, d.h. weder Ueberschuß an Sauerstoff noch an Kohlenstoff enthalten.

Bei gut geschlossenen Thüren wird auf ein gleichmäßiges Feuern gesehen, was bei Gasfeuerung leicht zu erreichen ist, und wobei der Einsatz, der Anfangs gewendet und durchgerührt werden muß, langsamer einschmilzt. Bei einem recht heißen Ofengange ist in circa 5 Stunden, vom Einsetzen ab, die Ladung vollständig eingeschmolzen und so flüssig, daß zum Abstich geschritten werden kann. Er erfolgt in gußeiserne Formen zu schwachen quadratischen Stäben; die Schlacke, die möglichst leichtflüssig seyn muß, wird vorher abgezogen.

Nachdem der Herd des Ofens gut gereinigt und wenn nöthig ausgebessert worden ist, wird zu einem neuen Einsatz geschritten.

Aus einem Centner der angegebenen Gattirung erfolgt circa 80 Pfd. Rohgußstahl, demnach aus einem Einsatze circa. 5 Ctr. und täglich 20 bis 25 Centner.

Zerschlagen und Sortiren des Rohgußstahls.

Die erhaltenen Rohgußstahlstäbe werden in 1–1 1/2'' lange Stücke gebrochen und nach dem Verhalten hierbei und dem Bruchansehen in harten, mittelharten und weichen Stahl sortirt. Jede Sorte wird besonders für die weitere Bearbeitung aufbewahrt.

Das Sortiren kann nur von einem ganz intelligenten, damit vertrauten Arbeiter besorgt werden.

Das Raffinirschmelzen.

Ein entsprechendes Raffinirschmelzen ist sehr wichtig, und muß demselben große Aufmerksamkeit zugewendet werden. Nur dann wird man |363| einen Gußstahl von bestimmter Beschaffenheit erhalten, wenn das Sortiren des Rohgußstahls genau nach den angeführten Sorten vorgenommen worden ist, daraus der Einsatz richtig gemacht wird, und das Schmelzen unter einer Schlackendecke erfolgt. Die hierzu taugliche Schlacke muß eine glasige, dabei leichtflüssige seyn. – Zum Schmelzen selbst dient derselbe Ofen wie zum Rohstahleinschmelzen, nur erfolgt das Einsetzen nicht durch die Aufgebevorrichtung im Herdgewölbe, sondern, durch die Thüren; es können in dem Ofen bis 40 Ctr. eingeschmolzen werden. Sollen größere Stücke gegossen werden, so muß entweder ein noch größerer Ofen construirt, oder in mehreren kleineren gleichzeitig eingeschmolzen werden. Auch können für große Güsse die Rohgußstahlöfen als Aushülfe mitbenutzt werden.

Je nachdem man nun weicheren oder härteren Gußstahl erzeugen will, muß darnach der Einsatz aus den verschiedenen Sorten des Rohgußstahls zusammengesetzt werden. Außerdem wird von dem beim Rohgußstahlschmelzen angegebenen Pulver von Salz und Braunstein etwa 1 Proc. zugesetzt.

Nach vier Stunden ist der Einsatz eingeschmolzen und wird in die entsprechenden Formen abgestochen.

Die Leistung eines Raffinirschmelzofens ist bis 200 Ctr. täglich, für die Woche jedoch nur, wegen Ausbesserungen am Ofen, mit 800 bis höchstens 1000 Ctr. anzunehmen. Hiernach sind für den vollen Betrieb eines Raffinirschmelzofens 8 bis 10 Rohschmelzöfen erforderlich.

Bei Anlagen mit geringerer Production wird man in einem Ofen erst einige Zeit Rohgußstahl einschmelzen und, nachdem man davon einen Vorrath hat, denselben Ofen zum Raffinirfeuer verwenden. – Bemerkt muß auch noch werden, daß, wenn auch der eigentliche Herd Reparaturen unterworfen ist, diese doch von keinem großen oder solchen Belange sind, um störend auf den Erzeugungspreis und den Gang der Arbeit einzuwirken.

Der Abbrand beim Raffinirschmelzen beträgt bis 10 Proc.

Zur Erzeugung eines Centners Gußstahlgüsse, aus oberungarischen, reinen Spatheisensteinen dargestellt bei Anwendung der dort disponiblen Braunkohlen als Brennmaterial, würde sich ein Aufwand an Material ergeben von:

111 Pfd. Rohgußstahl,

140 Pfd. reducirtes und gekohltes Erz,

179 Pfd. geröstetes und zerkleinertes Erz,

286 Pfd. rohe Spatheisensteine, so wie im Ganzen

350 Pfd. gute Braunkohlen zur Feuerung in den verschiedenen Oefen.

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Bei Torfverwendung würde man etwa 30 bis 40 Kubikfuß einer besseren Sorte, an Holz circa 26 Kubikf. für den Centner Gußstahlgüsse verbrauchen.

Wenn ich auch zur Zeit nur die reinen Spatheisen- und Magneteisensteine in den Bereich meiner Versuche gezogen habe und sonach nur bei diesen beiden Erzsorten von einem entsprechenden Resultat überzeugt seyn kann, so ist doch kein rationeller Grund vorhanden, warum nicht auch andere reine, reiche Erze für diese Art der Massengußstahl-Erzeugung ganz geeignet seyn sollten.

Die reinen, reichen Erze, wie sie für die beschriebene Darstellungsweise wesentliche Bedingung sind, kommen in mehreren mir bekannten Fällen in der Nähe von Braunkohlen, Torf oder geringer, magerer Steinkohle vor. Diese Gegenden sind auf die ausgedehnteste Erzeugung von Massengußstahl angewiesen und dürften wohl thun, statt einen oft verkümmerten Hohofenbetrieb und eine weniger rentable Stabeisen- oder Schmelzstahlerzeugung fortzuführen, mit der Anwendung meiner Methode der Massengußstahl-Erzeugung vorzugehen.

Welche Vortheile durch Gußstahl, der nicht erheblich theurer als gutes Schmiedeeisen zu stehen kommt, den Gewerben und der Landwirthschaft erwachsen müssen, die hierdurch die dauerhaftesten Maschinen, Werkzeuge und Geräthe zu billigem Preise erhalten können, bedarf wohl keiner weiteren Auseinandersetzung.

Vielleicht dürften diese Zeilen für Viele ein besonderes Interesse haben. Wer deßhalb sich hierüber ganz ausführlich unterrichten, wer Angaben über Construction der verschiedenen Betriebsvorrichtungen zu erfahren wünscht, beliebe sich an mich direct – Berlin, Sebastiansstraße Nr. 14 – zu wenden.

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