Titel: Ueber Ellershausen’s Verfahren zur Stabeisenfabrication.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1870, Band 195, Nr. CXXIII. (S. 458–464)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj195/ar195123

CXXIII. Ueber Ellershausen's Verfahren zur Stabeisenfabrication.

Aus Engineering, Januar 1870, S. 21.

Mit Abbildungen auf Tab. VII.

Unter Bezugnahme auf frühere Mittheilungen über das vor einiger Zeit in Nordamerika patentirte Verfahren des Hütten-Ingenieurs Franz Ellershausen zum Verfrischen von Roheisen109) beschreiben wir im Nachstehenden die zur Ausführung dieses Processes dienenden Einrichtungen mit Hülfe einiger Abbildungen. Das Verfahren besteht in der Anwendung von Eisenoxyden oder Eisenerzen, welche dem eingeschmolzenen Roheisen zugeschlagen worden; neu sind die zur Herstellung eines gehörigen Gemenges aus den Materialien benutzten Vorrichtungen. Das ursprüngliche Verfahren wurde dem deutschen Ingenieur, dessen Namen es trägt, patentirt und in praktischem Maaßstabe von den HHrn. Schönberger und Comp. zu Pittsburg in Pennsylvanien, mit verschiedenen von Thomas Blair von demselben Hause eingeführten, neuerlichst gleich, falls patentirten Verbesserungen zur Ausführung gebracht.

Der Ellershausen-Proceß läßt sich als ein Ersatz für das erste Stadium des gewöhnlichen Puddelprocesses betrachten, insofern der Sauerstoff des Eisenoxydes, welches in den dem Roheisen zugeschlagenen Eisenerzen enthalten ist, sich mit dem Kohlenstoffe des Roheisens zu Kohlensäure verbindet, welche in die Atmosphäre entweicht. Ebenso wird der Siliciumgehalt des Roheisens zum großen Theile eliminirt, wie beim Puddeln. Von den entschwefelnden Wirkungen des Verfahrens wird sogleich die Rede seyn. Das Roheisen bildet, nachdem es mit den Erzen oder Oxyden gemengt worden, die sogen. pig blooms oder pig scraps (zum Verpuddeln vorbereitetes Roheisen in Form von Gänzen oder |459| Masseln und von Bruch- oder Platteneisen) und wird in diesem Zustande in einen Puddelofen eingesetzt und in demselben zur hellen Gelbgluth erhitzt. Diese pig blooms oder Masseln, deren jede etwa 200 Pfd. wiegt, gerathen bei dieser Temperatur allerdings nicht in Fluh, erweichen aber, so daß sie mit einer Brechstange aufgebrochen und zu Balls gepuddelt werden können, von denen ein jeder ungefähr 100 Pfd. wiegt. Diese Balls werden auf dem Pittsburger Werke erst unter gewöhnlichen Quetschwerken gezängt und dann zu Schienen oder Stäben verwalzt.

Wir müssen zunächst von den zum Mengen oder Vermischen des flüssigen Roheisens mit dem Erze dienenden Vorrichtungen reden. Zu diesem Zwecke müssen beide Substanzen jedesmal in so kleinen Mengen zusammengemischt werden, daß sie sich innerhalb des sehr kurzen Zeitraumes, in welchem das flüssige Roheisen erstarrt, gegenseitig durchdringen und mit einander innig verbinden. Dieß erreicht Blair dadurch, daß er sowohl das in Fluß gerathene Metall, als auch das gekörnte Oxyd (welches sich gleichfalls wie eine Flüssigkeit bewegen kann), jedes für sich in die obere Mündung einer besonderen schiefstehenden Rinne eintreten läßt, indem die beiden, diese Substanzen enthaltenden Gefäße einander gegenüber und zwar mit den unteren Enden so nahe gestellt werden, daß ihr Inhalt beim Ausfließen zusammentrifft und sich vermischt, sobald er die Gefäße verlassen hat. Blair läßt das gekörnte Oxyd in einem flachen Strome zutreten, indem er am oberen Ende der das selbe zuführenden Rinne einen Schieber von beinahe der ganzen Breite des Gefäßes selbst anbringt und den Zufluß des Oxydes durch Heben oder Senken dieses Schiebers nach Belieben regulirt. Das flüssige Roheisen läßt er in einem gleichfalls flachen Strahle von fast gleicher Dicke zutreten, indem er einen oder mehrere kleine Dämme quer durch die Rinne legt, über welche sich das Metall in gleichem Niveau ausbreitet.

Fig. 1 ist ein Verticalschnitt und Fig. 2 ein Grundriß des auf dem Pittsburger Werke eingeführten Mengungs- oder Mischungsapparates; Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maaßstabe eine Drehscheibe von 18 Fuß (engl.) im Durchmesser, welche den wesentlichsten Theil des Apparates bildet. Diese Drehscheibe A ruht auf Rollen B und erhält mittelst des an ihr angebrachten gezahnten Kranzes C, C durch das von einer Dampfmaschine getriebene Zahnrad D eine langsame rotirende Bewegung. Auf der Drehscheibe ruht ein aus einzelnen Segmenten E, E, E (Fig. 2) zusammengefügter ringförmiger Trog. Diese Segmente bestehen aus einem Theile, der den Boden e und die innere Seitenwand e² bildet, ferner aus einem besonderen Theile e² welcher die äußere Seitenwand bildet und in eine in dem Boden e angebrachte Nuth paßt. Die Seitenstücke |460| e² passen auch an ihren seitlichen Enden in einander, und werden mittelst einer in den hervorstehenden Lappen e³ zweier an einander stoßender Seitentheile angebrachten metallenen Krampe zusammengehalten. Der auf diese Weise gebildete Trog ist durch herauszunehmende Scheidewände F, F (Fig. 2), welche in entsprechende, in den Seitenwänden e¹ angebrachte Coulissen passen, in Fächer getheilt.

Auf der Säule G ist ein mit einer geneigten Rinne H¹ versehener Behälter H befestigt, welcher zur Aufnahme des aus dem Hohofen oder dem Kupolofen abgestochenen flüssigen Roheisens bestimmt ist. Letzteres fließt aus diesem Behälter in Form eines flachen Stromes in den ringförmigen Trog E. Gleichzeitig läßt man aus einem geeigneten Gefäße einen ebenfalls flachen und breiten Strahl von Oxydpulver in den Trog E in der Weise eintreten, daß, sobald das flüssige Metall die Rinne H¹ und das Oxyd sein Gefäß verlassen hat, beide Substanzen zu einem einzigen Strome sich vereinigen und innig mit einander vermischt in den Trog gelangen, in welchem die conglomerirte Masse sogleich erstarrt.

Sobald der Trog in dieser Weise gefüllt und die Masse hinlänglich erkaltet ist, wird letztere nach Hinwegnahme der Scheidewände F, F und der die Außenwand bildenden Theile e² entfernt und auf die bereits oben angedeutete Weise weiter behandelt.

Das Füllen des Drehtroges geschieht entweder in der Art, daß man denselben so langsam rotiren läßt, daß jedesmal alle Fächer gefüllt werden, sowie sie vor die Mündung der Rinne gelangen, oder aber, und vorzugsweise, mit rascherer Drehung, so daß sich in jedem Fache nur eine dünne Schicht auf einmal bilden kann; bei dieser Modifikation des Verfahrens erhält man dann die erforderliche Reihe von solchen Schichten, indem man den Trog entsprechend oft hinter einander rotiren läßt.

Wenn Platten- oder Bruchroheisen zum Verpuddeln erzeugt werden soll, so können die Abtheilungen auf der Drehscheibe wegfallen; dieselbe wird dann nur mit einem flachen Troge versehen, so daß jedesmal bloß eine dünne Scheibe von dem Conglomerate gegossen wird, die man mittelst einer passenden Vorrichtung aus dem Troge entfernt.

Hinsichtlich der mit dem Verfahren erzielten Resultate theilen wir den kürzlich von Dr. Würth erstatteten Bericht mit. Es heißt in demselben:

„Die nach dem Ellershausen-Processe erzeugten Roheisengänze bestehen aus einem Conglomerate von theilweise entkohltem Roheisen und granulirtem Eisenerz (100 Theile Roheisen und 30 Theile Erz). Ist dieses Konglomerat in der gehörigen Weise angefertigt – und es bedarf einer nur sehr kurzen Erfahrung der Arbeiter, um stets ein gutes Gemisch |461| zu erhalten – so behält es bei seiner Verarbeitung im Puddelofen fast ganz seine ursprüngliche Gestalt bei. Die beim gewöhnlichen Puddelprocesse auftretende große Schwierigkeit, das Eisen und die Oxyde in innige Berührung mit einander zu bringen, um das Eisen zu entkohlen, fällt bei Ellershausen's Verfahren weg.“

„Die der Einwirkung des beigemengten Oxydes dargebotene große Oberfläche verursacht, daß das Roheisen entkohlt wird, ohne daß es, wie dieß im Puddelofen der Fall ist, erst flüssig zu werden braucht. Das Kohlenoxydgas, dessen Hindurchtreten durch die flüssige Eisen und Schlackenmasse beim Puddelprocesse das Kochen hervorruft, entweicht durch das poröse Conglomerat, ohne daß man es bemerkt. Das nach Ellershausens Verfahren fabricirte Stabeisen ist von besserer Qualität, als das vermittelst des Puddelprocesses dargestellte Product. Verschiedene Eisenhüttenbesitzer, welche mit der neuen Methode experimentirt haben, behaupteten mir gegenüber dieß auf das Entschiedenste; auch habe ich selbst die mit der neuen Methode erzielten praktischen Resultate oft beobachtet. (Roheisen, welches, wenn es gepuddelt wird, äußerst stark rothbrüchig ausfällt, wird „neutral,“ wenn es nach Ellershausen's Verfahren behandelt wird.) Die Analysen der erzielten Producte liefern den Beweis, daß der Schwefel weit vollständiger eliminirt wird, als durch den Puddelproceß; dasselbe ist der Fall mit dem Silicium, während der Phosphor mindestens ebenso gut entfernt wird, als es vermittelst des sorgfältigsten Puddelns möglich ist. (Man vergleiche die untenstehen den Analysen.)“

„Das aus einem bedeutend kupferhaltigen Roheisen durch Behandlung mit „Cornwall-Erz“ (aus der Grafschaft Lancaster in Pennsylvanien) erzeugte Stabeisen (mit 0,15 Proc. Kupfergehalt) war sehr rothbrüchig; doch ist dieß auch der Fall, wenn es durch Puddeln dargestellt wird.“

„Auf den Werken von Schönberger und Comp. wurden mittelst des Ellershausen-Processes bis jetzt beinahe 4000 Tonnen Stabeisen fabricirt; zur Herstellung des Conglomerates wurden wenig über 28 Procent Erz (Magneteisenstein und Erz vom Iron mountain in Missouri) genommen und das Mehrausbringen an Rohschienen überstieg die Menge des verfrischten Roheisens um beinahe 5 Procent. Nehmen wir diese Zahl an und veranschlagen wir den Abbrand beim gewöhnlichen Puddeln nur zu 5 Procent, so haben wir gegenüber der älteren Methode einen Gewinn von 10 Procent. Während es beim Puddelprocesse als allgemeine Regel gilt, daß per Tonne Rohschienen zur Bildung einer festen Herdsohle mindestens 100 Pfd. Brucheisen, nebst einer wandelbaren, jedoch bedeutenden Menge Erz und Schlacke, erforderlich sind, ist dagegen |462| bei Verarbeitung der nach Ellershausen's Verfahren dargestellten Roheisenmasseln per Tonne Stabeisen weiter Nichts nöthig, als ungefähr 40 Pfd. Erz. Die zur Verarbeitung von 800 Pfd. „Conglomerat“ (welche etwa 600 Pfd. Rohschienen geben) erforderliche Zeit beträgt in einem gut construirten einfachen Puddelofen nicht über fünf Viertelstunden, da es nicht nöthig ist, nach jeder fünften bis sechsten Charge den Herd zu repariren; per Schicht lassen sich sieben Chargen mit Leichtigkeit machen, so daß der Ofen 4200 Pfd. zu produciren im Stande ist, gegenüber einer Productionsfähigkeit von 2400 Pfd. beim Puddelprocesse. Der Kohlenverbrauch per Tonne Stabeisen kann nicht viel mehr als die Hälfte des Consums beim Puddeln betragen; dieß ist durch zahlreiche, von Wm. Lyon in Pittsburg abgeführte Versuche nachgewiesen worden. Selbstverständlich ist auch die Abnutzung der Gezähe eine weit geringere; ebenso braucht man nicht viel mehr als die halbe Anzahl von Oefen; somit fallen auch die Ausgaben für Reparaturen weit geringer aus. Da der Puddler mit weniger Anstrengung beinahe doppelt so viel Schmiedeeisen zu machen im Stande ist als mit dem Puddelprocesse, so kann er auch nicht mehr denselben hohen Lohn per Tonne beanspruchen.“

„Die auf den Schönberger'schen Werken zur Herstellung des „Conglomerates“ benutzten Erze sind Magneteisenstein von 65 Proc. Eisengehalt, ohne Schwefel und mit nur einer Spur von Phosphor, ferner rother Hämatit vom Iron mountain mit gleichem Gehalte an Eisen. Die HHrn. Lyon, Shorb und Comp. verwenden zu dem gedachten Zwecke braunen Hämatit, enthaltend: 0,21 Proc. Phosphorsäure, 60 Proc. Eisenoxyd und 13 Proc. Wasser; der Rest besteht in Kieselsäure und Thonerde.“

Analysen.

  • a) Roheisen von Schönberger und Comp., aus Eisensteinen vom Lake Superior, nebst nur geringem Zusatze von Sterling- und Marmora-Erzen mit Kohks erblasen.
  • b) Aus a) gepuddeltes Stabeisen.
  • c) Aus a) nach dem Ellershausen-Processe erzeugtes Schmiedeeisen.
a. b. c.
Chemisch gebundener Kohlenstoff
Graphit
2,87
1,34
0,43 0,39
Silicium 1,02 0,20 0,09
Schwefel 0,14 0,011 0,006
Phosphor 0,58 0,120 0,140
Eisen 92,46

Kupfer, Kobalt, Calcium, Aluminium und Schlacke wurden nicht bestimmt.

|463|

Ein aus sehr schwefelhaltigen Erzen auf dem Schönberger'schen Werke erblasenes Roheisen enthielt 0,42 Proc. Schwefel; das aus demselben durch Puddeln erzeugte Stabeisen zeigte einen Schwefelgehalt von 0,027; das mittelst des Ellershausen-Processes dargestellte dagegen enthielt nur 0,012 Proc. Schwefel.

  • d) Roheisen von der den HHrn. Lyon, Shorb und Comp. gehörenden Sligo-Hohofenhütte.
  • e) Roheisen von Penna (dieselben Besitzer),
  • f) Aus d) durch Puddeln erzeugtes Stabeisen.
  • g) Aus d) nach Ellershausen's Methode dargestellt.
  • h) Ebenso. (Lyon, Shorb und Comp.)
  • i) Stabeisen, von Lyon, Shorb und Comp. aus e) nach Ellershausen's Verfahren producirt.
d. e. f. g. h. i.
Eisen 93,01 94,45
Mangan 0,21 Spuren Co
Silicium 0,93 0,41 0,17 0,16 0,07 0,05
Phosphor 0,57 0,22 0,25 0,22 0,16 0,15
Schwefel 0,03 0,009 Spur Spur Spur Spur
Kohlenstoff chem. gebunden
Graphit
1,05
3,86
1,34
3,18
0,34 0,29 0,31 0,24
Schlacke und Spuren von
Cu, Co, Al und Ca 6,34 6,40

k) Puddelschlacke von a).

l) Schlacke vom Ellershausen-Processe.

k. l.
Kieselsäure 14,02 8,95
Eisenoxyd 17,71 16,01
Eisenoxydul 60,31 68,88
Kalkerde 2,08 1,74
Magnesia 0,84 0,85
Thonerde 1,44 1,31
Phosphorsäure 2,54 1,74
Schwefeleisen 0,88 0,72

Das Roheisen a) wurde mit Puddelschlacke gepuddelt; beim Verfrischen nach Ellershausen's Verfahren lieferte es seine eigene Schlacke und in Folge dessen enthält k) mehr Phosphorsäure und Schwefel, als l).

Außer auf dem Werke von Schönberger und Comp. ist der Ellershausen-Proceß kürzlich auch in großem Maaßstabe auf Burden's Eisenhüttenwerken zu Troy (Vereinigte Staaten) eingeführt worden; hier hat die Drehscheibe 26 Fuß Durchmesser und das Eisen wird direct aus dem Hohofen abgestochen. Ebenso ist es in der Westerman Mill |464| zu Sharon (Vereinigte Staaten) in Anwendung und hat auch dort, wie versichert wird, gute Resultate gegeben. In England ist das Verfahren zu Dowlais versucht worden; wir glauben jedoch, daß man dort die Arbeit des Aufbrechens der pig blooms (Masseln) im Puddelofen so groß fand, daß der durch die Ersparung des ersten Stadiums des Puddelprocesses erzielte Vortheil dadurch aufgewogen wurde. Eine Vergleichung dieses Resultates mit dem zu Pittsburg erhaltenen läßt annehmen, daß die hier verwendeten amerikanischen Roheisensorten gewisse Qualitäten besitzen, welche sie zum Verfrischen nach Ellershausen's Verfahren geeigneter machen, als die zu Dowlais benutzten und es ist daher wünschenswerth, daß diese Eigenschaften genau ermittelt werden.

|458|

Polytechn. Journal Bd. CXCII S. 105.

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