Titel: Hupfeld, über Pressen von Bessemerstahl in flüssigem Zustande.
Autor: Hupfeld, W.
Fundstelle: 1872, Band 206, Nr. LXXIX. (S. 279–282)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj206/ar206079

LXXIX. Ueber Pressen von Bessemerstahl in flüssigem Zustande; von W. Hupfeld zu Prävali.

In neuester Zeit hat sich mit der rasch zunehmenden Verwendung des Bessemermetalles immer mehr das Bedürfniß gezeigt, die Ungänzen der Ingots, welche von Luftblasen herrühren, da dieselben beim weiteren Verarbeiten Veranlassung zu sehr viel Ausschuß geben und daher eine große Unannehmlichkeit für den Bessemerbetrieb bilden, durch irgend eine mechanische Manipulation unschädlich zu machen.

Man hat dafür schon seit längerer Zeit das Pressen der flüssigen Ingots durch irgend eine Vorrichtung, oder auch das Gießen derselben, sowie anderer Stahl-Façonstücke in einer hochgespannten Atmosphäre in Anwendung gebracht, und zwar schon früher in England als neuerdings in Neuberg. Von letzterer Stelle aus sind über diese Manipulation mehrfache Notizen in die Oeffentlichkeit gelangt.

Bei der großen Wichtigkeit der Herstellung dichter Bessemergüsse für unsere Stahlindustrie dürfte es jedoch auch nicht ohne Interesse seyn, eine Bemerkung Bessemer's über diesen Gegenstand zu reproduciren, welche er in seiner Antrittsrede als neugewählter Präsident des Iron and Steel Institute am 28. März 1872 eingeflochten hat. Er sagt darin nämlich Journal of the Iron and Steel Institute, 1871, No. 2):

„Unter die wichtigsten Verbesserungen in der Stahlerzeugung ist die Erfindung Sir Joseph Whithworth's zu rechnen, Stahl unter hydraulischem Druck zu gießen. Der Guß großer Stahlmassen frei von Luftblasen ist bisher sehr schwierig gewesen, hauptsächlich deßwegen, weil bei der außerordentlich hohen Temperatur des geschmolzenen Stahles eine gewisse Quantität Sauerstoff vom Metall absorbirt und so lange zurückgehalten wird, als die Temperatur in gleicher Höhe bleibt, während er frei wird, sobald das Metall bis zur beginnenden Erstarrung abgekühlt wird. Sobald daher das Metall in eine kalte Form aufgenommen wird, werden große Mengen Gas frei, von welchem ein Theil in der |280| erstarrenden Masse bleibt, und zahlreiche Zellen oder Wespennester (honey combs) bildet.“

Ein ähnliches Resultat ergibt sich beim Eisenfeinen, wenn man zu lange bläst; Kohlenoxyd wird dann während der Erkaltung des abgestochenen Metalles in großen Mengen frei und verursacht die so wohlbekannte luckige Eisenstructur.

Ein anderer Fehler, der dem Gußstahl anhängt, rührt von der krystallinischen Structur her, welche dieses Metall deine Erstarren annimmt. So lange das Metall diese, durch das Gießen veranlaßte Krystallisation beibehält, hat es nur geringe Cohäsion, und die relative Festigkeit ist kaum halb so groß, als nach dem Schmieden oder Walzen. Man kann diesen Stahl nur um einige Grade ohne Bruch aufbiegen und sein Ausdehnungs Coefficient ist ungemein gering; wenn aber ein beträchtlicher Druck angewendet wird, während der Stahl vom flüssigen in den festen Zustand übergeht, so werden die Krystalle in der hohen Temperatur und in ihrem so zu sagen plastischen Zustande so eng zusammengedrückt, daß die Masse in allen Theilen gleiche Dichtigkeit und Cohäsion zeigt, und zwar eine viel größere, als jedes spätere Schmieden bewirken könnte.

In einem Patent, welches ich 1856 nahm, beschrieb ich eine Methode, Stahl unter hydraulischem Druck in eisernen Coquillen zu gießen; ein eiserner Plunger sollte in die halbflüssige Masse an dem einen Ende der Coquille gepreßt werden, während auf die andere Seite hydraulischer Druck wirkt. Ich hatte in derselben Zeit die Bemerkung gemacht, daß die Gase welche aus Flüssigkeiten unter gewöhnlichem Atmosphärendruck entweichen konnten, darin zurückgehalten werden, sobald man den Atmosphärendruck auf ihre Oberfläche verstärkt. Ein gutes Beispiel für diese Erscheinung ist das Entkorken einer Champagnerflasche, in welcher die Gasentwickelung erst beginnt, sobald der Druck welcher in der verschlossenen Flasche vorhanden ist, aufgehoben wird. In ähnlicher Weise glaubte ich das Treiben und Kochen des Stahles in den Coquillen zu vermeiden, wenn man den flüssigen Stahl einem hohen Luftdrucke aussetzte. So kam ich zu der ersten Idee, Stahl unter dem Drucke von Luft oder Gasen zu gießen, die in eine geschlossene Kammer gepumpt werden sollten, in welcher sich die Coquille und die Gußpfanne befinden; allein meine zahlreichen anderweitigen Geschäfte verhinderten mich, die Sache weiter zu verfolgen, bis die Idee vor einigen Jahren von Sir Joseph Whitworth wieder aufgenommen wurde.

Die große Schwierigkeit, Stahlgüsse frei von Luftblasen und von genügender Zähigkeit zu erzeugen, um daraus Kanonen und Geschosse zu fabriciren, veranlaßte diesen Herrn, das flüssige Metall dem Drucke |281| eines hydraulischen Plungers auszusetzen, welcher in die Coquille getrieben wurde. Seine Versuche in dieser Richtung wurden vom besten Erfolge gekrönt, und ich hatte Gelegenheit, mich persönlich von der vollkommenen Dichtigkeit verschiedener großer cylindrischer Massen zu überzeugen, welche mir nach dem Abdrehen und Bohren gezeigt wurden, und in denen nicht das geringste Bläschen sichtbar war. Es wurde sogar constatirt, daß diese einfachen, unter Druck ausgeführten Stahlgüsse eben so fest, wenn nicht fester waren, als geschmiedeter Stahl.

Ich fühle mich verbunden, zu erklären daß Sir Joseph Whitworth keine Idee von meiner früheren Erfindung hatte, als er mit seinem System, unter hydraulischem Druck zu gießen, an die Oeffentlichkeit trat, nach welchem System jetzt das sogenannte Whitworth-Metall erzeugt wird.

Es wäre von unschätzbarem Werthe, wenn man ein Verfahren entdeckte, wornach man ein schmiedbares Metall, fester als Schmiedeeisen, in irgend eine gewünschte Form gießen könnte, denn gerade die Form macht die Schwierigkeit. Man kann sich leicht denken, wie man eine einfache Figur, wie ein längliches Geschoß, einen massiven Cylinder, oder einen Ingot mit einem Plunger von einer Seite zusammendrücken und damit eine gleichmäßige Wirkung auf die ganze Masse erzielen kann, aber es ist eine ganz andere Sache bei complicirten Formen.

Denkt man sich z.B. diesen Druck auf der einen Seite einer Lehmform angewendet, in welche eine Locomotiv-Doppelkurbelachse gegossen werden soll. In diesem Falle würden wir zwei Brüche in der Richtung des Druckes haben, und selbst wenn es möglich wäre, daß die Theile der Form zwischen den Kurbeln durch den enormen Druck nicht beschädigt würden, welcher auf das Ende der Achse wirkt, so würden wir doch aus einer anderen Ursache nicht reussiren. Der Plunger wird nämlich zweifelsohne den Druck auf die ganze Masse verpflanzen, so lange das Metall flüssig bleibt, aber gerade in diesem Zustände ist ein Druck als Ersatz des Schmiedens ohne Werth; dagegen ist er höchst nothwendig, wenn mit der Erstarrung ein Zusammenziehen der Masse stattfindet, um die Bildung von Blasen in der Mitte zu vermeiden und die Verdichtung der Krystalle zu bewirken, welche sonst unter dem Hammer stattfindet. Es ist klar, daß es sich in diesem Falle, wie in hundert anderen, wo es sich um complicirtere Formen handelt, das System mit einem Plunger zu pressen, absolut unanwendbar ist.

Es gibt bei diesem System noch andere unüberwindliche Schwierigkeiten, wenn man es auf Stahlgüsse gewöhnlicher Art anwenden will; man müßte die Formkästen enorm stark machen und inwendig nur mit einer sehr dünnen Lehmschicht bekleiden, um ein Zermalmen derselben zu |282| verhüten; auf der anderen Seite würde wieder z.B. eine starke Kernspindel mit nur sehr dünnem Lehmmantel das Zusammenziehen des Gußstückes unmöglich machen und ein Reißen desselben herbeiführen. Ich glaube indessen, daß man diese Schwierigkeiten vermeidet, wenn man einen gewöhnlichen Formkasten anwendet, auf gewöhnliche Weise formt und nur für starke Kammern sorgt, in welche man die Formen setzt. Die Oeffnung für den Einguß muß durch eine Schraube verschließbar gemacht werden, und eine künstlich hochgespannte Atmosphäre kann man durch Verbrennung einer Mischung von Anthracit mit fein gepulvertem kohlensauren Natron in der Kammer erzeugen. Diese Mischung bildet ein unverbrennliches Gas von beliebiger Spannung, welches auf jeden Theil des Gusses wirken wird, ohne die Form zu zerstören. Wenn wir auf diese oder irgend eine andere Weise Stahl- oder Schmiedeeisengüsse erhalten könnten, frei von Blasen und von entsprechend großer Dichtigkeit, so würden wir einen ungeheuren Fortschritt erzielt haben. Wer die schönen Stahlgüsse der Bochumer Gußstahlfabrik in Deutschland oder der Herren Vickers und Comp. in Sheffield gesehen hat, wird die Wichtigkeit eines Verfahrens begreifen, wornach man solchen Stahlgußstücken die gleiche Schmiedbarkeit und Zähigkeit wie Stahlschmiedestücken geben könnte.“

So weit Bessemer. Es scheint, daß trotz der augenfälligen Wichtigkeit des Gegenstandes seine Anwendung bisher nur eine beschränkte geblieben ist, wenigstens fanden wir bei unserer Besichtigung der bedeutendsten englischen Bessemerwerke in Sheffield und Cumberland nirgends das Pressen in Anwendung. Allerdings setzt das Verfahren eine theilweise Aenderung der Anlage und Manipulation voraus, welche in der gegenwärtigen arbeitsreichen Zeit bei älteren Anlagen am schwierigsten zu bewerkstelligen ist.

Dagegen ist das Arbeiten aus großen Ingots für die Schienenfabrication, und zwar mittelst Vorschmiedung, allgemein in der Uebung; ein Ersatz der Schmiedearbeit durch Vorwalzen wurde (analog Bochum) auf einigen neueren Anlagen in Aussicht genommen, directes Fertigwalzen kleiner Ingots fanden wir nirgends. (Aus der Zeitschrift des berg- und hüttenmännischen Vereines für Kärnthen).

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