Titel: Ueber directe Darstellung von Eisen und Stahl.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1878, Band 230 (S. 181–184)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj230/ar230047

Ueber die directe Darstellung von Schmiedeisen und Stahl aus Eisenerzen.

(Schluſs von S. 87 dieses Bandes.)

Schon vor mehr als 1000 Jahren hat man es verstanden, durch Reduction von Eisenerzen mittels Holzkohle in irdenen Tiegeln schmiedbares Eisen herzustellen. Noch heute vorhandene Säbelklingen aus jener Zeit erregen allgemeine Bewunderung durch die vorzügliche Qualität des Materials. Ohne Zweifel ist die directe Ueberführung der Rohmaterialien in Fertigfabrikate der einfachste und rationellste Proceſs; allein die Fabrikationsweise jener alten Zeit litt an dem groſsen Fehler der Unrentabilität. Ein groſser Theil der zur Verwendung gekommenen Erze blieb unreducirt, der Aufwand an Brennmaterial war unverhältniſsmäſsig groſs und die erzeugte Menge relativ klein.

Nur die unumstöſsliche Thatsache., daſs die Qualität des Productes unantastbar war, bestimmte Gelehrte und Fachgenossen, die directe Fabrikationsmethode wieder aufzugreifen, und ihren ganzen Scharfsinn darauf zu lenken, dieselbe im Groſsen mit Nutzen ausführbar zu machen. Seit ¾ Jahrhundert werden in dieser Richtung alle nur denkbaren Versuche gemacht, und der Schwierigkeiten, mit denen man zu kämpfen hatte, waren nicht wenige. In neuerer Zeit ist es mehrfach unternommen worden, den directen Proceſs in die Praxis einzuführen. Der Form nach kann man hier drei verschiedene Methoden unterscheiden: 1) Behandlung der Erze in geschlossenen Tiegeln, unter äuſserer Erhitzung. 2) Flache offene Gefäſse aus feuerfestem Material, von oben und unten erhitzt, in welchen Erz und Kohle ausgeschüttet und bis zur Reduction umgerührt werden. 3) Rotirende Cylinder, welche entweder von auſsen oder von innen erhitzt werden.

Der Proceſs Du Puy's, welcher sich heute schon einer gewissen Vollkommenheit erfreut, basirt auf der erst angeführten Methode. Die Gesichtspunkte, welche hier maſsgebend waren, sind folgende: Das erzeugte Product gewinnt an Qualität durch die Abwesenheit jeder oxydirenden Wirkung. Der Umstand, daſs sowohl Eisenerze als Kohle auſserordentlich schlechte Wärmeleiter sind, macht es zur Bedingung, bei der Reduction eine möglichst hohe Temperatur, mindestens aber Schweiſshitze, anzuwenden, und das zu reducirende |182| Material in möglichst dünnen Schichten, jedenfalls nicht stärker als 13cm, in den Ofen zu bringen. Aus dieser Voraussetzung folgt, daſs die Tiegel, welche zur Aufnahme der zu reducirenden Erze dienen, am zweckmäſsigsten aus einem mit der zu erzeugenden Masse gleichen Material herzustellen sind, weil die völlige Lostrennung des glühenden Eisenkönigs von der ihn umgebenden Hülle in den meisten Fällen unmöglich ist, und weil eine Erneuerung des Tiegels, vorausgesetzt, daſs derselbe an sich werthlos, nach jedem Guſs zu kostspielig sein würde.

Bei Du Puy's Verfahren zur Reduction der Erze bestehen die zur Aufnahme bestimmten Gefäſse aus zwei in einander gesteckten Cylindern aus Eisenblech, von denen der auſsere ungefähr 400mm und der innere 150mm weit ist. Beide sind durch einen Boden aus demselben Material mit einander verbunden. Der innere Raum des engeren Cylinders bleibt durchweg offen. Die auf diese Weise gebildeten ringförmigen Büchsen erhalten eine Höhe von 0,6 bis 0m,9. Es ist von vorn herein einleuchtend, daſs dieselben im gefüllten Zustand, allseitiger Erhitzung ausgesetzt, der sie durchdringenden Wärme nach jeder Seite höchstens eine Schicht von 60mm Dicke darbieten.

Die Füllmasse besteht aus einem fein gemahlenen Gemenge von Eisenerzen, Holzkohle oder Koke und einer für jede Erzsorte vorher genau zu berechnenden Menge Alkalien; letztere dienen dazu, um mit den erdigen Bestandtheilen der Erze eine flüssige glasige Masse zu bilden, welche, den entstandenen Eisenkönig bedeckt und dadurch vor jedem schädlichen Einfluſs durch Luft oder Gase schützt. Die so gefüllten und mit einem Deckel aus Eisenblech verschlossenen Büchsen werden, auf einer mehrere Centimeter dicken Lage von Koke ruhend, in einen Glühofen gesetzt, welcher sowohl durch natürlichen Zug, als durch Unterwind betrieben werden kann. Zur Reduction genügen 5 bis 6 Stunden, nach welcher Zeit das gebildete Metall sich auf den Boden der Büchse abgesetzt hat und von der flüssigen Schlacke bedeckt wird. Am besten stellt man die Büchsen in Entfernungen von je 18 bis 20cm von einander auf, damit dieselben von allen Seiten gehörig von der Flamme umspült werden können.

Zur Weiterverarbeitung des Metallkönigs bedient man sich verschiedener Wege. Wenn man denselben in Stahl zu verwandeln beabsichtigt, walzt man ihn in derselben Hitze zu einem Luppenstab aus, welcher geschnitten, packetirt, in einem Schweiſsofen wieder erhitzt und gehämmert wird. Der so verarbeitete Block ist geeignet zur Herstellung jeder beliebigen Stahlsorte; denn man hat nur nöthig, ihn nach dem Umschmelzen durch Zusatz von Roheisen auf den gewünschten Kohlungsgrad zu bringen. Ein Verfahren, welches besonders dazu geeignet ist, in kurzer Zeit groſse Quantitäten, mit bedeutender Brennmaterialersparniſs zu erzeugen, besteht darin, daſs das reducirte Metall in glühendem Zustand in einem Siemens'schen offenen Herd oder einem anderen hocherhitzten Ofen mit oder ohne Roheisenzusatz schnell geschmolzen wird. Die Umschmelzung und Kohlung kann selbstredend auch in demselben Ofen vorgenommen werden, in welchem die Reduction stattfand. Unterlaſst man den Roheisenzusatz, so ist das Product Schmiedeisen. Mag die in der Reductionsbüchse vorhandene Menge Kohlenstoff noch so bedeutend sein, so wird dieselbe doch stets nur zu Sauerstoffaufnahme, aber nicht zur Kohlung des Eisens benutzt.

Das auf dem obigen Wege erzielte Product ist in Folge seiner auſserordentlichen Reinheit gewöhnlich rothbrüchig; diese Eigenschaft verliert es, wie durch viele Versuche festgestellt ist, nur durch höhere Kohlung. Eine ganz auffallende Rolle spielt bei dem Reductionsverfahren der Phosphor. Mag derselbe in noch so groſsen Mengen vorhanden sein, so gehen doch nur Spuren davon in das Eisen über; dies läſst sich nur dadurch erklären, daſs sowohl Phosphor als Schlacke bei viel niedrigerer Temperatur schmelzen als das Metall und letzteres bedecken. In der ruhigen Hitze des Flammofens findet sich, im Gegensatz zu den Vorgängen im Hohofen oder in der Bessemerbirne, keine Gelegenheit zu gegenseitig inniger Durchdringung beider Massen.

Zu dem chemischen Theil des Processes übergehend, haben wir die Vorgänge in der Reductionsbüchse zu unterscheiden in die Verbrennung des |183| Kohlenstoffes zu Kohlenoxydgas durch Sauerstoffaufnahme aus den Erzen, Verbindung der Kieselsäure und Thonerde aus letzteren mit den zugesetzten Alkalien zu einer glasigen Schlacke, welche das reducirte Eisen bedeckt und vor Oxydation schützt, und schlieſslich die Aufnahme des ganzen vorhandenen Phosphors durch diese Schlacke. Der Durchschnitt von 14 verschiedener Analysen der Republik-Erze vom Lake Superior ergab folgendes Resultat:

Metallisches Eisen 68,48 Proc.
Phosphor 0,053
Kieselsäure 2,07

Das aus diesen Erzen auf dem directen Wege dargestellte Eisen enthielt:

Metallisches Eisen 99,700
Kohlenstoff 0,042
Silicium 0,021
Schwefel 0,032
Phosphor 0,016
Schlacke 0,185
–––––––
99,996.

Ein Vergleich vorstehender Analysen mit denjenigen der besten schwedischen und russischen Brände wird durchweg zu Gunsten der ersteren zeugen.

Kommen wir nun zum finanziellen Theil dieser Fabrikationsmethode, so ist vorerst Folgendes festzustellen: Erz, Kohle und Zuschlag können gemahlen, gemischt und in die Büchsen gefüllt werden zum Preise von 40 Pf. für 1t Erz. Büchsen aus Eisenblech 380mm äuſserer Weite und 330mm Höhe mit innerem Rohr von 152mm Durchmesser wiegen, eingerechnet Boden und Deckel, ungefähr 2k,8. In dieser Gröſse haben dieselben ein Fassungsvermögen an 67proc. Erz von 53k, auſser Kohle und Zuschlag. Das Ausbringen, eingeschlossen des Eigengewichtes der Büchse, beträgt 75 bis 80 Proc. an metallischem Eisen. In eigens dazu construirten Oefen wird man indeſsen leicht Büchsen bis zu 405mm äuſserer Weite und 955mm Höhe anwenden und dieselben in Abständen von je 150 bis 200mm über die ganze Ofensohle vertheilen können. Unter Annahme eines Ofens von 3m × 4m,6 lichter Weite, lassen sich in demselben in Abständen von je 200mm sowohl unter einander, als von den Wandungen nach einer Richtung 7 und nach der anderen 5, also im Ganzen 35 Büchsen von je 180k Fassungsvermögen aufstellen. Da die Reductionszeit etwa 6 bis 7 Stunden beträgt, so können in 24 Stunden mindestens 3 Chargen gemacht werden. Bei einem Ausbringen von 80 Proc. beträgt demnach die Tagesproduction eines Ofens 15t. Wenn man einschlieſslich der Ausschuſswaare 12 Büchsen von je 6k,8 Schwere auf 1t fertigen Eisens rechnet – womit man unter allen Umständen auskommt – was also einem Gesammtgewicht von 82k entspricht, so beziffert sich der Verschleiſs an Büchsen auf höchstens 5 bis 6 M. für 1t Eisen. Da es praktisch nachgewiesen worden ist, daſs die Reduction der Erze durch Anthracitstaub oder jedes andere billige Brennmaterial bewirkt werden kann, so bleibt noch festzustellen, daſs die Kosten zur Erhitzung des Flammofens ungefähr 2 M. und die Arbeitslöhne eingerechnet Materialverschleiſs bis zum Auswalzen der Luppenstäbe 3 bis 4 M. für 1t Eisen betragen.

Auf Grundlage obiger Angaben läſst sich nachstehende Selbstkostenberechnung aufstellen:

1t,75 reiches Erz zu 3,50 M. oder 2t,75 armes Erz zu 2,25 M. 6,13 M.
0t,50 Anthracitstaub zu 1,5 M. 0,75
Zerkleinern von Erz, Kohle und Zuschlag, Mischen und Füllen 1,00
Gaserzeugung 2,00
82k Eisenblech zu Büchsen 5,85
Arbeitslohn 1,00
Zuschläge 0,50
Luppenwalzen, Hämmern und Fertigwalzen 2,00
––––––––––
Zusammen 19,23 M.

Hierzu kommen selbstverständlich Amortisation und Generalkosten.

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Berücksichtigt man, daſs das nach Du Puy's Methode erzeugte Eisen für gewisse Zwecke mit den besten Schmiedeisensorten concurrirt, daſs auſser den Erzen Abfalleisen jeder Art und so zu sagen ohne Gewichtsverlust zu Schmiedeisen verarbeitet werden kann, daſs die Anlagekosten im Verhältniſs zu denjenigen anderer Eisenwerke auſserordentlich niedrig, und daſs der Proceſs so sehr unter der Controle des Betriebsleiters steht, daſs dieser mit Gewiſsheit genau die verlangte Qualität in Eisen oder Stahl herstellen kann, so ist es wohl gerechtfertigt, dieses Verfahren dem unparteiischen Urtheil der Fachwelt in der Absicht zu unterbreiten, dasselbe ohne Voreingenommenheit zu prüfen und zu verwerthen.

Um sich ein Urtheil darüber bilden zu können, bis zu welchem Grade das Verfahren heute ausgebildet ist, geben wir zum Schluſs nach dem Journal of the Franklin Institute, 1878 Bd. 105 S. 377 folgende Reihe von Betriebsresultaten des directen Processes, wie solche im J. 1877 in Pittsburg und Umgegend erzielt worden sind:

Textabbildung Bd. 230, S. 184

–r.

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