Titel: Vergleichende Versuche über den Kraftbedarf beim Walzen von Eisen und Stahl.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1881, Band 241/Miszelle 4 (S. 153–155)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj241/mi241mi02_4

Vergleichende Versuche über den Kraftbedarf beim Walzen von Eisen und Stahl.

Bei den von F. Braune in Burbach in der Sitzung des Pfalz-Saarbrücker Bezirksvereines vom 20. Februar d. J. mitgetheilten Versuchen handelte es sich darum, festzustellen, welche indicirte Leistung Stahlstäbe von gröſstem Profil und gröſster Länge, für welche man die betreffende Straſse zu verwenden beabsichtigte, gegenüber Stäben von gleichem Profil und Gewicht in Eisen beim Walzen beanspruchen.

Die Walzenstraſse bestand aus zwei Triogerüsten mit Walzen von 550mm mittlerem Durchmesser; die Maschine hatte 900mm Cylinderdurchmesser, 900mm Hub und machte normal 80 Umdrehungen in der Minute. Der gewöhnliche Dampfüberdruck in der Leitung war 3k; die Steuerung war nicht im besten Zustande. Das Schwungrad hatte 8m Durchmesser, 20000k Ring- und 18000k Sterngewicht. Die Maschine arbeitete für Eisen bei dem gewöhnlichen Dampfdruck mit ⅝ Füllung; die Regulirung geschah mittels Ventil durch den Maschinisten.

Ein Eisenpaket wurde in einer Hitze mit 130 Touren fertig gewalzt; die Maschine entwickelte dabei 260e indicirt. Nachdem der Stab das Fertigkaliber verlassen, hatte man noch immer die normale Tourenzahl und es konnte sofort wieder ein Paket gesteckt werden; die Maschine war also unter den gewöhnlichen Verhältnissen für flotte Eisenfabrikation genügend.

Daſs sie unter denselben Verhältnissen für Stahl zu schwach, war man sich von vorn herein klar. Bevor man zum Walzen der Stahlblöcke schritt, wurde daher der Betrieb an den anderen Straſsen so regulirt, daſs die Schweifsöfen zwar im vollen Gange erhalten, aber die Straſsen nicht arbeiteten; hierdurch brachte man den Dampf in den Kesseln hinter den Oefen bis auf den zulässigen Ueberdruck von 4k. Man steigerte die Tourenzahl der Maschine bis auf 90 und es wurde vor dem Stecken des geheizten Blockes bei dieser Umdrehungszahl ein Diagramm genommen. Der Block wurde dann verwalzt und bei seinem Verlassen des Fertigkalibers machte die Maschine nur noch 60 Touren. Hierbei wurde wieder ein Diagramm genommen, welches natürlich wegen der geringeren Kolbengeschwindigkeit etwas gröſser ausfiel. Der Stab passirte die Walze mit 145 Umdrehungen derselben. Man war also in der That im Stande, bei dem hohen Dampfdruck und bei gesteigerter Anfangsgeschwindigkeit mit diesen Walzen und dieser Maschine Stahlstäbe fertig zu bringen, aber nicht zu fabriciren, denn da die Geschwindigkeit so weit heruntergegangen war, wäre ein zweiter sofort gesteckter Block schon nach den ersten Paar Stichen vermuthlich stecken geblieben. Die Anzahl Umdrehungen, welche die Maschine bei unveränderter Expansion, vollständig offenem Ventil und nahezu constantem Dampfdruck machen muſste, um sich zu erholen, also wieder auf 90 Touren zu kommen, sind demnach noch auf Rechnung des ersten Stabes zu bringen; es waren etwa 40 Touren.

Beim Walzen eines Stabes wurden die Diagramme unter dem Kolben, beim Walzen eines anderen über dem Kolben genommen.

Der gesammte Kolbenweg s, vom ersten Stich, nicht allein bis zum Austritt des Stabes aus dem Fertigkaliber, sondern bis zu dem Augenblicke, in dem die Maschine befähigt war, einen zweiten Block zu verarbeiten, multiplicirt mit dem aus allen vier Diagrammen und dem Cylinderquerschnitt ermittelten mittleren Kolbendruck p, ist sonach die vom Stahlstab verzehrte Dampfarbeit.

Man fand s = 2 × 185 × 0,9 = 333m, p = 12600k, also sp = 4195800mk.

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Zu den Versuchen ist jedoch noch zu bemerken:

1) Die Stahlblöcke wurden nicht warm genug an die Walze gebracht; die Schweiſser verstehen eben noch nicht mit dem Material umzugehen, sind ängstlich und fürchten es zu verbrennen; überdies eignet sich auch ein Schweifsofen nicht gut zum Anwärmen von Ingots.

2) Die Kalibrirung der Fertigwalze mit ihren a-, b-, c-, d-Profilen des I-Eisens war zwar günstig, aber die der Vorwalzen war nicht die für Stahl vortheilhafteste, da dieser in den ersten Paar Stichen mehr Druck vertragen kann als die Eisenpakete und in den ferneren etwas weniger verlangt.

3) Die Bestimmung der Anzahl Umdrehungen während des Erholens der Maschine war eine sehr ungenaue, da kein Tachometer zur Hand war und man sich einfach auf das feine Gefühl des Maschinisten verlieſs.

4) Die indicirte Arbeit für den Leergang der Walzenstraſse und Maschine bei den ungefähren 40 Touren muſs eigentlich von der oben gefundenen Dampfarbeit in Abzug gebracht werden; es wären dies immerhin:

3800 × 2 × 0,9 × 40 = 273600mk.

5) Der Stahl wurde, abgesehen von seiner ursprünglichen Wärme, in der Walze zu kalt bearbeitet, d.h. mit zu geringer Geschwindigkeit gewalzt.

Genauer dürften die Versuche folgendermaſsen auszuführen sein:

1) Man bediene sich eines Indicators, welcher fortlaufende Diagramme zeichnet, allerdings bis 200, bringe ein Tachometer an, das bei der wieder erreichten Anfangsgeschwindigkeit den Schreibstift des Indicators ausrückt. Die Summe sämmtlicher sich aus den ± (2 × 185) Diagrammen ergebenden specifischen Drucke, multiplicirt mit dem Hubvolumen des Cylinders, ist die Dampfarbeit ps.

2) Bei Anwendung eines gewöhnlichen Indicators bringe man einen Hubzähler und ein Tachometer an; beim ersten Stich wird der Hubzähler eingerückt und, wenn die Maschine sich wieder erholt hat, durch das Tachometer ausgerückt und so der zurückgelegte Kolbenweg ermittelt.

In Erwägung indessen, daſs bei einem späteren Betriebe auf Stahl Aehnliches bezüglich der Temperatur und der Kalibrirung vorkommen kann, in Erwägung ferner, daſs die Arbeit für den Leergang der Stahlstraſse und einer stärkeren Maschine jedenfalls gröſser ausfällt wie die für Eisen ermittelte, aber sich einer zuverlässigen Vorherbestimmung entzieht, und schlieſslich den Grundsatz im Auge haltend, daſs man bei Bemessung der Antriebskraft für eine Walzenstraſse nicht zu sparsam sein darf, dürften obige Versuche doch geeignet sein, Schlüsse auf die Stärke einer Stahl walzen Zugmaschine zu ziehen.

Machen wir nun noch die Annahme, daſs der Stahlstab dieselbe Anzahl Kaliber mit demselben ideellen Walzenumfangsweg passiren soll, den wir beim flotten Eisenwalzen gefunden haben, und ist der hierzu gehörige Kolbenweg (bei Eisen) = s1; bezeichnen wir ferner mit P den mittleren Kolbendruck der Stahlwalzmaschine, w und W die mittlere Walzenumfangsgeschwindigkeit für Eisen bezieh. für Stahl, p und s wie früher, so ergibt sich folgende einfache Relation: .

Für den speciellen Fall stellte sich hiernach die Sache, wie folgt: Da die bewegten und stabilen Theile der vorhandenen Maschine für einen beträchtlich gröſseren Kolbendruck und namentlich auch die Schwungradachse für ein gröſseres Moment stark genug erschienen, da ferner die Pyramide der stehenden Maschine eine Vergröſserung des Cylinderdurchmessers zulieſs, so entschloſs man sich, einen neuen Cylinder mit guten Steuerorganen und selbstthätig regulirbarer Expansion zu beschaffen und die Maschine mit Condensation zu versehen. Auſserdem erwartet man auch eine Verbesserung des gewöhnlichen Dampfdruckes um mindestens 0at,5. Das Schwungrad wurde ebenfalls für genügend gehalten; die Umfangsgeschwindigkeit desselben betrug 33⅓m. Da man hierüber nicht hinausgehen wollte, konnten zur Erreichung der für Stahl erforderlichen gröſseren Walzgeschwindigkeit nur die Walzendurchmesser gröſser genommen werden.

Für den Walzendurchmesser = 700mm ergibt sich die indicirte Leistung der Maschine zum Stahl walzen zu 730e; also bei einem Verhältniſs der |155| Walzenumfangsgeschwindigkeiten: ist das Verhältniſs der indicirten Arbeiten ; d.h. für Stahl hat man bei diesem Verhältniſs eine 3mal so starke Maschine nöthig.

Die fragliche Maschine wird einen Cylinder von 1000mm Durchmesser erhalten; bei 3at,5 Ueberdruck in der Leitung und ½ Füllung wird sie I-Stahl Nr. 20 der Normalscale 20m lang ohne Schwierigkeit durchziehen; für Nr. 24 wird es bei dieser Füllung wohl etwas knapp werden; indessen wird man wahrscheinlich mit den Walzendurchmessern nur bis auf 650mm zu gehen brauchen.

Für eine Maschine, welche unter sonst gleichen Umständen bei halber Füllung für flotte Fabrikation von Stahl bezieh. Fluſseisen bis zum I-Profil Nr. 26 und anderen Profilen mit ähnlichen Drucken ausreichen soll, würde sich ein Cylinderdurchmesser von 1100mm, ein Hub von 1300mm und Präcisionssteuerung empfehlen. Ferner muſs dieselbe der Kolbengeschwindigkeit von 3m,43 entsprechende Aus- und Eintrittsquerschnitte für den Dampf, gehöriges Voreilen und tüchtige Compression theils zum Ausfüllen der schädlichen Räume, theils für den ruhigen Gang der Maschine haben. Ohne Condensation würde diese Maschine einen Cylinderdurchmesser von 1300mm erhalten.

Aus den Versuchen hat Verfasser die Ueberzeugung gewonnen, daſs man bei den in Betrieb befindlichen Schienenwalzmaschinen mit den Dimensionen vielfach zu weit gegangen ist und daſs, wenn jene groſsen Maschinen ihre Schuldigkeit nicht thun, dies nur seinen Grund in den schlechten Steuerungsverhältnissen haben kann. An einigen Hütten sind aber die Maschinen in der That zu stark und man hat sich mit denselben kolossale Dampffresser, mächtige Lagerdrucke und durchaus nicht der Gesammtleistung entsprechende, hohe Leergangsarbeiten geschaffen.

Die besten und nachahmungswerthesten Verhältnisse hat nach Braune die von der Fabrik Van den Kerkhove in Gent gelieferte neue Schienenwalzmaschine mit Corliſssteuerung in den Krupp'schen Werken; sie hat einen Cylinderdurchmesser von 914mm, einen Hub von 1524mm und macht 75 Umdrehungen in der Minute; das Schwungrad besitzt 50000k Gewicht bei 7m,5 Durchmesser. Die Maschine arbeitet ohne Condensation und entwickelt bei 4at Ueberdruck und ½ Füllung etwa 800e indicirt. (Nach der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1881 S. 297.)

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