Titel: Ueber Neuerungen im Hüttenwesen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1885, Band 256 (S. 506–513)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj256/ar256187

Ueber Neuerungen im Hüttenwesen.

(Patentklasse 40. Fortsetzung des Berichtes S. 317 d. Bd.)

Nach F. C. G. Müller (Stahl und Eisen, 1885 S. 179) ist der Tiegelstahlprozeſs zur Herstellung von Edelstahl unentbehrlich. Der bei den |507| auf einem österreichischen Tiegelstahlwerke ausgeführten Versuchen zur Herstellung der Tiegel verwendete Graphit bestand aus etwa 75 Proc. Kohlenstoff, 13 Proc. Kieselsäure, 8 Proc. Thonerde, 1,8 Proc. Eisenoxyd, 0,2 Proc. Kalk und 2 Proc. Wasser, der benutzte Thon aus 50,1 Proc. Kieselsäure, 33,6 Proc. Thonerde, 2,8 Proc. Eisenoxyd, 3,2 Proc. Kali, 0,5 Proc. Magnesia und 10,1 Proc. Wasser. Die Tiegel wurden mit einem Einsatze von 20 bis 30k im laufenden Betriebe mit den anderen Tiegeln zusammen in den Siemensofen gesetzt und bei hartem Stahl 5 Stunden, bei weichem 6 Stunden erhitzt (vgl. A. Brand S. 229 d. Bd.).

In einem Tiegel aus 3 Th. Graphit und 3,25 Th. Thon wurde steirisches weiches Roheisen (I), 1mal (II), 2mal (III) und 3mal umgeschmolzen (IV) und enthielt:

I II III IV
Kohlenstoff 3,593 3,709 3,773 3,636
Mangan 2,038 1,910 1,856 1,864
Silicium 0,075 0,578 0,765 1,069

Gefrischter Rohstahl (I), 1mal (II) und 2mal (III) geschmolzen:

I II III
Kohlenstoff 0,939 1,193 1,268
Mangan 0,240 0,224
Silicium 0,021 0,358 0,628
Phosphor 0,012
Schwefel 0,000 0,000

Gefrischtes Schmiedeisen (I), 1mal (II) und 2mal (III) geschmolzen:

I II III
Kohlenstoff 0,048 0,251 0,350
Mangan 0,083
Silicium 0,021 0,081 0,257
Phosphor 0,041

Während der Block des einmal geschmolzenen Eisens noch voller Blasen war, erstarrte das zweimal geschmolzene vollkommen dicht.

Bei den beiden folgenden Versuchen in Tiegeln aus 5 Th. Graphit und 1 Th. Thon zeigte sich nach jeder Schmelzung der Tiegel oberhalb des Stahles durchlöchert, so daſs also Feuergase zum Inhalte gelangen konnten. Später wurden zwei neue Versuche ausgeführt mit Tiegeln, welche nur in ihrem unteren Theile aus 5 Th. Graphit und 1 Th. Thon, oben aber die gewöhnliche Mischung 1 : 1 enthielten. Diese blieben heil.

Gefrischter Rohstahl (I), 1mal (II) und 2mal (III) im Graphittiegel geschmolzen. Die Tiegel brannten oben durch:

I II III
Kohlenstoff 0,915 1,130 1,450
Mangan 0,214 0,192
Silicium 0,031 0,313 0,622

Gefrischtes Schmiedeisen (I), 1mal (II) und 2mal (III) im Graphittiegel geschmolzen. Die erste Schmelze war porös, die zweite dient. Die Tiegel brannten oben durch:

I II III
Kohlenstoff 0,048 0,720 0,675
Mangan 0,114 0,091
Silicium Spur 0,290 0,624

Gefrischter Rohstahl (I), 1mal (II) und 2mal (III) in Graphittiegeln geschmolzen. Die Tiegel blieben heil. Man hatte jedesmal 1 Proc. Braunstein in den Tiegel gethan:

I II III
Kohlenstoff 0,910 1,308 1,623
Mangan 0,140 0,565 0,738
Silicium 0,049 0,203 0,350
|508|

Gefrischtes Schmiedeisen (I), 1mal (II) und 2mal (III) im Graphittiegel geschmolzen. Der Tiegel blieb heil. Die Schmelze II erstarrte porös, III dicht:

I II III
Kohlenstoff 0,040 0,671 1,336
Silicium 0,023 0,302 0,658

Gefrischter Rohstahl (I), 1mal (II) und 2mal (III) im neuen englischen Graphit-Thontiegel geschmolzen:

I II III
Kohlenstoff 1,125 1,148 1,106
Mangan 0,179 0,141
Silicium 0,023 0,350 0,609

Gefrischtes Schmiedeisen (I), im einmal gebrauchten englischen Tiegel geschmolzen (II) und in dem nämlichen Tiegel nochmals geschmolzen (III). Beide Schmelzen erstarren porös:

I II III
Kohlenstoff 0,090 0,324 0,390
Mangan 0,093 0,101
Silicium 0,019 0,202 0,393.

In Graphit-Thontiegeln der gebräuchlichen Gattung, sowie in Tiegeln, welche beliebig reicher an Graphit sind, wird somit harter und weicher Rohstahl nahezu 0,3 Proc. Silicium aufnehmen. In Tiegeln erster Gattung erfährt harter wie weicher Stahl eine Anreicherung von 0,2 Proc. Kohlenstoff. In Graphittiegeln zweiter Art wird bei Werkzeugstahlhitze 0,45 Proc., bei Sensenstahlhitze 0,6 Proc. Kohlenstoff hinzukommen. Das Mangan verhält sich ganz indifferent. Aus zugesetztem Braunsteine wird vom Stahle im Tiegel Mangan reducirt und zwar unter gleichzeitiger Verminderung des Siliciumgehaltes. Wenn Feuergase zu dem flüssigen Stahle im Tiegel treten, wird nur der Kohlenstoff angegriffen, nicht auch das Silicium und Mangan.

Die im Graphit enthaltene Kieselsäure scheint besonders leicht reducirbar zu sein. Schwieriger wird Silicium aus einem an Thonerde reichen Thone reducirbar sein. Chamottetiegel, welche an den Stahl so gut wie gar kein Silicium abgeben, macht der Bochumer Verein z.B. aus rheinischem Thon mit 38 bis 40 Proc. Thonerde und 48 bis 50 Proc. Kieselsäure unter Zusatz von nur 5 Proc. Kokes. Ein Versuch, welchen Wasum ausführte, zeigte, daſs ein Stahl mit 0,7 Kohlenstoff nur 0,04 Silicium aufgenommen hatte.

Ein anderer bemerkenswerther Umstand ist der, daſs bei der Reaction 2C + SiO2 = Si + 2CO auch Kohlenoxydgas frei wird, und zwar für je 0,1 Th. Silicium 1,25 vom Stahlvolumen bei 0°. Dieses in molekularer Vertheilung entbundene Gas wird unzweifelhaft vom Stahle aufgelöst. Es macht aber den Stahl nicht unruhiger, veranlaſst kein Spratzen oder lebhafte Gasentwickelungen, da ja das gleichzeitig eintretende Silicium die Löslichkeit gerade für Kohlenoxyd so auffallend erhöht.

Müller glaubt nicht, daſs man die Gase auf rein physikalischem Wege sozusagen aus dem Stahle herauskochen kann, und stützt diese Ansicht durch folgenden von Wasum in Bochumer Tiegeln ausgeführten Versuch: Es wurde fertiges Thomasmetall ohne jeden Zusatz in einen |509| glühenden Tiegel gegossen, sofort in den Tiegelofen eingesetzt und darin 3 Stunden lang ausgeschmolzen. Das auffallende Ergebniſs war, daſs dieses Metall beim Eingieſsen in eine Guſsform stärker spratzte und stieg als dasjenige, welches unmittelbar gegossen wurde. Die Analyse des nicht ausgeschmolzenen Metalles (I) sowie des ausgeschmolzenen (II) ergab folgende Werthe:

I II
Kohlenstoff 0,015 0,020
Silicium 0,011 0,023
Phosphor 0,023 0,034.

Nach L. Schneider (Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1885 * S. 257) wurde eine Wolfram-Eisenlegirung, welche:

Eisen 68,363 Proc.
Wolfram 28,181
Mangan 0,986
Kobalt und Nickel Spur
Silicium 0,233
Phosphor 0,008
Schwefel Spur
Kohlenstoff 1,882

enthielt und ein specifisches Gewicht von 9,306 gegen Wasser von 17° hatte, in groben Stücken mit Salzsäure gekocht und, nachdem die Wasserstoffentwickelung aufhörte, das auf den Stücken lose haftende Krystallpulver mit den Fingern abgerieben und dies mit denselben Stücken mehrmals wiederholt. Das so erhaltene metallische Pulver wurde noch wiederholt mehrere Stunden mit Salzsäure gekocht, schlieſslich mit Wasser, kochender Aetzkalilösung, Alkohol und Aether gewaschen und im Wasserstoffstrome geglüht. Man erhielt auf diese Weise etwa 40 Procent eines metallischen Rückstandes, welcher aus zwei durch den Magnet trennbaren Legirungen besteht, während nur Spuren von Wolfram in Lösung gingen.

Der gröſste Theil – und zwar 90 Procent dieses Rückstandes – besteht aus licht stahlgrauen, vollkommen unmagnetischen Körnern, welche aus gut ausgebildeten, einzelnen oder verwachsenen regelmäſsigen Octaedern bestehen. Dieselben sind so hart, daſs sie Glas ritzen, lassen sich jedoch in Folge ihrer groſsen Sprödigkeit in der Achatreibschale leicht zerreiben. Der Eisengehalt derselben schwankt zwischen 24 und 31 Proc., der Kohlenstoffgehalt zwischen 1,4 und 1,6 Proc. An der Luft erhitzt, verglimmt das Pulver zu einem braunen unmagnetischen Pulver, welches durch Glühen im Wasserstoffstrome wieder Wolframeisen gibt, wobei die Krystalle ihre Form behalten; durch kochende Salzsäure läſst sich aus denselben kein Eisen ausziehen.

Um das Verhalten des Eisens gegen den Magnet in einer anderen Legirung damit zu vergleichen, wurde das vollkommen unmagnetische Pulver eines Ferromangans, welches 57,6 Proc. Mangan, 35,0 Proc. Eisen und 5,87 Proc. chemisch gebundenen Kohlenstoff enthielt, durch Glühen an der Luft oxydirt. Hierbei bildete sich Eisenoxyduloxyd; das ganze Pulver wurde in Folge dessen magnetisch und nach dem Reduciren im Wasserstoffstrome konnte das metallische Eisen mit dem Magnete ausgezogen werden. Daſs Wolfram auf die chemischen Eigenschaften des Eisens auch bei bloſs mechanischer Anlagerung einen bedeutenden Einfluſs ausübt, zeigt übrigens schon das zu diesem Versuche verwendete Wolfram eisen, welches gegen eine Lösung von Kupferchlorid sich vollkommen indifferent verhielt. Die mikroskopische Betrachtung der zerdrückten |510| Krystalle bestätigte die Vermuthung, daſs dieselben hohl sind; dem entsprechend haben dieselben nur 3,67 sp. G.

Der magnetische Theil des durch Behandeln von Wolframeisen mit Salzsäure erhaltenen Rückstandes ist schwarzgrau, metallisch und hat, unter dem Mikroskope betrachtet, ein schaumartiges Aussehen. Dieselben enthalten 68,1 Proc. Eisen, 27,7 Proc. Wolfram und 4,1 Proc. Kohlenstoff. Durch Erhitzen an der Luft verglimmt auch dieses Pulver unter etwa 31 Proc. Sauerstoffaufnahme und bleibt magnetisch. Durch Glühen im Wasserstoffstrome wird es ebenfalls wieder leicht zu Wolframeisen reducirt, aus welchem sich durch Salzsäure ein groſser Theil des Eisens ausziehen läſst. Der nach dem Kochen mit Salzsäure bleibende Rückstand enthält nur mehr etwa 40 Proc. Eisen.

Beide Wolframlegirungen blieben auch beim Kochen eines 23,5 Proc. Wolfram enthaltenden Roheisens mit Salzsäure zurück; nur erhielt man etwas mehr von der eben beschriebenen magnetischen, unkrystallisirten Legirung. Die Trennung der zwei Legirungen durch wiederholtes sorgfältiges Ausziehen mit dem Magnete gelingt sehr gut.

Wolframstahl folgender Zusammensetzung:

Eisen 85,00 Proc.
Wolfram 11,028
Mangan 1,490
Silicium 0,263
Phosphor 0,007
Kohlenstoff 2,147

mit Salzsäure erwärmt, hinterlieſs 13,1 Proc. feines unmagnetisches Pulver, welches 22 Proc. Eisen und 1,1 Proc. chemisch gebundenen Kohlenstoff enthielt, also einen in Bezug auf chemische Zusammensetzung der oben besprochenen krystallisirten Legirung entsprechenden Rückstand, während Wolfram haltiger weicher Stahl beim Behandeln mit Salzsäure von der Verdünnung 1 zu 8 Th. Wasser nur Spuren Eisen haltendes Wolfram und zwar in so feiner Vertheilung zurückläſst, daſs es sich selbst in Aether nur sehr langsam zu Boden setzt.

Die besprochenen Legirungen sind nur als Wolfram zu betrachten, welches je nach seiner Oberflächenbeschaffenheit mehr oder weniger Eisen enthält, das durch Contactwirkung vor der Auflösung durch Säuren geschützt wird. Bemerkenswerth hierbei ist jedoch der Kohlenstoffgehalt des zurückgehaltenen Eisens, welcher stets ein viel höherer ist als jener der übrigen umhüllenden Eisenmasse. Es findet also gleichzeitig mit dem Erstarren des Wolframs eine Trennung von höher gekohltem Eisen statt und erscheint mithin die Annahme gerechtfertigt, daſs die Gegenwart desselben zur Verflüssigung des Wolframs nothwendig war, ja daſs vielleicht im geschmolzenen Zustande irgend eine chemische Bindung stattgefunden habe, aus welcher sich das Wolfram, ähnlich dem Graphit im Roheisen, beim Erkalten in Octaedern ausscheidet. Durch das Entziehen des Kohlenstoffes bei der Stahlbildung, wodurch die umschlieſsende Masse zäher und schwerflüssiger wird, und durch mechanische Bearbeitung desselben schwinden die einer Krystallbildung günstigen Bedingungen; das Wolfram bleibt daher beim Behandeln mit Säuren in feiner Vertheilung zurück, hält jedoch bei hohem Kohlenstoffgehalte des Stahles immerhin noch beträchtliche Mengen Kohleneisen, bis es endlich bei dem |511| an Kohlenstoff armen Wolframeisen als unendlich feines Pulver in der Eisenmasse eingebettet erscheint.

Die gröſsere Widerstandsfähigkeit des Wolframstahles gegen atmosphärische Einflüsse, sowie die Eigenschaft, schönen Damast anzunehmen, ist aus der Beimengung des Wolframs zu erklären. Die Härte des Eisens wächst bekanntlich mit dem Gehalte von an und für sich harten Legirungen desselben mit Kohlenstoff', Silicium, Phosphor u. dgl. Aehnlich wirkt das Wolfram; nur bleibt dasselbe chemisch ungebunden, während die erstgenannten Elemente mit Eisen chemische Verbindungen eingehen, welche sich durch Härte auszeichnen. Daher kann eine groſse Härte des Stahles auch nur durch groſse Mengen Wolfram erreicht werden.

Zur Reinigung von Kupfer wird nach W. Braun in Frankfurt a. M. (D. R. P. Nr. 31276 vom 27. Mai 1884) durch das geschmolzene Metall unter möglichstem Luftabschlusse gasförmige Salzsäure hindurch geleitet. Dadurch soll das Kupferoxydul als Chlorkupfer verflüchtigt werden, ohne daſs Gefahr vorliegt, das Kupfer durch andere Stoffe zu verunreinigen. Alle dem Kupfer beigemengten Metalle, welche in der Form von Oxyden darin enthalten sind, ferner alle Metalle, welche in Glühhitze die Salzsäure zersetzen, werden dabei gleichzeitig entfernt. Es entsteht ein sehr geschmeidiges, blasenfreies Kupfer von hoher elektrischer Leistungsfähigkeit. Dasselbe kann in Formen, welche mit einem indifferenten Gase (z.B. Kohlensäure, Leuchtgas) gefüllt sind, blasenfrei gegossen werden. Für einfache Formen genügt Schmelzen in passend gestalteten Tiegeln ohne Umgieſsen. Das sogen. Garpolen von Oxydul haltigem Kupfer soll ebenfalls durch diese Behandlung mit Chlorwasserstoff ersetzt werden.

Der Sauerstoffgehalt von Metallen und Legirungen muſs nach A. Ledebur (Chemikerzeitung, 1885 S. 301) durch Glühen im Wasserstoffstrome bestimmt werden, da derselbe nicht selten mit einem Theile des Metalles zu Oxydul verbunden von dem übrigen Metalle gelöst ist, so daſs z.B. das Glühen im Stickstoffstrome denselben nicht frei machen kann. War der Sauerstoff einfach gelöst und entweicht er beim Erstarren, z.B. beim Silber, so veranlaſst er undichte Güsse (vgl. 1882 245 293).

Legirt man in einem solchen Falle das betreffende Metall mit einem anderen Körper, dessen chemische Verwandtschaft zum Sauerstoffe in der betreffenden Temperatur stärker ist, so daſs derselbe eine wirkliche chemische, beim Erstarren nicht zerfallende Verbindung mit demselben eingeht, so muſs offenbar die Gasentwickelung, das Spratzen, aufhören oder nachlassen, sofern nicht etwa noch eine andere Ursache dafür vorhanden ist. Aus diesem Grunde jedenfalls wird das Spratzen des Silbers abgemindert, wenn Kupfer mit demselben legirt wird; noch kräftiger als Kupfer wirkt das leicht oxydirbare Zink. Daſs durch dieses Mittel das Hebel nicht immer vollständig zu beseitigen ist, zumal wenn das Sauerstoff lösende Metall im groſsen Ueberschusse zugegen ist, erklärt |512| sich leicht. Die Einwirkung des behufs der Sauerstoffentziehung zugesetzten Körpers verläuft um so weniger rasch, je geringer die Menge desselben und je weniger stark seine eigene Verwandtschaft zum Sauerstoffe ist; eine gewisse Menge gelösten – nicht gebundenen – Sauerstoffes wird also immerhin zurückbleiben können, zumal wenn durch die Berührung mit der Luft oder mit den Verbrennungsgasen Gelegenheit zu stets erneuter Sauerstoffaufnahme gegeben ist.

Ist der Sauerstoff gebunden, bleibt er also beim Erstarren in dem Metalle zurück, so verändert derselbe unmittelbar die Eigenschaften der Metalle. Kupferoxydul im Kupfer bewirkt z.B. Abnahme der Dehnbarkeit in der Kälte und erzeugt bei gröſserem Gehalte Rothbruch; aber ein mäſsiger Kupferoxydulgehalt ist freilich häufig unentbehrlich, um die Auflösung von Wasserstoffgas zu hindern, welches beim Erstarren Blasenbildung hervorrufen würde, und um der noch nachtheiligeren Einwirkung anderer im Werkkupfer auftretender Stoffe, z.B. des Wismuths, entgegen zu wirken. Ein Eisenoxydulgehalt des Eisens ruft Rothbruch hervor; ein Nickeloxydulgehalt des Nickels beeinträchtigt dessen Dehnbarkeit u. dgl. Enthält dagegen das Metall Stoffe, welche reducirend auf das gelöste Oxydul einwirken können, so kann ebenfalls Gasentwickelung und undichter Guſs entstehen. Eisenoxydul im geschmolzenen Eisen gibt z.B. mit vorhandenem Kohlenstoffe Kohlenoxyd, Dasselbe wird zweifellos beim geschmolzenen Nickel der Fall sein, sofern dasselbe Nickeloxydul oder andere durch Kohlenstoff reducirbare Metalloxyde neben Kohlenstoff enthält. Im geschmolzenen Schwarzkupfer wirkt gebildetes Kupferoxydul zerstörend auf Schwefelkupfer unter Entwicklung von Schwefligsäure u.s.f. Schon sehr kleine Mengen der in solcher Weise gebildeten Gase können sehr deutliche Wirkungen hervorrufen, da ihr Rauminhalt in der gewöhnlich hohen Temperatur des geschmolzenen Metalles sich um ein Vielfaches vergröſsert.

Der Sauerstoff läſst sich unschädlich machen, wenn man Stoffe zusetzt, welche eine gröſsere Verwandtschaft zum Sauerstoffe haben und deren Sauerstoffverbindungen im Metallbade unlöslich sind, daher ausgeschieden werden, oder welche die Eigenschaften des Metalles minder ungünstig beeinflussen als die ursprünglich vorhandene Sauerstoffverbindung. Die durch Einwirkung von Eisenoxydul auf Kohle, von Kupferoxydul auf Schwefel u.s.w. hervorgerufene Gasentwickelung kann offenbar nicht eintreten, wenn das neu entstehende Oxydul nicht durch Kohle oder Schwefel zerlegt wird. Zur Zerstörung des Eisenoxyduls im flüssigen Eisen benutzt man Mangan, zur Zerstörung des Kupferoxyduls in der Bronze Phosphor u.s.f. In verschiedenen Metallen und Legirungen wurden folgende Sauerstoffmengen in Hunderttheilen gefunden:

|513|
Gewöhnliches Handelskupfer 0,227
Kupferblech 0,124
Unter einer Salzdecke geschmolzenes und gegossenes Kupfer, dicht 0,092
Gegossene Bronze mit 4 Proc. Zinn aus der kgl. Geschützgieſserei Spandau 0,070
Geschützbronze ebendaher mit 10 Proc. Zinn 0,051
Glockenbronze aus einer zersprungenen, in früherer Zeit gegossenen
Glocke mit 72,5 Proc. Kupfer, 23,7 Proc. Zinn, 1,8 Proc. Blei

0,126
Manganbronze aus Spandau mit 0,14 Proc. Mangan, 1,55 Proc. Eisen,
5,86 Proc. Zinn

0,036
Phosphorbronze ebendaher mit 0,004 Proc. Phosphor 0,038
Berliner Guſsmessing 0,033
Wiener Guſsmessing, für Blechdarstellung bestimmt 0,015
Guſsnickel aus Pfannenstiel, spröde, undehnbar 0,304
Dehnbares Nickel ebendaher (ohne Magnesiumzusatz erzeugt), zu einem
Bleche ausgewalzt und gebördelt

0,084
Fleitmann'sches Nickelblech (mit Magnesiumzusatz erzeugt) aus Iser-
lohn, dehnbar

0,095
Neusilber, gegossen 0,061
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