Titel: Neuerungen im Eisenhüttenbetriebe.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 307 (S. 86–90)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj307/ar307026

Eisenhüttenwesen.
Neuerungen im Eisenhüttenbetriebe.

Von Dr. Weeren in Charlottenburg.

(Fortsetzung des Berichtes Bd. 306 S. 6.)

Mit Abbildungen.

Kleinbessemerei (Walrand-Process).

Die Bessemer-Birne von Emil Weithe in Haspe in Westfalen bezweckt, das Einschmelzen des Roheisens in der Birne selbst vornehmen zu können. Sie ist, um unmittelbar an die Formkästen herangefahren werden zu können, auf einem Wagen c0 gelagert, der mittels des Schneckenradgetriebes abc fortbewegt wird. Die Birne b0 schwingt um Zapfen d in dem Gestell a0. Der eine Zapfen ist massiv und trägt ein Schneckenrad e, in welches die durch Handrad zu drehende Schnecke f eingreift. Durch den anderen hohlen Zapfen wird der Gebläsewind eingeführt.

Von den gebräuchlichen Birnen unterscheidet sich die Weithe'sche in ihrer Gestalt dadurch, dass sie von der Ebene ihres grössten Querschnittes aus symmetrisch und ausserdem bauchiger als die Bessemer-Birne ist. Ferner besitzt die Birne an beiden Enden Oeffnungen, die durch Deckel g und h dicht verschlossen werden können. Deckel g ist massiv, während h die bekannten Winddüsen h1 enthält. Die Construction der Leitung veranschaulicht Fig. 1. Ausserdem wird eine zweite Windleitung k in der Nähe des Deckels g in die Birne eingeführt. Beide Leitungen sind mit Hähnen versehen.

Textabbildung Bd. 307, S. 86

Die Birne wird in folgender Weise verwendet:

Zwecks Einschmelzung der Roheisencharge wird die Birne zunächst in die durch Fig. 1 veranschaulichte Stellung gebracht. Der massive Deckel g ist geschlossen, h hingegen offen. Es werden nun Brennstoff und Eisen in die Birne eingetragen und letzteres durch Anlassen des Gebläsewindes durch Rohr h geschmolzen. Nach vollendeter Schmelzung bringt man die Birne in ihre wagerechte Stellung (Fig. 2), stellt den Wind ab, öffnet den Deckel g, schliesst h und dreht unter gleichzeitigem Anlassen des Windes durch die Düsen h1 die Birne um weitere 90°, so dass Deckel h sich unten befindet. Es folgt dann die Umwandlung des Eisens in bekannter Weise und nach Abstellen des Windes die Entleerung des entkohlten und entsilicirten Eisens in die bereit stehenden Formen. (D. R. P. Nr. 82997.)

D. Herdofenprocesse (Martin-Verfahren).

Vorbereitung des Roheisens für den Siemens-Martin-Process von der Staffordshire steel and iron ingot Company limited in Bilston (Staffordshire). Der Zweck des Verfahrens ist ein erhöhtes Ausbringen an Stahl in jeder Hitze. Erreicht soll dies dadurch werden, dass in die Pfanne, die das Roheisen von dem Hochofen bringt, eine grob gemahlene Mischung von Eisenoxyd und Kohle eingelegt und auf diese das flüssige Roheisen gegossen wird. Der Haupttheil des Eisenoxyds wird durch die Hitze des Roheisens unter gleichzeitiger Einwirkung der Kohle, sowie des Siliciums und des Kohlenstoffs des Roheisens sehr schnell reducirt und von dem Roheisen aufgenommen. Versuche haben ergeben, dass in den meisten Fällen im Roheisen so viel überflüssige Wärme vorhanden ist, dass ungefähr 5 Proc. seiner Menge aus dem Oxyd reducirt werden kann. Bei Benutzung eines Roheisengemisches stellt sich dieses Verhältniss noch günstiger. Man verwendet hierbei an Eisenoxyden zweckmässig solche, die zu viel Silicium und Schwefel enthalten. Die besten Resultate sind mit Puddel- und Walzsinter erzielt worden. Mit diesen werden 15 bis 30 Proc. Kohlenklein vermengt.

In gleicher Weise kann dieses Verfahren bei dem sauren und basischen Bessemer-Processe Verwendung finden. Vor den bekannten, während der Periode des Nachblasens gleichzeitig mit dem Kalk gemachten Zuschlägen an Eisenoxyden hat das vorliegende Verfahren den Vortheil, dass eine Ueberoxydation des Stahls, die bei jenen Verfahren kaum jemals umgangen werden konnte, ohne Schwierigkeit zu vermeiden ist. (D. R. P. Nr. 71704.)

Verfahren der Gewinnung von Flusseisen aus Roheisen und Eisenerzen von Fritz Grassmann in Marchienne au pont (Belgien). Bei dem Frischen des Roheisens mit Hilfe von oxydischen Eisenerzen im Martin-Ofen hat sich der Uebelstand ergeben, dass das specifisch erheblich leichtere Erz auf dem Roheisenbade schwimmt, was eine ganz beträchtliche Verlangsamung des Frischens des Roheisens durch das Eisenoxyd zur Folge hat. Es findet zwar anfänglich eine Wechselwirkung zwischen Eisen und Erz statt, allein die entstehende Schlacke wird durch Abgabe ihres Sauerstoffs an der Berührungsstelle mit dem Eisenbade so zähflüssig, dass die Reaction fast gänzlich aufhört. Man sah sich deshalb gezwungen, die Masse kräftig durchzurühren, stiess hierbei aber in Folge der Schwerflüssigkeit der Schlacke und der durch Oeffnen der Arbeitsthür hervorgerufenen Abkühlung des Ofens auf Schwierigkeiten.

Grassmann bewirkt eine innige Vermischung von Erz und Eisen in der Weise, dass er flüssiges Eisen aus einem Ofen oder einer Pfanne fliessen lässt und schräg gegen den Eisenstrahl einen kräftigen Luftstrom richtet, der das Eisen zu feinen Kügelchen zertheilt und mit sich in einen Herdofen fortreisst. Gleichzeitig mit dem Luftstrom wird |87| reines fein gepulvertes oxydisches Eisenerz gegen den Roheisenstrahl geblasen, in Folge dessen jedes Eisenkügelchen mit einer fest anhaftenden Oxydschicht umgeben wird. Dieses so erhaltene innige Gemisch von oxydischem Erz und Roheisen wird als Rohmaterial für den Martin-Process benutzt, da die dem Eisen innewohnende Wärme nicht genügt, um direct ein fertiges Endproduct (Flusseisen) zu erhalten.

Textabbildung Bd. 307, S. 87

Das Eisen, welches gleichsam mit dem Oxyde imprägnirt ist, gibt ein vorzügliches Ausgangsmaterial für den Martin-Process, da sozusagen jedes Molekül des Roheisens mit dem oxydischen Erz in Berührung kommt.

Zur Ausführung des Processes wird das Roheisen in einer Giesspfanne d (Fig. 4) flüssig vom Hochofen zum Martin-Ofen geholt. Aus der Pfanne d lässt man dasselbe in einem gleichmässigen Strahl in einen darunter befindlichen Gusstrichter a. Der aus letzterem ausfliessende dünne Strahl wird durch einen kräftigen, aus der Düse c austretenden Luftstrom getroffen und durch diesen in zerstäubtem Zustande in das Rohr b und den Martin-Ofen e geschleudert. Das oxydische Eisenerz befindet sich in dem Behälter f, aus dem es mittels der Schnecke g in die Düse c nach Bedarf eingeführt wird.

Durch die innige Mischung des Roheisens mit dem Erz unter gleichzeitiger Einwirkung der mitgeblasenen Luft entsteht eine heftige Reaction des Sauerstoffs des Erzes auf den Kohlenstoff-, Mangan-, Silicium- und Phosphorgehalt des Eisens. Diese Elemente oxydiren sich unter gleichzeitiger Reduction des Erzes. (D. R. P. Nr. 72046.)

Textabbildung Bd. 307, S. 87

Verfahren und Ofen zur Flusseisengewinnung von John Gjers in Middlesbrought-on Tees. Den bereits vorstehend angedeuteten, durch die Leichtigkeit des Eisenerzes im Verhältniss zum Roheisen verursachten Uebelstand, der der allgemeineren Benutzung oxydischer Eisenerze bei der Flusseisengewinnung entgegenarbeitete, sucht Gjers in anderer Weise zu vermeiden. Ausgehend von dem Umstände, dass beim Puddeln der aus oxydischen Eisenschlacken bestehende Boden des Puddelofens wesentlich zur Beschleunigung des Puddelprocesses beiträgt, schlägt Gjers vor, die Vorbedingungen des Puddelofens mit denen des Stahlschmelzofens zu verbinden und das Roheisen in einem Herdofen zu schmelzen, dessen Boden und Wände aus Eisenoxyd hergestellt sind, dabei aber durch eine genügend |88| hohe Temperatur dafür Sorge zu tragen, dass das Eisen während der ganzen Dauer der Umwandlung in Flusseisen bezieh. Flusstahl vollkommen flüssig bleibt. Als besonders geeignetes Auskleidungsmaterial bezeichnet Gjers reiches Titaneisenerz, welches weniger schmelzbar ist als gewöhnliches Eisenerz; auch ein reiches Magneteisenerz mit 70 bis 72 Proc. Eisen dürfte sich für den vorliegenden Zweck eignen. Wird reiche Eisenschlacke zur Ausfütterung verwendet, so empfiehlt Gjers, diese in einem kleinen Nachbarofen einzuschmelzen und in flüssiger Form in den Herdofen einzubringen. Bei Benutzung von gepulvertem Eisenerz feuchtet man dieses zweckmässig mit Wasser an, in dem eine alkalische Substanz, wie z.B. Kochsalz oder Soda, aufgelöst worden ist.

Zur Ausführung seines Verfahrens wählt Gjers den in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Doppelofen, dessen Grundriss Fig. 6 zeigt. Die beiden Herde a sind in einem Winkel zu einander angeordnet, um die beiden Brennkammern ff, sowie die darüber befindlichen Regeneratoren cc an einer Seite und neben einander zu haben. Der Ofen kann mit Gas oder festem Brennstoff beheizt werden. Bei Benutzung festen Brennstoffes werden die Kammern ff mit Brennstoff gefüllt, der durch die aus den Regeneratoren c strömende heisse Luft verbrannt wird. Diese Feuerung mit Oberflächenverbrennung ist Gjers durch die Patente Nr. 80502 und 86359 in Deutschland geschützt. Gjers hält es für das Zweckmässigste, die Oefen nicht durch Schornsteinzug, sondern durch einen gelinden Windstrom, der durch ein Gebläse h erzeugt und durch ein Rohr h1 mit Umstellklappe k in den oberen Theil eines jeden Regenerators abwechselnd eingeführt wird, zu betreiben.

Mit dem Ofen wird in der Weise gearbeitet, dass abwechselnd auf dem einen Herde Roheisen niedergeschmolzen und auf dem anderen gefrischt wird, wobei jedesmal in denjenigen Generator Wind eingeblasen wird, auf dessen zugehörigem Herde a der Frischprocess vor sich geht. Das Erhitzen und Einschmelzen des Roheisens erfolgt somit durch die aus dem jedesmaligen Frischofen abziehenden heissen Verbrennungsproducte. Der allmählich schmelzende Eisenoxydboden, der nach jeder Charge neu herzurichten ist, wirkt auf das schmelzende Roheisen oxydirend ein. Das erzielte Flusseisen bezieh. Flusstahl wird in gewöhnlicher Weise mit Ferromangan und Ferrosilicium fertig gestellt und zu Blöcken vergossen.

Gjers hält einen Zuschlag von Kalk oder Magnesia zur Beschickung nicht nur nicht für nützlich, sondern sogar für schädlich. Das verwendete Roheisen braucht nicht frei von Phosphor, wohl aber von Schwefel zu sein. (D. R. P. Nr. 90356.)

Beschleunigung des Frischprocesses beim Siemens-Martin-Verfahren mittels heissen Windes von Dr. Kaichiro Imaizumi in Berlin. Um den Siemens-Martin-Process abzukürzen, hat man bisher wiederholt versucht, von der frischenden Wirkung des Gebläsewindes Nutzen zu ziehen. Imaizumi schlägt hierfür folgende Einrichtung vor (Fig. 8). Der Hauptkanal b für die Heissluft ist mit einem Schieber j aus feuerfestem Material versehen. Vor diesem Schieber geht von dem Hauptkanal eine Nebenleitung f ab, die im Ofen zu einer Winddüse g ausläuft. Durch ein Kugelgelenk sind f und g beweglich mit einander verbunden, wodurch es möglich wird, dem Heissluftstrahl eine beliebige Richtung zu geben. Ist das Ventil j offen, so ist der Ofen wie ein gewöhnlicher Siemens-Martin-Ofen zu gebrauchen, wobei eine geringe Luftmenge auch durch den Zweigkanal f in den Ofen gelangen kann, ohne den Process irgendwie schädlich zu beeinflussen. Wird hingegen nach vollendetem Einschmelzen der Charge das Ventil j geschlossen, so kann der Heisswind seinen Weg nur durch den Zweigkanal f nach dem Ofen nehmen. Allerdings lässt sich durch den Zug des Schornsteins für den Heissluftstrahl nicht genügend Pressung erzielen, vielmehr ist es nöthig, für diesen Theil des Verfahrens eine Gebläsemaschine zu benutzen, welche den Wind bis auf 0,5 at Pressung bringt. Durch den auf das Metallbad auftreffenden Heisswindstrahl wird die Schlackendecke weggeblasen und das Eisen rasch gereinigt und entkohlt, wozu die hohe Temperatur des Gebläsewindes ganz wesentlich beiträgt. Nach beendetem Frischprocess wird der Gebläsewind abgestellt, der Schieber j geöffnet und nunmehr bei gewöhnlichem Luftzug das Eisen durch die gebräuchlichen Zusätze von Ferromangan, Ferrosilicium oder Spiegeleisen fertig gestellt. (D. R. P. Nr. 93594.)

Textabbildung Bd. 307, S. 88

Verfahren zur Herstellung von Flusseisen nach dem basischen Flammofenprocess von Ernst Bertrand und Otto Thiel in Kladno (Böhmen). Dieses Verfahren, welches unter dem Namen „Bertrand-Thiel“-Martin-Process das Interesse der Fachwelt in ungewöhnlichem Grade in Anspruch genommen hat, bezweckt, die dem gewöhnlichen Martin-Process anhaftenden Nachtheile zu beseitigen. Bekanntlich zeigt der Martin-Process bei Verwendung eines hohen Procentsatzes an Roheisen gewöhnlich den Nachtheil, dass in Folge des langen Frischens sich die Dauer der einzelnen Chargen ganz bedeutend steigert, was Erzeugungsverminderung, erhöhten Brennstoffaufwand und geringere Haltbarkeit der Oefen im Gefolge hat. Durch reichlichen Erzzusatz lässt sich die Frischperiode zwar abkürzen, allein durch den hierdurch bedingten höheren Kalkzuschlag wird die beschleunigende Wirkung wieder stark beeinträchtigt. Diese Uebelstände treten besonders bei der Verarbeitung von silicium- und phosphorreichem Roheisen zu Tage, da die dabei entstehenden grossen Schlackenmengen der ganzen Schmelz- und Frischarbeit sehr hinderlich sind.

Diese Nachtheile bezweckt der Bertrand-Thiel-Process zu vermeiden, der im Wesentlichen darin besteht, dass die verschiedenen Eisenmaterialien, aus denen sich die Martin-Charge zusammensetzt, ihrer Natur bezieh. chemischen |89| Zusammensetzung nach in verschiedenen Herdöfen für sich behandelt, d.h. dieselben je nach Bedarf entkohlt, entsilicirt oder entphosphort, und alsdann die so getrennt vorbereiteten Eisenmaterialien in einem Ofen vereinigt und die vereinigte Charge hier in der üblichen Weise durch Zusätze fertig gemacht wird.

Um das Eisen ohne Schwierigkeit aus dem einen Ofen in den anderen zu schaffen, ordnet man die Ofenherde derart in verschiedenen Höhenlagen an, dass das Eisen mittels eingeschalteter Rinnen aus dem einen Ofen in den anderen abgestochen werden kann, bei welcher Gelegenheit man auch die fallenden Schlacken in einfachster und vollkommenster Weise abzuscheiden vermag.

Durch diese Anordnung, die verschiedenartigen Eisensorten in getrennten Oefen zu behandeln, ist man in die Lage gesetzt, die Abscheidung der Beimengungen des Eisens, wie Kohlenstoff, Silicium, Phosphor, Schwefel u.s.w., je nach Bedarf in der für das jeweilige Material günstigsten Weise für sich durchzuführen und dann, wie schon bemerkt, die fallenden Schlacken von dem Eisen vollkommen zu trennen, so dass sie für die Weiterverarbeitung des Eisens in den folgenden Oefen nicht mehr in Betracht kommen.

Die Erfinder rühmen ihrem Verfahren folgende Vortheile nach:

Der Verbrauch an Zuschlägen, wie Kalk oder Kalkstein, ist wesentlich geringer, da man bei dem getrennten Verarbeiten des siliciumhaltigen Theiles der Charge die resultirende kieselsaure Schlacke bei der Ueberführung des Eisens von einem Ofen in den anderen vollkommen zu beseitigen vermag und demgemäss nicht mehr jene Kalkmenge zuzuschlagen braucht, die zur Neutralisirung der Kieselsäure erforderlich sein würde, wenn man die ganze Charge ungetheilt in denselben Ofen eingesetzt haben würde.

Da man es nun mit geringeren Schlackenmengen überhaupt zu thun hat, so wird die Einwirkung der Flamme auf das Eisen eine bedeutend energischere sein, was gleichbedeutend ist mit einer Abkürzung der Arbeitszeit – die Erfinder geben dem gewöhnlichen Martin-Process gegenüber eine Erzeugungssteigerung von 60 bis 70 Proc. an –, wie auch ferner einer entsprechenden Brennstoffersparniss. Mit der Verringerung der Schlackenmenge und der schnelleren Durchführung des Processes erzielt man ferner eine grössere Haltbarkeit und Dauer der Oefen selbst. Da die Schlacken entsprechende Mengen von Eisen und Mangan in sich aufnehmen, so wird der Abbrand, sowie auch der Verbrauch an Ferromangan, Spiegeleisen u.s.w. sich verringern müssen.

Als einen besonderen Vortheil ihres Verfahrens führen die Erfinder schliesslich noch den folgenden an, der sich namentlich bei der Erzeugung harter Stahlsorten erreichen lässt. In diesem Falle wird dem entkieselten und entphosphorten Eisen während seines Herabfliessens zu dem zum Fertigmachen bestimmten Ofen Kohlenstoff in Form von Holzkohle oder Koks in entsprechenden Mengen wieder zugesetzt. Die Kohlung erfolgt, da die Oberfläche des herabfliessenden Eisens von Schlacken völlig rein ist, sehr energisch. Durch dieselbe wird eine Zersetzung der in dem Eisen enthaltenen Oxyde und eine sehr bedeutende Ersparniss an Ferromangan, Spiegeleisen u.s.w. erzielt. Gleichzeitig wird durch die Kohlung die Ausscheidung von Gasen wesentlich befördert und demgemäss sehr dichte Güsse erhalten.

Die Art der Anordnung der verschiedenen Ofenherde richtet sich natürlich nach der chemischen Zusammensetzung der zu verarbeitenden Eisensorten. Hat man z.B. eine Charge zu verarbeiten, welche neben Schrot aus einer siliciumreichen und einer phosphorhaltigen Roheisensorte besteht, so kann man sich der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ofenanlage bedienen. Auf erhöhtem Niveau sind zwei Herdöfen a1 und a2 angeordnet, von denen der eine das siliciumhaltige und der andere das phosphorhaltige Roheisen aufnimmt, entkohlt und entsilicirt bezieh. entphosphort. Nach durchgeführtem Frisch- bezieh. Entphosphorungsprocess wird der Inhalt der Oefen a1 und a2 unter Beseitigung der resultirenden Schlacken in dem tiefer gelegenen Ofen b vereinigt und dort in bekannter Weise fertig gemacht.

Textabbildung Bd. 307, S. 89

Auch kann man mittels der Ofenanlage nach Fig. 11 mit nur zwei Oefen die Entkieselung und Entphosphorung derartig durchführen, dass man das silicium- und das phosphorhaltige Roheisen in dem oberen Ofen a gemeinsam frischt und entkohlt, eventuell unter Zusatz reicher Eisenerze, auch die Entphosphorung schon theilweise durchführt und dann unter sorgfältiger Abscheidung der Schlacken in den Ofen b ablässt, in dem man den kohlenstoff- und siliciumarmen Schrot eventuell mit einem kleinen Quantum Roheisen eingeschmolzen hat. Im Ofen b wird die Entphosphorung beendet und sodann die Charge durch die üblichen Zusätze fertig gemacht.

Endlich kann man auch nach diesem Verfahren mit |90| drei über einander angeordneten Oefen arbeiten (Fig. 12). Selbstverständlich sind weitere Combinationen möglich und unter besonderen Umständen sogar wünschenswerth. Statt die einzelnen Oefen über einander anzuordnen, um durch Rinnen ein leichtes Ueberführen des Eisens aus dem einen in den anderen Ofen zu ermöglichen, können die Oefen auch in demselben Niveau liegen; in diesem Falle fallen die Rinnen fort und der Transport des Eisens erfolgt durch Pfannen. Der Bertrand-Thiel-Process lässt sich somit ohne besondere Aenderungen bei bereits vorhandenen Herdofenanlagen zur Durchführung bringen.

Weitere ausführliche Mittheilungen über das Verfahren, welches Gegenstand des D. R. P. Nr. 80275 ist, finden sich in Stahl und Eisen, 1897 S. 403 bis 418 und 455; Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1897 Heft 2 S. 6 und 9 (Versuche und Ansichten von Percy C. Gilchrist über den Martin-Process Bertrand-Thiel); Berg- und Hüttenmännische Zeitung, 1897 Heft 27 S. 223 und 224.

Neuere Arbeiten über den Martin-Process vgl. Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1894 S. 37 u. ff. und S. 47 u. ff. H. H. Campbell, Der Flammofenprocess; Stahl und Eisen, 1894 S. 697 u. ff. Erik G. Odelstjerna, Die Herstellung von Martin-Flusseisen in Schweden, 1897 S. 396 u. ff. Springorum, Der Martin-Process, S. 622. Wilhelm Schmidhammer, Verschiedenes über den Martin-Ofenbetrieb, S. 401 u. ff. R. M. Daelen, Ueber neuere Verfahren zur Erzeugung von Flusseisen.

(Fortsetzung folgt.)

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