Titel: Neuerungen im Eisenhüttenbetriebe.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 307 (S. 152–155)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj307/ar307042

Eisenhüttenwesen.
Neuerungen im Eisenhüttenbetriebe.

Von Dr. Weeren in Charlottenburg.

(Fortsetzung des Berichtes S. 134 d. Bd.)

G. Rückkohlungsverfahren für Flusseisen.

Diesem wichtigen Gebiete des Eisenhüttenwesens ist in den letzten Jahren eine erhöhte Aufmerksamkeit gewidmet worden. Bekanntlich ist das aus der Birne oder dem Martin-Ofen kommende Flusseisen durchaus kein gebrauchsfertiges Product. Bei allen diesen Processen hat es sich als nothwendig erwiesen, zwecks einer möglichst vollständigen Abscheidung des Siliciums und Phosphors zuvörderst den gesammten Kohlenstoff herauszuschaffen. Der basische Process kann sogar gar nicht anders geführt werden, da die vollständige Oxydation des Phosphors erst nach der Verbrennung des Kohlenstoffes erreicht werden kann. Gleichzeitig mit der Abnahme des Kohlenstoffgehaltes tritt aber eine immer energischer werdende Oxydation des Eisens selbst ein. Ein völlig entkohltes Eisen ist somit stets sauerstoffhaltig. Um dasselbe in ein brauchbares Product zu verwandeln, ist eine vollständige Fortschaffung dieses Sauerstoffes durchaus nothwendig. Gleichzeitig ist auch, je nach dem späteren Verwendungszwecke des Eisens, eine mehr oder minder beträchtliche Erneuerung seines Kohlenstoffgehaltes erforderlich. Beiden Forderungen entsprach man durch Zusatz eines kohlenstoff- und mangan- oder siliciumreichen Productes, wobei das Mangan bezieh. Silicium die Desoxydation, der Kohlenstoff die Rückkohlung des Flusseisens übernahm. Als besonders geeignet hierfür haben sich bekanntlich Spiegeleisen und Ferromangan, weniger das Ferrosilicium erwiesen.

Indessen zeigte es sich, dass durch unvorsichtige Handhabung dieser Mittel der Qualität des Eisens sehr leicht Schaden zugefügt werden könne, indem bei zu starkem Zusätze das zugegebene Mangan bezieh. Silicium zum Theil in das Eisen übergeht und dessen gute Eigenschaften erheblich vermindert. Bei dem immerhin geringen Kohlenstoffgehalt dieser Körper war indessen eine derartige Ueberführung nicht immer zu vermeiden, namentlich dann nicht, wenn dem rückzukohlenden Eisen ein etwas grösserer Kohlenstoffgehalt gegeben werden sollte. Ein hochgekohltes Eisen war auf diesem Wege überhaupt nicht herzustellen.

Unter diesen Umständen war der Vorschlag des Engländers Darby, die Rückkohlung statt mit Spiegeleisen oder Ferromangan mit reinem Kohlenstoff auszuführen, ein bedeutsamer Fortschritt, durch den die Möglichkeit geschaffen wurde, einem vollständig entkohlten Eisen einen beliebig hohen Kohlenstoffgehalt zu geben, ohne gezwungen zu sein, gleichzeitig seinen Gehalt an Mangan oder Silicium irgendwie zu vermehren bezieh. ohne dem Eisen mehr Mangan zuführen zu müssen, als zu seiner Desoxydation3) unumgänglich nothwendig ist. Gebührt somit dem Engländer Darby für seinen Vorschlag volle Anerkennung, so verdient es andererseits nicht unerwähnt zu bleiben, dass „die Eisenhütte Phönix in Laar bei Ruhrort das Verfahren Darby's, welches mehr auf einem glücklichen Erfindungsgedanken, als auf einer schon zweckmässigen Ausführungsform beruhte, in die Praxis eingeführt und es durch zahlreiche jahrelange Versuche in eine anwendbare Form gebracht hat“.4)

Angesichts der hohen Bedeutung des Darby'schen Rückohlungsprocesses ist eine kurze Zusammenfassung der weiteren Versuche des Hüttenwerkes Phönix um so mehr von Werth, als gerade in der allerjüngsten Zeit die Rückkohlung des Flusseisens mit Kohlenstoff weitere wesentliche Verbesserungen erfahren hat.

Der Vorschlag von Darby ging dahin, das entkohlte Flusseisen durch einen mit Koksstücken angefüllten Trichter in die Giesspfanne fliessen zu lassen, wobei das Flusseisen während der kurzen Zeit seiner Berührung mit den Koksstücken Kohlenstoff absorbiren sollte. Dieser Versuch gelang wider Erwarten; die Zeit genügte durchaus zur Rückkohlung des Flusseisens, welches in Folge seiner starken Erhitzung befähigt war, sich fast momentan mit Kohlenstoff zu sättigen. Zugleich konnte an der Hand von Analysen eine weitere, nicht minder wichtige Thatsache constatirt werden. Man fand, dass bei dem Darby'schen Verfahren nur eine Kohlenstoffaufnahme stattfand, dass aber die übrigen Bestandtheile des Flusseisens keinerlei Zunahme durch den Process erfuhren. Es erfolgte keine Aufnahme von Mangan und keine Rückphosphorung. Die oft recht erhebliche Zunahme an Mangan bei der früheren Rückkohlung mittels Spiegeleisens macht bekanntlich das rückgekohlte Material für viele Zwecke unbrauchbar. Auch in finanzieller Beziehung konnte gegenüber den bisherigen Rückkohlungsverfahren ein erheblicher Fortschritt constatirt werden.

Die vorbeschriebene Durchführungsart des Darby'schen Verfahrens erwies sich indessen zwar als sehr wirksam, aber auch als sehr unpraktisch. Es war unmöglich, damit das Flusseisen auf einen bestimmten vorgeschriebenen Kohlenstoffgehalt zu bringen. Weitere praktische Versuche zeigten, dass nicht der ganze Kohlenstoff von dem Flusseisen gelöst wurde, sondern dass stets ein Theil desselben – etwa 25 Proc. – verbrannte. Ferner fand man auch, dass es gar nicht erforderlich sei, das Flusseisen durch eine Schicht von Kohlenstoff zu filtriren, sondern dass es vollkommen genüge, den feinzertheilten Kohlenstoff auf den ausfliessenden Flusseisenstrahl auftreffen zu lassen, wobei der grösste Theil desselben augenblicklich von dem Eisen aufgenommen wurde; der Rest verbrannte. Dabei wurde festgestellt, dass „unter sonst gleichen Umständen, nämlich bei gleicher Hitze des flüssigen Eisens, bei gleich starkem Strom desselben und bei gleicher Kohlenmenge der Procentsatz des verbrennenden Kohlenstoffes ziemlich genau derselbe blieb, so dass man mit einiger Sicherheit auf einen bestimmten Kohlungsgrad losarbeiten konnte“.5)

Der gegenwärtige Betrieb gestaltet sich folgendermaassen:

|153|

„Die Roheisenpfanne wird, da die Hochöfen nicht genügende Massen passenden Eisens herstellen, nur zu einem Theil aus diesen, zu einem anderen Theil aber aus Cupolöfen gefüllt, durch eine Locomotive in das Bessemer-Werk zu dem in der Mitte vor drei basischen Birnen stehenden Pfannenkrahn gefahren, von diesem bis vor die Mündung der zu füllenden Birne gehoben und in diese durch Kippen entleert. Das Blasen findet in gewöhnlicher Weise statt. Die Schlacke wird abgegossen, erwärmtes Ferromangan in thunlichst kleinen Mengen zugesetzt und nach Herstellung einer Brücke zum Zurückhalten des Schlackenrestes wird die Birne in die auf dem Mittelkrahne befindliche Giesspfanne entleert. Hierbei wird, nachdem der Boden der Pfanne sich mit Eisen bedeckt hat, durch ein an der oberen Bühne pendelnd aufgehängtes Rohr mit Trichter und Entleerungsschieber Kokspulver in genau abgewogener Menge dem Eisenstrahle zugeführt. Beim basischen Flammofenprocess wird über die Ausflussrinne des Ofens ein mit Kokspulver gefüllter Trichter gestellt, der durch Aufziehen des Schiebers sich auf den Eisenstrahl entleert.

Das Kokspulver wird in der Weise hergestellt, dass Koks auf einer Mühle gemahlen, dann zur Abscheidung des Staubes gesiebt und das gröbere Korn getrocknet wird, so dass alle Feuchtigkeit entweicht.

Beim Zusammentritt des Eisens und des Kokspulvers entwickelt sich eine massige Flamme von nicht sehr hoher Temperatur. Sie entsteht aus der Verbrennung desjenigen Theiles des Koks, dessen Kohlenstoff sich nicht mit dem Eisen vereinigt. Dass thatsächlich (wie ja auch die auf Analysen sich gründende Erfahrung zeigt) nicht alle Kohle sich mit dem Eisen vereinigt, sieht man am besten beim Abstich des Martin-Ofens, wo ein Theil des in die Abstichrinne zwischen Ofen und Giesspfanne geführten Kokspulvers auf dem Eisenstrahle fortschwimmt und verbrennt. In der Giesspfanne sieht man aber in keinem Falle mehr Kokstheile auf der Oberfläche des Eisens. Der Kohlenstoffverlust wird auf rund 25 Proc. berechnet; jedoch hat man sorgfältige Erfahrungen für alle einzelnen Kohlungsgrade gesammelt, die man für die Abwägung der zuzusetzenden Koksmengen benutzt.“

Das Darby'sche Rückkohlungsverfahren hat sich in den wenigen Jahren seines Bestehens als eine Erfindung von grosser Bedeutung erwiesen, die, wie aus den vorstehenden kurzen Angaben hervorgeht, allen anderen Kohlungsverfahren durch Billigkeit und die Güte des erzeugten Productes weit überlegen ist. Das Verfahren selbst ist nicht Gegenstand eines Patentes; es sind dem Hüttenwerke Phönix nur verschiedene Einrichtungen zur Ausführung desselben geschützt worden. Das Rückkohlen mittels reinen Kohlenstoffes hat deshalb in Deutschland eine überaus rasche Verbreitung gefunden, da es ja nur nöthig war, die Einrichtungen derart abzuändern, dass sie nicht in den Bereich der Phönix-Patente fielen. An erster Stelle mögen die Abänderungen angeführt werden, die J. Meyer, Director des Hüttenwerkes Düdelingen in Luxemburg, der Darby'schen Erfindung angedeihen liess, die ihm in Deutschland unter Nr. 74819 und 80340 geschützt sind.

Flüssiges Roheisen oder irgend eine eisenhaltige Mischung, die entweder in der sauren oder in der basischen Bessemer-Birne, oder im sauren oder basischen Martin-Ofen entkohlt und von Mangan, Silicium, Phosphor u.s.w. befreit worden ist, wird durch Zuführung eines geeigneten Kohlungsmaterials sogleich in der Giesspfanne einer Kohlung unterworfen, wobei jeder gewünschte und im Voraus bestimmte Kohlenstoffgehalt und damit jeder Härtegrad erhalten werden kann.

Der Zweck wird dadurch erreicht, dass das Kohlungsmaterial in einer solchen Gestalt zugefügt wird, dass ein schnelles und gleichmässiges Auflösen, sowie eine gleichmassige Vertheilung in der ganzen Masse des flüssigen Metalles erfolgt, während andererseits der Zeitpunkt so gewählt ist, dass die Kohlung vollständig beendet ist, bevor das flüssige Metall aus der Giesspfanne in die Gussform abgelassen wird.

Zur Herstellung des Kohlungsmaterials werden die kohlenstoffhaltigen Substanzen bis auf eine geringe Korngrösse zerkleinert und dann mit einem geeigneten Binde- und Reinigungsmittel zu Ziegeln oder ähnlichen Körpern geformt.

Als kohlenstoffhaltige Substanz eignen sich besonders wegen ihrer Reinheit Anthracitkohlen und aschenarmer Koks. Als Binde- und Reinigungsmittel hat sich besonders reiner gebrannter Kalk, welcher in Wasser gelöst und in Kalkmilch übergeführt worden ist, bewährt.

Die Kohlungssubstanzen werden mit dem Binde- und Reinigungsmittel innig gemischt und zu einer teigigen Masse verarbeitet, welche man 12 bis 24 Stunden stehen lässt, ehe das Formen derselben zu Ziegeln oder festen Stücken erfolgt. Letztere werden zuerst an der Luft und nachher im Trockenofen getrocknet.

Die Zusammensetzung der scharf getrockneten Masse ist6):

Anthracit 87,08 Proc.
Calciumcarbonat 9,41
Calciumhydrat 2,02
Phosphorsäure 0,09
Eisenoxyd
Thonerde

0,36

Magnesia 0,11
Alkalien Spuren
Wasser, welches neben con-
centrirter H2SO4 entweicht

1,12

Die praktische Ausführung des Meyer'schen Rückohlungsverfahrens geht nach einem Berichte von Wedding7) gewöhnlich in folgender Weise vor sich:

Das zu verarbeitende Roheisen enthält durchschnittlich 2,2 bis 2,3 Proc. Phosphor, 1,5 bis 2,0 Proc. Mangan und 0,5 Proc. Silicium. Von jedem Abstich wird eine kleine Probe genommen, nach deren Bruchaussehen die Behandlung des Satzes in der Thomas-Birne, namentlich auch der Kalkzusatz bestimmt wird. Der Bessemer-Process verläuft in gewöhnlicher Weise. Die Desoxydation des Flusseisens erfolgt für niedrig gekohltes Eisen durch im Piat-Ofen geschmolzenes Ferrosilicium mit rund 13 Proc. Silicium, für hochgekohltes Eisen der Regel nach durch Zusatz von im Flammofen auf Rothglut erhitztes Ferromangan.

Nach diesem Zusätze wird die Birne zur Erzielung einer guten Mischung mehrfach auf und ab bewegt und dann in die Giesspfanne entleert, auf deren Boden sich die Kohle-Kalkziegel befinden.

Die Herstellung der Ziegel erfolgt folgendermaassen:

Anthracit mit 5 bis 6 Proc. Asche und weniger als 9 Proc. flüchtiger Bestandtheile wird zuerst im Kollergang, dann im Desintegrator zu einer kleinkörnigen Masse zerkleinert. Ueber diese wird Kalkbrei gegossen, der thunlichst |154| aus kieselsäure-, thonerde- und magnesiafreiem Kalkstein durch Brennen hergestellt worden ist. Der gebrannte Kalk beträgt 7 Proc. des Anthracits. Die innig gemischte Mischung wird in einer Handhebelpresse zu Ziegeln von 30 × 15 × 8 cm Grösse geformt. Diese werden zuerst auf Holzgestellen an der Luft, dann bei etwa 100° C. in einem Trockenofen getrocknet, wodurch alles Wasser bis auf das Hydratwasser des Kalkes beseitigt wird. Die vollkommene Trocknung ist so wichtig, dass sie durch regelmässige Laboratoriumsuntersuchungen controlirt werden muss.

Von diesen Ziegeln wird eine dem Kohlungsgrade entsprechende Menge in die Giesspfanne gelegt. Beim Auftreffen des Flusseisens, während dessen die Pfanne bewegt wird, entsteht eine starke Flamme, welche zuerst eine gelbrothe und zuletzt fast weisse Farbe zeigt; dabei hört man ein heftiges knatterndes Geräusch in der Giesspfanne. Mit dem Aufhören desselben sinkt auch die Flamme, die Reaction ist beendet; auf dem Eisen hat sich eine dünne Schlackendecke abgeschieden. Das Einfüllen des Eisens in die Formen geht in gewöhnlicher Weise vor sich.

Von dem Anthracit werden je nach der Temperatur des Flusseisens 50 bis 61 Proc. absorbirt. Die Gleichmässigkeit der Rückkohlung ist sehr gross, wie aus nachfolgender Tabelle hervorgeht:

I. Thomas-Flusseisen.

Gewünschter Kohlenstoffgehalt 0,39 bis 0,40 Proc.

Gefundener Kohlenstoffgehalt:

1. Hitze 0,36 Proc. 7. Hitze 0,39 Proc.
2. 0,41 8. 0,38
3. 0,37 9. „. 0,38
4. 0,41 10. 0,39
5. 0,40 11. 0,39
6. 0,37 12. 0,36

II. Martin-Flusseisen.

Gewünschter
Kohlenstoffgehalt
Gefundener
Kohlenstoffgehalt
1. Hitze 0,39 bis 0,40 Proc. 0,37 Proc.
2. 0,99 0,60
3. 0,40 0,43 0,46
4. 0,55 0,58 0,58
5. 0,40 0,49 0,45
6. 1,60 1,50

In Düdelingen wird der Kohlenstoffgehalt in den Grenzen von 0,05 und in gewissen Fällen selbst von 0,02 Proc. gewährleistet, und es fällt ungefähr auf 300 Hitzen eine ausserhalb dieser Grenzen.

Das Meyer'sche Rückkohlungsverfahren ist unter anderen auf folgenden Werken eingeführt:

  • 1) Düdelinger Hütten-Actienverein in Düdelingen,
  • 2) Société anonyme in Ougrée,
  • 3) Les petits fils de Fr. de Wendel in Hayingen,
  • 4) de Wendel und Co. in Joeuf,
  • 5) Schneider und Co. in Creusot,
  • 6) Société anonyme de Chatillon et Commentrie in Mont Luçon.

Nach den bisherigen Kohlungsverfahren mittels Kohlenstoffs wurde die Recarburirung des Flusseisens gewöhnlich in der Giesspfanne oder beim Ein- bezieh. Ausfliessen des Eisens vorgenommen. Diese Operation im Martin-Ofen selbst vorzunehmen, war deshalb nicht angängig, weil die auf dem Flusseisen schwimmende phosphorsäurehaltige Schlacke durch das Kohlungsmittel eine Reduction erfuhr und Phosphor in das Eisen zurück wanderte.

Zur Darstellung von Flusseisen mit 0,04 bis 0,10 Proc. sowie von mittelweichem und hartem mit 0,10 bis 0,40 Proc. Kohlenstoff werden die geformten Ziegel oder Blöcke sämmtlich auf dem Boden der Giesspfanne vertheilt und sodann wird das flüssige Metall in einem starken Strahle in die Giesspfanne eingelassen, welche dabei hin und her bewegt wird.

Zur Darstellung der härteren Flusseisensorten mit über 0,40 Proc. Kohlenstoff werden die Ziegel oder Blöcke dem Metalle in der Giesspfanne zugesetzt, und zwar ein Theil vor dem Abgiessen des Metalles in die Pfanne, der Rest nach erfolgter Reaction dieses Theiles, wobei das Quantum des Metalles im Voraus so bestimmt ist, dass dem entkohlten Metall so viel Kohlenstoff zugefügt wird, als dem zu erreichenden Härtegrad des herzustellenden Productes entspricht.

Ist die Reaction, welche kaum 3 bis 5 Minuten dauert, in der Giesspfanne vollständig beendet, so wird das flüssige Metall in die Giessform übergeführt, wobei der Guss ruhig und ohne Steigung vor sich geht, so dass vollständig dichte (blasenfreie) Gussblöcke erzielt werden.

Ueber die erforderliche Menge von Kohlungsmaterial wird Folgendes angegeben: Das Verhältniss des Kohlungsmaterials richtet sich erstens nach dem Kohlenstoffgehalte desselben und zweitens nach dem Härtegrade des Productes. Die praktischen Betriebsergebnisse zeigten, dass auf 1000 k Roheisen zur Erzeugung von Flusseisen mit einem Gehalte von

Kohlenstoff Kohlekalkziegel
0,04 bis 0,06 Proc. 1,00 bis 1,20 k
0,06 0,10 1,20 2,00 k
0,10 0,15 2,50 2,80 k
0,15 0,20 3,00 3,50 k
0,25 0,30 4,00 4,50 k
0,30 0,35 5,00 5,30 k
0,40 0,45 7,00 7,50 k
0,45 0,50 7,50 7,80 k
1,60 1,65 20,00 25,00 k

erforderlich sind.

Bei diesem Verfahren, bei welchem sich durch mehrmalige Probenahme einer jeden Hitze vor dem Einführen des flüssigen Metalles in die Giesspfanne genau der erforderliche Zusatz von Kohlungsmaterial für den gewünschten Härtegrad des herzustellenden Productes bestimmen lässt, genügt die Wärme vollständig, um die unverbrennlichen Theile des Kohlungsmaterials in der Giesspfanne selbst zum Schmelzen zu bringen und den Kieselsäuregehalt, der einerseits aus der Asche des Koks, andererseits aus dem Abriebe der sauer gefütterten Giesspfanne stammt, mit dem Kalke, der als Bindemittel in dem Kohlungsmaterial vorhanden ist, zu einer flüssigen Schlacke zu verbinden, welche sich mit den im Bade noch etwa zurückgebliebenen Birnenschlacken leicht vereinigt und auf die Oberfläche des Metallbades steigt.

Nach angestellten Versuchen soll sich auch der Schwefelgehalt des gekohlten Metalles durch die Kohlung selbst wesentlich vermindern.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Flusseisensorten sind bis jetzt mit einem Koblenstoffgehalte von 0,40 bis 1,60 Proc. in einer vorausbestimmten Höhe auch ohne jeden Zusatz von Ferromangan oder Spiegeleisen fabricirt.

Nach einem Zusatzpatent Nr. 80340 kann das Kohlungsmittel auch in Pulverform mit oder ohne Umhüllung und nicht nur in der Giesspfanne, sondern auch in der Birne, dem Flammofen, der Gussform oder durch Mischung mit dem Strahle des fliessenden Metalles verwendet werden.

Karl Stobrawa in Gleiwitz schlägt hierfür folgendes |155| Verfahren vor, welches eine Rückphosphorung ausschliessen soll:

Nach der Entphosphorung und Desoxydation wird die Basität der Schlacke durch Zusatz von gebranntem Kalk erhöht und dann ein mit gebranntem Magnesit oder Dolomit umkleideter eiserner Ring auf das Bad gelegt. Derselbe sinkt in Folge seiner Schwere durch die Schlackendecke bis in das eigentliche Flusseisenbad ein und schwimmt auf ihm. Seine Höhe muss nun so bemessen sein, dass er aus der Schlackendecke emporragt. Die innerhalb des Ringes befindliche Schlacke wird mittels eines Schöpflöffels ausgeschöpft und dadurch eine vollständig schlackenfreie Metallfläche innerhalb des Ringes geschaffen. In diesen Raum lässt man das Kohlungsmittel (Kokspulver) in einem continuirlichen Strome einfliessen, wobei der Koks sehr begierig von dem Eisen aufgenommen wird. Um eine gleichmassige Kohlung zu bewirken, wird der Ring während dieses Processes auf dem Bade bewegt und dasselbe aufgerührt. (D. R. P. Nr. 92760.)

(Fortsetzung folgt.)

|152|

Diese gleichfalls durch Kohlenstoff zu bewerkstelligen, hat sich deshalb als unzweckmässig erwiesen, weil der Kohlenstoff in jenen hohen Temperaturen den Sauerstoff des Eisens erheblich langsamer und unvollständiger als Mangan und Silicium zu binden vermag.

|152|

Wedding: „Die Kohlung des Flusseisens“, Stahl und Eisen, 1894 S. 465 u. ff.

|152|

A. a. O. S. 471.

|153|

Stahl und Eisen, 1895 S. 574.

|153|

Stahl und Eisen, 1894 S. 474 u. ff.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: