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deutscher Ingenieure.
An Stelle des Gewichts-Accumulators der vorbeschriebenen Ausgleichungen können auch ein oder mehrere Windkessel mit gepresster Luft angewandt werden, wie in Fig. 5 für eine direct wirkende Wasserhaltungsmaschine dargestellt. Dieselbe
Accumulator c seine Aufwärtsbewegung; zu gleicher Zeit macht das Gestänge d mit den Plungern der Ausgleichungspumpe e und dem Accumulator f die entgegengesetzte Bewegung. Die Accumulatordrücke halten hierbei den Gestängeübergewichten das Gleichgewicht, und hat die Maschine nur die zur Beschleunigung der Massen und zur Ueberwindung der Wassersäulen und der Reibung erforderliche Kraft abzugeben.
Anstatt nun den Accumulatordruck zur Ausgleichung der Gestängegewichte zu benutzen, kann man auch die Gestänge gegenseitig vermittels der Ausgleichungen abbalanciren. Zu diesem Zwecke verbindet man die Ausgleichpumpen b und e (Fig. 3) miteinander durch eine Rohrleitung, wonach beim Niedergange des Gestänges a bezw. Aufgang des Gestänges d die Flüssigkeit aus der Ausgleichpumpe b in die Ausgleichpumpe e übertritt. Der gemeinschaftlich angeschlossene Accumulatorg bleibt dabei in Ruhe, macht weder Auf- noch Niedergang und dient nur zur Aushilfe für den Betrieb mit einer Pumpe und zur Regelung für den Wasserinhalt der Ausgleichpumpen.
Derselbe Zweck kann ferner dadurch erreicht werden, dass man eine entsprechend hohe Wassersäule oder eine Presswasserleitung anschliesst.
Die Ausgleichung mit einem Accumulator kann ferner bei Pumpen, durch neben einander liegende Kunstkrenze betrieben, angewandt werden, Fig. 4. In diesem Falle bleibt der Accu
mulator nicht in Ruhe, sondern macht eine Fig: 4.
der jeweiligen Kurbelstellungen entsprechende Auf- und Abwärtsbewegung.
In der nachstehenden schematischen Darstellung sind beispielsweise die Kurbeln a und b unter 900 stehend angenommen; bei Bewegung der Kur
beln in der Pfeilrichtung drücken die Ausgleichpumpen den Accumulator in die Höhe und erreicht letzterer bei den Kurbelstellungen al und 31 seinen höchsten Stand. Gelangen die Kurbeln in die ursprüngliche Stellung a und b zurück, so nimmt der Accumulator seine tiefste
Stellung ein. Nur wenn die Kurbeln um 1800 auseinander stehen, findet keine Bewegung des Accumulators statt.
Ferner kann man die noch auf einigen Gruben vorhandenen Fahrkunstgestänge an einen Accumulator anschliessen und dadurch die toten Lasten derselben ausgleichen; man kann auch nur einen Accumulator bei sämmtlichen vorstehend erwährten Anordnungen gleichzeitig und zu gleichem Zwecke verwenden. Sind z. B. am Accumulator g, Fig. 3, zwei Paar durch Kunstkreuze, wie in Fig. 1, 2, und ferner ein Paar durch Kunstkreuze, wie in Fig. 4, betriebene Pumpen sowie ein Paar Fahrkunstgestänge angeschlossen, so ist die Bewegung folgende: Beim Pumpenbetriebe nach Fig. 1 und 2 sowie bei dem Fahrkunstgestängepaare macht der Accumulator Auf- noch Niedergang, da sich diese gegenseitig abbalanciren, während das System nach Fig. 4 eine Auf- und Abwärtsbewegung des Accumulators hervorruft nach den jeweiligen Kurbelstellungen, mit Ausnahme einer solchen von 180°, bei der also der Accumulator ebenfalls in Ruhe bleibt.
Wenn mehrere der vorstehend beschriebenen Ausgleichungen an einen Accumulator angeschlossen werden sollen, so ist es nicht nötig, dass die Ausgleichung der verschiedenen Systeme gleich gross sei, da man bei dem specifisch gleichen Drucke den Plungern die entsprechenden Querschnitte geben kann.
Zum Füllen beim ersten Anlassen und zum Ersetzen des durch Undichtigkeit verloren gehenden Wassers dient am zweckmässigsten eine Dampf-Accumulator-Speisepumpe.
kann auch ebenso gut für Balanciermaschinen, mit oder ohne Umlauf, überhaupt für jede Gestängewasserhaltung angewandt und sowohl über als unter Tage liegend oder stehend angeordnet werden.
Bei den pneumatischen Ausgleichungen, wo also an Stelle des Gewichts - Accumulators ein oder mehrere Windkessel treten, ist es erforderlich, zur Erzeugung der Compression bei Inbetriebsetzungen und zur Erhaltung des Luftvolumens eine Speisepumpe für Luft und Wasser anzuordnen. Das Wasser wird hierbei nur aus den Gründen angewandt, um die Stopfbüchsen unter Wasser abdichten und die Plunger gleichzeitig in Schmierung halten zu können; ein Abdichten der Stopfbüchsen unter hoch gepresster Luft würde schwerlich zu ermöglichen sein; ja man würde eher die Plunger festbremsen, als sie luftdicht abzuschliessen.
Für die Praxis sind jedoch die GewichtsAccumulatoren, trotz ihrer höheren Kosten den pneumatischen gegenüber, wenn nicht besondere Gründe und örtliche Verhältnisse für letztere sprechen, vorzuziehen, da erstere eine grössere Sicherheit des Betriebes bieten.
Bei den pneumatischen Ausgleichungen
Fig:6. kann für die Luft im Windkessel ein Druck von 20 und 30 Atm. angenommen werden.
Von mancher Seite wird
entgegnet, dass liegende Maschinen mit Kunstkreuzübertragung nur bis zu einer gewissen Grösse zweck
mässig anzuwenden seien, da bei grossen Maschinen ein starker einseitiger Verschleifs in den Cylindern stattfinde. Diese Einwendung hat ja eine gewisse Berechtigung; allein auch diesem Uebelstande kann volle Rechnung getragen werden, indem statt der liegenden Maschine eine
nun
g weder
1
Band XXIX. No. 29
18. Juli 1885.
Lürmann, Ueber Ferromangan und dessen Darstellung.
549
stehende gewählt wird. In Fig. 6 ist eine solche Maschine in Verbindung mit Kunstkreuzen usw. dargestellt, aus welcher, wenn man sich das einfache Kunstkreuz und den senkrechten Arm des doppelarmigen Kunstkreuzes fortdenkt, sich genau die stehende rotirende Balancierwasserhaltungsmaschine ergiebt, wie solche seit Jahren in Deutschland und Belgien usw. gebaut worden sind. Fig. 6 zeigt die allgemeine Anordnung einer derartigen Wasserhaltungsanlage mit einer stehenden rotirenden Maschine a, Kunstkreuzübertragung b und hydraulischen Gestängeausgleichungen c, mit einem gemeinschaftlichen Accumulator d, ferner zwei Rittingerpumpen e und zwei Abteuf hebepumpen f. Wie ersichtlich, sind die Hebepumpengestänge mittels Schwingen an die Hauptgestänge angeschlossen; sie heben das Wasser aus dem Schachtsumpfe und giessen es in die Bassins oder Standröhren der Rittingersätze, aus denen diese es weiter zu Tage fördern.
Da nun durch die Einschaltung der hydraulischen Ausgleichung jedes Gestänge für sich ausgeglichen ist, so kann nach Erfordern das eine oder andere Pumpensystem durch Lösung der oberen Zugstange am Kunstkreuz ausgeschaltet werden. Die Maschine arbeitet mit dem nicht ausgeschalteten Pumpensystem weiter und hat in diesem Falle nur die halbe Arbeit zu verrichten, gleiche Geschwindigkeit, wie vorher, vorausgesetzt. In den seltensten Fällen ist nun die Wasserhaltung stets auf ihre höchste Leistung angestrengt; die
Maschine kann dann mit nur einem Pumpensysteme mit grösserer Geschwindigkeit arbeiten, so dass ein Ersaufen des Schachtes nicht leicht eintreten kann. Ausserdem hat diese Einrichtung den Vorzug, dass sie wegen der vollständigen Ausgleichung gestattet, den Sumpf auf dem knappsten Masse zu halten, was für Abteufarbeiten von grosser Wichtigkeit ist. Man ist ferner beim Abteufen von Schächten vorher gänzlich im Ungewissen über die zu erwartende Wassermenge und deshalb veranlasst, die Pumpenanlage jedenfalls reichlich gross zu bemessen. Sind nachher beim Abteufen die Wassermengen erheblich geringer als erwartet, so erwächst die Schwierigkeit, dem Zulauf entsprechend wenig Hübe zu machen, eine Aufgabe, welcher unter den rotirenden Maschinen nur diejenige mit Kley'scher Steuerung 1) gewachsen ist. Oder die Zuflüsse, während des Abteufens bedeutend, können nach Vollendung des Schachtes durch Tübbings, Mauerung usw. abgesperrt werden, so dass die für die grössere Wassermenge beim Abteufen passende Maschine nun für den Betrieb zu grofs wird. Allen diesen Schwierigkeiten begegnet die Ihnen vorgeführte Anordnung mit zwei Pumpensystemen und hydraulischer bezw. pneumatischer Ausgleichung in hohem Grade, da sie leicht gestattet, je nach Bedarf mit einem oder zwei Systemen zu arbeiten.«
1). Z. 1873 S. 9, 1879 S. 303, 1881 S. 479.
Ueber Ferromangan und dessen Darstellung. ")
Von Fritz W. Lürmann in Osnabrück.
Unter diesem Titel macht der bekannte französische Hüttenmann Pourcel, jetzt Director eines Hüttenwerkes in Bilbao, in Le Genie Civil) Mitteilungen, über welche, bei der Wichtigkeit, welche diese Legirung von Mangan und Eisen in der neueren Hüttenkunde erlangt hat, in folgendem berichtet werden soll.
Ferromangan ist eine Legirung, welche an Mangan über 25 pCt., Spiegel eine solche, welche unter 25 pct., und Kleinspiegel eine solche, welche davon nur 5 bis 7 pct. enthält.
Auf einigen englischen Hütten, z. B. in Barrow, bezeichnet man mit Ferromangan nur solche Legirungen, welche 40 pCt. und mehr Mangan enthalten; jedoch ist diese Bezeichnung eine ganz willkürliche, während obige Einteilung auf der Thatsache beruht, dass die Eisenmanganlegirungen mit einem Mangangebalt bis 25 pCt. ihre magnetischen Eigenschaften behalten, dieselben aber bei einem höheren Mangangehalte verlieren, so dass die Grenze zwischen Spiegel und Ferromangan eine wissenschaftlich bestimmte ist.
Ferromangan ist zuerst fabrikmässig mit einem Gehalte von 70 bis 80 pct. Mangan im Tiegel durch Dr. Prieger in Bonn hergestellt. Derselbe hat durch den Nachweis, dass sich Legirungen mit einem hohen Mangangehalte, der allein von Wichtigkeit für die Herstellung von weichem Stahl ist, überhaupt erzielen lassen, die jetzige hüttentechnische Rolle der Manganlegirungen begründet. Nach Pourcel sollten Dr. Prieger deshalb mehr Verdienste zugeschrieben werden, als W. Henderson in Glasgow, welcher seit 1863 Spiegeleisen mit 20 bis 25 pct. Mangan im Flammofen herstelle. Dagegen gebühre Henderson das Verdienst der Einführung der Steine aus Holzkohle, Koks oder Retortengraphit zur Auskleidung des Ofeninneren. Dr. Prieger stellte seine Legirungen in Graphittiegeln in einem Stahlschmelzofen mit natürlichem Zuge her; Henderson ersetzte diese Tiegel durch einen Herd aus Graphitziegeln.
In Terrenoire, welches Werk Pourcel früher leitete, hat man anfangs 1868 in Tiegeln 80 proc. Ferromangan gemacht; im März des folgenden Jahres hat man dessen Herstellung in Martin-Siemensöfen angefangen und diese bis 1875 fortgesetzt; endlich hat man von April 1875 an, nachdem man zwei Hochöfen mit Cowper-Winderhitzern versehen hatte, die Herstellung in Hochofen eingeführt und sofort Legirungen mit 62 pct. Mangan erzielt.
1,0
Den Ausführungen Pourcel's ist zu entnehmen, dass Ferromangan für Terrenoire 1865 Wichtigkeit erlangt hat, seitdem Valton dasselbe behufs Erzielung des Bessemerstahles verwandte, welcher unter der Bezeichnung »weicher Stabl« oder »Flusseisen« eine solche bedeutende Umwälzung in das Eisenhüttenwesen gebracht hat. Im Juni 1867 habe man in Terrenoire in das 3t enthaltende Stahlbad einer Bessemerbirne zuerst 20kg Ferromangan eingeführt und so ein Product erhalten, welches, in Fraisans in Bleche für die Ausstellung ausgewalzt, dort als etwas neues erschienen sei; damals habe Terrenoire sich den Zusatz von Ferromangan zur Herstellung von weichem Stahl vorbehalten können.
Die Tiegel, in welchen Dr. Prieger das Ferromangan herstellte, stammten aus Passau und hielten nur eine Schmelze aus. Das angewendete Manganerz bestand aus: Mn 58, O 28, Si und Al 4,5, Wasser 10. Der Schmelzofen fasste zwei Tiegel und stand mit einem Schornsteine von 33m Höhe in Verbindung Jeder Tiegel wurde besetzt mit Manganerz
10,0kg Kohlenstaub
2,1 9 bis 10 pct. Mn-haltigem Spiegel
13,1kg. Dieser Satz wurde mit Holzkohlenstückchen 5 bis 8mm dick bedeckt und darauf der Tiegeldeckel gelegt.
Die Spiegeleisenstückchen wogen 100 bis 200k, und es wurde Sorge getragen, dass das Gemenge in den Tiegel fest eingestampft wurde. Die Schmelze dauerte 9 bis 10 Stunden und erforderte für zwei Tiegel 250kg Koks; dieselbe wurde als beendet angesehen, wenn die Schlacke, welche an einem in den Tiegel eingeführten dünnen Rundeisenstab hängen blieb, kein Oxyd mehr enthielt. Die 4 bis 5 kg Legirung enthaltenden Tiegel wurden dann in flache eiserne Formen ausgegossen. Bei einer Erzeugung von vier Tiegelinhalten im Tage erhielt man 18k6 Legirung, welche folgende Herstellungskosten veranlassten: 40kg Manganerz (100kg 25 Frcs.)
Fres. 10,00
0,52
14,00
12,50
1,50
8,00 Summe Frcs. 58,52;
12,00
1) Z. 1884 S. 725.
deutscher Ingenieure.
d. h. die Kosten betrugen 3,25 Frcs. für 1kg oder 3250 Frcs. für 1t. Diese Kosten sind häufiger überschritten als erreicht, und alle obigen Angaben sind sehr günstig gehalten.
Der vom Dr. Prieger glücklicherweise berücksichtigte Zusatz von Spiegeleisen hat nach Pourcel's Ansicht die Herstellung der hochmanganisirten Legirungen allein ermöglicht; dieser Zusatz sei von Berthier zuerst empfohlen und beruhe auf der Thatsache, dass die Reduction eines Metalles durch die Gegenwart eines anderen Metalles immer wesentlich erleichtert werde.
Auf die von Henderson eingeführte Herstellung von Spiegel mit 20 bis 30 pct. Mangan im Flammofen ist Pourcel schlecht zu sprechen, und lässt er demselben, wie schon oben erwähnt, nur die Ehre der Einführung der Graphitziegel zur Ausfütterung des Herdes. Der zu diesen Steinen benutzte Graphit ist der aus den Gasretorten stammende, welcher höchstens 1 bis 2 pCt. Asche enthält. Derselbe wird bis zur Hirsekorngrösse (grain de mil) zerkleinert und dadurch zu einer Art Mörtel angemacht, dass man 10 pCt. seines Gewichtes Teer (goudron) hinzumischt, welcher gut von Ammoniakwasser befreit ist. Dies geschieht auf einem aus gusseisernen Platten hergestellten Boden, welcher auf 80 bis 1000 C. erhitzt wird. Man erhält so einen schwarzen Teig von körnigem Gefüge, welcher in der Hand ballt und sich ausgezeichnet formen lässt. Daraus werden die Ziegel hergestellt und damit auch im Ofen versetzt oder eingemauert. So werden diese Graphitziegel noch heute dargestellt, auch bei der seit 10 Jahren eingeführten Anwendung derselben für Böden und Gestelle von Hochöfen.
Das Formen geschieht mit der Hand; die Masse wird mit einem Holzstampfer fest in die gusseiserne Form geschlagen, in welcher die so geformten Steine auch gebrannt werden. Die Gussform besteht, wie aus Fig. 1 ersichtlich, aus mehreren Teilen, welche vollkommen in einander gepasst sind
Fig.
war
es
1.
30
Nach Pourcel wäre es überflüssig, noch etwas über Construction des Henderson-Ofens zu sagen; er hält folgende Mitteilungen über Zusammensetzung des Satzes und Verlauf der Schmelze für genügend.
Das Manganerz wird als feines Pulver so gut wie möglich mit gepulvertem gebranntem Kalk und gewaschenem Grus von Schmiedekohle gemischt. Der Kalk enthält nur Spuren von Silicium und die Kohle nur 3 bis 5 pCt. Asche. Das Eisen wird in Form von Stahlfeilspänen zugesetzt. Das Gemenge wird, während man dasselbe mit der Schaufel mischt, allmählich angefeuchtet. Der Satz enthält 46 bis 54 pCt. Mangan und liefert bei gutem Verlauf der Schmelze 280 bis 300 kg Ferromangan von etwa 80 pct. Mangangehalt.
Das Einbringen des Gemenges, welches mit der Schaufel geschah, war sehr schwierig und unangenehm für die Schmelzer; die Ofenthüren mussten alle geöffnet und der Schornsteinschieber geschlossen sein, weil sonst das pulverige Gemenge durch den Zug auch in die Regeneratoren gerissen wurde. Die Hitze des Ofens entwickelte aus dem Gemenge Gase, welche rauchten und brannten und so die Schmelzer belästigten. Wenn der Ofen genügend besetzt war, wurden die Thüren geschlossen, die Gas- und Luftventile allmählich geöffnet und der Zug nach und nach verstärkt. Erst nach 8 bis 10 Stunden erreichte man Weissglut und erst dann bildete sich ein kleines Metallbad. Die Aufgabe der Schmelzer
nun, mittels langer Stangen die teigigen Massen, welche an den Seiten und auf der Sohle festklebten, init diesem Metallbad in Berührung zu bringen. Um am Schlusse der Schmelze eine flüssige Schlacke zu erzielen und alle etwa in der Masse noch verteilten Metallkörner zu vereinigen, wurden einige Augenblicke vor dem Abstiche 8 bis 10 pct. des angewandten Kalkes an Flussspatpulver eingetragen. Die Dauer der Schmelze betrug mindestens 15 Stunden und oft 18 bis 20 Stunden; der Abstich, die Wiederherstellung und Besetzung des Ofens nahmen auch mindestens 2 Stunden in Anspruch. So verlief, kurz beschrieben, der Process Henderson's, welcher in Terrenoire während 7 Jahre im Betriebe
Er stellte zwar einen grossen Fortschritt gegenüber dem Prieger'schen Verfahren dar, war jedoch, inanbetracht der unvollkommenen Schmelze, ein bescheidener Anfang gegen die Schmelzarbeit im Hochofen.
Welcher Menge von Siemens-Martinöfen würde es bedurft haben, um innerhalb 24 Stunden ein Dutzend Tonnen Ferromangan von 80 pct. zu liefern, welche heute ein kleiner Hochofen von kaum 100 cbm Inhalt mit Leichtigkeit erzeugt! Der Hochofen hat auch in diesem Falle über den Herdofen als ausgezeichneter Reductionsraum den Sieg davongetragen. Infolge dessen sind die Herstellungskosten des 80 proc. Ferromangans, welche im Herdofen in Terrenoire mindestens 2600 und in Creuzot mindestens 1400 Frcs. betrugen, im Hochofen auf 400 Frcs. heruntergegangen").
Die Betrachtungen, welche Pourcel über die Gründe anstellt, welche diese hohen Herstellungskosten des Henderson'schen Verfahrens verursachen, übergehe ich, weil dasselbe nur noch geschichtliches Interesse hat, und komme nun zur
Darstellung von Ferromangan im Hochofen.
Man ist auf die Möglichkeit derselben aufmerksam geworden durch Proben, welche die Hüttengesellschaft von Carniole 1873 in Wien ausgestellt hatte; dieselben sollten aus einer Möllerung von Spateisensteinen und Manganerzen hergestellt sein, nach dem Ausstellungsberichte von Gruner
30 pct. Mangan enthalten und damit den Hochofenbetrieb schon nach wenigen Tagen gefährden.
Terrenoire kaufte damals die Tonne Ferromangan von 40 pCt, zu 2000 Frcs. von den Werken zu Montluçon-Commentry und Montluçon-Fourchambault; dieses wurde dargestellt, indem man in den 80 pCt. Mangan enthaltenden Satz, in der Mitte der Schmelze, 10 pct. Spiegeleisen eintrug, welches dann einen hohen Procentsatz des Mangans auflöste.
Gegen Ende 1874 lieferte die Hütte von St. Louis bei Marseille zuerst Spiegeleisen mit 25 pct. Mangan nach Terrenoire, und dann Montluçon - Fourchambault im Hochofen dar
war.
ๆ 7
700
*-260
045
30
und genau fugen, und welche auf eine sichere und einfache Weise verklammert sind, damit sie beim Brennen, durch die dann entweichenden Gase, nicht aus ihrer Lage gebracht werden.
Die Formwände, deren Oberfläche immer rauh sind, bekleidet man, wenn nötig, mit Eisenblech. (Besser wird es sein, das Innere der Formteile zu hobeln). Das Brennen geschieht in einem Flammofen mit niedrigem Gewölbe und grosser Herdfläche, ähnlich den Blechglüböfen, und zwar in einer Hitze, welche Kirschrotglut nicht übersteigt. Nachdem die Formen eingesetzt, wird die Hitze erst allmählich bis zu obiger Grenze gesteigert. Der Teer brennt, indem er durch die Fugen entweicht, in etwa 5 bis 6 Stunden ab. Die Formen werden dann aus dem Ofen gezogen, man lässt sie abkühlen, entfernt. die Klammern und nimmt die Steine heraus, sobald sie sich anfassen lassen. Dieselben müssen hell klingen und scharfe Kanten haben; sie lassen sich mit Meissel und Hammer nicht besser und nicht schlechter bearbeiten als Chamottesteine, wie solche bisher für Hochöfen verwandt wurden. Um den Steinen durch die grössere Menge des dazwischen zu bringenden Mörtels eine bessere Bindung zu geben, werden auf jede Fläche einige Rillen von einigen Millimeter Tiefe mit Meissel und Hammer eingearbeitet. Diejenigen Teile der Herd- oder Hochöfen, welche durch Stampfen hergestellt werden, oder auch selbst diejenigen, welche man aus Šteinen mit oben bezeichnetem Mörtel herstellt, müssen unter Ausschluss von Luft angewärmt werden. Wenn man diesen Mörtel direct zum Einstampfen verwendet, bedient man sich dazu eiserner, etwas erwärmter Stampfer. Die Anwendung der eisernen Formen verteuert die Tonne Steine nur um 5 bis 6 Frcs.
nur
1) Der Marktpreis beträgt heute in Deutschland 325 M einschl. Fastage.
nun
an
gestelltes Ferromangan mit 42 pCt. Mangan. Der SiemensMartin-Ofen konnte von
zur Anreicherung dieser Legirungen benutzt werden, und wurde das Verfahren in demselben dadurch vorteilhafter.
Mittlerweile (1875) wurde in Terrenoire der Hochofen No. 2 zugestellt, um darin unter Anwendung von kalkigen Erzen aus Toskana Ferromangan herzustellen. Der Versuch konnte jedoch nicht von langer Dauer sein, weil nur 700 manganhaltiger Erze auf Lager waren. Ausserdem fürchtete man eine zu grosse Inanspruchnahme des Hochofens, welcher damals noch nicht, sondern erst 1876, wie in Fig. 2 angegeben, mit Graphitziegeln zugestellt war; man hatte bei dieser Zustellung von 1875 das Gestell nur mit einer Schicht Grapbitmasse von 250mm ausgekleidet. Für die Inbetriebsetzung war diese Schicht durch eine gestampfte Lage feuerfesten Thones geschützt.
Der Hochofen No. 2 war am 11. April 1875 angeblasen und erzeugte am 15. April Bessemereisen; derselbe hatte 3 Formen mit 3 Düsen von 120mm Dmr., die Windpressung betrug 140mm, die Temperatur 6000 C. Unter diesen Umständen producirte der in Fig. 2 in seinen Hauptverhältnissen gezeichnete Hochofen in 24 Stunden 43 bis 45+ Besse
Fig. 2.
Die Menge der Gichtgase war gross; sie waren dunkel, dick und fast unverbrennlich; man konnte sie in dem Cowper nicht mehr benutzen, weshalb man sich dazu der Gase vom Hochofen No. 1, welcher auf Bessemereisen ging, bediente.
Die Schlacken waren an der Oberfläche glasig, auf dem Bruche wachsglänzend und von dunkelgrüner Farbe; wahrscheinlich war der zum Schutz des Graphitmörtelüberzuges angewandte Thon abgeschmolzen, sobald die sehr manganreiche Möllerung ins Gestell kam.
Vom 8. bis 22. April wechselte der Mangangehalt der Abstiche zwischen 50 bis 51 pct.; die Schlacken waren etwas weniger dunkel und der Bruch etwas weniger steinig.
Am 22. kam die Möllerung B (siehe unten), aus welcher 60 pct. Ferromangan erfolgen sollten, vor die Formen; die Schlacke wurde noch heller, war ebenso flüssig wie beim vorhergehenden Abstich, aber steiniger. Der Abstich um 4 Uhr nachmittags ergab 56 pct. Mn; ebenso der um Mitternacht. Um 8 Uhr morgens am 23. erhielt man 57, um 4 Uhr nachmittags 60 pct. und um Mitternacht 64,8 pct. Mn. Die . Schlacke war grün, aber nicht sehr dunkel und etwas kurz. Der Kalkzuschlag war in dieser Möllerung verhältnismässig höher, wie unten zu ersehen ist, und deshalb betrug das Ausbringen an Mn über 60 pct.
Weil nun der Vorrat an Manganerzen aufgebraucht war, musste nachmittags Möllerung für Bessemereisen gesetzt werden. Am 23. April stach man ab: um 8 Uhr 62,5 pCt. Mn, um 4 Uhr 55 pct. Mn, um 10 Uhr 40 pct. Mn; am 25. 4 Uhr morgens 27 pČt. Mo haltiges Eisen. Während dieser ganzen Versuchszeit betrug die Production 11 bis 12t und der Koksverbrauch 1700 bis 1900kg.
Am 23. April enthielten die Gasproben, welche also während Verarbeitung der Möllerung B genommen waren, CO 5,50, C02 30,00; 15 bis 18 Stunden, nachdem die Möllerung für Bessemer gesetzt war, am 24., enthielten die Gase CO 15,50, CO2 16,50; abends, als das Gas auf der Gicht schon brannte, obgleich es noch dick war, enthielt dasselbe CO 19,00, CO, 7,50. Beim Gang auf Bessemereisen enthält dasselbe gewöhnlich an CO 27 bis 29, CO2 8 bis 10.
In dem Versuchsfalle sind nach Pourcel's Angaben Manganerze aufgegeben, welche viel Wasser und CO2 enthielten; ausserdem seien in der Möllerung Feld- und Schwerspat enthalten gewesen, welche den Gasen verflüchtigtes Alkali sowie schweflige Säure (?) beimischten. Wenn man jedoch reiche Manganerze verwendete, z. B. MnO2, so würde der Ueberschuss an O in den oberen Teilen des Ofens zwar immer eine grosse Menge CO in CO, überführen; aber bei einem Verhältnis von Schlacke zu Eisen von 1:1 enthielten die Gichtgase wenigstens 15 pct. CO, so dass sie noch mit Vorteil unter dem Kessel verbrannt werden konnten, während wegen des vielen beigemengten Staubes deren Verwendung in den Cowpers nicht rätlich erschien.
Die Möllerung B hatte man der vorhergehenden folgen lassen, ohne etwas an dem Betriebe zu ändern, als das Verhältnis des Erzsatzes zum Kokssatz, und zwar aus Rücksicht auf den höheren Gehalt an zu reducirendem Mangan. Anstatt früher 500kg betrug, nun das Ausbringen aus der Gicht nur 425kg Legirung auf 825kg Koks. Das Verhältnis der Schlackenmenge zum Roheisen war wesentlich vermindert. Ausserdem vermehrte man den Gehalt an Kalk in der Schlacke, um eine grössere Ausbeute von Mn zu haben, nachdem man sich durch die bisherigen Versuche überzeugt hatte, dass keine Gefahr dabei sein könnte.
Pourcel giebt in folgendem zuerst die Verhältnisse der Möllerung B. Das Erz. von Toskana, von dem oben die Rede war, enthielt Fe 10,50 und Mn 33,50; der Satz von 1300kg enthielt also Fe 137kg und Mn 434kg. Wenn nun 60 pct. des Mn's in der Legirung enthalten sein sollten, musste man ein Ausbringen haben von 137kg Fe, 252kg Mn und 24kg C und Si, zusammen 423kg Ferromangan von 62 pCt. Mn.
Der Koks enthielt 15 pct. Asche. Inbetreff der Schlacke sah man, wie beim Flammofenbetriebe, darauf, so wenig Gehalt an Kiesel wie möglich zu bekommen. Da man sich aber im Hochofen, im Falle der Unschmelzbarkeit, nicht mit Flussspat, wie im Flammofen, helfen konnte, so hatte man sich doch vor einem Uebermass an Basen zu hüten. Das Manganerz hatte einen genügenden Kalkgehalt, weshalb man nur noch
a Graphitziegel.
Rote mit Cement vermauerte Steine.
Inhalt des Kohlensackes 34,8 cbm.
Gesammtinhalt 92,84 cbm. mereisen mit einem Verbrauche von 950kg Koks von 15 pCt. Aschengehalt. Das Manganerz, welches man zur Verfügung hatte, konnte ein Ferromangan von 60 pCt. geben, wenn man annahm, dass 60 pct. des Mangangehaltes des Erzes in die Legirung übergingen. Um die Möglichkeit der Reduction des Mangans zu vermehren, verminderte man die Geschwindigkeit des Niederganges der Gichten auf die Hälfte und erhöhte den Kokssatz auf das doppelte. Zu dem Ende bekamen die drei Düsen einen Dmr. von 80mm, die Pressung von 140mm wurde ungefähr beibehalten, und die Windtemperatur wurde auf mindestens 600° C. gehalten.
Am 16. April morgens 91/2 Uhr wurde die erste Gicht der Möllerung A (siehe unten) gesetzt, aus welcher 50 pct. Ferromangan erfolgen sollten. Der Abstich vom 17. morgens 3 Uhr war noch grau; um 91/4 Uhr fiel Spiegel mit 21 pct.; der dritte Abstich um 4 Uhr nachmittags ergab Ferromangan mit 42 pct., der vierte Abstich um Mitternacht solches von 48 pCt. Der Abstich um 8 Uhr morgens am 18. April ergab endìich Ferromangan von 50 pCt.
deutscher Ingenieure.
man
Fig. 3.
12000:
700
430
430
480 2200 sha
In der berechneten Schlackenzusammensetzung ist das Verhältnis des Sauerstoffes der Kieselsäure zu dem der Basen wie 10,85: 19,80 und in der wirklich aus dem Ofen gelaufenen Schlacke wie 13,60 : 18,30. Daraus folgte, dass Kalk sowohl wie Mangan verflüchtigt oder als Staub durch die Gase mitgerissen sein musste. Weil diese Schlacke sehr flüssig war, beschloss man, bei den nächsten Versuchen den Gehalt an Alkalien und Erden noch mehr zu erhöhen und so den MnGehalt, welcher schon 65 anstatt 60 betragen hatte, noch zu steigern.
So kam man denn allmählich dabin, an Kalk doppelt soviel zu rechnen, als Kieselsäure im Erz war, und vom Baryt halb soviel; indem man Dolomit zuschlug, brachte man auch noch Magnesia in die Schlacke. Man hatte befürchtet, dass Schwefel vom Schwerspat ins Ferromangan ginge, und auch Gruner soll dies noch 1876 angenommen haben. (Georgsmarienhütte hatte früher grosse Mengen Schwerspat im Erz und keine Spur Schwefel im Eisen.) Man hat nun gefunden, dass der Schwefel sich in der Schlacke wohl mit Calcium und Mangan verbindet, nicht aber beim Baryum verbleibt.
Die Möllerung A war zusammengesetzt aus
60
5,
Fe 217 Mn 505, 200 Feldspat,
150 Schwerspat. Unter der Annahme, dass man die Hälfte des Mn gewinne, hatte man zu erwarten: Mn 252kg
Fe 217
499kg Legirung mit 50,50 pct. Mn. Nach der Berechnung erhielt man die übergrosse Schlackenmenge von 950kg, welche auf 100 berechnet enthielt:
Si 03 Al2O3 Cao MgO Ba O KO MnO
24,00 6,70 23,00 1,90 10,30 2,15 32,00. Die aus dem Ofen geflossene Schlacke enthielt
. 29,75 10,45 22,75 0,37 7,87
ausserdem FeO 1,04 und S 2,04. Den nächsten Versuch machte man im September 1875, nachdem man einen Vorrat von Manganerz angesammelt hatte, und nach Inbetriebsetzung des Hochofens No. 1. Die zur Anwendung gelangenden Erze enthielten:
Mn Fe kalkiges Manganerz von Toskana
29,85
7,85 Erz von Romanèche (Saone et Loire)
40,00 1,50. An Schlackenbildern enthielten dieselben:
Si 03 Al,03 Ca 0 Ва О kalkiges Manganerz
0,40 1,80 20,00 Erz von Romanèche
6,20 Man machte eine Möllerung ähnlich der oben mit B bezeichneten und erhielt bei 750° C. Windtemperatur ein Ferromangan, welches durchschnittlich 62 bis 70 pct. Mn enthielt. Die Gase wurden dadurch brennbar gehalten, dass man
zu jeder Gicht etwa 80kg Steinkohle von Montrambert setzte;
konnte die Gase so wenigstens zur Kesselheizung benutzen. Die Geschwindigkeit der Gichten wurde nur halb so gross genommen wie beim Gang auf Bessemereisen. Der Koksverbrauch schwankte zwischen 1800 bis 2000kg. Pourcel ist der Ansicht, dass zu der Herstellung von Ferromangan der dort gebräuchliche mittlere Koks von 15 pct. Asche und 4 bis 5 pct. flüchtigen Bestandteilen noch zu gut sei; selbst ein schwefelhaltiger Gaskoks soll dazu noch in einem 15m hohen Ofen gebraucht werden können, wenn, und das sei wichtig, der Aschengehalt 8 bis 10 pct. nicht übersteige. Auch habe die Erfahrung gelehrt, dass die Windpressung nicht höher als 100mm zu sein brauche, vorausgesetzt, dass man die Formen 200 bis 250mm in das Gestell hineinragen lässt. Man erreicht so einen regelmässigen Gichtenwechsel und erhält auch die Rast und das Gestell aus Graphitziegeln.
Die Anwendung der Graphitziegel zur Herstellung des Bodens und Gestelles von Hochöfen ist in den Hütten von La Voulte und Tamaris allgemein gebräuchlich. Man verwendet dieselben für alle Hochöfen ohne Rücksicht darauf, welche Sorte Eisen
+00*400 400 400 * *00* darin erblasen werden soll. Die Gestelle brechen nicht mehr durch und die Sohlen werden nicht mehr aufgelöst. Weil die Wärmeleitungsfähigkeit der Graphitziegel etwa 12 mal grösser als diejenige der bisher verwandten feuerfesten Chamottesteine ist, so ist nur eine geringe Wassermenge zum Kühlen der äusseren Fläche und der Umgebung der Windformen nötig. Seit 1887 wendet man die in Fig. 3 gezeichnete Art und Form der Bodensteine an, wie solche in Deutschland schon lange für Chamottesteine in Anwendung ist.
Pourcel hebt die Wichtigkeit der Anwendung dieser neutralen Graphitziegelwandungen bei Erzeugung solcher Legirungen hervor, wie er sie seit 1876 in Hochöfen herstelle; man könne dabei mit Sicherheit darauf rechnen, dass die Bestandteile der Möllerung auch wirklich vor den Formen zur Schmelzung gelangten, soweit dieselben nicht verflüchtigt würden. Man wisse, dass dies beim Eisen nicht der Fall sei; man wisse aber auch, dass der bei Herstellung von Ferromangan aus dem Ofen tretende rötliche Rauch von Manganoxyden gefärbt sei, ebenso wie es bekannt sei, dass der beim Betriebe auf Giessereien austretende dicke weisse Rauch Kalk enthalte. Man schliesse daraus, dass das Mangan und das Calcium sich verflüchtigt hätten. Früher hätten die Chemiker die Oxydationsstufen des Mangans »schwarzen Kalk« genannt, und sei diese Bezeichnung bei der grossen Aehnlichkeit beider Elemente inbezug auf ihre chemischen Eigenschaften zutreffend. Es sei übrigens, wie es wolle, soviel stehe fest, dass die aufgegebenen Mengen der einzelnen Bestandteile der Möllerung nicht wieder in demselben Gewicht in der Legirung und den Schlacken nachgewiesen werden könnten. Man gelange aber auch in den Berechnungen dieser Verluste nach einigen Versuchen bald zu bestimmten Verhältnissen, so dass die Feststellung der Möllerung keine Schwierigkeiten mache, wenn die Pressung und Temperatur des Windes nur gleichmässig blieben.
Seitdem nun die Seiten und die Sohle des Gestelles durch Auflösung ihrer Bestandteile die chemischen Reactionen nicht mehr stören könnten, befände man sich in der glücklichen Lage, alle die begehrten Legirungen von Eisen mit Mangan, Wolfram, Chrom und Silicium im Hochofen herstellen zu können.
Es sei nicht zu verwundern, dass man diese Möglichkeit früher bezweifelt habe, denn heute noch bemängelten Hüttenleute von ausgezeichnetem Ruf, z. B. de Vathaire, welcher 22 Jahre Hochofenbetriebsleiter gewesen, die Richtigkeit dieser Thatsache. Wenigstens habe de Vathaire in seinem letzten Werk über Hochöfen, von den Analysen der Proben von Ferromangan und Ferrosilicium sprechend, welche Terrenoire 1878 ausgestellt habe, hinzugefügt: »Man weiss nicht, ob diese Kunststückchen im Hochofen gemacht sind. Die Herstellung der Siliciumlegirungen sei allerdings schwierig, aber wenn
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