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0. Darstellung von Erzstahl durch Zu- sammenschmelzen vonRoheisenmit Eisen- erz oder Eisenoxyd. Obwohl dieses Verfahren schon längere Zeit bekannt war, gelangte es erst 1855 durch Uchatius zur fabrikmäßigen Aufnahme; dasselbe ist noch heute, weun auch nur in geringem Maß, in Anwendung, z. B. auf dem schwed. Werke Wikmanshyttan. Während Uchatius 100 Teile Roheisen, 24 Teile gerösteten Spateifenstein uud 1 ^2 Teile Braunstein zusammenschmolz, verwendete Breant an Stelle des Erzes durch Glühen oxydierte Schmiedeeisenspäne.
III. Erzeugung von Stahl aus Schmiedeeisen. ^. Kohlung des Schmiedeeisens durch Glühen mit Kohle. Wenngleich bei allen früher besprochenen Frischprozessen die Möglichkeit gegeben ist, durch rechtzeitige Unterbrechung der Entkohlung ein schmiedbares Eisen [* 2] von beliebig hohem Kohlen- stoffgehalt herzustellen, so ist es doch einesteils zu schwierig,den richtigen Zeitpunkt zu erkennen, andern- teils tritt hierbei der Übelstand auf, daß es bei der Er- zeugung kohlenstoffreichen Eisens bei weitem nicht so gut'gelmgt, schädliche Bestandteile, namentlich Phos- phor und Schwefel, abzuscheiden, als wenn die Ent- kohlung bis nahezu zur Vollständigkeit fortgeführt wird.
Man hat daher schon früh angefangen, in Fällen, wo ein kohlenstosfreiches Eisen gewünscht wurde, zunächst ein kohlenstoffarmes Produkt her- zustellen und diesem den erforderlichen Kohlenstoff- gehalt hinzuzufügen. Zu diesem Zweck wird Schmiede- eisen in Pulvern geglüht, die an dasselbe Kohlen- stoff abgeben. Hierher gehört die Erzeugung von Cementstahl und das Einsetzen. Der Cement- stahl wird durch Glühen schmiedeeiserner Flachstäde (reines Feinkorneisen) in Holzkohle hergestellt; die Dauer des Glühens beträgt bei einem Größenver- hältnis der Stäbe von etwa 78X20 mm 9-10 Tage.
Der so erhaltene Stahl zeigt an seiner Ober- fläche kleinere oder größere Blasen (Blasen stahl) und wird durch Umschmelzen oder Auswalzen ge- dichtet. Das Einsetzen ist dem Wesen nach nichts anderes als ein Cementieren fertiger Schmiedeeisen- stücke auf eine gewisse Tiefe. Feinkorneisen und be- sonders adoucierter Guß (s. Adoucieren) cementiert hierbei leichter als sehniges Schmiedeeisen. L. Kohlung des Schmiedeeisens durch Iusammenschmelzung mit Roheisen.
Von größerer Wichtigkeit als das vorbeschriebene Ver- fahren ist die Stahlbildung aus Schmiedeeisen durch Verfchmelzcn mit Kohle oder mit Roheisen. In Indien wird aus dem durch Rennarbeit gewonne- nen Schmiedeeisen mit Beigabe von Holzspänen und Blättern in kleinen Tiegeln ein Stahl erzeugt, der unter dem Namen Wootz (s. d.) berühmt ist. Da die Schmelzung eine unvollkommene ist und nach derselben noch ein anhaltendes Glühen des Stahls stattfindet, zeigt sich das Produkt als ein Gemenge verschieden stark gekohlten Eisens, das, zu Messern u. s. w. ausgeschmiedet und geätzt, oft sehr hübsche Zeichnungen aufweist (s. Damascieren). Künstlicher Damast stahl wird dargestellt durch Zusammenschmelzen von weichem Eisen mit Kohle, Wolfram-, Nickel-und Manganverbindungen; auch durch Schmelzen von Schmiedeeisen mit 2 Proz. Kohle wird ein Damaststahl erhalten. - Der Parrystahl wird durch Schmelzen von Schmiede- eisenabfällen im Kupolofen [* 3] und hierauf folgendes Bessemern erhalten.
Wenn man Schmiedeeisen mit reinem Roheisen in entsprechenden Mengenverhält- Vrockhaus' Konversations-Loxikon. 14. Aufl.. V. nissen zusammenschmilzt, erhält man Stahl. Nicht selten werden hierbei, um den richtigen Kohlungs- grad zu erreichen, oxydierende Zusätze, als Hammer- schlag, geröstete Erze u. s. w., mit verwendet; der Prozeß ist dann der Erzstahlbereitung ähnlich. Hier- her gehört die von Mushet eingeführte Kohlung des Bessemerstußeisens durch Spiegeleisenzusatz.
Erfolgt das Zufammenschmelzen von Roh- und Schmiede- eisen in Tiegeln, so heißt das Produkt Tiegel- Flußstahl; geschieht dasselbe in Flammöfen (Siemensschen Regenerativöfen), so erhält man Flammofen-Flußstahl oder Martin-Stahl. Martin gebührt das Verdienst, den Siemensschen Regenerativofen zum Zweck des Zusammenschmel- zens von Roh- und Schmiedeeisen zuerst benutzt und dadurch die Stahlerzeugung im Flammofen eigentlich erst ermöglicht zu haben, weshalb der ganze Prozeh auch Siemens-Martin-Prozeß genannt wird.
Bei demselben arbeiten gewöhnlich zwei Siemenssche Regenerativöfen zusammen. In dem ersten Ofen schmilzt man etwa 500 k^ Roh- eisen ein; im zweiten wird das Schmiedeeisen nahe zur Weißglut gebracht und dann in Mengen von etwa 200 kg in Zwischenräumen von 30 Minuten in den ersten übertragen, bis der Gesamtzusatz an Schmiedeeisen (bis 2400 kß) im Roheisenbao gelöst ist. Statt des Schmiedeeifenzusatzes kann auch Stahl genommen werden, in welchem Fall die Menge des einzuschmelzenden Roheisens eine geringere wird.
Man führt den Prozeß gewöhnlich so, daß durch den Schmiedeeisenzusatz sowie durch die oxydierenden Einflüsse der Flamme [* 4] ein kohlenstoffärmeres Pro- dukt, als hergestellt werden soll, entsteht, und kohlt dasselbe dann durch Zusatz von Spiegeleisen oder Manganeisen (s. d.) entsprechend auf, worauf ab- gestochen wird. Der Siemens-Martin-Prozeh ge- währt bei wohlfeiler Anlage den wichtigen Vorteil, daß mit ihm bedeutende Mengen alten Materials, z. B. alte Eisenbahnschienen, gleichviel ob Stahl oder Eisen, aufgearbeitet werden können; dabei ist das Produkt dieses Prozesses wenig teurer als das Vessemereisen und kann leichter von bestimmter Be- schaffenheit erhalten werden. Je nach der Art und Beschaffenheit der verwendeten Materialien wird der Prozeß in mannigfacher Weise abgeändert.
Durch Anwendung eines basischen Futters hat man in neuester Zeit, entsprechend dem basischen Verfahren beim Bessemerprozeß, auch phosphorreichesRoheifeu resp. Erz im Martinofen zu einem gut schweißbaren Fmßeisen resp. -Stahl zu verarbeiten gelernt. Einen Martinofen mit Regenerativgasfeuerung zeigen Taf. III, [* 1] Fig. 1 u. 2. Der Herd ^ ist nach dem Stichloch 3 zu etwas geneigt. Die Kammern NN liegen unter dem Herd und werden in der üblichen Weise abwechselnd mit den vom Herd abziehenden Verbrennungsgasen und der Verbrennungsluft einerseits und den Generatorgasen andererseits durch die Wechselklappen ^V verbunden.
Gas und Luft treffen in der Höhe der Herdsohle zusammen und bilden eine sich über den ganzen Herd ergießende Flamme, die das Eisenbad auf die uötige hohe Tem- peratur briugt. Durch die Arbeitsöffnung 0 wird dasselbe umgerührt. Der Abstich erfolgt dann, wenn die entnommene Probe die gewünschten Eigenschaf- ten hat. Das flüssige Produkt läuft durch die Rinne in die betreffenden auf dem Wagen vorgefahrenen Gußformen [* 5] oder in eine größere Gießpfanne, [* 6] die mittels Kran [* 7] nach den einzelnen Formen bewegt wird. Der im Arsenal zu Woolwich befindliche 59 ¶
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Radclisfofen (Taf.III, [* 8] Fig. 3) hat folgende Ein- richtung. ^. ist der Herd für das Eisenbad. Die im Generator 6 erzeugten Gase [* 9] treffen bei a mit der Luft zusammen, die, bei in eintretend, durch die obern Röhren [* 10] li. nach rechts und die untern Röhren nach links geht und im Kanal [* 11] K nach abwärts geht. Die Verbrennungsgase der von a aus über den Herd streichenden Flamme gehen im Kanal d auf- wärts , umspülen die Luftrühren It. und gehen im Kanal o nach dem Schornstein 3, nachdem sie vor- her noch die .Heizkammer II umspült haben, in wel- cher die unter den Rost des Generators tretende Luft vorgewärmt wird.
IV. Formgebung des schmiedbaren Eisens. Gleich- viel durch welchen der beschriebenen Prozesse das schmiedbare Eisen hergestellt sein mag, besitzt das- selbe niemals eine Beschaffenheit, in der es un- mittelbar zu Gebrauchsgegenständen verarbeitet werden kann. Bei den Verfahren, die das Eisen im teigartigen Zustand liefern, also bei dem Herd- frischen und dem Puddeln, ist das erhaltene Pro- dukt ein inniges Gemenge von Eisenkrystallen und Schlacke, und die letztere muß daher durch hinreichen- den Druck entfernt werden, ehe sie erstarrt.
Diese Arbeit wird das Zangen genannt. Wird das Eisen, wie beim Bessemern und allen Fluhstahl- prozessen, in flüssigem Zustand erhalten, so ist es ziemlich schlackcnfrci, besitzt aber infolge des statt- findenden Oxydationsprozesses, durch den Gase ent- wickelt werden, zahlreiche Hohlräume oder Blasen, die durch Druck entfernt werden müssen; diese Arbeit heißt Dichten. Die Werkzeuge, [* 12] mittels deren so- wohl das Zangen als das Dichten ausgeführt wird, werden stets durch Maschinenkraft bewegt; der zur Wirkung kommende Druck wird entweder plötzlich, als Schlag, oder allmählich, als Pressung, ausgeübt.
Für den ersten Zweck dienen Hämmer, für den zweiten Quetschwerke, die, wenn sie aus zwei in entgegengesetzter Richtung rotierenden Cy- lindern bestehen, ^Walzwerke (s. d.) genannt werden. Die Luppen und Ingots werden, wenn sie aus dem Frischherd oder Puddelofen kommen, entweder unter Hämmern, und zwar Stirn- oder Aufwerfhämmern, oder unter Quetschen bearbeitet. Die Ingots von Bessemerstahl müssen, wenn sie größer sind, unter kräftigen Dampfhämmern verdichtet werden; kleine Ingots können ohne weiteres zum Walzen gelangen.
Schweißeisen in demjenigen Zustand, in dem es durch das Hämmern der Luppen erhalten wird, bedarf für viele Verwendungen nur eines nochmaligen Erhitzens und Auswalzens, um sofort als Stabeisen in den Handel gebracht werden zu können, und ebenso genügt häusig diese Operation auch bei den durch Hämmern verdichteten Ingots von Rohstahl; für andere Zwecke aber müssen dic Nngleichförmigkeiten durch die ^chweiharbeit oder das Ilmschmelzen entfernt werden. V. Raffinierung des schmiedbaren Eisens. ^. Schweißen, Strecken, Garben.
Wer- den Frisch- oder Puddelluppen unmittelbar durch Walzen in die Form von Flachstäben gebracht, o zeigen diese Stäbe (Nohschienen genannt) ein o rauhes, schuppiges und ungleichmäßiges Aus- ehen, daß sie keine unmittelbare Verwendung zu- lassen. Man bricht diese schienen in gleich lange Stücke und bildet daraus ein Paket, das im Schweihofen zur Weißglühhitze gebracht, hierauf unter dem Dampfhammer [* 13] verschweißt und un- mittelbar nachher in Walzwerken gestreckt wird, oder uian läßt die schweißheihen Pakete sogleich durch Walzen gehen.
Hierbei wird noch viel Schlacke ausgepreßt und die Masse wird dichter und gleich- förmiger; das Produkt ist raffiniertes Eisen. Wird die Schweißarbeit auf weichen Stahl ange- wendet, so heißt das erhaltene Produkt Gärb stahl (das Stahlpaket heißt auch Garbe). V. Umschmelzen von Stahl. Schmilzt man Stahl um und gießt die schon hierdurch ver- besserte Masse in einfache Guhformen, wodurch man Ingots erhält, so tritt eine Veredelung des Produkts ohne wesentliche Formveränderung ein; dies so gewonnene Produkt heißt Gußstahl.
Der- selbe wird durch Nmschmelzen fertigen Rohstahls in Tiegeln erhalten. Diese Tiegel, deren Längsschnitt Taf. III, [* 8] Fig. 7 zeigt, werden aus feuerfestem Thon hergestellt, dem etwas Chamotte und Graphit bei- gemengt ist (s. Graphittiegel). Ein Tiegelofen mit Negenerativgasfeuerung ist in Taf. III, [* 8] Fig. 4 u. 5 abgebildet. Die leeren Tiegel 9. werden auf dem Herd ^ aufgestellt und dicfer mit den Teckeln v verschlossen. Dann giebt man so lange Hitze, bis die Tiegel weißglühend geworden sind, füllt mittels eines Trichters [* 8] (Fig. 6) das Schmelzgut auf und verfchließt den Herd wieder. Nach 3-4 Stunden ist die Schmelzung vollendet, und die Tiegel werden mit Zangen [* 8] (Fig. 8) aus dem Ofen herausgehoben.
Der Inhalt wird alsdann in Gußeisenformen von achteckigem, prismatischem Querschnitt gegossen. Die Gußstahl-Ingots werden,
um sie in die Stab- form zu bringen, in Herden oder Flammöfen hell- rotglühend gemacht und dann unter
Hämmern oder Walzen ausgereckt. Zum Gießen
[* 14] größerer Stücke (z.B. Kanonenrohre) werden die Tiegel direkt in die Gußform
entleert. Der Gußstahl für Kanonen ent- hält zweckmäßig 0,4 bis 0,55 Proz. Kohlenstoff. Statistisches. Die gesamte Roh
eisenerzeugung
der Erde wird für das 1.1800 auf etwa 850000 t geschätzt, 1830 auf etwa 2 ^ Mill., 1850 auf
4^ Mill., 1866 auf 9,5 Mill., 1876 auf 14,3 Mill., 1891 auf 28,6 Mill. t. Hierbei waren die einzelnen Länder und Erdteile
in folgender Weise beteiligt.
Roh
eisenerzeugung der Erde. Länder Großbritannien Deutschland(ohneLuxem- burg) Frankreich Belgien Rußland
Österreich-Ungarn Schweden Luxemburg Spanien Italien übriges Europa Vereinigte Staaten von Amerita übriges Amerika Asieü
Afrika Australien 1866 t 4 596 279 1000 492 1 260 348 482 404 314 850 284 638 230 670 46 460 39 254 22000 1 225 031 1876 t 6 660 893 1614687 1453112 490503 426 896 400 426 351718 231658 42 825 21000 60000 2351618 115000 60000 30000 15000 1891 t 8 537 640 4000176 1924108 943 012 750000 903123 486 680 641041 265000 45000 120000 9 562 348 180000 150000 80000 120000
Summa j 9 502 426 > 14 325 341 > 28 708128 Mehrere der vorstehend genannten Posten, in- sonderheit
solche, welche mit runden Zahlen ab- schließen, beruhen freilich nur auf annähernd rich- tigen Schätzuugen. Die größte
Steigerung in der Produktion zeigen Luxemburg,
[* 15] sodann die Ver- einigjen Staaten von Amerika,
[* 16] die sogar England
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