Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03265.jsonl.gz/2662

mehr
und gegenwärtig bildet dasselbe fast ganz allgemein das Ausgangsprodukt für die gesamte Eisenindustrie. Nur dadurch, daß man zunächst alles Erz auf Roheisen verschmelzt und daraus je nach Bedarf Stahl oder Schmiedeeisen herstellt, ist die gegenwärtige großartige Massenproduktion in der Eisenindustrie ermöglicht. Man ist dadurch auch weit besser als früher im stande, ein gleichmäßiges Produkt von bestimmter Qualität herzustellen. Nur noch ganz vereinzelt wird aus den Erzen direkt ein schmiedbares Eisen [* 2] hergestellt, z. B. von den unzivilisierten Völkern Afrikas, den Eingebornen Indiens (Wootzstahl), in den Pyrenäen (Katalanschmieden) und in Siebenbürgen.
Das Roheisen wird aus den Erzen dargestellt, indem man denselben bei allmählich steigender Temperatur in Gebläseschachtöfen (Hochöfen) durch Reduktionsmittel (Kohle, Kohlenoxydgas) ihren Sauerstoff entzieht, worauf das entstandene fein zerteilte metallische Eisen (Eisenschwamm) in höherer Temperatur durch Aufnahme von Kohlenstoff aus kohlenden Agenzien in Roheisen übergeht, welches dann bei einer noch höhern Temperatur schmilzt, während sich die beigemengten erdigen Bestandteile zu einer flüssigen, glasartigen Verbindung (Schlacke) vereinigen.
Auf die Eigenschaften des dabei entstehenden Roheisens influieren hauptsächlich die Temperaturverhältnisse und die Anwesenheit fremder Stoffe, welche Faktoren nicht nur die Qualität und Quantität des vom reduzierten Eisen aufgenommenen Kohlenstoffs beeinflussen, sondern auch in das gekohlte Metall fremdartige, bald schädlich, bald günstig wirkende Bestandteile einführen. Schon nach dem äußern Ansehen lassen sich weißes und graues Roheisen unterscheiden.
Das Weißeisen entsteht im allgemeinen aus leicht reduzier- und kohlbaren und leichtschmelzigen Erzen, welche im heißesten Teil des Ofens, vor den Formen, keiner viel höhern Temperatur ausgesetzt werden, als die Schmelztemperatur des erzeugten und nach der Entfernung aus dem Ofen rasch abgekühlten Kohleneisens beträgt. Dasselbe enthält seinen Kohlenstoff im chemisch gebundenen Zustand. Wurden reine Eisensteine angewandt, erhielt die Schmelzmasse durch einen Mangangehalt den hinreichenden Grad der Leichtschmelzigkeit, und war die Temperatur in den Teilen über dem Schmelzraum so hoch, daß das Eisen sich vollständig kohlen konnte, so entsteht ein stark glänzendes, weißes, sehr hartes, sprödes, kristallinisch-blätteriges, in Kristallrudimenten auftretendes Produkt mit dem höchsten Kohlenstoffgehalt bis zu 6 Proz., das Spiegeleisen, wegen seiner Reinheit und seines Mangangehalts sehr zur Stahlfabrikation geeignet.
Weiße Roheisensorten mit geringerm Kohlenstoffgehalt können bei reinen, leichtschmelzigen Erzen der angegebenen Art entstehen, wenn es an der zur vollständigen Kohlung des Eisens erforderlichen Temperatur im Ofen fehlt, und zwar in Gestalt von strahligen oder blumigen Flossen mit 3,5-4 Proz. Kohlenstoff, groß- und kleinluckigen (löcherigen) Flossen mit 3,5-2,7 Proz. Kohlenstoff und porösen, gekrausten Flossen mit bis unter 2 Proz. Kohlenstoff, welche schon Stahlnatur, unter anderm Anlauffarben in ihren Blasenräumen, zeigen.
Mit abnehmendem Kohlenstoffgehalt erhöhen sich Weichheit und Dickflüssigkeit, so daß Spiegeleisen am härtesten ist und einen gewissen Grad Dünnflüssigkeit zeigt, gekrauste Flossen aber weich sind und teigartig einschmelzen. Während blumige und strahlige Flossen sich im Hochofen kontinuierlich erzeugen lassen, kann dieses bei luckigen Flossen nur periodisch geschehen, weil sonst die Temperatur leicht zu sehr sinkt, und gekrauste Flossen werden absichtlich nicht erzeugt, sondern entstehen nur bei Versetzungen im Ofen infolge zu niedriger Temperatur.
Kohlenstoffärmere Weißeisensorten als Spiegeleisen können aber auch noch entstehen aus unreinen, phosphor- und schwefelhaltigen Erzen, bei deren Verschmelzung Phosphor und Schwefel ins Eisen gehen und dessen vollständige Kohlung verhindern. War die Temperatur hoch genug, so daß sich das Eisenoxyd vollständig reduzieren konnte, und die Verunreinigung nicht zu stark, so entsteht phosphor- und schwefelärmeres Weißeisen von garem Gang, [* 3] bei größerm Schwefel- und Phosphorgehalt, welcher um so mehr ins Roheisen geht, je weniger dasselbe gekohlt ist, grelles Weißeisen und bei mangelnder Temperatur zur Reduktion des oxydierten Eisens Weißeisen vom Rohgang, welches meist kohlenstoffarm ist, aber größere Mengen von Verunreinigungen enthält.
Die weißen Roheisensorten, deren Schmelzpunkt bei 1050-1200° liegt, und deren spezifisches Gewicht von 7,056-7,889 schwankt, eignen sich wegen ihrer Härte und Dickflüssigkeit nicht für die Gießerei, [* 4] wohl aber in ihren reinern Varietäten (Spiegeleisen, blumige und luckige Flossen) zur Stahl- und Stabeisenfabrikation; die unreinern Sorten (weißes Eisen vom Gargang) liefern ordinäre Stabeisensorten, während grelles Eisen oder Weißeisen vom Rohgang kaum verwendbar ist.
Ein Mangangehalt in der Beschickung befördert die Aufnahme von Kohlenstoff, somit die Bildung von Weiß- und namentlich Spiegeleisen, trägt zur Entfernung von Schwefel bei und macht die Schlacke leichtschmelzig. Bei der Stahldarstellung wirkt das Mangan insofern günstig, als dasselbe die im E. vorhandenen Oxyde reduziert und ferner die Schweißbarkeit und Festigkeit [* 5] eines Silicium enthaltenden Stahls erhöht. Silicium wird bei der niedrigen Erzeugungstemperatur des Weißeisens nur in geringerer Menge aus Kieselsäure abgeschieden.
Graueisen bildet sich, wenn mit Kohlenstoff gesättigtes Eisen im Schmelzraum stark über seinen Schmelzpunkt erhitzt und dann langsam abgekühlt wird. Das Roheisen ist durch den ausgeschiedenen Graphit um so dunkler gefärbt, je höher die Temperatur gestiegen war (schwarz bis hellgraue Roheisensorten). Die Übergänge des Graueisens in Weißeisen werden durch die halbierten Roheisensorten vermittelt, welche entweder in grauer Grundmasse lichtere Partien (schwach halbiert) oder umgekehrt (stark halbiert) zeigen.
Bei der hohen Erzeugungstemperatur des grauen Roheisens, welches bei 1100-1300° schmilzt, reduziert sich auch aus der in der Schmelzmasse nie fehlenden Kieselsäure Silicium, welches ins Roheisen geht und die Abscheidung des Kohlenstoffs als Graphit begünstigt. Schwefel und Phosphor wirken der Graphitbildung entgegen, begünstigen somit die Entstehung von Weißeisen, können aber in geringen Mengen ins Graueisen eingehen und dasselbe leichtschmelziger machen.
Das Graueisen, welches ein spezifisches Gewicht von 6,635-7,572 besitzt, wird hauptsächlich zur Gießerei verwandt, weil dasselbe bei dünnem Fluß die Formen gut ausfüllt und weiche, bearbeitbare Güsse gibt. Ein Schwefelgehalt macht das Eisen dickflüssiger, ein Phosphorgehalt dünnflüssiger, weshalb man phosphorhaltiges Eisen gern zu dünnen Gegenständen (Geschirren, Ofenrohren etc.) anwendet, die indes spröde sind und starke Stöße nicht vertragen. Ein zu großer Graphitgehalt macht das Eisen für die Gießerei wegen Dickflüssigkeit unbrauchbar. Außer zur Gießerei dient das Graueisen auch zur Stabeisen-, zuweilen zur Stahlfabrikation. Zwar kommt die Erzeugung von Weißeisen für diesen Zweck wegen mindern Aufwandes von ¶
mehr
Brennmaterial billiger, und dasselbe gibt seinen chemisch gebundenen Kohlenstoff leichter an Sauerstoff ab als Graueisen; aber dennoch zieht man öfters bei unreinern, namentlich schwefelhaltigen, Erzen die Erzeugung des letztern vor, weil sich bei der in Anwendung zu bringenden höhern Temperatur bei passenden Zuschlägen die Unreinigkeiten vollständiger beseitigen lassen als bei der niedrigern Bildungstemperatur des Weißeisens.
Thomaseisen wird in neuerer Zeit ein 2-3 Proz. Phosphor enthaltendes Roheisen genannt, welches nach dem Thomas-Gilchristschen Verfahren (vgl. weiter unten) auf schmiedbares Eisen verarbeitet wird. An das Roheisen schließt sich das Ferromangan an, welches ebenfalls im Hochofen aus hochmanganhaltigen Erzen hergestellt wird und 20-70 Proz. Mangan enthält; steigt der Mangangehalt noch höher, so wird das Produkt Rohmangan genannt. Diese Produkte spielen als Reduktions- und Kohlungsmittel im Bessemerprozeß eine Rolle. Beim letztern Prozeß wird auch, namentlich zur Herstellung möglichst blasenfreier Güsse, Siliciumeisen, d. h. ein Roheisen mit 5-10 Proz. Silicium, als Zuschlag benutzt.
Als Rohmaterialien für die Roheisendarstellung dienen Eisenerze, Zuschläge und Brennmaterialien. Die Eisenerze lassen sich je nach ihrem Schmelzverhalten klassifizieren in leicht reduzierbare und leicht schmelzbare, zur Weißeisenbildung geneigte (manganhaltige Spateisensteine, jüngere Brauneisensteine, Raseneisensteine etc.), in leicht reduzierbare und schwer schmelzbare (Rot- und Brauneisensteine), welche ein graphitreiches graues Roheisen liefern, in schwer reduzierbare und schwerschmelzige (Magneteisensteine), für Graueisen mit geringerm Kohlenstoffgehalt als die vorigen, endlich in schwer reduzierbare und leichtschmelzige (Eisensilikate, Schlacken vom Frischen und Schweißen), zur Bildung von weißem kohlenarmen Eisen geneigt. Der Eisengehalt der Erze wurde früher durch Schmelzproben auf trocknem Weg bestimmt; jetzt wendet man dazu fast immer die weit genauern und weniger Zeit beanspruchenden Methoden der Maßanalyse an. - Nur selten werden die Erze, sobald sie aus der Grube kommen, direkt verschmolzen, sondern meistens werden sie einer Vorbereitung unterworfen, welche die Entfernung schädlicher Substanzen (mechanische Aufbereitung, Verwitterung, Röstung, Auslaugung), die Begünstigung der Reduktion und Kohlung (Zerkleinern grober Stücke, Auflockern durch Verwitterung und Röstung, Umwandlung von Eisenoxydul in Oxyd durch letztere) u. a. bezweckt.
Die mechanische Aufbereitung kann bestehen: in einem Zerkleinern der Erze durch Hämmer, Poch- und Walzwerke und Steinbrechmaschinen;
in einem Waschen und Schlämmen (speziell für Bohn- und Niererze) zur Entfernung von thonigen, seltener kalkigen und sandigen Partien, ausgeführt in geneigten Kanälen (Gräben), Schwenksieben und Waschtrommeln;
nur die letztere Art eignet sich für Großbetrieb.
Behufs der Verwitterung setzt man in Haufen gebrachte rohe oder geröstete Erze längere Zeit dem Einfluß der Atmosphärilien aus, wobei dieselben durch eindringendes und gefrierendes Wasser sich auflockern und unhaltige, erdige Teile (Letten, Thon) sich absondern können, auch Schwefelmetalle, namentlich Schwefel- und Kupferkies, sich in schwefelsaure Salze verwandeln, welche durch den Regen oder künstliche Bewässerung der Haufen ausgewaschen werden (Ver- oder Abwässern).
Die wichtigste Vorbereitungsarbeit ist das Rösten, d. h. ein Erhitzen der Erze bei Luftzutritt auf solche Temperatur, daß dieselben physikalische und chemische Veränderungen erleiden können, ohne daß Schmelzung eintritt. Diese Operation bezweckt hauptsächlich: eine Auflockerung der Erze (speziell bei Magneteisenstein und dichtem Roteisenstein);
Verflüchtigung von Substanzen, welche beim Entweichen im Hochofen selbst eine Abkühlung herbeiführen würden (Wasser aus Brauneisenstein, Kohlensäure aus Spateisenstein und kalkigen Erzen, Bitumen aus Kohleneisenstein);
Zersetzung von Schwefelmetallen (seltener Arsenmetallen), welche sich unter dem Einfluß von Hitze und Luft zunächst in schwefelsaure Salze, dann teilweise unter Verlust der Schwefelsäure [* 7] in Oxyde umwandeln.
Außerdem bezweckt das Rösten die Überführung des Eisenoxyduls in Eisenoxyd. Untersetzte lösliche Sulfate (schwefelsaures Eisenoxydul, schwefelsaures Kupfer- und Zinkoxyd) können nach dem Rösten noch ausgewaschen werden. Je nach der Beschaffenheit des Erzes, und je nachdem bei dem Rösten nur die Hitze oder gleichzeitig der Sauerstoff der Luft zur Wirkung kommen soll, wendet man verschiedene Arten von Röstung an. Kohleneisensteine schichtet man in Haufen von 1-4 m Höhe, 6-11 m Breite [* 8] und 40-60 m Länge und zündet den Haufen am Fuß durch brennende Kohlen an, worauf derselbe von selbst weiterbrennt u. die erforderliche Rösttemperatur entwickelt.
Für kohlefreie Erze, denen das nötige Brennmaterial künstlich beigemischt werden muß, ist das Rösten in Haufen nicht empfehlenswert, weil dabei eine sehr schlechte Wärmeausnutzung stattfindet und ein sehr ungleichmäßig geröstetes Produkt erzielt wird. Dadurch, daß man die Rösthaufen mit niedrigen Mauern umgibt (Röststadeln), welche zur bessern Regulierung des Luftzutritts Zuglöcher enthalten, läßt sich bei besserer Röstung an Brennmaterial sparen; Röststadel eignen sich speziell für mulmige, schwefelhaltige Erze. Am häufigsten bedient man sich der Röstschachtöfen, welche in ihrer Konstruktion vielfach voneinander abweichen. Wo es hauptsächlich nur auf ein starkes Durchglühen der Erze behufs ihrer Auflockerung oder Verflüchtigung von Wasser, Kohlensäure etc. und weniger auf eine oxydierende Wirkung der Luft ankommt, bringt man die Erze in abwechselnden Lagen mit Brennmaterial in den Ofenschacht, zündet letzteres an und gibt immer frische Materialien oben auf, sobald unten eine Partie abgerösteten Erzes ausgezogen ist.
In der unmittelbaren Berührung mit dem Erz wird bei diesem Verfahren das Brennmaterial gut ausgenutzt; aber dessen Asche kann das Erz verunreinigen, und an den Kontaktstellen geht letzteres leicht in schmelzbares Eisenoxydul über. Die Modifikationen bei diesen Öfen [* 9] bestehen hauptsächlich in der abweichenden Innengestalt (bauchig, cylindrisch, abgestumpft pyramidal oder konisch, oval etc.), in dem Fehlen oder Vorhandensein eines Rostes (Plan-, Treppen-, Sattel-, Kegelrost), in dem Anbringen von seitlichen oder innern Zügen behufs vermehrter
[* 6] ^[Abb.: Siegener Röstschachtofen.] ¶