XLVI. Verbesserungen in der Eisen- und Stahlfabrication, worauf sich John Isaak Hawkins, Ingenieur von Chase Cottage, Hampstead Road in der Grafschaft Middlesex, am 4. Julius 1837 ein Patent ertheilen ließ. Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Okt. 1837, S. 226. Hawkins's verbesserte Eisen- und Stahlfabrication. Die unter gegenwaͤrtigem Patente begriffene Erfindung, welche mir von Hrn. William P. Boydon mitgetheilt wurde, besteht 1) darin, daß ich das Eisenerz in geroͤstetem Zustande, nachdem die fluͤchtigen Theile auf gewoͤhnliche Weise aus demselben ausgetrieben worden, anwende, und es nach gewissen Proben, die ich mir auf eine spaͤter zu beschreibende Art verschaffe, einem Cementationsprocesse unterwerfe. Bei diesem Processe wird das geroͤstete Erz in einem geschlossenen, dem Luftzutritte unzugaͤngigen Gefaͤße mit Kohle oder mit einer anderen Substanz, in der eine hinreichende Menge Kohlenstoff enthalten ist, umgeben, einer Hize ausgesezt, bei der es nicht in Fluß kommt. Durch diese Cementation erziele ich ein neues Product, welches durch einfache, schnell ausfuͤhrbare und wohlbekannte Processe in Gußeisen, Gußstahl, geschmeidigen Stahl und Schmiedeisen verwandelt werden kann. Sie besteht 2) darin, daß ich mir eine Reihe von Proben bereite, nach denen ich die Cementation leite, um Eisen oder Stahl von irgend einer gegebenen Textur oder Qualitaͤt zu erzeugen. Ehe ich auf die Beschreibung meines Verfahrens uͤbergehe, muß ich die Bemerkung vorausschiken, daß die Resultate der Cementation wenigstens von 17 verschiedenen Umstaͤnden abhaͤngen. Diese Umstaͤnde, die man saͤmmtlich genau kennen muß, sind: 1) die natuͤrliche Beschaffenheit des Erzes; 2) der Grad der Roͤstung; 3) die Groͤße der Stuͤke, in welche das Erz zum Behufe der Cementation zerschlagen wurde; 4) die Porositaͤt oder Dichtheit des Erzes; 5) die in einem Gefaͤße der Cementation unterworfene Quantitaͤt; 6) die inneren Dimensionen des Cementirgefaͤßes und die Dike seines Bodens sowohl, als seiner Waͤnde; 7) die Art, wie die Oefen gesezt sind, um die Hize mit Vortheil auf die Cementirgefaͤße wirken zu lassen; 8) die Substanzen, aus der die Kohle gebrannt worden ist, und welche aus Knochen oder anderen thierischen Stoffen, oder aus hartem, oder aus weichem Holze, oder aus anderen Koͤrpern bestehen koͤnnen; 9) den Grad, in welchem die Kohlen gebrannt sind; 10) das Alter der Kohlen und deren Feuchtheit oder Trokenheit; 11) der Grad ihrer Zerkleinerung; 12) die Quantitaͤt der angewendeten Kohle; 13) die Sorgfalt, womit die Erzstuͤke mit der Kohle vermengt worden sind; 14) die zum Anfachen des Feuers verbrauchte Zeit; 15) die Dauer der vollen Feuerung; 16) der erzielte Hizgrad; 17) endlich die Zeit, die nach dem Ausloͤschen des Feuers zum Abkuͤhlen gelassen wurde. Aus einer genauen Wuͤrdigung aller dieser Punkte wird man abnehmen, daß es unmoͤglich ist, fuͤr das Erz, die Kohle und die Dauer der Hize bestimmte Verhaͤltnisse anzugeben: Verhaͤltnisse, bei denen man aus allen Erzsorten und bei jeder Behandlung gleiche Resultate erhaͤlt. Ich bin daher gezwungen, gewisse Pruͤfungsmittel anzugeben, mit deren Huͤlfe Jedermann, der in der Eisen- und Stahlfabrication erfahren ist, ausmitteln kann, wie viel er von einer bestimmten Qualitaͤt geroͤsteten Erzes zu nehmen hat, und wie er es behandeln muß, um cementirte Erze von solcher Qualitaͤt zu erzielen, daß Gußeisen, Gußstahl, geschmeidiger Stahl und Schmiedeisen nach gegebenem Muster daraus gewonnen werden koͤnnen. Ich bediene mich, was den Cementationsproceß betrifft, zweier verschiedener Methoden. Nach ersterer nehme ich so viel grob gepulverte Kohle, daß jedes Stuͤk geroͤsteten Erzes, dessen Stuͤke nicht uͤber 3 oder 4 Pfd. betragen sollen, so viel als moͤglich damit umgeben ist. Die Hize lasse ich in diesem Falle mehr oder minder lang einwirken, damit das Erz je nach dem Stahle oder Eisen, das aus ihm erzeugt werden soll, seine gehoͤrige Quantitaͤt Kohlenstoff mitgetheilt erhaͤlt. Nach der zweiten Methode hingegen nehme ich eine bestimmte Quantitaͤt fein gepulverte Kohle und eine bestimmte Quantitaͤt geroͤsteten Erzes in Stuͤken von 2 bis zu 3 Unzen, und seze beide sorgfaͤltig in das Cementirgefaͤß gepakt, so lange der Einwirkung der Hize aus, bis alle Kraft der Kohle auf die Cementirung verwendet worden ist, und bis also eine laͤngere Fortsezung der Heizung von verhaͤltnißmaͤßig geringen Folgen seyn wuͤrde. Wenn man im Kleinen arbeitet und gute Gehuͤlfen zur Hand hat, so duͤrfte die zweite Methode bessere Resultate geben, als erstere; allein im Großen und mit gewoͤhnlichen Arbeitern gebe ich dieser den Vorzug, weil die Zeit der Feuerung und der Grad der Hize leichter zu controliren ist, als das bei der zweiten Methode noͤthige sorgfaͤltige Abwiegen und Einpaken in die Cementirgefaͤße. Um mir nun die Proben zu verschaffen, welche als Anhaltspunkte zu dienen haben, wenn irgend ein Erz nach der ersten Methode behandelt werden soll, nehme ich gegen 400 Pfd. geroͤstetes Erz von einer Qualitaͤt, die der des zu bearbeitenden Erzes beilaͤufig gleichkommt, und zerschlage sie in Stuͤke von 3 bis 4 Pfd., welche ich jedoch mit den Splittern, die sich hiebei abloͤsen, vermengt lasse. Nachdem dieß geschehen ist, theile ich die Masse in 20 Portionen von je 20 Pfd. Jede dieser Portionen umgebe ich in einem starken gußeisernen Tiegel mit grob gepuͤlverter Kohle, wobei ich auf das Verhaͤltniß nicht Ruͤksicht nehme, und eine Qualitaͤt auswaͤhle, die man sich leicht und regelmaͤßig zu verschaffen im Stande ist. Die oberste Erzschichte bedeke ich in jedem Tiegel wenigstens einen halben Zoll hoch mit Kohle, und auf diese bringe ich noch eine Schichte Sand von einem oder zwei Zoll Dike. Damit der Sand im Feuer nicht aufgeruͤhrt werde, bedeke ich den Tiegel mit einem Ziegel oder auch mit einem metallenen Dekel. Die solcher Maßen gefuͤllten Tiegel seze ich nach einander in einen Windofen, dessen Zug durch das Aschenthuͤrchen und durch ein Register gut regulirt werden kann, und in welchem ich die Hize allmaͤhlich verstaͤrke, bis sie in beilaͤufig 12 Stunden eine aus Weißgluͤhen graͤnzende Rothgluͤhhize erreicht hat. Ein Hizgrad, bei dem das Gußeisen in Fluß kaͤme, muß vermieden werden. Auf dieser Hize erhalte ich meinen ersten Tiegel so gleichmaͤßig als moͤglich durch 80 Stunden, worauf ich ihm gegen 12 Stunden zum Abkuͤhlen gestatte. Ich seze zum Behufe des Erhizens und des Abkuͤhlens deßhalb einen so langen Zeitraum fest, weil in großen Oefen nothwendig dasselbe Statt finden wuͤrde; und weil mein Verfahren die im Großen eintretenden Vorgaͤnge nachahmen soll. Sollten daher zum Heizen und zum Abkuͤhlen des großen Ofens mehr als 12 Stunden noͤthig seyn, so muͤßte auch bei dem Verfahren im Kleinen gehoͤrige Ruͤksicht hierauf genommen werden. Auf dieselbe Weise behandle ich auch die uͤbrigen 19 Tiegel, nur daß ich den zweiten durch 76, und den dritten durch 72 Stunden moͤglichst gleichmaͤßig erhizt halte, und daß ich an den uͤbrigen Tiegeln die Dauer der Hize je um vier Stunden abkuͤrze, so daß der zwanzigste Tiegel nur vier Stunden lang einer gleichmaͤßigen Hize ausgesezt bleibt. Nach dem Auskuͤhlen des ersten Tiegels trenne ich das Erz von dem Sande und von der Kohle, und seze es in einem Tiegel, wie ihn die Gußstahlfabrikanten benuzen, einer Schmelzhize aus. Beinahe alle Erze liefern auf diese Weise beim Ausgießen einen Metallklumpen, der ein Muster von Roheisen gibt. Mit dem im zweiten Tiegel erzielten Producte schlage ich ein gleiches Verfahren ein, und eben so auch mit jenem der naͤchstfolgenden Tiegel, bis das Metall endlich nicht mehr fließt, sondern waͤhrend es ganz heiß ist, eine teigige Masse bildet, die mit einem Eisenstabe in Klumpen geformt und auf aͤhnliche Weise wie beim Puddlirprocesse von den Schlaken getrennt werden kann. Diese Masse bringe ich entweder unter den Hammer oder ich lasse sie durch ausgekehlte Walzen laufen, und erziele auf diese Weise einen Stab, der bei der Behandlung der meisten Erze als milder Stahl befunden werden wird. Das in den naͤchstfolgenden Tiegeln erzielte Material wird in den meisten Faͤllen einen noch milderen Stahlstab geben: und so wird man mit den naͤchstfolgenden Tiegeln immer milderen und milderen Stahl, und endlich Schmiedeisen erhalten, welches immer mehr und mehr an Guͤte abnimmt, bis endlich jenes des lezten Tiegels sich als ganz roh und unbrauchbar zeigt. Der lezte jener Tiegel, deren Inhalt in Fluß geraͤth, liefert Gußstahl; und dasselbe gilt auch von den zwei oder drei ihm zunaͤchst vorausgehenden Tiegeln: nur wird der Gußstahl eines jeden Tiegels von anderer Qualitaͤt seyn. Alle jene Tiegel, welche eine laͤngere Feuerung erduldeten, als die lezten jener Tiegel, die Gußstahl gaben, werden Gußeisen liefern, und zwar je nach der Dauer der Hizeinwirkung, von verschiedener Qualitaͤt. Um mir die Proben, nach denen ich meine zweite Methode leite, zu verschaffen, schlage ich ganz dasselbe Verfahren, wie es eben angegeben wurde, ein; nur nehme ich hier fein gepulverte Kohle und Stuͤke geroͤsteten Erzes, welche nicht uͤber 3 oder 4 Unzen wiegen. In dem ersten Tiegel nehme ich dem Gewichte nach an Kohle 25 Proc. des Erzes; in dem zweiten 24 Proc., und so herab in jedem Tiegel um ein Procent weniger, bis in dem lezten Tiegel die Kohlenquantitaͤt nur mehr 6 Proc. des Erzes betraͤgt. Wenn das Erz so innig als moͤglich mit dem Kohlenpulver vermengt in die Tiegel eingetragen worden ist, so seze ich saͤmmtliche Tiegel 24 Stunden lang mit Ausschluß der zum Erhizen und zum Abkuͤhlen noͤthigen Zeit einer moͤglichst gleichmaͤßigen Hize aus. Die in den einzelnen Tiegeln gewonnenen Metallmassen behandle ich ganz auf die oben beschriebene Art. Auf gleiche Weise, wie es hier angegeben worden ist und mit Beibehaltung derselben Kohlenmengen, mit dem einzigen Unterschiede jedoch, daß ich die gleichfoͤrmige Hize 48 Stunden lang unterhalte, verschaffe ich mir eine zweite Reihe von Proben. Bei einigen Erzen ist es sogar gut, sich auch noch eine dritte Reihe von Proben unter Anwendung einer gleichmaͤßigen Hize von 72stuͤndiger Dauer zu bereiten. Einige Erze von ungewoͤhnlichen Eigenschaften moͤgen, was diese Proben betrifft, eine noch groͤßere Ausdehnung oder Verminderung der Erhizungszeit sowohl, als auch der Kohlenmengen erfordern; und ebenso kann ein groͤßerer Wechsel in der Groͤße der Erzstuͤke noͤthig werden. Wenn man hoͤchst genaue Proben haben will, so kann man dieselben auch noch dadurch vervielfaͤltigen, daß man ihrer solche bereitet, die in Hinsicht auf die dabei angewendeten Verhaͤltnisse zwischen den angegebenen in der Mitte stehen. Um mir uͤbrigens in kuͤrzester Zeit approximative Anhaltspunkte zu verschaffen, beginne ich gewoͤhnlich mit einer Reihe von fuͤnf Tiegeln, bei deren Behandlung ich zwischen den einzelnen Tiegeln einen vier Mal groͤßeren Unterschied als den oben angegebenen walten lasse. Erst spaͤter bereite ich mir dann je nach der Beschaffenheit der Erze und je nach den Anforderungen des Marktes gehoͤrige Zwischenproben. Bei der Anwendung dieser meiner Verbesserungen im Großen bediene ich mich jener Oefen, in denen man die Stahlerzeugung gewoͤhnlich vorzunehmen pflegt, wobei ich mich sowohl in Hinsicht auf die Beschikung, als in Bezug auf die Feuerung moͤglichst genau an die Proben, welche ich nachzumachen gesonnen bin, halte. Ich erklaͤre schließlich, daß ich weder irgend einen Theil des Roͤstungsprocesses der Erze, noch das Gießen des Eisens oder Stahles, noch auch die Erzeugung von geschmeidigem Stahle oder Eisen aus dem cementirten Erze als meine Erfindung in Anspruch nehme. Eben so wenig gruͤnde ich solche Anspruͤche auf die Cementirung des Erzes als chemischen Proceß, da ich wohl weiß, daß dergleichen chemische Versuche bereits oͤfter gemacht wurden. Ich beschraͤnke mich daher auf die fabrikmaͤßige Anwendung des Cementationsprocesses auf geroͤstete Erze, um nach einer systematischen Reihe von Proben ein neues Product zu erhalten, welches durch den einfachen und bekannten Schmelzproceß in Gußeisen und Gußstahl, oder durch das Puddliren, Ballen oder Frischen, und mittelst der Walzwerke in geschmeidigen Stahl oder in Schmiedeisen verwandelt werden kann.