XCIV. Ueber Roh- und Stabeisendarstellung mit Huͤlfe von Gasen; vom Huͤttendirector Thoma zu Eisfeld. Aus Hartmann's bergmänn. Zeitung, 1845, Nr. 8. Mit Abbildungen auf Tab. V. Thoma, über Roh- und Stabeisendarstellung mit Hülfe von Gasen. Längere Zeit fortgesezte Versuche gestatten mir ein Betriebsverfahren für Erzeugung von Roh- und Stabeisen mit gasförmigem Brennstoff aufzustellen. Nach dieser Methode werden Gegenden, in denen sonst kein großartiger Hüttenbetrieb denkbar gewesen, billiges Eisen produciren können, so z.B. Bayern, indem der große Erzreichthum von Amberg mit dem Torf der Donaumoore verhüttet wird; Thüringen, indem die Meyer'schen Gruben bei Liebenstein das Erz, die nahe gelegenen Moore Torf, die Meyer'schen Gruben der Rhön Braunkohlen liefern; doch muß man hier vor allem für einen billigen Transport, zulässige Communicationsmittel Sorge tragen. Eben so besizt Toscana in den reichen, leicht reducirbaren und leichtflüssigen Erzen von Elba und den in lezter Zeit aufgefundenen fossilen Brennstoffen alle Mittel zu einer ganz billigen Eisenerzeugung. Sehr wichtig dürfte der Gasbetrieb für Rußland werden und einerseits bei Anwendung von Gas und Holz die Darstellung eines vortrefflichen Eisens bei bedeutender Ersparniß von Holz möglich machen, andererseits aber eine ausgedehnte Verwendung von Torf und geringerer Steinkohle gestatten. Reine, reiche, leicht reducirbare und leichtflüssige Erze, Magneteisenstein jeder Art, da unreiner aufbereitet werden kann, lassen sich unmittelbar verpuddeln, und liefern unter diesen Umständen vortreffliches Stabeisen. Doch nur Erze von den angeführten Eigenschaften eignen sich zum unmittelbaren Verpuddeln, wobei noch billiger Brennstoff wesentliche Bedingung ist. So dürften sich kaum die Amberger Erze unmittelbar verpuddeln lassen, und diese werden vorher eine Roheisendarstellung nöthig machen. Sehr viele Erze Illyriens und Steiermarks sind für das Verpuddeln ganz geeignet. Was die Brennstoffe, die alle in vollkommen getroknetem Zustand angewendet werden müssen anbelangt, so bieten Holz, Torf, gutartige Braunkohle u.s.w. keine Schwierigkeiten, größere die Rhönbraunkohlen, deren Asche sehr zum Verschlaken geneigt ist. Sehr bakende, dabei 30–50 Proc. Asche gebende Lettenkohle oder auch deren Kohls sind sehr schwer zu verwenden, keineswegs aber in dem weiter unten angegebenen Apparate. Bei dem Verbrennen dieses Brennstoffs bildet sich um denselben herum eine Lage zusammenhängender Asche, welche die weitere Verbrennung hindert. Mehr gepreßter Wind bewirkt sie zwar, die Gase führen dann aber viel feinen Staub mit sich, der in dem Arbeitsraum abgesezt wird und auf das erzeugte Eisen einen sehr nachtheiligen Einfluß übt. 1) Roheisenerzeugung. Beschreibung des Ofens mit seinen Apparaten. – Fig. 13 ist der Grundriß nach 1, 2, 3, 4, 5, 6 von Fig. 14. Fig. 14 der Durchschnitt nach 7, 8, 9, 10 des Grundrisses. A sind Gasgeneratoren, auf deren Roste B mittelst unterhalb bei E eingeführter Gebläseluft von geringer Pressung der Brennstoff (Holz, Torf, Braunkohle u.s.w.) langsam verglimmt. Durch die äußere Aufgabe-Vorrichtung C wird das Brennmaterial aufgegeben und gelangt in dem Schachte D, je nachdem unten die Verbrennung stattfindet, gehörig vorgewärmt nach dem Raum M. Die sich aus dem Brennstoff etwa entwikelnden Dämpfe sind genöthigt, sich nach D zu begeben, da ihnen kein anderer Ausgang bleibt, wo sie, durch die heißen Gase zersezt, mit dem Brennstoff, durch den sie gehen, dem beabsichtigten Zwek günstige Verbindungen eingehen. Die bei der langsamen Verbrennung sich bildenden Gase werden bei D, wo das in dem Schachte D sich senkende Brennmaterial durch die plözliche Erweiterung einen Sammelraum bildet, sich anhäufen und durch den Canal F entweichen. Vermöge einer Vergrößerung des Raums F wird ihre Geschwindigkeit vermindert und der mit eingeführte feine Staub abgesezt, und da sich in dem Gaskasten H dasselbe wiederholt, so wird hier eine zweite Absezung stattfinden, und die zur Verbrennung kommenden Gase werden staubfrei seyn. Die mit einem Ziegelstüke geschlossene Oeffnung I dient dem Aufgeber, um die Höhe des Brennstoffs im Schachte D zu ermitteln. K und L Thüren, durch die der Staub fortgeschafft wird. Von Wichtigkeit sind die Thüren N, N; durch sie findet die Fortschaffung verschlakter Massen auf dem Rost statt, und ohne sie ist bei leicht verschlakbare Asche gebendem Brennstoff kein Betrieb denkbar; nur eine Thüre genügte bei der Rhönbraunkohle nicht. Die Thür O schließt den Aschenfall P luftdicht und wird nur bei der Fortschaffung der Asche geöffnet. Es liegen immer zwei Generatoren neben einander, damit bei der Reinigung des einen der Betrieb nicht unterbrochen wird. Die Gase treten aus dem Gaskasten H nach der Feuerbrüke R. Hier strömt ihnen durch 10 Düsen die oben bei S vorgewärmt und bei T bis auf 300–400° C. erhizte atmosphärische Luft zu, die, sich mit den Gasen mengend, sie unter Entwikelung der größten Hize verbrennt. Die verbrennenden Gase nehmen den Weg über den Eisensumpf U, treffen sich als von entgegengesezten Seiten kommend bei V, entwikeln als Stichflammen die heftigste Hize und steigen dann im Schachte W aufwärts. P sind Röhren, die den in S angewärmten Wind in die Erhizungsapparate T führen, aus denen er durch die Röhren X nach dem Sammelplaz Z und nach den zehn Düsen a gelangt. Zur Regulirung der Windmenge dienen die Hähne b. Bei d ist der Abstich. f sind Oeffnungen zum Abfließen der Schlake, e dergleichen zum Einbringen von Gezähe, um etwa angesezte Schlaken abzustoßen, m, um, wenn es nöthig, die Masse im Ofen aufzulokern. Der Betrieb. Die vorher gerösteteten Erze werden auf etwa 0,01 Kubikzoll zerkleint, mit dem ihren erdigen Beimengungen für die Bildung einer rein geflossenen Schlake entsprechenden Zuschlag und einer Quantität Kohlensubstanz, welche zur Reduction des im Erze enthaltenen Oxydes u.s.w. nöthig ist, mit Wasser – worin das Kalkhydrat oder der Lehm, der Zuschlag das Bindemittel bildet – durch eine einfache Vorrichtung geknetet und in einer Maschine (Torfpresse) zu baksteinartigen Stüken (Erzsteinen) gepreßt. Die Erzsteine werden in einem Schoppen aufbewahrt. Diese unerläßliche Mengung von Erz, Zuschlag und Reductionsmittel führt eine gleichförmige und schnelle Reduction und Schlakenbildung herbei, und verursacht bei zwekmäßigen Vorrichtungen keine so bedeutenden Kosten, als man dieß zu glauben geneigt ist. Soll der Ofen angelassen werden, so bringt man die Generatoren in Gang, indem man Feuer auf den Rost bringt, Wind gibt und den Generator bis oben anfüllt. Es kann nur vollkommen lufttrokene Braun- und Steinkohle, gedörrter Torf und Holz angewendet werden. Durch die Schlakenlöcher f werden die Gase angezündet, wobei man der Vorsicht wegen die Thüren nicht sperrt, damit sie nöthigenfalls von den Gasen geöffnet werden können und eine Explosion verhindert wird. Brennen die Gase, so läßt man Wind durch die Düsen a einströmen, um die Verbrennung herbeizuführen. Sind sowohl die Sümpfe U als auch der Theil des Ofens um V ganz weißglühend, was nach 5–6 Stunden geschieht, so wird der Schacht W etwa bis zur Hälfte mit möglichst wenig Asche gebendem Brennstoff gefüllt und darauf die Erzsteine, die in einer eisernen Aufgebevorrichtung über der Gicht erst vorgewärmt werden, gebracht. Unter den Rost der Generatoren leitet man heißen Wasserdampf ein, den man reguliren muß und der etwa die Hälfte des Volums der atmosphärischen Luft beträgt. Er wird über dem Rost zersezt, der Sauerstoff bildet bei seinem Durchzug durchs glimmende Brennmaterial Kohlenoxydgas, der Wasserstoff aber gelangt als solcher und mit der Kohle Verbindungen eingehend (Kohlenwasserstoffgas) in den Verbrennungsraum und trägt zur Erzielung des höchstmöglichen Hizgrads bei. Die Erzsteine werden auf ihrem Niedergang nach V zu glühend, und durch die sie umgebenden Kohlentheile das Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoffgas im Schacht reducirt, bis sich endlich, nachdem dieß geschehen, Kohleneisen bildet, die Erzsteine erweichen und bei V schmelzen, wobei sich Schlake und Eisen trennen und nach ihrer Dichtigkeit in den Sümpfen ansammeln. Ein zu hoher Schlakenstand wird durch die Schlakenabflußlöcher f verhindert. Der Ofen wird immer voll Erzsteine erhalten. Von Zeit zu Zeit, wenn die Sümpfe mit Eisen gefüllt sind, erfolgt der Abstich. Wird Eisen für die Gießerei erzeugt, so hat man es ganz in der Gewalt, graues oder halbirtes Eisen zu erzeugen, indem man neutrale oder oxydirende Gase in den Ofen leitet. Ist das Eisen zur Stabeisenfabrication bestimmt, so bläst man halbirtes, und läßt es in mit Lehm gut ausgeschlagenen eisernen Ganzformen laufen, und während des Erstarrens leitet man – wenn sich Arthur Wall's Erfindung bewährt – den Strom einer Volta'schen Säule hinein, wodurch alle schädlichen, sämmtlich elektro-negativen Beimischungen (Schwefel, Phosphor, Silicium u.s.w.) ausgeschieden werden. Die Gichtflamme kann zum Erzrösten oder sonstigen Zweken verwendet werden. 2) Stabeisenbereitung. Fig. 15 ist ein Durchschnitt, Fig. 16 der Grundriß eines Puddelofens; der Gasgenerator ist ganz dem früher bei der Roheisenerzeugung beschriebenen gleich. b ist der Gaskasten, durch ihn geht das Düsenrohr c mit acht Düsen. In dem Muff d und der Wand des Gaskastens ist das Düsenrohr c der Art beweglich und mit dem Hebel p zu stellen, daß die Düsen gegen das Gewölbe oder nach Umständen gegen den Boden gerichtet seyn können, welches, wie später ersichtlich seyn wird, sehr wesentlich ist. Das Düsenrohr c hat einen größeren Durchmesser als die Zuleitungsröhren m, um auf den Wind regulirend zu wirken, damit er durch alle Düsen mit gleicher Pressung strömt. e ist die Feuerbrüke, auf der die Mengung der Gase mit atmosphärischer Luft stattfindet, f der Puddelraum, g die Fuchsbrüke, h der Raum für den Winderhizungsapparat, i ein Vorwärmofen, k und l Luftcanäle zur Abkühlung der beiden Brüten; m die Bodenplatte, n und o Gewölbe zur Luftcirculation unter der Bodenplatte, um sie abzukühlen. p Dekplatte mit der zugedekten Oeffnung s, durch die man nach dem Lufterhizungsapparat gelangt; w die Arbeitsthür, r eine Röhrenleitung, um die glühenden Gase in ein Röhrensystem des Trokenfeuers zum Troknen des Brennmaterials gelangen zu lassen. Für die Folge beabsichtige ich die zum Verbrennen der Gase nöthige atmosphärische Luft, wie bei dem Ofen zur Roheisenerzeugung, in der Feuerbrüke und unter der Bodenplatte erwärmen, damit die aus der Fuchsbrüke strömende Flamme zur Dampfkesselfeuerung verwendet werden kann. Das Verpuddeln von Roheisen. Das Roheisen in dem Vorwärmofen i hell rothglühend gemacht, wird mit gahrenden Zuschlägen (Walzensinter und Quetschwerksschlake) auf den Herd gebracht und eingeschmolzen. Ein vollständiges Einschmelzen ist vorzuziehen; die durch den elektrischen Strom ausgeschiedenen, das Eisen verunreinigenden und verschlechternden Beimengungen werden so von der Schlake leichter aufgenommen. Man überläßt die flüssige Eisen- und Zuschlagmasse sich selbst, und hat nur ein Ansezen von Säuren auf dem Boden zu verhüten. Durch Einwirkung des gahrenden Zuschlags wird sich bald das Eisen heben und das Ganze einem Graupensieden etwa gleichen. Die ganze Masse bläht sich dabei sehr auf. Jezt beginnt die Arbeit mit der Krüke und einiges Durchmengen ist Bedingung. Viele Schlake fließt durch die Arbeitsöffnung ab. Gruppiren sich blendend weiße kleine Partien des entkohlten Eisens, hat sich die Schlake gesezt, so wird sie abgelassen; sie hat alle schädlichen Beimengungen des Eisens aufgenommen. Das weitere Frischen geschieht durch die Gase selbst, sie müssen anfangs schwach oxydirend seyn und nach und nach neutral werden. Beim Ballenformen wird der Kern aus dem vollkommen gahren Eisen gemacht und durch Walzen auf dem Herde derselbe bis zur gehörigen Größe gebildet. Die aus dem Ofen kommenden Ballen werden unter dem Quetschwerk abgefaßt und kommen dann in einen Schweißofen. Nach wenigen Minuten, wo eine Schweißhize erzielt ist, wird die Luppe abermals unter das Quetschwert gebracht, und nachdem die Schlake ganz vollkommen ausgepreßt ist, unter den Zängewalzen zu Rohschienen ausgewalzt. Puddeln der reichen reinen Erze. Mit Kohlensubstanz, die zerkleinert ist, werden die eben so zerkleinten Erze, die etwa durch ein Sieb von 40 Maschen auf den Quadratzoll gehen, auf den Herd des Puddelofens gebracht. Für 100 Pfd. im Erz enthaltenes Eisen rechnet man etwa 40 Pfd. Kohlensubstanz.Während des Betriebs findet man dann leicht, ob dieses Quantum vermehrt oder verringert werden muß. Die Düsen werden so gestellt, daß sie nach dem Gewölbe zu ausblasen; es legt sich hierdurch eine Schicht reducirender Gase zwischen die Erze und die Zone der heftigsten Verbrennung. Unter diesen die Reduction befördernden Verhältnissen werden die Erze so lange gewendet, wodurch man die gleichzeitige Reduction der ganzen Masse bewirkt, bis die Oberfläche blumenkohlartig zusammenhängend wird. Jezt ist die Reduction des im Erz enthaltenen Eisens beendet. Nun senkt man die Düsen; später sind auch die Gase nach und nach durch mehr Wind oxydirend zu machen. Einzelne weiße Spizen, die sich bald zu kleinen Partien zu gruppiren beginnen, zeigen die Bildung von Stabeisen an. Es muß sorgfältig gearbeitet werden, um den Boden nicht abzukühlen, und die Bildung von Klumpen mit rohem Korn zu verhindern. Die im Ofen befindliche Masse hängt bei immer weißer werdendem Aussehen immer mehr und mehr zusammen, endlich zeigt ein eigenthümliches fettiges Aussehen Schlakenausscheiden an, die sich dann auch Plözlich senkt. Ein geröstetes Eisengerippe steht im Ofen. Der Puddler, der bis dahin durch Wenden mit der Brechstange die schwarzen Partien nach oben brachte, wird jezt das Eisen mit der Schlake in Berührung bringen, um ein Ausscheiden aller erdigen Bestandtheile zu erzielen. Die Gase sind durch Windstellung neutral zu machen und bleiben es bis zum Ende der Chance. Die Farbe der aus der Arbeitsthür herausschlagenden brennenden Gase, je nachdem sie in ihrer Färbung Blau enthalten oder ganz rein davon sind, und ganz weiß werden, gibt ein Anhalten, ob sie reducirend, neutral oder oxydirend sind. Es gehört jedoch längeres, fleißiges Beobachten von Seite des Arbeiters dazu, dieses zu unterscheiden. Die fertigen Ballen kommen ebenfalls erst unter das Quetschwerk, dann in den Schweißofen, werden nochmals abgefaßt und zu Rohschienen ausgewalzt.