LX. Ueber die Anwendung der heißen Gebläseluft beim Eisen-Hohofenbetriebe; vom Gießerei-Inspector C. Welkner in Linden vor Hannover. Aus dem Notizblatt des hannoverschen Architekten- und Ingenieur-Vereins, Bd. III S. 199. Welkner, über die Anwendung der heißen Gebläseluft beim Eisen-Hohofenbetrieb. Seit Nielson im Verein mit Macintosh im Jahre 1830 eine Reihefolge von Versuchen mit der Anwendung erwärmter Gebläseluft auf der Hütte an der Clyde anstellte, deren Resultate das Staunen der metallurgischen Welt erregten, ist diese hochwichtige Erfindung so sehr zur allgemeinen Anwendung gebracht, daß es gewiß nicht ohne Interesse erscheint, das Wesen derselben in kurzen Grundzügen in ein klares Licht zu stellen. Ueberdieß bietet die über diesen Gegenstand erschienene Literatur, so umfangreich dieselbe auch ist, so viel des Schlechten dar, daß es schon deßhalb gerathen erscheint, vor falschen Auffassungen zu warnen, und besonders den Einfluß der warmen Gebläseluft auf die Güte des Eisens zu zergliedern. Ich werbe mich dabei lediglich auf die Roheisen-Fabrication in ihrer Beziehung zur Stabeisen-Fabrication beschränken. Die ungeheure Roheisen-Production Englands wird zum bei weitem größten Theile mit warmer Gebläseluft erzielt, und der gute Ruf, den das wenige kalt erblasene Eisen in England genießt, ist Beweis genug, wie sehr man überzeugt ist, daß die bedeutende Brennmaterial-Ersparung durch die Verschlechterung der Qualität des heiß erblasenen Eisens, wenn auch nicht aufgewogen, doch beeinträchtigt wird. So sehr jedoch auch alles Kohks- und Steinkohlen-Eisen ganz besonders dem Einflusse der heißen Gebläseluft ausgesetzt ist, weil diese Brennmaterialien an und für sich schon eine höhere Temperatur bedingen, so liegt es doch außer allem Zweifel, daß dem erfahrenen Techniker viele Mittel zu Gebote stehen, dem gedachten schädlichen Einflusse entgegenzuarbeiten, ohne den aus dem warmen Winde zu ziehenden Vortheil außer Acht zu lassen. Die Stoffe, welche das Eisen bei seiner Reduction und Schmelzung im Hohofen aufnimmt, sind hauptsächlich Kohle; Silicium, Schwefel, Phosphor; Calcium, Magnesium, Alumium und Mangan. Von allen diesen Stoffen ist der Kohlenstoff derjenige, welcher beim Verfrischen am leichtesten abzuscheiden ist, indem er als Kohlenoxydgas verbrennt. Die Einwirkungen des Schwefels und Phosphors auf das Eisen, welches dadurch roth- und kaltbrüchig wird, sind genugsam bekannt um weiter darüber zu reden; eine höhere Schmelztemperatur kann dabei von keiner nachtheiligen Wirkung seyn, im Gegentheil eher Gelegenheit zu Zersetzungen und zur Ueberführung in die Schlacke geben. Die Wirkung des Mangans ist zu wenig bekannt, um darüber Bestimmtes zu sagen; doch ist so viel gewiß, daß das Mangan in den geringen Mengen, in welchen es vorkommt, nur günstig auf das Eisen einwirkt. Das Silicium wird häufig durch ein Aequivalent Alumium vertreten; doch ist das letztere bei weitem nicht von der Wichtigkeit, als ersteres, und ist auch wegen seines geringeren Vorkommens als von nicht so nachtheiligem Einfluß auf das Schmiedeisen beobachtet, und noch viel weniger ist dieß vom Calcium und Magnesium zu sagen. Es bleibt demnach nur noch das Silicium zurück, und in der That ist dieses allein maaßgebend für den Gang des Frisch- oder Puddelprocesses, und von bedeutendem Einfluß auf die Qualität des erhaltenen Eisens. Um ein gutes Stabeisen zu erhalten, ist kein Frischen ohne Hülfe von Frischschlacken möglich, welche den vorhergehenden Processen entnommen werden und sich durch den Proceß selbst vermehren. Dieselben bilden sich also lediglich aus den Bestandtheilen des Roheisens, und die Eisenverluste werden um so bedeutender seyn, je bedeutender das Quantum gefallener Schlacken ist. Eine von mir untersuchte Eisenfrischschlacke von Königshütte am Harz enthielt: Sauerstoffmengen. Kieseselerde   32,15 = 16,70 Proc. KalkTalkerdeEisenoxydulManganoxydul     0,56    0,59  65,31    1,67     0,16    0,21  14,87    0,37 = 15,61    „ Thonerde    Spur –––––– 100,28 woraus hervorgeht, daß die Eisenfrischschlacke annähernd ein Singulosilicat des Eisens ist, daß jedes Atom Silicium 3,26 Atome Eisen bedarf, um damit die eben genannte Schlacke zu bilden, und daß dieses besagte Quantum Eisen den gewöhnlichen Schmiedeverlusten noch hinzugerechnet werden muß. Hiernach ist denn auch leicht zu begreifen, daß bei einem bedeutenden Kieselgehalte des Eisens die Verluste entsprechend wachsen müssen, so zwar, daß bei einem Gehalte von 6 Proc. Silicium, der freilich in der Praxis nicht vorzukommen pflegt, der Verlust beim Frischen schon dem durchschnittlich angenommenen Verluste bis zum Ausschmieden kleiner Stäbe gleichkommen würde. Das ist denn auch der Hauptgrund für die Klagen über warm erblasenes Roheisen bei der Stabeisenfabrication; denn ein großer Theil der Fabrikanten ist leider dahin gekommen, weniger auf die Güte des dargestellten Productes zu sehen, als auf die Masse, welche dargestellt werden kann. Aber auch die Einwirkung des Siliciums auf die Güte des Eisens ist der Art, daß sie einer besondern Beachtung werth ist, und ich will nunmehr zu dem Einflusse übergehen, den die Anwendung warmer Gebläseluft auf das dargestellte Roheisen ausübt. Zwei unmittelbare Folgen zieht die Anwendung der heißen Gebläseluft beim Hohofenbetriebe nach sich: 1) ist die Temperatur im Gestelle höher, als bei Anwendung kalter Luft, 2) wird der Reductionsraum dadurch bedeutend verkürzt. So natürlich die genannte erste Erscheinung ist, so überraschend ist die zweite, da man erwarten sollte, daß, da die Wärmequelle im Hohofen ergiebiger ist, auch der Hohofenschacht bis zur Gicht eine entsprechend stärkere Temperatur annehmen müßte. Wenn aber hiergegen die Thatsachen sprechen und zeigen, daß die Gicht bedeutend geringer erwärmt wird, als bei Anwendung kalter Gebläseluft, so beweisen sie auch zugleich, daß der eigentliche Verbrennungsraum durch die Anwendung der erwärmten Luft nicht allein intensiver erhitzt, sondern daß dieser Raum auch bedeutend eingeengt wird, gleichwie eine Flamme, deren intensive Verbrennung man durch künstliche Mittel, als: Zug etc. befördert, um so kleiner, leuchtender und weniger nach außen wirkend wird, je mehr die angewandten Mittel die Intensität der Verbrennung befördern. Bei Anwendung kalten Windes liegt die Temperatur im Schmelzraume etwas über dem Schmelzpunkte des Roheisens, wir wollen annehmen bei + 1600° C., während sie unter der Gicht circa 800° C. betragen mag. Ich bemerke von vornherein, daß die angeführten Zahlen nur als relativ richtig anzunehmen sind, was zu den vorliegenden Beweisen auch vollkommen ausreichend ist, wie denn überhaupt in dieser Beziehung keine genauen Zahlen angegeben werden können. Verfolgen wir die durch jenen Temperatur-Unterschied und durch die verschiedenen Erz- und Kohlenschichten bedingten Temperaturschichten oder Zonen von oben abwärts, so gelangen wir zu einer Zone, wo die Reduction des Eisenerzes durch die aufsteigenden desoxydirenden Gase beginnt, und über diesen hinaus zu einem Punkte, wo diese Reduction als beendet zu betrachten ist. Wenn wir nun auch nicht die schon oben erwähnte Contraction des Schmelzraumes wollen gelten lassen, so beweisen doch zwei Thatsachen, daß diese beiden Punkte, der, bei dem die Reduction beginnt, und der, bei dem sie aufhört, bei Anwendung der warmen Gebläseluft enger zusammen liegen; es sind dieß, wie schon gesagt, die niedere Temperatur der Gicht, und die höhere des Gestells. Nehmen wir wie oben die Gestell-Temperatur zu 1600° C. bei kaltem Winde an, und führen nun plötzlich Wind, der auf 400° C. erwärmt ist, zu, so wird dieß eine Temperatur-Erhöhung im Gestelle auf 2000° C. zur Folge haben. Darin nun, daß die Temperatur zu hoch ist, theils weil das Gestell dadurch zerstört, theils weil mehr schädliche Bestandtheile aus den Schlacken in das Eisen übergeführt werden würden, man also folgerecht mehr Eisenerz setzen muß, um die zu hohe Temperatur wieder herunter zu drücken – liegt der eigentliche ökonomische Vortheil bei Anwendung der warmen Luft. Angenommen, daß die Gestell-Temperatur durch stärkere Erzsätze nicht tiefer als bis zu 1700° C. heruntergedrückt wird, um das zu häufige Vorlegen unreducirten Eisenerzes vor die Formen zu verhindern, was durch die an und für sich schwereren Erzsätze noch befördert werden würde, so wird zugleich am unteren Theile der Gicht eine Temperatur-Erniederung um 300° stattgefunden haben, oder die Temperatur wird hier von 800° auf 500° zurückgegangen seyn. Unter diesen Umständen werden in vier verschiedenen Schachthöhen folgende Temperaturen zu bemerken seyn:   bei kaltem warmem Winde im untern Theile der Gicht      800°   500° auf 3/4 der Schachthöhe 1000°   800°   „  1/2 der Schachthöhe 1200° 1000°   „  1/4 der Schachthöhe 1400° 1400° im Gestelle 1600° 1700° Beim ersten Blick auf dieses Schema, welches in Bezug auf die absolute Gradezahl unrichtig seyn kann, aber in relativer Beziehung richtig ist, bekommen wir sofort einen Ueberblick über die durch die Anwendung der heißen Gebläseluft im Eisenhohofen bedingten Veränderungen. Es lassen sich hieraus die verschiedenartigsten Erscheinungen erklären, so z.B. die Ablagerungen des sogenannten Gichtschwamms, Zinksublimats, im untern Theile der Gicht, eine Erscheinung, die man in manchen Gegenden vor Einführung der heißen Gebläseluft gar nicht gekannt hatte, oder die in anderen Gegenden nur im obern Theile der Gicht bemerkt wurde, und hier leicht unschädlich gemacht werden konnte. Hauptsächlich aber ist es die Verkürzung des Reductionsraumes, die daraus hervorgeht. Von welcher Einwirkung dieselbe auf die Beschaffenheit des Eisens ist, müssen wir im Einzelnen dahin gestellt seyn lassen, da hier die Art und Beschaffenheit der Erze und das zu erzielende Product verschiedene Constructions- und Betriebsverhältnisse bedingen; im Allgemeinen aber möchte ich mich der Ansicht hinneigen, daß die Verkürzung des Reductionsraumes bei Anwendung der heißen Luft nur dem letzten Röstungs- oder Aufbereitungs-Processe der Erze Vorschub leistet, während die Reduction rascher aber vollständiger vor sich geht, und das reducirte Eisen in den unterern Schacht-Zonen nicht so lange der Einwirkung fremder Stoffe ausgesetzt ist; – daß also die Verkürzung des Reductionsraumes nur von gutem Einfluß auf die Güte des Eisens seyn kann. Anders ist es mit der höheren Temperatur des Gestells. Dieselbe macht sich durch ein kräftigeres Leuchten der Formen, weniger vorkommendes Nasen derselben, höhere Wärme des Tümpels, dünnflüssigere Schlacken, vollständigere Reduction, damit verbundene größere Reinheit der Schlacken und endlich durch das stärkere Angegriffenwerden der Gestellwände in gleichen Zeiträumen bemerklich. Die dadurch bedingten Veränderungen in der Wechselwirkung der Körper auf einander, oder des Hohofen-Processes selbst, lassen es nicht ohne Grund erscheinen, ein abweichendes Verhalten des bei warmer Luft erblasenen Roheisens, dieser selbst zur Last zu legen. Hier wirkt Alles zusammen, um das Eisen mit allen schädlichen Bestandtheilen der Schlacken in Contact zu bringen und die Wechselwirkung beider mit den aufsteigenden reducirenden Gasen zur Darstellung eines fehlerhaften Productes zu vereinigen. Schon lange vor der Anwendung der heißen Gebläseluft hat man die Erfahrung gemacht, daß die Gestell-Temperatur von Einfluß auf die Beschaffenheit des Roheisens sey, – daß verschiedenes Roheisen, von vollkommen gleicher Beschickung erblasen, nämlich einer Beschickung, welche eine Bisilicatschlacke von Kalk gab, als die Temperatur niedrig und die Schlacken noch einen bedeutenden Theil (4 1/2 Procent) Eisenoxydul enthielten, nicht eine Spur von Silicium aber, als die Temperatur höher gestiegen war, beinahe 1/2 Proc. Silicium enthielt, welcher Gehalt bei noch höherer Temperatur bis zu 2 1/2 Proc. stieg, während die Schlacke eisenfrei wurde. Dieß wird durch eine große Anzahl von Analysen bestätigt, die mit Eisensorten vorgenommen wurden, welche aus ein und derselben Beschickung erblasen waren, und die sich nur dadurch unterschieden, daß sie bei verschiedenen Gestell-Temperaturen entnommen wurden. Je mehr man nun die Temperatur durch Zuführung warmen Windes erhöht, desto bedeutender wird das Eisen mit Silicium geschwängert, wenn man nicht durch andere Mittel dem entgegenarbeitet. Eines dieser Mittel finden wir in der minimalen Anwendung des Siliciums bei Bildung der Beschickung. Es liegt in der Hand des Hüttenmannes, dem Eisen möglichst viel oder wenig Silicium zuzuführen, je nachdem er das Silicium gegen die Basen in der Beschickung vorwalten oder zurücktreten läßt. Macht man z.B. die Beschickung ärmer an basischen Bestandtheilen, so daß sich statt einer Bisilicatschlacke vielleicht eine Trisilicatschlacke bilden muß, so ist die Möglichkeit gegeben, den Siliciumgehalt bei Anwendung warmer Luft auf 6 Procent zu bringen, während man bei einer Sesquisilicatschlacke denselben auf 0,1 bis 0,2 Proc. herunterzubringen im Stande ist. Roheisen, welches von einer auf Sesquisilicatschlacke zusammengesetzten Beschickung zu Dormsjö in Schweden fiel, enthielt nur 0,0017 bis 0,2116 Proc. Silicium. Die Kieselsäure will eine Base haben, mit der sie sich verbindet; findet sie diese genugsam an den Erdbasen, um sich damit zu sättigen, so ist kein Grund vorhanden, sich mit dem Eisen zu verbinden; ist dieß aber nicht der Fall, so wird sie sich diese Base an dem Eisen suchen, das gebildete kieselsaure Eisenoxydul sich aber bei genugsam hoher Temperatur und dem Vorhandenseyn desoxydirender Gase reduciren und als Siliciumeisen in das Roheisen übergehen. Es ist ja bekannt, wie sehr große Schwierigkeiten manchen Werken daraus erwachsen können, daß den Erzen nicht in dem Maaße, wie nöthig, Kalkstein zugeschlagen werden kann, weil es eines Theils an diesem Material fehlt, und andern Theils der Procentgehalt der Beschickung zu sehr sinken würde; aber dieß sind nur wenige Werke in Vergleich zu den übrigen, und bei den meisten anderen ist es, wenn nicht Sachunkenntniß, lediglich das Interesse, eine verhältnißmäßig große Masse Producte mit möglichst geringen Kosten zu produciren, ohne, so lange es nicht an Absatz für diese Producte fehlt, darauf zu sehen, wie sie beschaffen sind. Ebenso bin ich überzeugt, daß viele große Eisenwerke in der einen Abtheilung ihres Betriebes bedeutende Ersparungen anstreben, die sie in der andern, ohne sich dessen bewußt zu seyn, wieder theuer bezahlen müssen. Es würde jedoch irrig seyn zu behaupten, daß man mit einer mehr basischen Schlacke die nachtheilige Wirkung der heißen Gebläseluft ganz und gar aufzuheben im Stande wäre, wie denn überhaupt für jede einzelne Localität auch andere und besondere Vorsichtsmaßregeln bedingende Verhältnisse auftreten. Die Ungleichheit der Erze, der Zuschläge, der Kohlen, die Ungleichheit der Hohöfen und Gebläse, die ungleiche, auf der Gewohnheit der Arbeiter beruhende Wartung der Hohöfen, und endlich die nach der verschiedenen Anwendung verschiedenen Ansprüche, welche an das darzustellende Product gemacht werden – bedingen andere Vorsichtsmaßregeln. Aber auch außerdem ist es nicht die Zusammensetzung der Schlacke allein; auch eine vorsichtige Anwendung der zu Gebote stehenden Temperatur des Windes, die Temperatur, auf welcher man je nach dem verlangten Producte das Gestell des Hohofens erhalten soll, ferner die Construction des Hohofens bei warmem Winde im Gegensatz zum kalten Winde, und endlich die Gattirung der Erze selbst, bilden ein Hauptaugenmerk für den Hüttenmann. In keinem Lande finden wir einen größeren Mißbrauch mit der Anwendung der heißen Gebläseluft, als in England, was um so mehr zu bewundern ist, als es kein anderes Land so wenig auf Kohlenersparniß abzusehen braucht. Es erklärt sich dieses weniger aus der ungeheuren Production jenes Landes, als vielmehr aus der, diese Production noch überbietenden Consumtion, welche weniger nach der Güte des Productes fragen läßt. Diejenigen Werke, denen die Kohlen theuer zu stehen kommen, benutzen die Gichtflamme, oder die unter der Gicht aufgefangenen brennbaren Gase zur Erwärmung des Windes, und begnügen sich mit weniger hoch erhitzter Luft; diese Genügsamkeit bildet das einzig richtige Princip bei Anwendung der erwärmten Gebläseluft. Andere Werke, bei denen die Kohlenverhältnisse günstiger sind, erbauen auf der Hüttensohle unmittelbar neben dem Hohofen oder Gebläse, besonders geheizte Erwärmungsapparate, theils um die Anlage zu vereinfachen, theils auch um die durch Friction in der Röhrenleitung nach und von der Gicht herbeigeführten Windverluste zu vermeiden, theils aber auch und hauptsächlich, um damit den Wind auf jede beliebige Höhe der Temperatur bringen zu können. Hier ist es denn auch, wo wir gewöhnlich kein Maaß und Ziel eingehalten sehen, da eine Temperatur-Erhöhung um je 100° C. einen um circa 1/18 höheren Erzsatz gestattet und deßhalb zu lockend ist. Die Annahme, daß durch diesen entsprechenden höhern Erzsatz auch die Gestell-Temperatur wieder um ein Entsprechendes verringert wird, ist allerdings richtig, aber doch nur bedingungsweise; denn die eigentliche Stichflamme, unmittelbar über dem Herde, oder im Untergestelle, verliert nicht in demselben Maaße von ihrer intensiven Hitze, und wird, da das Eisen auch hier noch immer mit den Erdsilicaten in Contact ist, dasselbe auch immer mehr zu seiner Verwandtschaft zum Sicilium geschickt machen. Mag man übrigens auch den Gebläsewind von irgend welcher Temperatur anwenden, immer wird das Verhältniß des Erzsatzes zum Kohlensatze und die damit zu erreichende Herunterdrückung der Temperatur im Ofengestelle als Hauptaugenmerk für den Hüttenmann gelten. Ist es auch, wie wir eben gesehen haben, unmöglich, mit dieser Uebersetzung Alles zu erreichen, so bleibt es immerhin ein Mittel, um neben dem ökonomischen Vortheile, den es gewährt, auch möglichst weißes und für die Stabeisenfabrication taugliches Roheisen zu erzielen. Sehr beachtenswerth ist die Construction der Hohöfen, aber dieselbe muß ganz und gar den Betriebsbeamten überlassen bleiben, da die verschiedenen Verhältnisse der Eisenwerke auch verschiedene Verhältnisse in den Dimensionen der Hohöfen bedingen. Möglichst weite und kurze Gestelle und eine flache Rast sind durch alles Vorhergesagte gerechtfertigt, und es mag genügen, hierauf hingewiesen zu haben. Die Gattirung der Eisenerze ist von jeher eine auf Erfahrung beruhende Kunst gewesen, da hauptsächlich die Gattung der Erze die Art des dargestellten Roheisens bedingt. Unter allen Eisenerzen sind diejenigen, in denen das oxydirte Eisen mit Kieselerde zu Eisensilicaten verbunden ist, am schwersten zu reduciren; während die meisten übrigen schon im Ofenschachte durch die aufsteigenden Gase reducirt werden, geht die Zersetzung und Reduction dieser erst in der hohen Schmelzhitze des Gestells vor sich und die verwandtschaftliche Aeußerung des Siliciums auf das Eisen und auf die Erdbasen ist eine gleichzeitige, woraus folgt, daß sich diese Erze mehr als alle anderen zu einer Silicirung des Eisens eignen. Auf der andern Seite ist es eben so klar, daß diese Erze eine höhere Temperatur erfordern als alle übrigen, welches wiederum von nachtheiliger Wirkung ist. Ohne hier also auf die gewöhnlichen Vorbereitungs- und Aufschließungs-Methoden dieser Kiesel-Eisensteine näher einzugehen, will ich nur erwähnen, daß eine vorsichtige und gleichmäßige Verwendung dieser Erze, wobei natürlich die zu Gebote stehende und nothwendig zu benutzende Quantität derselben maßgebend ist, vor allem noth thut. Aus dieser kurzen Darlegung der Verhältnisse wird genugsam hervorgehen, daß die Anwendung der heißen Gebläseluft beim Eisenhohofen-Betriebe die einzig wahre und radicale Methode ist, daß sie eines Theils günstig auf den Proceß einwirkt und andern Theils die Nachtheile derselben durch zur Genüge zu Gebote stehende Mittel aufgehoben werden können, sie also nur in der Hand des unerfahrenen und ungebildeten Hüttenmannes von üblem Einflusse auf die Güte des Roheisens seyn kann.