LVIII. Verbesserte Einrichtungen der Oefen und Gießvorrichtungen zur Gußstahlfabrication; von den HHrn. James Jackson und Sohn, Stahlfabrikanten zu Saint-Suerin-sur-l'Isle. Aus Armengaud's Publication industrielle, t. IX p. 211. Mit Abbildungen auf Tab. III. Jackson's verbesserte Einrichtungen der Oefen und Gießvorrichtungen zur Gußstahlfabrication. Wenn die französische Stahlfabrication einigen Ruf erlangt hat, so verdankt sie dieß ohne Widerrede dem Hause Jackson. Seit länger als einem halben Jahrhundert von dem Vater der jetzigen Besitzer begründet, Hai sich die Fabrik unter der Leitung der Söhne ausgedehnt und ist später so bedeutend geworden, daß sie sich in mehrere Hütten getheilt hat, welche sämmtlich große Quantitäten von Gußstahl produciren. Der eine von den Brüdern, Hr. James Jackson, der sich während seines ganzen Lebens insbesondere mit der Stahlfabrication beschäftigt und fortwährend Verbesserungen darin gemacht hat, leitete zuerst längere Zeit die Fabriken zu Assailly und zu Toulouse, und errichtete im Jahr 1849 das schöne und große Stahlwerk zu Saint-Suerin-sur-l'Isle, bei Bordeaux, welches man als ein Musterwerk betrachten kann. Diese Hütte liegt an einem bedeutenden Wassergefälle, dessen Triebkraft mehr als 100 Pferdekräfte beträgt, und umfaßt, außer dem Wohnhause und dem Garten, eine ganze Reihe von Verkohkungsöfen, mehrere Walzgerüste, Hämmer, Scheren, Mühlsteine und andere Zerkleinerungsapparate, welche sämmtlich durch Wasserräder betrieben werden. Außerdem enthält die Hütte viele Cementiröfen, Gußstahl-Schmelzöfen, eine Reckhammerhütte, einen Dampf- oder Stempelhammer, einen Puddelofen, Magazine für die Materialien und Fabricate u.s.w. Da sie auf einer bedeutenden Bodenfläche verbreitet ist, durch welche ein Fluß und ein Canal strömen, so nimmt sie täglich an Größe zu, obgleich sie stets nur auf Bestellung arbeitet; der von ihr erzeugte Stahl wird nämlich von den Eisenbahningenieuren, den Constructeuren, Mechanikern, so wie von allen Gewerbetreibenden sehr geschätzt. Auf der Londoner Industrie-Ausstellung von 1849 hatte derselbe Fabrikant eine gußstählerne Kolbenstange von 18 Centimet. (7 Zoll) Durchmesser und fast 3 Meter (9 Fuß) Länge ausgestellt, und er versicherte Hrn. Armengaud, daß er aus seinen neuen Oefen leicht 5 bis 600 Kilogr. (10 bis 12 Zollcentner) schwere Stücke gießen könne, und daß er hoffe, in der Pariser Ausstellung von 1855 noch bemerkenswerthere Producte seiner Fabrik zeigen zu können. Die nachstehende Beschreibung, der verbesserten Oefen und Processe wird mit der ausdrücklichen Bewilligung des Hrn. Jackson veröffentlicht. Ehe wir aber zu derselben übergehen, wollen wir einige allgemeine Bemerkungen über die Stahlfabrication folgen lassen. Die Stahlfabrication zerfallt in drei wesentlich von einander verschiedene Theile: 1) In die Production des Roh- oder Schmelzstahls, welche aus Roheisen entweder in Frischherden (Stahlfeuern), oder in Puddelöfen erfolgt. Die Schmelzstahlerzeugung aus gewissen Roheisensorten in Feuern ist ein, besonders in Steiermark, Kärnthen, im Siegenschen, in Schmalkalden und Suhl und an vielen andern Orten seit Jahrhunderten ausgeübtes Gewerbe. Der Schmelzstahl wird gewöhnlich erst raffinirt, d.h. die Stäbe werden sortirt, ausgeschweißt, zusammengelegt und dann ausgereckt (gegerbt) verarbeitet. Die Puddelstahlbereitung ist dagegen ein neuer Industriezweig.Man s. über die Eigenschaften und Darstellung des Puddelstahls die Abhandlungen im polytechn. Journal Bd. CXXIV S. 425 und Bd. CXXVIII S. 353. A. d. Red. 2) In die Brenn- oder Cementstahl-Fabrication. Dieselbe besteht darin, daß Stabeisen, mit Holzkohlenpulver in luftdichtverschlossenen Gefäßen zusammengeschichtet, der Glühhitze ausgesetzt wird, wodurch das Stabeisen die zur Stahlbildung erforderliche Kohlenmenge aufnimmt. Wir beschäftigen uns hier jedoch bloß mit der Gußstahlbereitung, welche den dritten Theil der Stahlfabrication bildet. – Ueber den Stand dieses aus England hervorgegangenen Industriezweiges in der englischen Grafschaft York, so wie er vor 15–16 Jahren war, hat der französische Bergingenieur und Professor Hr. Le Play in den Annales des Mines, Bd. lll, 1843, eine sehr umfassende Arbeit geliefert, welche im polytechn. Journal Bd. XCII S. 19 und 99 mitgetheilt wurde.Wir verweisen noch auf Heeren's Beschreibung eines großen Gußstahlwerks in Sheffield, polytechn. Journal Bd. CXXVI S. 29, und auf Karsten's Abhandlung über Bereitung des Gußstahls, Bd. CXXVII S. 187. A. d. Red. (Auch in Deutschland hat die Gußstahlfabrication große Fortschritte gemacht, und besonders ist es die Fabrik von Friedrich Krupp bei Essen in Rheinpreußen, welche in der letzten Zeit die Leistungen der Engländer und Franzosen überboten hat, nicht nur hinsichtlich der Erzeugung und Verarbeitung des Gußstahls in großen Massen und Dimensionen, sondern auch bezüglich der Beherrschung des Erzeugungsprocesses zur Erzielung der für verschiedene Verwendungen geeigneten Qualitäten; nach amtlichen Angaben wurden im J. 1853 in dieser Fabrik 31364 Cntr. Gußstahl im Geldwerth von 294,000 Thaler producirt, während die sechs übrigen Gußstahl-Fabriken in Preußen nur 24,287 Cntr. erzeugten.) Wir wenden uns nun zu dem eigentlichen Zweck der vorliegenden Arbeit, den verschiedenen von Hrn. Jackson eingeführten Verbesserungen der Gußstahlfabrication, auf welche er in Frankreich patentirt worden ist. Sie haben sämmtlich den Zweck, eine wesentliche Ersparung sowohl im Brennmaterial-Verbrauch, als auch bei den Arbeitslöhnen und den Materialien herbeizuführen, die Arbeit, welche sehr schwierig ist, zu erleichtern und, wenn es erforderlich ist, große Stücke zu gießen. Diese Verbesserungen bestehen hauptsächlich: 1) In der eigenthümlichen Einrichtung doppelter Gießereien, von denen jede nur eine einzige Esse und einen einzigen Aschenfall hat, und womit man auch die Feuerung eines Dampfkessels verbinden kann. 2) In einem ähnlichen System von Doppelöfen, welche ebenfalls mit nur einem Rost versehen sind und nöthigenfalls mit heißer oder kalter comprimirter Luft gespeist werden können. 3) In der Anwendung dieser Oefen mit solcher Einrichtung, daß große Stahlmengen auf einmal darin geschmolzen werden können. 4) Endlich in der Benutzung geringerer Brennmaterialien, z.B. Steinkohlen, während sonst nur die besten Kohks gebraucht werden können. Wir wollen nun diese verschiedenen Einrichtungen näher beschreiben. Doppelöfen mit einem einzigen Aschenfall. – Fig. 35 bis 38 stellen das System dar, welches Hr. Jackson eine doppelte Gießerei mit einem einzigen Aschenfall nennt, und welches auch mit einem Dampfkessel versehen ist, der durch die verloren gehende Hitze gefeuert wird. Man kann entweder comprimirte oder freie Luft unter den Rost führen. Fig. 35 ist der allgemeine Grundriß von einer aus zehn Doppelöfen bestehenden Gießerei; eine Reihe derselben sieht man in einem horizontalen Durchschnitt unter, und eine andere in einem solchen über dem Rost. Fig. 36 ist ein Querdurchschnitt nach der Linie 1–2 des Grundrisses; Fig. 37 ist ein Längendurchschnitt nach der Linie 3–4. Diese Figuren sind im Maaßstab von 1/100 oder 1 Centimeter per Meter gezeichnet. Fig. 38 zeigt im Detail einen Querdurchschnitt durch die Mitte zweier einander entgegengesetzter Oefen und des darüber angebrachten Dampfkessels, welcher mit der aus den Oefen entweichenden Flamme gefeuert wird. Man bemerkt zuvörderst auf diesen ersten Figuren die Anordnung zweier Reihen A, A' von doppelten Schmelzöfen, welche einander gegenüber liegen und von denen jeder zwei, drei oder vier und, wenn es erforderlich ist, noch mehr Tiegel a aufnehmen kann. Diese Oefen stehen auf einem steinernen Fundament, sind aus guten gewöhnlichen Ziegelsteinen erbaut, haben aber im Innern Futter von feuerfesten Ziegelsteinen. Die entstandenen Gase oder Verbrenungsproducte strömen aus jedem Ofen durch einen schiefen Canal oder Fuchs b in die senkrechten Canäle c der großen Esse B. Diese Canäle c sind durch ähnliche aber engere Canäle d von einander getrennt, welche der ganzen Höhe der Esse nach gehen und fortwährend äußere kalte Luft zuführen; sie gewähren den Vortheil, daß die Esse eine weit längere Dauer erhält und weit weniger starke Mauern erheischt, als wenn die Oefen, wie bei der alten Einrichtung, an eine Mauer angelehnt sind. Unter einer jeden Sohle oder jedem Rost C, auf welche die Tiegel gestellt werden, hat man Seitenöffnungen e (Fig. 36) angebracht, welche ebenfalls mit den Essen c in Verbindung stehen. Diese Oeffnungen dienen, um dem Arbeiter, der sich ihnen gegenüber stellt, anzuzeigen ob eine neue Schürung von Brennmaterial nothwendig ist, indem die Flamme dunkler oder Heller erscheint, je nachdem noch eine hinlängliche Brennmaterialmenge auf dem Rost vorhanden ist, oder nicht. Unter diesen Oeffnungen befinden sich die kleinen schiefen Gewölbe f', welche auf dem massiven Gemäuer D ruhen und bis zu der großen Rösche E reichen, die nichts anderes als der eigentliche Aschenfall ist. Der Zweck dieser schiefen Gewölbe ist, daß es dem Arbeiter möglich wird, die Röste von der Asche zu reinigen, wodurch eine raschere Schmelzung des Metalles bewirkt wird. Zu dem Ende ist die geneigte Sohle der Gewölbe f' mit einer gußeisernen Platte g (Fig. 36 und 38) von der Breite jedes Ofens versehen, damit, wenn ein Tiegel Nisse bekommt und auslauft, was nur zu häufig der Fall ist, der Stahl auf diese Platte fällt und sich nicht mit der Asche vermengt, wodurch er unbrauchbar würde. Auf diese Weise kann man diese Läufe (runnings engl., coulures franz.) benutzen, ohne wesentliche Arbeitslöhne auf ihre Reinigung zu verwenden. Diese Veränderung ist von bedeutendem Vortheil für die Gußstahlhütten. Der einzige Aschenfall E ist an seinen beiden Enden ganz offen, und es kann mittelst der kleinen Gewölbe f' leicht so viel atmosphärische Luft einziehen, als zur Unterhaltung einer lebhaften Verbrennung erforderlich ist. Eine solche Einrichtung bildet nun für sich eine wesentliche Verbesserung. Die Anzahl der Oefen beträgt auf den Abbildungen zehn in jeder der beiden Gießereien, man kann aber eben so gut eine größere oder geringere Anzahl anbringen. Links von der gemeinschaftlichen Esse B befindet sich ein großer Trockenofen, der zum vorläufigen Brennen oder Trocknen der Tiegel dient. Seine Einrichtung ist sehr einfach und um so ökonomischer, da er nur eine einzige Esse hat, deren Gase in die mittlere d, mit freiem Luftzug, ausströmen. Auf der entgegengesetzten Seite hat man breite Durchgänge gelassen damit, wenn man Stäbe von 1000 bis 1500 Kil. (20 bis 30 Cntr.) Gewicht gießen will, man dort den Einguß anbringen kann, dessen unterer Theil auf irgend einer festen Mauer steht. Es ist sehr vortheilhaft, eine solche Einrichtung mit aneinander liegenden Doppelöfen anzuwenden; sie hat Hrn. Jackson gestattet auf den Canälen, durch welche die aus den Oefen entweichende Wärme ausströmt, einen Dampfkessel F (Fig. 38) mit seinen Siederöhren G anzubringen, um die Wärme von 20 Oefen zu benutzen, indem man alsdann die Esse an der Verlängerung der Canäle, außerhalb der Hütte, aufstellt. Man kann auch, wenn es erforderlich seyn sollte, comprimirte Luft oder Gebläsewind anwenden, um das Schmelzen des Metalles zu beschleunigen, indem man einfach die Oeffnungen an den Enden der geneigten Gewölbe f', g nach dem Aschenfall zu, und die Oeffnungen vor den Rösten durch gußeiserne Schieber oder durch blecherne Thüren h, i verschließt und die Luft mittelst einer Röhre j unter den Rost führt. Diese Röhre wird dann mit einem Ventilator oder andern Gebläse in Verbindung gebracht. Mit Hülfe der Gebläseluft hat man den Vortheil, wie wir schon bemerkt haben, Brennmaterialien von geringerer Güte als Kohks anwenden zu können, z.B. Steinkohlen, Anthracit etc. Es ergeben sich daher aus der Einrichtung mit doppelter Gießerei, die Hr. Jackson angenommen hat, wohlfeilere Construction, Beschleunigung und Erleichterung der Arbeit, Ersparung an Brennmaterial und Arbeitslöhnen, Verminderung des Abganges und Verbesserung der Producte. Zu beiden Seiten der Oefen befinden sich kellerartige Gewölbe F, F', welche auf der Sohle der Gießerei angebracht sind und den Arbeitern eine freie Circulation um den Ofen gestatten, wodurch sie in Stand gesetzt werden die Röste zu reinigen etc. Doppelöfen mit einem einzigen Rost. – Fig. 39 und 40 stellen ein verbessertes System der Doppelöfen oder der doppelten Gießerei dar, welches ebenfalls nur einen Aschenfall, einen Rost und eine oder zwei Essen hat, mit oder ohne Anwendung von Gebläsewind. Fig. 39 ist ein allgemeiner Grundriß, von dem Fuß der Tiegel gesehen, welcher vier Doppelöfen, jeden mit zehn Tiegeln, umfaßt. Fig. 40 ist ein senkrechter Durchschnitt durch die Mitte des einen von diesen Oefen und seines Rostes. Man bemerkt in diesen Figuren, daß die Tiegel a, statt unmittelbar auf ihren Rösten zu stehen, wie es bei der obigen Einrichtung der Fall ist, auf Sohlen von feuerfesten Ziegelsteinen S gestellt sind. Letztere sind durch einen gemeinschaftlichen Rost C und durch die Feuerbrücken k getrennt, welche jedoch nur eine geringe Höhe über der Sohle haben, auf der sie aufgestellt sind. Will man die Oefen mit Gebläseluft betreiben, die unter den Rost C, d.h. ins Innere des Aschenfalles G eingeführt wird, so öffnet man das Ende der Röhre j, welches mit einem Ventilator oder sonstigen Gebläse in Verbindung steht, wie wir schon weiter oben bemerkten. Die Gebläseluft wird unter einem höhern oder niederern Druck und in entsprechender Menge eingeführt. Diese verdichtete Luft gestattet, wie schon bemerkt, die Feuerung der Oefen mit geringern Brennmaterialien als Kohks, d.h. mit Steinkohlen und dergleichen. Stellt man die Tiegel auf die in Fig. 40 dargestellte Weise, d.h. über und zu beiden Seiten des Rostes, so steigt alle auf demselben entwickelte Hitze bis zum obern Gewölbe v und vertheilt sich rechts und links, indem sie über die Brücken k schlägt und, nachdem sie die Tiegel umspült hat, durch die Canäle b ausströmt, um in die Esse c zu gelangen. An ihrem Ausgange sind diese Canäle durch einen senkrechten Scheider i von einander getrennt, der jedoch nur eine geringe Längenerstreckung hat. Jeder Doppelofen, der sich zu beiden Seiten des Rosts und Aschenfalls befindet, ist daher in zwei Abcheilungen geschieden, von denen jede so groß ist, daß sie z.B. fünf Tiegel aufnehmen kann, wie es auch auf dem Grundriß Fig. 39 angezeigt ist. Jede Abtheilung kann nöthigenfalls für sich untersucht werden, da über derselben eine Oeffnung angebracht ist, welche man mit einem Deckel von feuerfestem Thon oder Ziegelstein verschließt. In Folge dieser Einrichtung der Doppelöfen zu beiden Seiten eines Rostes kann man auch, wenn es erforderlich ist, nur eine Abtheilung in Betrieb setzen, während die andere beschädigt ist und einer Reparatur bedarf. Hr. Jackson fügt bei, daß man hier eben so gut wie bei dem vorigen System die entweichende Hitze zur Feuerung eines Dampfkessels benutzen und auch die Windleitung durch das Mauerwerk des Ofens führen könne, um die comprimirte Luft auf einen gewissen Temperaturgrad zu erhitzen, ehe sie auf das Brennmaterial strömt, welches sie speisen soll. Man hat daher den Vortheil, ohne irgend einen weitern Brennmaterial-Aufwand, die Oefen mit erwärmter oder mit kalter Luft speisen zu können. Ofen mit großen Tiegeln. – Fig. 41 stellt ein System von Oefen dar, die man mit einem oder zwei großen Tiegeln besetzen und auf diese Weise große Quantitäten Stahl auf einmal schmelzen kann. Dieses, im Jahr 1853 von Hrn. Jackson vorgeschlagene System, welches er sich besonders patentiren ließ, hat eine sehr einfache Einrichtung. Ein solcher Ofen besteht aus dem Herd F von einer der Größe des Tiegels A entsprechenden Räumlichkeit, der Tiegel muß aber so groß seyn, daß er eine bedeutende Quantität Stahl aufnehmen kann. Auf dem Rost C kann, wie vorher, ein Brennmaterial verbrannt werden, welches geringern Werth als Kohks hat, und man schürt durch eine Oeffnung an der vordern Seite, welche der auf dem senkrechten Durchschnitt Fig. 42 mit o bezeichneten ähnlich ist. Dieses Schürloch kann mit einer Thür von Blech oder Gußeisen, die auf der innern Seite mit feuerfesten Ziegelsteinen ausgesetzt ist, verschlossen werden. Der obere Theil des Herdes besteht aus einer Art Gewölbe V, gebildet aus einem vollen Bogen, und mit einer gewissen Anzahl von Oeffnungen b, b versehen, welche eine schiefe Richtung haben. Durch letztere strömen die Flamme und der Rauch in die obere Abtheilung, welche den großen Tiegel A enthält, oder zwei solche Tiegel, wenn der Ofen vergrößert wird. Es folgt daraus, daß die ganze äußere Oberfläche des Tiegels gänzlich von der Flamme oder den brennbaren Gasen umgeben ist, und daß dieselben erst dann durch die Canäle c in eine gemeinschaftliche oder in zwei besondere Essen entweichen, wenn sie den größten Theil ihrer Hitze abgesetzt haben. Im obern Theil des Tiegels sind mehrere Oeffnungen angebracht, um den einzuschmelzenden Brennstahl darin eintragen zu können. Sie werden mit Stöpseln n von feuerfestem Thon verschlossen, welche man herausnehmen kann, wenn man den Standpunkt des Processes kennen lernen will. In dem zweiten Gewölbe V' über dem Ofen sind entsprechende Oeffnungen angebracht und ebenfalls mit thönernen Stöpseln n' verschlossen, welche man ebenfalls abnehmen kann, sobald man den Betrieb controliren will. Der Boden des Tiegels, welcher eine geringe Neigung haben muß, ist mit einer Oeffnung versehen, mittelst welcher man das Metall abfließen lassen kann, wenn es den gehörigen Grad des Flusses erlangt hat. Um diesen Tiegel in das Innere des Ofens bringen zu können, ist letzterer an der Vorderseite mit einer großen Oeffnung versehen, die man mit einer gußeisernen Thür verschließt, welche auf der innern Seite mit feuerfestem Thon bekleidet ist, um sie gegen die Einwirkungen der Hitze zu sichern. In dem Ofengemäuer sind Canäle K der ganzen Länge nach angebracht, in denen atmosphärische Luft circulirt und folglich die äußere Masse abkühlt. Um die Verbrennung zu befördern, bringt man unter dem Rost eine oder mehrere Röhren j an, die man mit dem Gebläse in Verbindung setzt, um dem Herbe einen Strom verdichteter Luft zuzuführen, deren Pressung und Menge man mittelst des Hahns r reguliren kann. Will man warme Luft anwenden, so muß man die Windleitungsröhren durch das Gemäuer führen, wodurch dieselben und die Luft welche sie umschließen, erwärmt werden, ehe die letztere unter den Rost ausströmt. Ofen mit vielen Tiegeln. – Ein Schmelzofen, welcher viele Tiegel aufzunehmen vermag, ist in Fig. 42 und 43 dargestellt. Die Tiegel a sind aber weniger groß, wogegen man aus ihnen zusammen bedeutend schwerere Stücke, von 400 bis 500 Kilogr. Gewicht, abgießen kann.In der schon erwähnten Gußstahlfabrik von Friedrich Krupp bei Essen sind Stücke bis 3800 Pfd. gegossen worden. A. d. Red. Man ersteht aus diesen Figuren, daß die Einrichtung des Ofens derjenigen des vorhergehenden analog, und nur in Beziehung auf Form und Anzahl der Tiegel von derselben verschieden ist. Die Sohle, auf welcher die Tiegel stehen, ist nichts anderes als das Gewölbe des Ofens F, und es bildet dasselbe durch alle seine Oeffnungen b eine Art Rost von Ziegelsteinen oder feuerfestem Thon, durch welchen die Flammen und der Rauch an vielen Orten hindurch ziehen können. Durch diese Einrichtung wird, wie durch die vorige, alle Wärme welche sich aus dem Brennmaterial entwickelt, vollkommen benutzt, und man kann auch den ganzen Proceß übersehen und leiten. Man begreift, daß man leicht mehrere solche Oefen neben oder aneinander legen und mit einer gemeinschaftlichen Esse versehen, sie auch ebenso gut mit kalter als mit heißer Luft speisen kann, indem man durch die Menge des Windes und dessen Hitzegrad den Proceß ganz in der Gewalt hat. Die Ofengemäuer sind, wie diejenigen der gewöhnlichen Puddel- und Schweißöfen, mit schmiede- und gußeisernen Armaturen versehen. Da endlich jeder Ofen, sey die Anzahl der Herde oder die Anzahl und Größe der Tiegel welche sie wolle, getrennt betrieben werden kann, so läßt sich auch jeder einzelne repariren, ohne den Gang des andern zu stören. Mit den beschriebenen Vorrichtungen haben die HHrn. Jackson und Sohn die schon erwähnten Resultate erlangt, nämlich eine bedeutende Brennmaterialersparung, weil die Wärme besser benutzt werden kann, ferner eine Erleichterung der Arbeit und die Möglichkeit größere Stücke zu gießen.