LXXXII. Ueber die Abänderungen welche der englische Hütteningenieur Truran in der Construction und der Windführung der Eisenhohöfen vorgeschlagen hat; von Hrn. A. Delvaux de Fenffe, Bergingenieur und Professor der Hüttenkunde an der Universität zu Lüttich. (Schluß von S. 283 des vorhergehenden Heftes.) Mit Abbildungen auf Tab. V. Delvaux, über Truran's Construction und Windführung der Hohöfen. Außer den für weite Gichten sprechenden Gründen, welche ich im Vorstehenden aus den verschiedenen Theilen des Truran'schen Werkes zusammenstellte, gibt es noch einen andern, den ich schon vor längerer Zeit in einer (französisch geschriebenen) Abhandlung „über die Lage des Eisenhüttengewerbes in Preußen“ (Lüttich 1844) angegeben habe. Zu Königshütte in Oberschlesien betrug im J. 1843 der Kohlensackdurchmesser 3,45 und der Gichtdurchmesser 1,33 bis 1,49 Met., oder letzterer durchschnittlich 4/10 von dem erstern. Wegen der geringen Weite der Gicht trennt sich beim Niedergange der Schmelzsäule ein Kohksring längs der Wände des Schachtes von derselben ab; die mulmigen Erze verhindern den Durchgang des Windes und die Gase entweichen nur durch das zwischen den Erzen und den Schachtwänden befindliche Brennmaterial. Bei einer weitern Gicht würde dieser Nachtheil nicht stattfinden können, der Gichtenniedergang würde regelmäßiger erfolgen und die Absonderung der Kohks von der Säule würde sich vermindern. Die Absonderung dieses Kohksringes hat zwei wesentliche Nachtheile. Zuvörderst bietet sie den Gasen einen leichtern Durchgang dar, so daß sie nicht genöthigt sind durch die Schmelzsäule zu strömen, daher sie dieselbe nicht nach und nach, ehe sie ins Gestell gelangt, vorbereiten können und somit für die Zugutemachung der Erze fast gänzlich verloren sind. Außerdem verengt dieser Brennmaterialienring den nützlichen Raum, der alsdann auf denjenigen reducirt ist, welchen die bewegliche, in der Mitte des Ofens niedergehende Schmelzsäule einnimmt. Man darf sich daher nicht wundern, wenn unter so unvortheilhaften Umständen die Oefen so ungünstige Resultate in Beziehung auf die Roheisenproduction und den Brennmaterialverbrauch geben. Die Beschaffenheit der Schmelzmaterialien übt ebenfalls einen bedeutenden Einfluß auf diese Erscheinung aus. Mit der leichten Holzkohle ist dieser Brennmaterialring noch viel größer, als wenn man mit Kohks arbeitet, und er muß sich auch mehr oder minder äußern, je nachdem man mehr oder minder dichte Erze zu Gute macht. Hat man auch das Mangelhafte einer solchen Construction erkannt, so ist man doch nicht stets im Stande sie zu verbessern. In den älteren Hütten kann man oft nur einen Wind von beschränktem Druck anwenden. Bei einer weiten Gicht bleiben die Erze in dem ganzen Raum des Ofens weit gleichförmiger geschichtet, und der Wind würde dann nicht durch die Schmelzsäule durchgreifen können, besonders wenn – wie zu Königshütte – viel mulmige Erze in der Beschickung sind. Seit 1843 sind allerdings viele Hohöfen, hauptsächlich auf den Staatswerken, umgebaut und viele neu gebaut worden; die Oefen wurden vergrößert und erweitert, die Gebläse verstärkt, die Production ist verdoppelt.Wir wollen dieß durch einige Zahlen nachweisen. Zu Königshütte sind die vier älteren Hohöfen 40 Fuß hoch und haben 95 Quadratfuß Kohlensack-Querschnittsfläche und 17 Quadratfuß Gichtfläche; die vier neueren sind 50 Fuß hoch, haben 176 Quadrats. Oberfläche im Kohlensack und 28 1/4 Quadratf. in der Gicht. Die Betriebsresultate waren im J. 1855 folgende:Bei den alten Oefen:   Bei den neuen:    Wöchentliche Production       569  Ctr.    840  Ctr.    Ausbringen der Erze         31,5 Proc.      31,5 Proc.Zu 1 Ctr. Roheisenwurden verbrauchtErzeroher KalksteinKohks      359  Pfd.      119    „        10,5 Kubf.    345  Pfd.    113    „        8,6 Kubf.Windpressung auf den Quadratzoll Düse 2 1/2 bis 3 Pfd., je nachdem dichtere Meiler- oder porösere Ofenkohks verwendet werden; der Wind war in der Regel bis auf 60° R. erwärmt. – Zu Gleiwitz wurden mit besseren Kohks und noch etwas ärmeren Erzen noch bessere Resultate mit den höheren und weiteren Oefen und verstärkten Gebläsen erlangt. H. Es ist wahrscheinlich, daß in allen Hohöfen die Isolirung eines Kohksringes, der an den Schachtwänden anliegt, in einem größern oder geringern Maaßstabe, je nach den relativen Dimensionen des Kohlensackes und der Gichtöffnung stattfindet, weil man im Allgemeinen bemerkt, daß in der letztern die Flamme stets in größerer Menge, wenn nicht gänzlich längs der Wände entweicht. Uebrigens begreift man leicht, daß beim Niedergange der Gichten die Erze, da sie viel dichter als das Brennmaterial sind, sich hauptsächlich in der Mitte halten und einen Theil des Brennmaterials gegen das Schachtfutter drängen. Wenn man daher eine Kohlen- und Erzgicht für sich allein und in gewisser Entfernung von der Gichtöffnung betrachtet, so wird sie eine concave Form zeigen und aus zwei Schichten von ähnlicher Gestalt bestehen, deren Dicke jedoch nach der Entfernung von der Ofenachse verschieden seyn wird. Die Brennmaterialschicht schicht wird dünner in der Mitte und dicker an den Rändern seyn, während bei den Erzgichten das Entgegengesetzte stattfinden wird.Wir verweisen auf zwei, in dieser Beziehung sehr wichtige Aussätze: „Ueber den Niedergang der Gichten beim Eisenhohofen-Betriebe (mit Holzkohlen), vom Oberhütteninspector Wachler zu Malapane;“ preuß. Zeitschrift Bd. III. Abth. B, S. 269 und Berg- und hüttenm. Zeitung 1856, Nr. 18 etc. und: „Ueber denselben Gegenstand (Betrieb mit Kohks)“, vom Hütteninspector Schulze, preuß. Zeitschr. Bd. IV, Abtheil. B, S. 97 und Berg- u. hüttenm. Zeitung 1856, Nr. 47. H. Der rühmlich bekannte österreichische Hüttenmann Hr. Tunner ist der Meinung, daß man die Gichtöffnung beim Betriebe mit getrocknetem oder gedörrtem Holz erweitern müsse. Die vegetabilischen Brennmaterialien geben bei der Verkohlung eine große Menge von gasförmigen Producten. Bei einem oben sehr zusammengezogenen Schacht würden die Gase eine zu bedeutende Spannung erhalten, wodurch eine geringere Hitze in dem Gestell veranlaßt und folglich der Gaargang zur Erzeugung von grauem Roheisen erschwert würde. Man könnte diesen Nachtheil durch Steigerung der Pressung der Temperatur des Windes einigermaßen vermindern; dieß ist aber bereits geschehen; so bleibt nichts weiter übrig, als die Gicht zu erweitern. Außer dem Vortheil, den Hr. Tunner in der Anwendung einer weitern Gicht beim Betriebe mit Holz findet, gewährt dieselbe noch einen andern. Da nämlich die Räumlichkeit des Ofens von der Rast bis zur Gicht weit bedeutender ist, so sinkt die Schmelzsäule nur langsam hinab, die flüchtigen Stoffe entwickeln sich daher nach und nach und das Holz kann sich also wahrhaft verkohlen. Die bedeutende Schwindung, welche das frische oder nur lufttrockene Holz in der Hitze erleidet, wird überdieß weit geringere Nachtheile veranlassen, weil in einem fast cylindrischen Raume die verschiedenen Brennmaterial- und Erzschichten weit eher ihre relativen Stellungen behalten, was die dichteren Materialien verhindern wird, so leicht durch die Kohlen zu rollen.Die Erfahrung und die Theorie, welche der deutsche Referent erlangt hat, sprechen gänzlich zu Gunsten der weiten Gichten, sowohl bei mit vegetabilischem, als auch mit mineralischem Brennmaterial betriebenen Hohöfen; er sieht in der Nichtbeachtung dieses Princips den Grund großer Nachtheile beim Hohofenbetriebe, und kann nicht begreifen, wie tüchtige Eisenhüttenleute in Steiermark, Kärnthen und in andern österreich. Landen. die engen Gichten noch bevorworten können. Am Harze hat man bereits vor 40 Jahren sehr weite Gichten gehabt, welche 1/2 bis 3/4 von der Kohlensackweite betragen, und deßhalb bietet auch dort ein Betrieb mit 1/2 Holzkohlen und 1/2 lufttrockenem Holz, selbst ohne erhitzte Gebläseluft, gar keine Schwierigkeiten dar. – In Schweden beträgt die Weite der Gicht schon seit längerer Zeit durchschnittlich 2/3 von derjenigen des Kohlensacks. – Aus Oesterreich wollen wir nur zwei ganz neuerlich erbaute Hohöfen anführen: einen zu Mariazell in Steiermark, auf der Vorderseite mit dem Eisen- und auf der Rückseite mit dem Schlackenabstich, bei geschlossener Brust, im Kohlensack 10 und in der Gicht 4 1/2 Fuß weit; und einen zu Theißholz in Ungarn mit offener Brust, im Kohlensack von 10 und in der Gicht von 3 1/2 Fuß Weite! H. II. Einrichtung der Düsen. Seit Anfang dieses Jahrhunderts haben die Dimensionen und der Betrieb der Hohöfen große Veränderungen erlitten. Ehemals hatten die Gestelle nur eine mittlere Weite von 0,914 Meter; die innere Räumlichkeit des Schachtes betrug nur etwa 61 Kubikmeter und die Windpressung schwankte von 0,078 bis 0,104 Meter. Jetzt sind die Verhältnisse der verschiedenen Theile der Hohöfen weit bedeutender, denn man hat Gestelle von größerer Weite als 2,44 Met., die innere Räumlichkeit des Schachtes hat 214 Kubikmeter erreicht, und der Wind wird manchmal unter einem Druck von 0,311 Met. Quecksilbersäule zugeführt. Um eine höhere Production zu erreichen, genügt es nicht, den Apparaten größere Dimensionen zu geben, sondern man muß auch eine zur Verbrennung des Brennmaterials hinreichende Luftmenge einführen. Wir wollen nun die verschiedenen Mittel besprechen, durch welche man die Windmenge steigern kann; sie bestehen darin: 1) die Dichtigkeit des eingeblasenen Windes zu erhöhen; 2) den Oeffnungen, durch welche er in den Ofen gelangt, eine größere Weite zu geben, was man durch eine größere Anzahl als die bisher benutzten drei Düsen, oder durch Erweiterung derselben bewirken kann. 1. Steigerung der Dichtigkeit des Windes. – Der manometrische Druck kann ohne Nachtheil für den Hohofenbetrieb nicht sehr hoch gesteigert werden. Die höchste Dichtigkeit des Windes hängt auch bis auf einen gewissen Punkt von der Beschaffenheit des Brennmaterials ab; wenn dasselbe sehr dicht und kohlenstoffreich ist, so kann eine Pressung von 0,208 bis 0,26 Met. Quecksilbersäule vortheilhaft seyn. Eine leichte, zerreibliche, wenig kohlenstoffhaltige Steinkohle erfordert 0,104 bis 0,130, und dichte Kohks von einer sehr bituminösen Steinkohle erfordern 0,13 bis 0,18 Met. Pressung. Die Dichtigkeit des Windes muß mit der Vergrößerung des Ofens zunehmen; seine Pressung muß so stark seyn, daß eine hinreichende Windmenge in alle Theile des Gestelles eindringen und daselbst überall eine lebhafte Verbrennung unterhalten kann. Weite Gestelle bieten dem Einströmen des Windes mehr Hinderniß dar, und für solche muß derselbe daher dichter seyn. Früher hatten die Gestelle, wie schon bemerkt, nur 0,914 Met. Weite und dabei war eine zweckmäßige Windpressung die von 0,078 bis 0,104 Met. oder im Mittel von 0,092 Met., und die Erfahrung hat bewiesen, daß eine geringere Dichtigkeit des Windes der Beschaffenheit und der Productionsmenge des Roheisens nachtheilig war. Um bei doppelter Weite des Gestelles einen guten Betrieb führen zu können, ist eine manometrische Höhe von 0,181 Met. erforderlich. Man erhält eine sehr genaue Annäherung für jede andere Gestellweite, wenn man per Meter Weite 0,102 Met. Quecksilbersäule annimmt. Jetzt baut man Hohöfen mit 2,44 Met. weiten Gestellen, und für diese wäre daher ein manometrischer Druck von 0,233 Met. erforderlich; in der Praxis ist er im Allgemeinen nicht so stark, was von Unwissenheit oder schon vorhandenen zu schwachen Maschinen herrührt. Die weitesten Gestelle erhalten gegenwärtig den Wind unter 0,117 bis 0,155 Met. Pressung zugeführt, und in den Düsen beträgt dieselbe nicht mehr als 0,104 Met. Der daraus entstehende Nachtheil besteht darin, daß die Verbrennung in ziemlicher Entfernung von den Formen unvollkommener ist oder nicht das Maximum von Wärme erzeugt, was einen Einfluß auf den Betrieb, so wie auf die Beschaffenheit des Roheisens hat; außerdem steht die Production nicht im Verhältniß zu der Räumlichkeit des Ofens. 2. Anwendung vieler Düsen. – In dieser Beziehung herrschen verschiedene Meinungen, indem man gewöhnlich drei, zuweilen aber mehr Formen anwendet. Selten haben die Hohöfen, wenigstens die mit Kohks betriebenen, weniger als drei Düsen, und einige Hüttenleute sind der Meinung, daß es vortheilhaft sey, deren zehn bis zwölf anzuwenden. Wenn das Volum des Windes bestimmt ist, und man beläßt ihm dieselbe Dichtigkeit, während er, statt durch drei, durch mehr Formen ausgeblasen wird, so wird deren Querschnitt geringer seyn und weniger Wind durch jede Form ausströmen. Man nimmt an, daß auf diese Weise die Verbrennung eine vollständigere und daher eine Ersparung am Winde und an Materialien veranlaßt werde; nach einigen Hüttenleuten sollen diese Vortheile bei jeder Anzahl von Düsen stattfinden, und man wendet daher in einigen Districten vier und mehr Formen an. Nach einer langen Untersuchung der im Betriebe stehenden Hohöfen ist man zu der Ueberzeugung gelangt, daß die zahlreichen Formen keine Vorzüge haben; der an mehreren Punkten rings um den Herd eingeblasene Wind verbrennt vollständig in seinem Wirkungsradius, aber weiterhin ist er schädlich. Um vollständig zu verbrennen, muß jedes Kohlenstück eine hinreichende Luftmenge erhalten, was sich aber nur mit einem Volum und einer Dichtigkeit des Windes erreichen läßt, die der Weite des Herdes oder Untergestelles und der zu verbrennenden Kohle angemessen sind; diese Windmenge ist mit Berücksichtigung der Schmelzbarkeit der Erze und der Räumlichkeit des Ofens leicht zu bestimmen. In viele kleine Ströme vertheilt, dringt die eingeblasene Luft minder weit, was auch bei einem weniger dickten Winde der Fall ist; man erlangt local einen hohen Hitzgrad und in gewisser Entfernung von den Formen eine mangelhafte Verbrennung, wodurch für die Erze die Reductionskraft eines gewissen Theils der Kohlen verloren geht, daher zu einer Tonne Roheisen mehr Brennmaterial erforderlich ist. Um dieses ungenügende Durchgreifen des Windes zu verbessern, hat man ihm manchmal eine sehr starke Pressung, bis 0,311 Met. Quecksilbersäule ertheilt. In den Hütten des Swansea-Thales, zu Aberdare, Abernant und in andern Waleser Hütten, führt man den mäßig hohen und mit enger Gicht versehenen Hohöfen Wind von großer Dichtigkeit zu, und gewöhnlich durch zehn Formen, von denen sich drei an jeder Seite befinden und eine am Tümpel. Zu Dowlais hat die Anwendung mehrerer Düsen bemerkenswerthe Wirkungen hervorgebracht. Man hatte deren sechs, zwei auf jeder der drei Seiten, angebracht, indem man dasselbe Volum und dieselbe Pressung des Windes beibehielt, daher Aenderungen im Gange des Hohofens von der Abänderung der Formen herrühren mußten. In den Jahren 1847 bis 1848 hat man 15 Monate lang mit doppelten Formen auf jeder der drei Seiten geblasen und dabei auf 100 Gewichtstheile Roheisen 250,5 Kohlen verbraucht. Die vorhergehenden Jahre führte man den Betrieb nur mit einer Form auf jeder Seite, wobei 226,5 Brennmaterial erforderlich waren und die Production wöchentlich 102,610 Kil. betrug, während mit den doppelten Düsen nur 99,562 Kil. erzeugt wurden. Man hat daher bei Anwendung einer größeren Anzahl von Düsen auf 100 Theile producirtes Roheisen an Kohlen 24 Theile mehr verbraucht und wöchentlich 3,048 Kil. Roheisen weniger erzeugt. In den 15 Monaten sind daher 28,040,000 Kil. Brennmaterial verloren gegangen, ohne die Kosten, welche die neue Windführung veranlaßte, und abgesehen von dem geringern Ausbringen der Erze und der geringern Production. Es ist folglich der Nutzen zahlreicher Formen wenigstens sehr zweifelhaft. Die Arbeitslöhne sind bei Anwendung kleiner Formen weit höher, man muß doppelte und dreifache Düsen, Formen und Verbindungen unterhalten, es entweicht mehr Wind; die Hitze an der Rückseite des Ofens steigt, und es sind daher Wasser-Tümpel und Wasser-Formen erforderlich, welche von der zur Reduction der Erze bestimmten Wärme absorbiren. In Schottland hat man selten nur drei Düsen: zu Langloan hat man 4, zwei zu beiden Seiten; zu Dundyvan 5; zu Gartsherrie 4, 5 und 6; zu Monkland 5; zu Govan 8, nämlich drei zu beiden Seiten und zwei auf der Rückseite; alle diese Hohöfen haben weite Gestelle. Man verbrennt daselbst sehr viel Kohlen im Verhältniß zur eingeblasenen Luft, und ein Theil von diesem Aufwande ist der Windführung zuzuschreiben. Diese Einrichtung findet sich auch in vielen englischen Hütten. Mehrere Hohöfen in Yorkshire haben sechs Formen; aber man weiß von keinem derselben, daß dadurch eine wesentliche Ersparung an Brennmaterial, Wind oder Materialien oder andere Vortheile erreicht worden wären, die im Verhältniß zu den höheren Anlage- und Unterhaltungskosten stehen. Um einen Begriff von den mehrfachen Formen zu geben, die an den beiden langen Seiten des Herdes angebracht sind, haben wir in Figur 17 und 18 auf Tab. V die dreifachen Düsen, wie sie auf der Aberdare-Hütte benutzt werden, dargestellt. Die senkrechte Windleitung läuft in geringer Höhe über der Hüttensohle in eine Tförmige Röhre A aus; diese trägt drei andere Röhren B, B' und B'', deren Höhe eine verschiedene ist, damit die Düsen C, C' und C'' den Wind nicht alle drei in gleicher EntfernungEntfernug vom Bodenstein in den Herd einblasen. 3. Anwendung weiter Düsen. – Damit der Wind die gesammten, in einem Ofen befindlichen Materialien durchdringen und allen Kohlen Luft liefern kann, muß derselbe in Entfernung mehrerer Fuße von der Form dicht und concentrirt seyn. Dieß erzielt man durch weite Düsen und einen hinlänglichen Druck, wobei jedoch eine zweckmäßige Form vorausgesetzt wird. Der Längendurchschnitt der Düsen und der Formen hat einen großen Einfluß auf die Wirksamkeit des Windes, und ohne gute Verhältnisse kann man die höchste Wirkung nicht erreichen. Ein gewöhnlicher Fehler besteht in der Anwendung zu sehr convexgirender Düsen; der Wind wird alsdann weniger weit eingeblasen, und ganze nahe an der Formöffnung ist die Dichtigkeit der Luft nicht viel höher als die der Atmosphäre. Die conische Form begünstigt die Divergenz des Windes und veranlaßt, daß oft weit mehr Brennmaterial verzehrt wird und die Backen des Gestelles verbrennen. Da sich die Dichtigkeit des Windes schnell vermindert, so kann er die Materialien nicht durchdringen; für die Kohlen, welche die Formöffnungen umgeben, ist zu viel Wind vorhanden, daher dort eine hohe Temperatur veranlaßt wird und die Backen sehr angegriffen werden. Der Durchmesser, die Länge und die Dicke der Düsen sind sehr wichtig und müssen von einem erfahrenen Beamten bestimmt werden. Gewöhnlich befindet sich die vom Gebläse herbeikommende Windleitung in einer bestimmten Entfernung von dem Hohofen. Wird nun die Form verändert, so ändert sich die Länge der Düse, wird letztere kürzer, so nimmt die Divergenz des Stromes zu, wird sie länger, so nimmt diese Divergenz ab und der Wind wird concentrirter. Zuweilen verbinden kurze Düsen die Formöffnung mit der Windleitung, dadurch werden aber die Verbindungen und Fugen, so wie die Windverluste erhöhet, auch wird das freie Ausströmen des Windes behindert, welches vermieden werden muß. Um die Entfernung der Leitung von der Form verändern zu können, sind die ausgebohrten und mit teleskopartigen Auszügen versehenen luftdicht verschlossenen Düsen, wie man sie zu Dowlais seit langer Zeit anwendet, vorzuziehen. Durch dieselben wird der Betrieb erleichtert, an Wind erspart, und wenn die Anlagekosten höher sind, so werden dieselben durch die Vortheile wieder aufgewogen. Die Gestellweite hat einen Einfluß auf die kegelförmige Gestalt der Düse; ist jene bedeutend, so muß man die Ausweitung von diesen vermindern. Bei den ältern Gestellen von 0,914 Meter Weite war die Gestalt der Formen von geringer Wichtigkeit, aber eine Düse, welche die Luft für alle Kohlen eines so engen Gestelles einführt, ist ganz untauglich bei einer Weite desselben von 1,838 Met. Der Durchmesser der Oeffnung wird gewöhnlich nach der auszublasenden Windmenge bestimmt. Nach zahlreichen Beobachtungen muß für Gestelle von mittleren Dimensionen die Düsenöffnung per Meter Länge um 8/10 weiter gemacht werden. Bis jetzt verbrennt keine Form, welche Gestalt sie haben mag, die Kohlen in der ganzen Ausdehnung eines weiten Gestelles vollkommen. Mit geringer Pressung oder mehrfachen Formen speist man die Theile in der Nähe der Backenstücke, die Hitze ist dort sehr hoch und die Wände nutzen sich schnell ab, während zur Mitte nicht genug Wind gelangt. Das Gegentheil findet bei einer starken Pressung und weiten, fast cylindrischen Düsen statt, der Wind strömt weiter, speist die mittlern Theile vollkommen, und es gelangt wenig davon zu den Backen. Um die Nachtheile beider Extreme zu verhindern, hat Hr. Truran die früher beschriebenen und abgebildeten Düsen mit einer innern Röhre construirt. (Holzschnitte Fig. 3 bis 5, S. 266.) Wenn man die Oeffnung der innern Röhre erweitert, so wird der centrale Wind, da er seine Dichtigkeit beibehält, die in der Mitte des Herdes befindlichen Materialien speisen, während der ringförmige Wind von geringerer Dichtigkeit sich seitwärts verbreiten und diejenigen Kohlen verbrennen wird, welche sich näher an den Wänden befinden. Mittelst dieser Einrichtung hofft der englische Ingenieur eine größere Wirkung mit dem Brennmaterial zu erlangen und dessen Aufwand wesentlich zu vermindern.