LXIX. Die Darstellung von Cementstahl mit Anwendung von Hohofen-Gasen auf dem k. württemb. Hüttenwerke Friedrichsthal; von Hütten-Inspector Hermann Reusch. Mit Abbildungen auf Tab. IV. Reusch über Darstellung von Cementstahl mit Anwendung von Hohofengasen. Die Benützung der Hohofengase zu technischen Zwecken wurde bekanntlich schon zu Anfang dieses Jahrhunderts in Frankreich angeregt, allein erst nachdem mein hochverdienter Landsmann, der verstorbene Bergrath Faber, gezeigt hatte daß in zweckmäßig vorgerichteten Apparaten sogar die zum Puddeln und Schweißen von Eisen erforderlichen Temperaturen mit Hohofengasen nachhaltig erzeugt werden können, fieng man an, der Sache die verdiente allseitige Aufmerksamkeit zu schenken. Zwar sind die Hoffnungen, welche man ursprünglich auf die Verwendung der Gase zum Betriebe von Puddel- und Schweiß-Oefen gebaut hatte, mit der Zeit beträchtlich herabgestimmt worden, nachdem eine gründliche Prüfung den Beweis geliefert hatte, daß den hiebei erlangten Vortheilen sehr bedeutende Nachtheile für den Hohofenbetrieb gegenüberstehen, weil zur gleichmäßigen Erzielung hoher Temperaturen bei wechselndem Ofengange die Gase tief unter der Gicht abgezogen werden müssen, was einerseits einen namhaften Wärmeverlust für den Hohofen zur Folge hat, anderseits wegen der zerstörenden Wirkung heißer Hohofengase auf fast alle Baumaterialien die Solidität des Kernschachtes in der Nähe der Gasfänge wesentlich beeinträchtigt. Dagegen hat die Verwendung der Hohofengase zu solchen Processen, welchen niedrigere Hitzgrade genügen und wo somit die Gasentziehung in geringer Tiefe unter der Gicht, also auch ohne erheblichen Nachtheil für den Hohofen geschehen kann, einen so umfassenden Boden gewonnen, daß man nachgerade fast auf jeder gut eingerichteten Hohofenanlage, welche mit minder wohlfeilem Brennstoff arbeiten muß, irgend eine ihren Betriebsverhältnissen entsprechende Vorrichtung zur Benützung von Hohofengasen antrifft. So mannichfaltig übrigens die bis jetzt praktisch gewordene Benützung der Hohofengase auch seyn mag, so ist doch meines Wissens ihre Verwendung zur Erzeugung von Cementstahl noch auf keiner andern Hütte in größerem Maaßstabe versucht und mit dauerndem Erfolge durchgeführt worden. Die günstigen Resultate der hiesigen Versuche und die Erfahrungen eines bald zweijährigen Betriebes dürften deßhalb nicht ohne Interesse seyn und eine Veröffentlichung rechtfertigen. In Folge der Ausdehnung der Fabrication von raffinirtem Stahle und Stahlwaaren, sowie der Einführung der Gußstahlerzeugung auf dem hiesigen Stahlwerke erhöhte sich der Bedarf an Rohstahl. Da das Erzeugniß an Schmelzstahl, welches bisher in 3 Feuern pro Jahr 6000 bis 7000 Centner betrug, hauptsächlich in Ermangelung weiterer tüchtiger Arbeitskräfte im Augenblicke nicht höher gesteigert werden konnte, so veranlaßte mich der Referent des hiesigen Werkes bei der königl. Centralbehörde zu Stuttgart, Hr. Bergrath Bilfinger, Versuche über die Erzeugung von Cementstahl mit hiesigem Stabeisen zu machen. Dieß brachte mich sofort auf die Idee, zur Ausführung dieser Versuche einen zum Adouciren von geweißtem Roheisen schon im Jahre 1851 von mit erbauten und zur Feuerung mit Hohofengasen vorgerichteten kleinen Versuchsofen mit etwa 8 Centnern Capacität zu verwenden. Schon der erste Versuch gelang über Erwarten gut, und es wurden sofort vom December 1854 bis September 1855 im Ganzen 10 Brände gemacht, welche die Möglichkeit der Verwendung von Hohofengasen zur Fabrication eines guten gleichförmigen Cementstahles außer Zweifel setzten. Das Interesse, welches diese Versuche höhern Ortes fanden, machte es möglich, schon im Herbste 1855 einen größern Ofen mit einer Capacität von 59 bis 60 Centnern zu erbauen, welcher sich bereits seit December 1855 in regelmäßigem Betriebe befindet. Die Figuren 17 bis 19 enthalten drei Durchschnitte dieses eingefäßigen Cementirofens. Die Vorrichtungen zur Fassung der Hohofengase sind als unwesentlich hiebei weggelassen, und bemerke ich hier nur, daß die Gase 6 1/2 Fuß unter der Gicht eines 28 Fuß hohen Holzkohlen-Hohofens, dessen Jahresproduction 15,000 Centner selten übersteigt, abgefangen werden. a ist die unmittelbar an den Gasfang sich anschließende, etwas über 1 Quadratfuß Querschnitt haltende Gasleitung; b sind drei auf derselben befindliche Schieber, deren Stangen c wegen möglichst genauer und sicherer Regulirung der Gaseinströmung auf ihre ganze Länge mit bei d eingreifenden Gewinden versehen sind, so daß bei einer jedesmaligen vollen Umdrehung der Schieberstange sich die Schieberplatte um eine Schraubganghöhe vor oder rückwärts bewegt. Ueber den Schiebern liegen die Gasschnauzen e, deren vorderer Theil f leicht abgenommen und mit einer Platte luftdicht geschlossen werden kann, um für den Fall eines undichten Verschlusses des Schiebers, welcher mit der Zeit fast immer eintritt, bei dem Füllen und Leeren des Cementirofens nicht durch die der Gesundheit sehr schädlichen Hohofengase belästigt zu werden. g sind drei verticalstehende, in gut passenden Führungen sich bewegende Schieber zur Regulirung des Zutrittes der Luft, die mittelst Stellschrauben in jeder Lage befestigt werden können. h ist das Gefäß zur Aufnahme der Eisenstäbe. Dasselbe hat einen Boden von 5 Zoll und Seitenwände von 4 Zoll Stärke, und besteht aus kleinen, stark gebrannten, gut zusammengeschliffenen feuerfesten Steinen, welche mit sehr magerer feuerfester Erde in der Weise gemauert sind, daß die Fugen der Steine auf den Pfeilern der Feuerungscanäle abbinden. Die innern Gefäßwände sind noch mit einer magern, an den Steinen gut haftenden feuerfesten Masse ausgekleidet. Die Feuercanäle sind nun so angelegt, daß die Gase rings um das Gefäß circuliren müssen. Zuerst gelangen die aus der Gasschnauze f bei k in den Ofen tretenden und sich hier mit Luft vermischenden Gase durch sechs auf der vordern Langseite des Gefäßes befindliche senkrechte Canäle l in die Höhe unter den Gewölberaum m, vertheilen sich hier an sieben auf der hintern Langseite und vier auf den kurzen Stößen befindliche abwärts führende Canäle n, treten unter dem Gefäße durch die convergirenden Züge o in drei verticale Schlote p und von da in drei von einander getrennte horizontale Canäle q, an deren Ausmündung in den Raum r der Zug, beziehungsweise die Lebhaftigkeit der Verbrennung in jeder der drei Abtheilungen durch vorgelegte Backsteine nach Belieben regulirt werden kann. Aus dem Raume r gelangen die Gase in die unmittelbar damit in Verbindung stehende etwa 30 Fuß hohe Esse, welche zugleich die Gase des daneben befindlichen Warmwindapparates aufnimmt. Die Sargenwandungen des Ofens bestehen aus einem 5 Zoll starken feuerfesten Gemäuer, an welches sich das nur 1 Fuß starke Rauhgemäuer aus gewöhnlichen Backsteinen ohne Zwischenraum unmittelbar anschließt. Den Ofenraum bedeckt ein feuerfestes Tonnengewölbe von 1 Fuß Stärke, welches zur Verminderung der Abkühlung noch mit flach gelegten 2 1/2 Zoll dicken gewöhnlichen Backsteinen überdeckt ist. Auf den kurzen Stößen des Ofens befinden sich die Einsatzöffnungen s, welche während des Betriebes mit doppelter verlorener Mauerung versetzt sind. Unter den Einsatzöffnungen sind die Probestaböffnungen t angebracht; dieselben werden übrigens jetzt, nachdem man die erforderliche Erfahrung über die Dauer eines Brandes besitzt, nicht mehr benützt. Zur Beurtheilung der Temperatur im Ofen dienen mit Thonpfropfen verschlossene kleine Gucklöcher, welche an sämmtlichen verticalen FeuercanälenQuercanälen in bequemer Höhe angebracht sind. Ferner sind im Niveau der convergirenden Züge o kleine, während des Betriebes luftdicht verschlossene Putzöffnungen u ausgespart, durch welche es möglich ist, den sich daselbst anhäufenden Gichtstaub in die Canäle q hinabzustoßen und sofort durch den Raum r zu entfernen. An der Gasleitung, so wie an den Gasschnauzen sind gleichfalls überall Putzöffnungen angebracht, um den sich allmählich ansammelnden Unrath bequem herausnehmen zu können, was um so nöthiger ist, weil es bei dem beschränkten Platze auf der Gicht unmöglich war, raumbeengende Vorrichtungen zum Auffangen des Gichtstaubes anzubringen. Für die Solidität des Ofens ist durch gußeiserne Eckschienen, starke Masseln zur Unterstützung des Gewölbes und zahlreiche Schlaudern so vollständig gesorgt, daß bei dem bisherigen Betriebe auch nicht die Spur eines Risses oder ein Drücken des Gewölbes zu bemerken war. Als Material zum Cementiren habe ich bis jetzt zwei verschiedene Stabeisensorten verwendet, nämlich entweder Frischeisen aus grauem bis halbirtem Roheisen, welches aus reinen Brauneisensteinen mit einem Zusatze von Rotheisenstein erblasen wurde, oder sogenanntes Renneisen, erzeugt durch Einrennen von Alteisenabfällen, hauptsächlich guten Schmiedeisendrehspänen, in einem Holzkohlenfeuer. Die Qualität des letzteren, welche bei sorgfältiger Arbeit und reiner Ausschweißung an und für sich schon sehr befriedigend ist, wird nach Möglichkeit noch durch Zusatz der Abfälle von der Stahlraffinerie beim Einrennen verbessert. Namentlich die letztere Qualität habe ich bisher sehr brauchbar gefunden. Was die Form des Cementstabeisens betrifft, so erhält dasselbe für den Zweck des Raffinirens eine Breite von 2 Zoll und eine Dicke von einem halben Zoll. Wird dagegen der Cementstahl nicht raffinirt, sondern roh verwendet, so richten sich die Dimensionen nach der Gestalt der hieraus darzustellenden Waare. Als Cementirpulver verwende ich die in den Laubholz-Kohlenscheuern sich ergebenden sonst werthlosen Abfälle, welche zu diesem Zwecke zuerst auf einem Siebe von 2 Linien Maschenweite behandelt werden. Die auf dem Siebe zurückbleibende gröbere und reinere Lösche wird zart gepocht und mit etwas Wasser, in welchem Holzasche aufgelöst ist, angemacht. Die unreine zarte, durch das Sieb gefallene Lösche aber wird mit Lehmwasser vermischt, bis sie eine gut zusammenbackende Consistenz hat. Nur die erstere dient als unmittelbare Umhüllung der Eisenstäbe im Gefäße, die letztere dagegen wird sowohl auf dem Boden als auch an den Seitenwandungen und als Decke der obersten Eisenschichte fest eingedammt und bildet so eine den Einsatz allseitig umgebende dichtschließende Hülle, welche den Zweck hat, bei etwaigen Rissen am Gefäße die eindringende Luft von der Beschickung möglichst abzuhalten. Vor jedem Einsatze wird zuerst das Gefäß genau untersucht und die beim vorhergehenden Brande entstandenen Risse werden aufs Sorgfältigste mit magerer Masse ausgestrichen. Sodann wird auf dem Boden eine etwa 1 Zoll dicke Schichte aus feinem geflößtem Quarzsande ausgebreitet, welcher die etwa während des Brandes am Boden entstehenden Nisse ausfüllen und verstopfen soll. Auf diese Sandschichte wird eine ungefähr 1 1/2 Zoll starke Schichte von der mit Lehmwasser angemachten Lösche fest eingedammt. Hierauf wird das Einsetzen der Eisenstäbe in flacher Lage in der gewöhnlichen Weise mit abwechselnden 4 bis 5 Linien starken Schichten von der mit Asche angemachten Lösche bewerkstelligt, dabei aber ringsherum an den Gefäßwänden auf etwa 1 1/2 Zoll Breite von der mit Lehmwasser zubereiteten Lösche verwendet und dieselbe möglichst fest eingedammt. Ist das Gefäß in solcher Weise bis auf 6 Zoll unter dem Rande angefüllt, so wird abermals eine etwa 1 1/2 Zoll dicke Schichte von der mit Lehm angemachten Lösche fest eingestampft, hierauf eine etwa 1 Zoll starke Lage eines dicken Lehmbreies aufgetragen, diese Lehmschichte mit einer 1 Zoll starken Schichte geflößten Sandes überdeckt, darüber eine Lage alter Ziegel oder Backsteinstücke, deren Fugen gleichfalls mit magerem Lehm ausgegossen und ausgestrichen werden, ausgebreitet und obendrauf eine Sandhaube gegeben. Die große Sorgfalt, welche nach dem Vorstehenden auf den möglichst vollständigen Abschluß der Luft verwendet wird, ist keineswegs überflüssig, weil bei einer sich selbst überlassenen, von den Zufälligkeiten des Hohofenbetriebes abhängigen Gasfeuerung in der Zuströmung der Gase hin und wieder unvorhergesehene Hindernisse eintreten können, deren nachtheiliger Wirkung nur durch den sorgfältigsten Verschluß des Gefäßes vorgebeugt werden kann. Nach erfolgter Füllung des Gefäßes werden sämmtliche Feuercanäle, die Gasleitung und der Gasfang gereinigt und sofort die Einsatzöffnungen durch doppelte verlorene Mauerung auf der nach Innen gekehrten Seite mit feuerfesten, nach Außen mit gewöhnlichen Backsteinen geschlossen. Sodann werden die Gase hereingelassen und mit Beobachtung der bekannten Vorsichtsmaßregeln angezündet. So lange die Decke des Einsatzes nicht vollständig abgetrocknet ist, wird nur ein ganz schwacher Gasstrom gegeben. Ist dieß der Fall, was nach Ablauf eines Tages wohl angenommen werden kann, so wird die Gasmenge allmählich verstärkt, bis sie nach Ablauf des zweiten Tages auf die volle Höhe gebracht ist. Der Ofen erreicht alsdann sehr rasch in allen Feuercanälen die Temperatur des schmelzenden Kupfers, was bekanntlich für den Cementirproceß der zweckmäßigste Hitzgrad ist. Der Gasverbrauch ist hiebei ungemein gering, und es hat diese Gasentziehung notorisch nicht den geringsten merkbaren Einfluß auf den Gang des Hohofens. Es verdient hier bemerkt zu werden, daß neben dem Cementirofen der gleichfalls mit Hohofengasen gespeiste Erzröstofen voll betrieben werden kann, und daß hiebei immer noch eine vollkommen ausreichende Gasmenge zur Speisung des Warmwindapparates übrig bleibt. Je nachdem weicher oder harter Stahl verlangt wird, wird der Proceß des Glühens 8 oder 10 Tage lang fortgesetzt. Während dieser Zeit besteht die ganze Arbeit an dem Ofen darin, daß die Gasfeuerung täglich zwei bis dreimal untersucht und nach Bedarf regulirt wird – ein Geschäft, das ich bisher mit Interesse selbst besorgt habe. Hiebei ist das Hauptaugenmerk darauf zu richten, daß stets ein kleiner Gasüberschuß vorhanden seyn muß, was am Zuverlässigsten beim Austritte der Gase in den Raum r beobachtet werden kann. Nach Vorstehendem wird es vollkommen klar seyn, daß man durch Regulirung des Gaszutrittes an den Schiebern b, durch Regulirung des Luftzutrittes an den Schiebern g, und durch Veränderung des Querschnittes an der Ausmündung der Feuercanäle q mittelst der dort vorgelegten Backsteine, die im Ofen herrschende Temperatur, sowie das relative Verhältniß von Gas und atmosphärischer Luft, somit den ganzen Verbrennungsproceß vollkommen in seiner Gewalt hat. Soll der Brand beendigt werden, so wird zunächst die aus dem Raume r zur Esse führende Abzugsöffnung luftdicht geschlossen, hierauf werden die Gasschieber zugedreht, die Vordertheile f der Gasschnauzen abgenommen und durch dichtschließende Platten ersetzt, sofort alle Oeffnungen am Ofen aufs Sorgfältigste zugemacht und derselbe bei vollständigem Abschlusse der Luft in einer Atmosphäre unverbrannter Hohofengase einer möglichst langsamen Erkaltung überlassen. Nach drei Tagen wird in die verlorene Mauerung eine kleine Oeffnung gemacht und zugleich werden die Thonzapfen zum Verschlusse der Putzöffnungen und Gucklöcher herausgenommen. Am vierten Tage wird die verlorene Mauerung ganz beseitigt und sechs Tage nach Abstellung der Gase kann der Ofen ausgetragen werden. Die Dauer eines Brandes kann somit, Einsetzen und Austragen eingerechnet, zu 15 1/2 bis 17 1/2 Tagen angenommen werden. Der ausgenommene Stahl zeigt, wenn er den richtigen Härtegrad besitzt, die gewöhnlichen Blasen, ist nach dem Erkalten spröde und hat bei großer Härte um 0,8 Proc. im Mittel um 0,6 Proc. dem eingesetzten Stabeisen gegenüber an Gewicht zugenommen. In seltenen Fällen zeigt sich bei einem Stäbe aus der obersten oder untersten Lage die Lösche ganz verzehrt. Solche Stäbe haben gewöhnlich eine Glühspanhaut, sind oberflächlich wieder in Eisen verwandelt und müssen deßhalb beim nächsten Brande wieder eingesetzt werden. Beim Raffiniren hat sich der nach der vorbeschriebenen Methode erzeugte Cementstahl immer ganz befriedigend gehalten, und zeigt bei wiederholter Raffinade nur eine geringe Härteabnahme. Wie gering der Aufwand bei diesem Verfahren ist, mag am Besten eine Auseinandersetzung der wirklichen Betriebskosten beweisen. Dieselben betragen: Aufwand für das Einsetzen. Für Zurichten der Lösche:         2 Taglöhne à 48 kr. 1 fl. 36 kr. Für Abhauen und Geraderichten des Cementstabeisens:         3 Taglöhne à 48 kr. 2  „  24  „ Für Chargirung des Ofens und Zumauern der  Einsatzöffnungen:         3 Taglöhne à 48 kr. 2 fl. 24 kr. Für Sand, Lehm, feuerfeste Erde, Abgang an feuerfesten        und ordinären BacksteinenKalksteinen zur verlorenen Mauerung  per Brand. 1  „   –   „ Aufwand während des Betriebes. Für zweimalges Putzen, sowie für Schließung des Ofens:              1 Taglohn –  „  48  „ Aufwand für das Austragen etc.         1 Taglohn –  „  48  „ Für Ausbesserung des Ofens und Gefäßes:        1 Taglohn –  „  48  „ –––––––––– Summa 9 fl. 48 kr. Hievon ab der Werth der Gewichtszunahme des erzeugten       Cementstahles aus 50 Ctr. Einsatz à 0,6 Proc. = 30 Pfd.      à 12 fl. pro 100 Pfd. 3 fl. 36 kr. –––––––––– bleibt Gesammtkosten für 1 Einsatz 6 fl. 12 kr. 1 Centner roher Cementstahl kommt somit, ungerechnet die Zinsen des Anlagecapitals und die übrigens höchst geringe Abnützung des Ofens, um 7,4 Kreuzer höher zu stehen als 1 Centner Cementstabeisen. Diese geringen Gestehungskosten dürften wohl die Behauptung rechtfertigen, daß in dem beschriebenen Verfahren ein Mittel gegeben ist, Stahl auf ungewöhnlich billige Weise darzustellen und hiedurch die Stahlverwendung noch allgemeiner als bisher zu machen. Schließlich bemerke ich, daß der Aufwand für die Herstellung dieses Cementirofens einschließlich Gasleitung, 760 fl. betragen hat, und daß mit einem geringen Mehraufwande ein Ofen von 100 Centner Capacität hergestellt werden könnte, bei welchem der Gasverbrauch nach meinen bisherigen Erfahrungen sich nur ganz unerheblich steigern würde.