XI. Ueber Gußstahlerzeugung, besonders nach den Verfahrungsarten von Chenot und Uchatius; von P. Tunner, k. k. Sectionsrath. Aus dem berg- und hüttenmännischen Jahrbuche, Bd. VIII S. 151. Tunner, über Gußstahlerzeugung. Kein Artikel des seit zwei Decennien vielbewegten und belebten Eisenwesens war und ist so sehr ein Gegenstand der Speculation, wie die Stahlerzeugung. Die absolut, wie relativ vermehrte Anwendung dieses Materiales in der Technik, und die große Dunkelheit, welche gerade über dem Wesen des Stahles noch zur Stunde obwaltet, sind die Ursache der vielen Ideen, welche über die Stahlerzeugung fortwährend auftauchen. Daß die meisten dieser Ideen, als unpraktisch, früher oder später untergehen, liegt in der Natur der Sache. Im Interesse der Wissenschaft, des Fortschrittes, ist es sehr zu bedauern, daß die wahren Ergebnisse der meisten Versuche über Stahlerzeugung unbekannt bleiben. Die mißglückten Versuche fallen in der Regel bald der gänzlichen Vergessenheit anheim, die mehr oder weniger glücklichen Resultate werden aber gewöhnlich, so lange als möglich, von Einzelnen hinter geschlossenen Thüren auszubeuten getrachtet, weil meist Gründe vorhanden sind, den Schutz durch Privilegien nicht für zureichend zu halten. In der großen Mehrzahl liegt der Geheimnißkrämerei, welche neuerlichst bei der Gußstahlerzeugung völlig modern geworden ist, jedoch keine Manipulations-Verbesserung, sondern die Wahrnehmung zu Grunde, daß das Publicum von der Fabrication mehr hält, wenn ihm dieselbe unsichtbar bleibt. Ungeachtet der öfter vermeintlichen Geheimhaltung bei der Gußstahlerzeugung ist demnach höchst selten ein wirkliches werthvolles Fabrikgeheimniß vorhanden. Von dem, was in diesem Zweige geschieht, ist aber auch jenes von Interesse, dessen Werth noch mehr oder weniger fraglich erscheint. Hieher gehört, nach meinem Erkennen, vor Allem die Stahlerzeugung nach Chenot und Uchatius. In neuester Zeit ist dazu noch der Wolframstahl gekommen. Von letzterem ist mir aber bisher zu wenig bekannt geworden, um darüber jetzt schon ein Urtheil mir bilden zu können; denn aus einzelnen Bruchstücken mit ausgezeichnet feiner Textur, wie aus einzelnen sehr harten Meißeln, vermag ich nicht genügende Thatsachen für den Werth des fraglichen Stahles zu ersehen. Noch weniger ist aus wissenschaftlichen Gründen der Wolframstahl zu empfehlen. Das Wenige, was ich von diesem Stahle gesehen habe, ist jedenfalls mehr, als ich nach der Theorie davon erwartet hätte. Mögen die weiteren Versuche und Erfolge die mehrseitig darauf gebauten Hoffnungen rechtfertigen, und der Industrie wie den Künsten in dem Wolframstahl der vorzüglichste Instrumentenstahl geboten seyn; denn von Massengußstahl kann hierbei nicht die Rede seyn. Ueber die Stahlfabrication nach Chenot und nach Uchatius habe ich mich vor längerer Zeit, theils von Amtswegen bei der letzten allgemeinen Industrieausstellung, theils im Interesse des Fortschrittes öffentlich ausgesprochen. Hier soll nur mit den passenden Anmerkungen wieder nachgetragen werden, was mir über den weitern Verlauf dieses Gegenstandes seither bekannt geworden ist. Ich fühle mich hierzu um so mehr gedrungen, da verlautetOesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1857, Nr. 50., daß die mehrgenannten zwei Methoden in Oesterreich ebenfalls zur Ausführung im Großen kommen sollen, und gelegentlich dieser Bekanntgabe, auch auf meine frühere Beurtheilung derselben hingewiesen wurde. Das Chenot'sche Verfahren, wie es jetzt in Frankreich ausgeübt wird, ist wesentlich verschieden von dem, wie es zur Zeit der Pariser allgemeinen Industrieausstellung von dem Erfinder selbst angegeben und in meinem noch im Jahre 1855 erschienenen Berichte Seite 46 und 47 veröffentlicht worden ist. Die Absonderung der Bergarten in den Erzen auf mechanischem Wege durch einen eigens construirten elektro-magnetischen Apparat, ist nach Angabe eines Augenzeugen gänzlich aufgegeben worden. Die Reduction der Eisenerze geschieht nicht mehr in größeren Räumen durch einen Cyclus von Kohlensäure und KohlenoxydgasSiehe polytechn. Journal, 1858, Bd. CXLVII S. 429., sondern einfach durch lagenweises Eingeben mit Kohlenpulver in einem geschlossenen Schachtofen, welcher durch Flammfeuerung von Außen erhitzt wird. Der aus Ziegeln und Thon möglichst luftdicht hergestellte Schachtofen ist etwas über 1 1/2 Fuß weit und 6–7 Fuß hoch. Eine besondere Vorrichtung, wesentlich aus einem eisenblechernen Cylinder und einer tiefer liegenden beweglichen Bühne bestehend, ist am untern Ende des Reductionsofens vorhanden, damit die heißen reducirten Erze vorerst bei Ausschluß der Luft abgekühlt werden können, bevor sie herausgenommen werden. Es wird dieses als nothwendig erachtet, um die Selbstentzündung der reducirten Erze zu unterdrücken, indem das fein vertheilte metallische Eisen bei Zutritt der atmosphärischen Luft in etwas höherer Temperatur, wie bekannt, sich wieder oxydirt. Es ist jedoch irrig, wenn man glaubt, daß das Selbstentzünden und völlige Oxydiren des reducirten Eisens schwer zu verhindern sey. Ich führe dieses ausdrücklich an, weil man das Mißlingen der von Gerstorff'schen Versuche in Schlögelmühl neuerlichst diesem Umstand hat zuschreiben wollen. Die Reduction ist bei diesen Versuchen nicht allein ohne Anstand erfolgt, sondern auch erhalten worden, wie ich an Proben aus jener Zeit noch jetzt nachweisen kann. Die reducirten und nothwendig mehr oder weniger zugleich gekohlten Eisenerze werden bei dem Chenot'schen Verfahren von dem überschüssigen Kohlenpulver durch Siebe abgesondert, sodann in einer Quetschvorrichtung, ähnlich einer Sandquetsche bei den Eisengießereien, zerkleinert. Das Meiste von den Erzen wird hiebei sehr fein, ein Theil aber bleibt als zusammengefrittete metallische Graupen in gröberen Partien. Jede dieser, durch Siebe getrennten Partien wird für sich mit etwas Braunstein- und Kohlenpulver gemengt, in kleine cylindrische Stücke gepreßt, sodann in Tiegeln zu Gußstahl geschmolzen. Die Stabeisenbereitung nach der Chenot'schen Methode scheint demnach ganz verlassen zu seyn, und die Stahlbereitung nicht wie vom Erfinder angegeben war, durch Tränken des sogenannten Metallschwammes (der reducirten Erze) in verschiedenen öligen Flüssigkeiten, sondern einfach durch Beigabe von Braunstein- und Kohlenpulver und sofortiges Schmelzen in Tiegeln bewerkstelligt zu werden. Wenn bei diesem neuerlichen Verfahren möglichst reiche und reine Eisenerze angewendet werden, so kann auf diesem Wege für die Gußstahlerzeugung ein billigeres Material, als sonst gebräuchlich ist, dargestellt werden; denn der Reductionsproceß kann nach vielfältigen Erfahrungen leicht und billig in der angedeuteten Art und Weise durchgeführt werden. Die Abscheidung der bei reichen Erzen nur in geringerer Menge vorhandenen Bergarten kann im Gußstahltiegel ganz gut erfolgen, und zwar um so vollständiger, wenn zu deren bessern Vermittelung Braunstein zugeschlagen wird. Wie es aber möglich seyn sollte, auf diesem Wege mit einiger Sicherheit einen Gußstahl von bestimmtem Kohlengehalte, von bestimmter Härte darzustellen, ist mir nicht einleuchtend. Schon aus dem Reductionsofen müssen die Erze, wenn sie nicht theilweise unreducirt bleiben sollen, mehr oder weniger gekohlt herauskommen; denn die Gränze in der Temperatur, welche einerseits für die Reduction, und andererseits für die Kohlung zureichend ist, ist nicht so scharf, und kann unmöglich im Reductionsofen genau eingehalten werden. Durch das darauf folgende Zerkleinern und Sieben kann aber nur eine sehr beiläufige Abtheilung nach dem aufgenommenen Kohlengehalte erfolgen. Endlich kann die Einwirkung sowohl der zugesetzten Holzkohle, als des Braunsteins, im Gußstahltiegel kaum als sich stets zureichend gleichbleibend angenommen werden, obschon das vorausgegangene innige Mengen der in feinen Aggregationszustand gebrachten drei Bestandtheile, wie das Pressen des Gemenges zu cylindrischen Stücken von etlichen Kubikzoll Größe, in dieser Beziehung einige Unterstützung gewährt. Nach meinem unmaßgeblichen Erkennen liegen in diesem neuen Verfahren, welches übrigens, im Vergleich mit dem früheren, kaum noch das Chenot'sche genannt werden kann, der Unsicherheiten für die Erlangung einer bestimmten Stahlqualität mindestens eben so viele, als in dem Vorgange nach Uchatius, von welchem letzteren hier übrigens kein neuerer Fortschritt zu berichten ist.Das Verfahren von Uchatius ist beschrieben im polytechnischen Journal Bd. CXLII S. 34. Beide in Rede stehende Methoden haben unter sich jedoch größere Aehnlichkeit, als beim ersten Anblick in die Augen fällt. Bei der neueren Chenot'schen Methode wird das Hauptmaterial für die Stahlerzeugung, um Vergleichungsweise zu sprechen, dem Eisenhohofen gleichsam aus der Gegend zwischen Obergestell und Kohlensack, bei dem Uchatius'schen Verfahren hingegen aus dem Stichloche am Boden entnommen. Bei der Ersteren ist im Durchschnitte noch nicht Stahl entstanden, muß daher in Gußtiegeln noch kohlend eingewirkt werden; bei der Letztern ist aber schon über den Stahl (zum Roheisen nämlich) hinaus gegangen worden, muß im Gußstahltiegel demnach wieder entkohlend gewirkt werden. Hiernach erschiene Chenot's Methode als die einfachere, richtigere, wäre nicht der Uebelstand dabei, daß in diesem Materiale auch alle Bergarten der Erze mit enthalten sind, welche bei dem Uchatius'schen Materiale, dem Roheisen, als Hohofenschlacken abgesondert wurden. Auf den weitern Unterschied, daß im Roheisen nebst überschüssiger Kohle noch andere Körper enthalten sind, während das reducirte Eisen nach Chenot außer etwas Kohle nur sehr wenig von andern Körpern enthalten kann, dürfte kein so großer Werth zu legen seyn, als es von Chenot's Anhängern geschieht, weil einerseits sehr unreine Erze bei keiner dieser Methoden verwendet werden dürfen, und andererseits der dießfällige Unterschied zwischen beiden genannten Materialien bei dem nachfolgenden Vorgange im Schmelztiegel wieder ausgeglichen wird. Wichtiger scheint mir der vorwaltend feine Aggregationszustand, die innige Mengung und das Zusammenpressen der Gemengtheile nach Chenot's Verfahren. Beide Hauptmaterialien, die reducirten und mehr oder weniger gekohlten Erze, wie das Roheisen, sind in ihrer Beschaffenheit nothwendig variirend; das Roheisen dürfte aber leichter und sicherer zu sortiren seyn, als die reducirten Erze. Welcher Proceß im Gußstahltiegel mehr Sicherheit bietet, die fortgesetzte Kohlung und sofortige Abscheidung der Bergarten als Schlacke nach Chenot, oder die Entkohlung und sonstige Reinigung des Roheisens durch Eisenoxydate (geröstete Eisenerze) nach Uchatius, das muß ich dahin gestellt seyn lassen. Gewiß aber dünkt mir, daß völlige Sicherheit im Endresultate auf keinem dieser Wege zu erreichen ist. Nothwendig muß nach beiden Methoden der Tiegel von der gebildeten Schlacke leiden, nach Uchatius Verfahren aber mehr als nach dem von Chenot, weil die Eisensilicate in dieser Beziehung am schlimmsten sind. Beide Erfinder bedienen sich der Zuschläge von Braunstein, um eine dünn- und leichtflüssige Schlacke, eine bessere Reinigung der Stahlmasse zu bezwecken. Wie unsicher aber die Erfolge durch den Zuschlag von Braunstein sind, hat man in England lange vorher erfahren, und war aus diesem Grunde des Engländers Heath Methode, nach welcher Kohlenmangan (oder einfacher, die zu dessen Erzeugung bestimmten, aus Braunstein, Kohlenpulver und Theer bereiteten Kuchen) dem geschmolzenen Stahl nachgetragen wird, von günstigen Folgen begleitet.Siehe Mining Journal von 1853, Nr. 943. (Ueber die Darstellung der dreifachen Verbindung von Eisen, Kohlenstoff und Mangan sehe man Robert Mushet's Patent im polytechn. Journal Bd. CXLVI S. 204) So wie dem Verfahren nach Uchatius das alte patentirt gewesene Verfahren von Obersteiner, den Gußstahl aus Spiegeleisen und Stabeisen zusammen zu schmelzen, am nächsten steht und von jenem auch mitbenutzt wird, so ist ingleichen das neuere Verfahren nach Chenot zunächst verwandt mit der alten Methode, den Gußstahl aus Stabeisen und Kohle zusammen zu schmelzen. Selbst die uralte Methode der Bereitung des Wootz gehört in diese Kategorie. Sowohl das Obersteiner'sche Verfahren, wie das der Wootzbereitung haben bis unlängst keine Verbreitung gefunden, weil sie sich in den Erfolgen zu unsicher erwiesen – wenigstens zu unsicher für die Bereitung des Instrumenten- oder feinen Gußstahles. Beide diese alten Methoden haben an dem Stabeisen, und respective an dem Roheisen, zwar ein etwas kostspieligeres, dafür aber zugleich ein etwas verläßlicheres, bestimmteres Material benutzt, dadurch also nothwendig mehr Sicherheit erlangt. Waren dessen ungeachtet diese Methoden zu unsicher in ihren Erfolgen, so ist schwer abzusehen, wie die Bereitungsarten von Chenot und Uchatius in dieser Beziehung genügen sollen. Bei dem Obersteiner'schen Verfahren war ich selbst als Praktikant thätig und hatte Gelegenheit, mich zu überzeugen, daß mitunter eine recht brauchbare, wenn gleich keine vorzügliche Stahlqualität erhalten wurde. Allein oft wieder fiel der Stahl bei demselben Mengungsverhältnisse zwischen Stabeisen und Roheisen in einem Grade ungleich aus, daß das Product nicht zu gebrauchen war; hierbei muß ich jedoch bemerken, daß Obersteiner bei seinen Versuchen noch den wesentlichen Mangel hatte, daß der geschmolzene Stahl nicht ausgegossen wurde, was gerade bei dem Gemenge von Stabeisen und Roheisen am nothwendigsten ist. So viel steht fest, daß auf diesem Wege ein vorzüglicher, in seiner Harte verläßlicher Stahl nicht darzustellen ist. Wenn aber reines Stabeisen und Roheisen in möglichst kleinem Aggregatszustande im passenden Verhältnisse vollkommen zusammen geschmolzen und das Schmelzgut gehörig flüssig ausgegossen wird, dann wird nach diesem Verfahren ein für viele Zwecke genügender und zugleich billiger Maschinen- oder Massengußstahl erhalten. Nachdem in neuester Zeit ein großer Verbrauch von Massengußstahl entstanden ist, dessen Festigkeit und Zähigkeit durch einen Zusatz von Braunstein oder Kohlenmangan, und besonders durch größere Stahlgüsse und demgemäß vermehrtes Glühen und mehrere mechanische Bearbeitung gar sehr verbessert werden kann, so ist kein Zweifel, daß auf diesem Wege tauglicher Maschinen-Gußstahl erzeugt werden kann. Wie ich aus verläßlicher Quelle weiß, d.h. von Augenzeugen versichert worden bin, welche selbst Fachmänner sind, und unaufgefordert keinen Grund haben konnten mir Unwahrheiten aufzutischen, so wird derzeit in zwei großen, wohlbekannten Stahlfabriken des Continents aus Roheisen und Stabeisen, wie aus Stabeisen und Kohlenpulver ordinärer Gußstahl in großen Quantitäten producirt. Auf etlichen kleineren Fabriken habe ich mir von dem gleichen Vorgang selbst die Ueberzeugung verschafft. Ueberhaupt werden und können die in sehr verschiedener Qualität verlangten Gußstahlsorten nicht sowohl durch eine verschiedene Behandlung in der Manipulation, sondern hauptsächlich nur durch die verschiedenen, in den Schmelztiegel gebrachten Materialien dargestellt werden. An und für sich ist zwar die kostspielige Tiegelschmelzerei zur Erzeugung eines ordinären Stahles nicht angezeigt; wenn aber durch den Schmelztiegel der unvollkommenere und unverläßlichere Schweißproceß zum Hervorbringen größerer Stücke beseitigt wird, dann kann erstere gleichwohl angezeigt seyn, um ein verläßliches Product mit vergleichungsweise geringeren Kosten darzustellen. Bei größeren Maschinenstücken, nicht aber bei gewöhnlichem Stangenstahl, kann dieser Umstand zum Vortheil des Schmelztiegels auch für geringere Stahlqualitäten sich geltend machen. Unter solchen Umständen kann weder dem neuerlichen Verfahren von Chenot, noch dem von Uchatius aller Erfolg in der Praxis abgesprochen werden, was um so anmaßender erscheinen müßte, als angeblich beide Erfindungen wiederholt um hohes Geld an Stahlfabrikanten und Gesellschaften verkauft worden sind. Zweifelhaft aber ist mir derselbe Werth immer noch; und gewiß ist, daß jenes Verfahren von Chenot, welches auf der Pariser Ausstellung repräsentirt war und beurtheilt worden ist, sich als unpraktisch darstellte, und darum von dem Erfinder und dessen Nachfolgern gegen die vorstehend berührte, jedenfalls auf rationelleren Gründen basirte Methode vertauscht worden ist. Wie verlautet, tauchte in allerneuester Zeit noch eine Methode der Gußstahlbereitung auf, welche gleichfalls in die hier behandelte Kategorie einzureihen kommt. Es soll nämlich das zu verwendende Roheisen, in glühenden Zustand versetzt, sofort gepocht werden. Dieses Pochen ist leicht und billig auszuführen, wovon der Beweis in dem Vorbereiten des Roheisens bei dem Salzburger SinterfrischproceßSiehe Tunner's Hammermeister. 2. Auflage, Bd. II S. 52. vorliegt. Es ist diese Zerkleinerung des Roheisens entschieden billiger, als das Granuliren, vielleicht auch vollkommener. Der erhaltene Roheisensand wird durch Siebvorrichtungen sortirt, das Gröbste allenfalls nochmals erwärmt und gepocht. Ein Theil des Roheisensandes wird durch oxydirendes Rösten in Oxyd verwandelt. Der oxydirte und der rohe Eisensand werden nun in entsprechenden Verhältnissen und mit allfälliger Zugabe von Braunstein gemengt, im Tiegel zu Gußstahl geschmolzen. Der oxydirte Eisensand ist hierbei zwar ein etwas kostspieligeres, dafür aber ein verläßlicheres und reineres Material, als bei dem Verfahren nach Uchatius die gerösteten Eisenerze sind, und ist damit der große Uebelstand beseitiget, welchen bei letztgenannter Methode die viele Eisensilicatschlacke verursacht. – Selbstverständlich ist, daß dieses neueste Project gleichfalls nur auf Massengußstahl berechnet seyn kann. Um schließlich die wiederholt berührte, größere Sicherheit in der angestrebten Härte und Gleichförmigkeit des aus Cement-, Schmelz- oder Puddlingsstahl bereiteten Gußstahles anschaulicher zu machen, darf nur darauf hingewiesen werden, daß diese Materialien bereits Stahl sind, daß nach ihrem Bruchansehen genaue, sich gleichbleibende Sortimente eingehalten werden können, und endlich, daß durch den einfachen Schmelzproceß im Tiegel wesentlich bloß eine gleichförmige Vertheilung und Beseitigung aller Ungänzen angestrebt wird. Nur bei den unreinem Stahlsorten wird durch die spätere, geringe Zugabe von ungefähr 1 Procent Kohlenmangan zugleich eine Reinigung bezweckt. Ist die Schmelzung vollständig erfolgt, was durch das darauf folgende Ausgießen außer Zweifel gesetzt wird, so kann dieser einfache Proceß unmöglich vielen oder großen Variationen ausgesetzt seyn, und mit guten Tiegeln können drei Schmelzungen hinter einander gemacht werden. Je gleichförmiger, reiner und fester der ursprüngliche Stahl war, desto besser fällt der Gußstahl aus. Wird im Allgemeinen derselbe Stahl zweimal nach einander geschmolzen und inzwischen, wie nachher, mechanisch bearbeitet, so gewinnt er wesentlich an Güte, natürlich um so augenfälliger, je geringer die Qualität nach der ersten Schmelzung war.Siehe Karsten's Archiv, Bd. XXV, Heft 1. Es werden sogleich selbst die Zwecke des einfachen Schmelzprocesses um so besser erreicht, je weniger Arbeit demselben zur Erlangung eines möglichst guten Stahls überlassen bleibt. – In der Chemie wie in der Mechanik bestätigt sich allenthalben das Gesetz, je einfacher und unbedeutender die durchzuführende Operation, desto vollständiger und sicherer ist der Erfolg. Wenn aber mehr auf Billigkeit als auf Güte des Productes gesehen werden soll, dann kann allerdings eine passende Zusammenziehung der einzelnen Processe möglicher Weise am rechten Platze seyn. Am Ende könnte man selbst aus reinen Eisenerzen, Kohlenpulver und Braunstein, in richtigen Verhältnissen gemengt, unmittelbar Gußstahl erzeugen. Ohne Zweifel würde es auf diesem einfachsten Wege dann und wann gelingen, einen brauchbaren Gußstahl zu erhalten; aber als Fabrications-Verfahren möchte ich dasselbe doch nicht empfehlen.