XCVI. Ueber die Reactionen beim Verfrischen des Roheisens auf Stahl und Schmiedeeisen; von Hrn. Lan, Professor der Metallurgie an der Bergschule zu St. Etienne. (Fortsetzung von S. 302 des vorhergehenden Heftes.) Lan, über die Reactionen beim Verfrischen des Roheisens auf Stahl und Schmiedeeisen. II. Das Stahlpuddeln. Der Verfasser stellt zunächst einige Betrachtungen über die Geschichte der Erfindung des Stahlpuddelns an, welche hier größtentheils übergangen werden dürfen, besonders da sie, so weit sie sich auf Deutschland beziehen, einiger Berichtigung zu bedürfen scheinen. Er führt an, wie man Anfangs bald gewisse Zusätze als unerläßliche Bedingung für das Gelingen, bald die Dimensionen des Ofens oder die Temperatur als maßgebend gehalten habe, wie aber, nachdem gegen das Ende von 1854 oder den Anfang von 1855 das Verfahren durch deutsche Arbeiter im Becken der Loire bekannt geworden sey, man hier bald das Wesentliche aus allem Unnöthigen heraus erkannt habe. Gegenwärtig werde in den meisten Hütten an der Loire, sowie in vielen großen Werken in Frankreich und Belgien, das Stahlpuddeln in der Weise ausgeführt, wie es im Folgenden angegeben ist. Die Dimensionen des Ofens sind: Horizontale: Herd 1,5 bis 1,6 Met. Länge auf 1,35 bis 1,4 Met. größte Breite. Rost 0,9 bis 1 Met. lang, 0,9 Met, breit. Große Feuerbrücke 0,7 bis 0,8 Met. breit, 0,25 bis 0,35 lang. Kleine Feuerbrücke 0,34 bis 0,35 Met. breit, übereinstimmend mit der Weite des Fuchses. Verticale: Höhe des Gewölbes über dem Rost 0,60 – 0,75 Met. Höhe der Brücke über dem Rost 0,35 – 0,45   „ Höhe der oberen Fläche beider Brücken über der Herdplatte 0,35 – 0,40   „ Höhe des Schlackenbodens über der Herdplatte 0,10 – 0,15   „ Die wirkliche Höhe der Feuerbrücken über dem Herdboden folglich 0,25   „ Höhe der Schwelle der Arbeitsthür über dem Boden 0, 2 – 0,25   „ Höhe des Gewölbes über dem Boden in der Achse der Arbeitschür 0,65 – 0,70 Met. Höhe des Gewölbes am Fuchs 0,55 – 0,60   „ In den Dimensionen unterscheiden sich also diese Oefen von den an der Loire gebräuchlichen gewöhnlichen Puddelöfen nur durch ein niedrigeres und stärker geneigtes Gewölbe. Der Fuchs ist gewöhnlich etwas unter die Herdsohle gelegt und führt in einen besondern Schornstein, der durch eine Klappe völlig verschlossen werden kann, damit der Arbeiter immer den Zug vollständig beherrscht; letztere Bedingung ist vielleicht von allen die wichtigste. Der Boden dieser Oefen erfordert eine sehr sorgfältige Behandlung. Er wird gewöhnlich aus verbrannten Eisenabfällen gemacht,In einigen Hütten benutzt man hiezu reiche und schwerflüssige Eisenerze, z.B. gewisse Rotheisensteine. die man nach jeder Charge theilweise erneuern muß, und muß eine gewisse Dicke haben, damit die Eisenplatte, welche ihn trägt, von der Hitze nicht zu viel leidet, doch darf er auch nicht zu dick seyn, damit er leichter durch die äußere Luft abgekühlt werden kann. Die Seitenwände und die Feuerbrücken bestehen aus gußeisernen Canälen, welche im Innern mit Schlacken bekleidet, nach Außen in die Mauerung eingelassen sind, und in welchen entweder Wasser oder Luft circulirt; die letztere Abkühlung wird im Allgemeinen vorgezogen, weil sie mit einem weniger großen Aufwand von Brennmaterial verknüpft ist (s. weiter unten). Zum Stahlpuddeln wählt man dieselben Roheisensorten, welche früher in den Frischherden benutzt wurden, nämlich solche die reich an Mangan sind und wenig oder gar kein Silicium, Schwefel und andere Verunreinigungen enthalten, vor Allem aber bei heißem Gange erblasen sind, wie das Roheisen aus Afrika, Corsita und von der Isère. Der Verf. hat die Verarbeitung eines Satzes, welcher aus 80 Kil. Eisen von Allelik und 120 Kil. von Sollenzara bestand, beobachtet; ersteres war grau und sehr graphithaltig, letzteres halbirt. Erste Periode. Das Einsetzen. Nachdem der Herd ausgebessert oder von Neuem gemacht und dem Ofen eine gute Weißglühhitze gegeben ist, werden 26 bis 30 Kil. Hammerschlag und Walzensinter hineingeworfen. Die Menge dieser Zuschläge richtet sich nach der Beschaffenheit des zu verarbeitenden Roheisens; diejenigen Sorten welche, wie das weiße Eisen, für sich allein eine beträchtliche Menge Schlacken bilden, erfordern nur 15 bis 20 Kil. Zuschläge, während die grauen, graphitreichen, 30 bis 35 Kil. nöthig machen. Hierauf wird das Roheisen eingesetzt; die vom Verf. beobachtete Charge betrug 200 Kil.; gewöhnlich gibt man, um sicherer zu gehen, eine Charge von nur 170 bis 180, ja selbst von 160 Kil. Zweite Periode. Das Einschmelzen. Nachdem nun der Rost gesäubert und völlig mit Kohlen bedeckt, die Essenklappe geöffnet und die Arbeitsthür fest geschlossen ist, beginnt das Einschmelzen des Eisens bei vollem Feuer. Während dieser ganzen Periode werden alle 12 oder 14 Minuten neue Kohlen aufgegeben; nach 12 oder 15 Minuten sind die Zuschläge geschmolzen und bilden eine 2 bis 3 Decimeter hohe Schicht, und schon jetzt sieht man vom untern Theil der erweichten Eisenstücke an sich einige Gasblasen und Flämmchen entwickeln. Nach der ersten Viertelstunde muß der Arbeiter alle Eisenstücke umwenden; sie sind erst nach 40 bis 45 Minuten nach dem Einsetzen völlig niedergeschmolzen. Alsdann herrscht im Ofen eine sehr lebhafte Weißglühhitze und der Satz ist vollkommen flüssig, an einzelnen Stellen sieht man einige Gasblasen aufsteigen. Die darin gezogenen Furchen schließen sich augenblicklich. Beim Berühren des eingeschmolzenen Eisens entstehen an den Haken mehr oder weniger Funken und an dieser Eigenthümlichkeit läßt sich erkennen, ob das Eisen weniger oder mehr zum Frischen geneigt ist. Das Umrühren darf nicht eher beginnen, als bis das Bad vollkommen flüssig ist. Dritte Periode. Umrühren bei erniedrigter Temperatur. Feinen des Roheisens. Während das Register fast vollständig verschlossen ist und eine stark rauchende Flamme aus der Arbeitsthür hervorbricht, wird mit dem Umrühren begonnen. Nach 15, 20 oder 30 Minuten verdickt sich hierbei der Satz beträchtlich und fängt an aufzusteigen, läßt sich aber während dieser ganzen Zeit noch völlig umrühren und der Haken sprüht Funken, so lange noch unverändertes flüssiges Eisen vorhanden ist. Von größter Wichtigkeit ist es, daß beim Beginn dieser Periode der Ofen heiß genug ist, damit die Verminderung des Zuges keine zu plötzliche Abkühlung bewirkt. Wenn die Oefen durch Abnutzung sich erweitert haben (was besonders gegen Ende der Woche der Fall ist) und daher langsam heiß und schnell wieder kalt werden, kann man beobachten daß der Satz an der Oberfläche sich plötzlich verdickt, indem sich hier ein Gemisch von Eisen und Schlacke bildete, das Uebrige aber, durch diese Decke besser vor der Abkühlung geschützt, flüssig bleibt und fortfährt Funken zu geben. In diesem Falle muß der Arbeiter durch Wiederöffnen der Klappe die Hitze wieder verstärken; der von der Schlacke umgebene Theil des Eisens wird aber alsdann unter partiellem Aufkochen gefrischt, während der flüssig gebliebene keine wesentliche Veränderung erleidet und auf diese Weise die Bildung eines homogenen Productes unmöglich wird. Derselbe Uebelstand tritt zuweilen auch beim Beginn der Woche ein, wenn die Oefen noch nicht heiß genug gehen. – Aus diesem Grunde verarbeitet man im Anfange und am Ende der Woche einige Chargen auf Eisen; in anderen Stahlwerken dagegen, wo man die Schlacken in derselben Beschaffenheit erhalten will, läßt man lieber den Ofen leer. Wenn aber der Ofen beim Anfang der dritten Periode recht heiß war und recht tüchtig gepuddelt worden ist, so vermengen sich unter allmählicher Abkühlung die einzelnen Schlacken – und Eisenmolecüle gewissermaßen zu einem Ganzen und es entsteht eine teigige Masse, die sich aufbläht und allmählich steigt. Dann wird die Essenklappe wieder geöffnet und es beginnt die vierte Periode. Die Zeit, wie lange das Register geschlossen bleiben muß, hängt von der Natur des Roheisens ab. Wenn schwerfrischendes Eisen, wie es das meiste graue ist, verarbeitet wird, so wird es zur Zeit der Verdickung noch etwas roh seyn und diese Periode muß daher etwas länger dauern, da sonst, sobald beim Anfang der vierten Periode wieder stärkere Hitze gegeben wird, das Eisen wieder flüssig werden könnte und die Charge wieder scheinbar zurückgehen würde. – Weißes Eisen dagegen steigt außerordentlich leicht. Vierte Periode. Das Aufkochen. Umrühren bei zunehmender Hitze. Wenn der durch das Vereinigen der Schlacken mit Eisentheilchen steif gewordene Satz zu steigen anfängt, wird das Register etwas geöffnet und nach und nach stärkeres Feuer gegeben. Das Aufkochen wird nun immer stärker; der Satz, der bis dahin ziemlich tief unter der Arbeitsthür war, steigt rasch bis über die Schwelle derselben, ja scheint zuweilen sich bis unter das Gewölbe des Ofens zu erheben und zugleich zeigen sich auf der kochenden Oberfläche zahlreiche Flammen von verbrennendem Kohlenoxydgas. Währenddessen muß fleißig mit dem Haken umgerührt werden. Man sieht zahlreiche feste Körner auf und nieder steigen, die anfangs roth sind, aber immer mehr weiß und zu gleicher Zeit immer schweißbarer werden. – Nach 20 bis 25 Minuten nimmt dieses heftige Aufkochen ab, der Puddler sammelt die einzelnen Stahlkörner, wendet sie in der Schlacke um und drückt sie aneinander; das Aufkochen hört nun fast ganz auf, während das Register, welches bis dahin allmählich bis zur Hälfte oder Dreivierteln geöffnet worden war, wieder geschlossen wird und die fünfte Periode beginnt. Zuvor wird der Feuerherd so mit Kohlen versorgt, daß man ihn, bis die Arbeit beendigt ist, nicht wieder anzurühren braucht. Fünfte Periode. Das Luppenmachen. Der Puddelmeister vereinigt die fertigen Stahltheilchen innerhalb der Schlacken und bildet daraus die erste Luppe von etwa 30 bis 40 Kit.; sobald diese fertig zusammengeschweißt ist, wird sie aus dem Ofen gezogen und unter den Hammer gebracht, und häufig von dort sogleich in das Walzwerk. Ebenso wird mit den übrigen 5 oder 6 Luppen verfahren; die letzte wird gewöhnlich abgelöscht und nach ihrem Bruch die Arbeit jeder einzelnen Charge beurtheilt. Die fünfte Periode darf nicht über 5 oder 6 Minuten dauern, weil die Schlacken zu dieser Zeit im Herde eine nur wenige Centimeter hohe Schicht bilden, und deßhalb die Luppen nicht vollständig vor der Einwirkung der Luft schützen können, durch welche sie bei längerem Verweilen im Ofen sehr verändert werden, wenn auch das Register völlig geschlossen ist. Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß die ganze Arbeit 1 3/4 bis 2 Stunden dauert, indem sich diese Zeit auf die einzelnen Perioden folgendermaßen vertheilt: Erste Periode, das Ausbessern des Herdes und Einsetzen   7 Minuten Zweite   „ das Einschmelzen 40 – 45 Min. Dritte     „ das Feinen 25 – 30  „ Vierte    „ das Aufkochen 20 – 25  „ Fünfte   „ das Luppenmachen   6 –  8   „ Zwischenzeit zweier Chargen   5 Minuten ––––––––––––––––––– Summa 1 Stunde 43' – 2 Stunden. Bei einer guten Arbeit beträgt der Abgang 4 bis 5 Proc. vom eingesetzten Roheisen; im ungünstigsten Falle, besonders wenn weißes Eisen verarbeitet wurde, oder wenn die Charge nicht völlig flüssig geworden ist, steigt er wohl auf 10 bis 12 Proc. – Der Arbeitslohn beträgt für 100 Kit. gezängter Luppen 1 1/2 bis 2 Francs. – Der Kohlenverbrauch schwankt zwischen 130 und 150 Kil. Kohlen auf 100 Kil. Stahl; erstere Zahl findet bei Luftkühlung, letztere bei Wasserkühlung statt. Der nach dem beschriebenen Verfahren auf einem aus verbranntem Eisen hergestellten Herde und mit nur aus Hammerschlag bestehenden Zuschlägen erhaltene Stahl ist etwas weich und auf dem Bruch oft dem körnigen Eisen ähnlicher als wirklichem Stahl. Er eignet sich zu großen Maschinentheilen, zu Schienen etc. Um ihn aber für die Zwecke zu verwenden, für welche der alte mit Holzkohlen erhaltene Rohstahl gebraucht wurde, ist eine sehr sorgfältige Auswahl nöthig, wobei alle zu weichen und dem Eisen zu ähnlichen Sorten zu verwerfen sind, da diese bei der ferneren Verarbeitung schieferig oder unganz werden, und nur die harten und ein entschiedenes Stahlkorn zeigenden Stücke ausgewählt werden dürfen. Diese sind aber in geringerer Menge vorhanden, und um sie zu erhalten, scheint graues, etwas siliciumreiches Eisen am zweckmäßigsten zu seyn. Wir werden später sehen, durch welche Mittel man zu größerer Härte und Gleichmäßigkeit gelangen kann; zuvor wird es zweckmäßig seyn, das Wesen der chemischen Reactionen während des Puddelprocesses auseinander zu setzen, wie sie sich aus den Analysen ergeben. Das dem Puddeln unterworfene Roheisen enthielt die folgenden Mengen Kohlenstoff, Silicium und Mangan: Allelik. Sollenzara. Kohlenstoff 3,65 4,20 Silicium 1,13 2,06 Mangan 2,11 Spur Ein sehr geringer Gehalt an Schwefel wurde nicht genau bestimmt; von Phosphor und Kupfer fand sich keine Spur. – Hiernach enthält das eingesetzte Eisen durchschnittlich: Kohlenstoff 3,980 Silicium 1,658 Mangan 1,055 Die Zuschläge bestanden, wie oben bemerkt, aus Hammerschlag und Walzensinter, und enthielten 90 bis 92 Proc. Eisenoxydoxydul; den Rest bildete etwas Schlacke, Sand und andere Verunreinigungen. Es wurden aus dem Satz zu drei verschiedenen Zeitpunkten Proben genommen, und zwar die beiden ersten von drei verschiedenen Stellen des Bodens: 1) Nach dem Ende der ersten Periode; der ganze Satz war vollkommen flüssig und in schwach wallender Bewegung durch einige aufsteigende Gasblasen. (Eisen I a, I b und I c; Schlacke I.) 2) Eine Viertelstunde später; es war noch keine Verdickung eingetreten und das Aufkochen noch sehr schwach. (Eisen II a, II b u. II c.) 3) 25 oder 30 Minuten später, während des stärksten Aufkochens; vom Eisen und von der Schlacke konnten keine getrennten Proben genommen werden, beides mußte nach dem Erkalten der Probe von einander ausgeschieden werden. (Eisen III a, b, c; Schlacke III.) 4) Endlich wurde, nachdem die Luppen herausgenommen waren, eine Probe von der auf dem Boden zurückgebliebenen Schlacke genommen. (Schlacke IV.) Die Schlacken bestanden aus:Es muß auch hier bemerkt werden, daß sie geringe Mengen Eisenoxyd und metallisches Eisen enthielten. I II III IV Kieselsäure 14,50 17,50 15,00 14,50 Eisenoxydul 83,12 81,14 82,00 83,50 Manganoxydul,Spuren anderer Basen   2,38   1,36   3,00   2,00 ––––––––––––––––––––––––––––––––– 100,00 100,00 100,00 100,00 Der Sauerstoff in den Basen verhält sich zu dem in der Kieselsäure wie 2 bis 2,5 : 1. Die Eisenproben enthielten: I II III a b c a b c a, b, c Kohlenstoff 5,305,25 5,15 5,18 4,75 4,66 4,66 3,50 Silicium im Mittel 1,059 0,48 0,48 0,48 0,20 Mangan im Mittel 0,716 nicht best. 0,30 0,05 Spuren Es ergibt sich hieraus zunächst, daß die Schlacke sich vom Anfang bis zum Ende der Arbeit sehr wenig verändert, indem sie in den mittleren Perioden um ein Geringes weniger basisch ist, und außerdem, daß sie sehr reich an Eisenoxydul ist. Beides hat offenbar seinen Grund darin, daß der Boden des Ofens aus Hammerschlag besteht, welcher beim Verbrennen des Brucheisens entstanden ist; hierdurch wird die Schlacke stets auf dem Maximum der Sättigung erhalten, während die aus Kohlenlösche bestehenden Wände des Nives'schen Frischherdes eine gerade entgegengesetzte Wirkung ausüben mußten. Die Verschiedenheit der bei beiden Verfahren fallenden Schlacken wird ferner noch dadurch bedingt, daß beim Herdfrischen die Asche des Brennmaterials in die Schlacke gelangt und dabei häufig die Schlacke durch einen geringen Zusatz von Quarz roher gemacht wird. In Betreff des Eisens ergibt sich aus den Analysen, daß zu Ende der zweiten Periode, wenn der Satz vollkommen flüssig geworden ist, der Kohlenstoffgehalt um ein Viertel höher als im eingesetzten Roheisen ist, während Silicium und Mangan um den dritten Theil abgenommen haben. – Diese Beobachtung stimmt vollkommen mit den Angaben von Calvert und JohnsonPolytechn. Journal Bd. CXLVI S. 121. überein, welche fanden, daß im Eisen nach dem Einschmelzen im Puddelofen der Kohlenstoffgehaltum beinahe 1/6 zugenommen hatte und der Siliciumgehalt um etwas mehr als 1/3 vermindert war.In Betreff des Siliciums und Mangans vergl. man meine Beobachtungen im polytechn Journal Bd. CLV S. 22 und 119.List. Um die Anomalie zu erklären, welche darin liegt, daß der Kohlenstoffgehalt wachsen soll, während doch das Eisen der oxydirenden Einwirkung unterworfen ist, welche sowohl die basischen Schlacken, als die bei dem vollen Zuge mit den Verbrennungsgasen durch den Ofen strömende Luft ausüben müssen, und in der That die in den Schlacken vereinzelt aufsteigenden Luftblasen eine partielle Entkohlung des Eisens anzeigen, weist der Verf. zunächst auf die Schwerverbrennlichkeit des Graphits hin, die Jedem aus Erfahrung bekannt ist, welcher den Rückstand von der Einwirkung von Säuren oder Chlor auf graphitreiches Roheisen verbrannt hat, und erinnert an die von Valerius (Roheisenfabrication, 1851, S. 20) mitgetheilten Versuche, welche zeigen, daß der im Roheisen enthaltene freie Kohlenstoff oder Graphit von den Oxyden des Eisens bei hoher Temperatur nur sehr langsam oder unbedeutend oxydirt wird, sowie auch, daß zum Adouciren des Eisens durch oxydirende Pulver weißes Eisen oder gewisse graphitarme Sorten gewählt werden müssen. Alsdann macht er auf zwei Beobachtungen von Karsten und von Deville aufmerksam, um zu zeigen, daß Roheisen Graphit aufzulösen vermag. Karsten brachte Roheisen, welches 0,6253 chemisch gebundenen Kohlenstoff und 3,3119 Graphit (zusammen 3,9372 C) enthielt, mit Schwefel zusammen, und erhielt unter einer Decke von Schwefeleisen, Spiegeleisen mit 6,4878 gebundenem Kohlenstoff; es hatte also, während ein Theil des Eisens sich mit dem Schwefel verband, der Rest sich mit Graphit gesättigt, indem dieser in chemisch gebundenen Kohlenstoff überging. Deville hat gezeigt, daß sich der Graphit im Eisen unter Einfluß eines andern Grundstoffes auflöst, indem er Chlorkohlenstoff über in einem Porzellanschiffchen geschmolzenes Roheisen leitete. Hierbei wurde der Chlorkohlenstoff zersetzt und der hierdurch freigewordene Kohlenstoff vom Eisen bis zur Sättigung aufgelöst. Diese Sättigung tritt ein, sowohl weil der Chlorkohlenstoff fortwährend neuen Kohlenstoff liefert, als auch weil das Eisen sich als Chlorverbindung verflüchtigt. Nach einiger Zeit bedeckte sich die Oberfläche des Metalles mit kleinen hexagonalen schillernden Blättchen, welche an Glanz den künstlichen Graphit bedeutend übertrafen. – In beiden Fällen ist die Concentrirung durch Auflösen des Kohlenstoffs im Gußeisen durch die Vermengung des Eisens mit einem Grundstoffe bewirkt, zu dem es eine große Verwandtschaft besitzt, und welcher mit ihm Verbindungen bildet, die sich sogleich nach ihrer Entstehung aus der Masse ausscheiden. Die geringe Oxydirbarkeit des Graphits durch den freien Sauerstoff oder die in der Schlacke enthaltenen Oxyde, neben seiner Leichtlöslichkeit in auch mit Kohlenstoff gesättigtem Eisen, reicht hin, um die Vermehrung des Kohlenstoffgehaltes während der ersten Periode des Puddelprocesses zu erklären. Während beim Einschmelzen von grauem oder halbirtem Roheisen an der Oberfläche der einzelnen Stücke das Eisen, das Silicium und Mangan, welche zum Sauerstoff eine große Affinität haben, oxydirt und von der Schlacke aufgenommen werden, löst sich der Graphit im Rest des Eisens auf, indem sich dieses dadurch mit chemisch gebundenem Kohlenstoff sättigt. – Der Sauerstoff spielt hier also dieselbe Rolle, wie bei den Versuchen von Karsten und Deville der Schwefel und das Chlor. – Eine Bestätigung dieser Ansicht liefert das verschiedene Verhalten, welches graues und weißes Eisen beim Erhitzen an der Luft zeigen. – Wenn man endlich berechnet, wieviel Eisen verbrennen muß, um diese Anhäufung des Kohlenstoffs zu bewirken, so ergibt sich eine keineswegs zu hohe Zahl, da man außer dem gewöhnlichen beim Puddeln stattfindenden Abgang noch berücksichtigen muß, daß ein Theil des anfangs auf diese Weise entstandenen Oxydes später wieder reducirt wird. Bei dem Rives'schen Herdfrischen konnte begreiflicherweise beim Einschmelzen keine Zunahme des Kohlenstoffgehaltes stattfinden, weil während dieser Zeit der Sauerstoff keinen Zugang hatte. Diesem Einfluß der Luft auf den Boden des Ofens muß man es auch besonders zuschreiben, daß es schwer ist weißes Eisen, ja selbst Spiegeleisen für sich allein auf Stahl zu verarbeiten; es folgt daraus, daß man dazu besonders das graue, graphitreiche Eisen auswählt. Es ergibt sich also am Ende der zweiten Periode ein flüssiges Eisen, in welchem der ganze Kohlenstoff des Satzes concentrirt ist. Wegen der stattgehabten Auflösung des Graphits ist sämmtlicher Kohlenstoff als chemisch-gebunden vorhanden, mithin in dem Zustande, in welchem er am kräftigsten reducirend auf die Oxyde in der das Eisen bedeckenden basischen Schlacke einwirkt. Die dritte Periode ist durch eine Erniedrigung der Temperatur bezeichnet; das Rühren beginnt und bewirkt schließlich eine vollständige Vermischung des Eisens mit der Schlacke. Die zweite Probe zeigt, daß während einer Viertelstunde der Kohlenstoffgehalt von 5,20 (im Mittel) auf 4,66 gesunken ist. Das Silicium ist um mehr als die Hälfte, das Mangan um mehr als ein Drittel vermindert; beide fahren also fort schneller als der Kohlenstoff zu verschwinden. – Die Schlacke hat sich nur wenig verändert, doch ist sie etwas weniger basisch geworden. Nun ist aber seit dem Beginn der zweiten Periode das Eisen von der Schlacke bedeckt oder eingehüllt, so daß die Luft nicht hinzutreten kann; die Entwickelung von Kohlenoxydgas sowie das schwache Roherwerden der Schlacke zeigt also an, daß zu dieser Zeit nur von der Schlacke auf das Eisen eine frischende Einwirkung ausgeübt wird. So lange aber das Eisen und die Schlacke vollkommen flüssig sind, muß der Unterschied im specifischen Gewicht eine fortwährende Absonderung bewirken und ihre gegenseitige Einwirkung kann daher nur sehr langsam fortschreiten. Man kann daher auch in diesem Zustande das Eisen vollkommen frischen, doch nur mit einem großen Aufwand an Zeit und Brennmaterial und bei bedeutendem Abgang. Gewöhnlich wird durch eine Mäßigung der Hitze die vollständige Vermischung der Schlacke mit dem Eisen bewirkt. Die im weiteren Verlauf der Arbeit eintretende allmähliche Steigerung der Hitze macht dann die Masse wieder flüssig, während zugleich auch mehr Luft in den Ofen tritt. Vierte Periode. Die zu dieser Zeit vom Eisen genommene Probe (Nr. III) zeigt, daß jetzt der Rest von Silicium und Mangan sich ausscheidet und der Kohlenstoffgehalt rasch von 4,66 auf 3,50 sinkt. Von nun an wird es schwer, richtige Proben zu erhalten, weil das Aufkochen die Eisen- oder Stahlkörner durch die ganze Masse zerstreut erhält, doch macht eine aufmerksame Betrachtung des Zustandes in welchem sich der Satz befindet, es unzweifelhaft, daß die Veränderung im Eisen, welche durch die Proben III angedeutet wird, noch durch dieselben Einflüsse bewirkt wird. Die Eisenkörner sind von der Schlacke vollständig eingehüllt; sie erweichen anfangs wieder, werden aber bald wieder fest, indem von allen Seiten der Sauerstoff des in den Schlacken enthaltenen Oxydes auf sie einwirkt. Der atmosphärische Sauerstoff kann nur schwer eine einigermaßen bedeutende Einwirkung auf sie ausüben; dagegen wird einerseits in der Entwickelung des Kohlenoxydgases in Folge der Reduction der Schlacken durch den Kohlenstoff und andererseits in dem Uebergang des aus ihnen reducirten Eisens in das Eisen des Einsatzes, eine doppelte Erklärung für die Abnahme des Kohlenstoffgehalts gegeben. Durch das Umrühren wird eine Vereinigung der allmählich immer mehr stahlartig und schweißbar werdenden Eisentheilchen zu größeren Körnern verursacht und hierdurch die Berührungspunkte des Stahls mit der Schlacke vermindert, also auch ihre Einwirkung auf einander gemäßigt. Das Aufkochen nimmt ja auch von jetzt an immer mehr ab; die Schlacke breitet sich auf dem Boden aus, während einzelne Stahltheile sich aus ihr erheben, so daß sie jetzt zum erstenmal seit dem Ende der zweiten Periode der Einwirkung der Luft ausgesetzt ist. Die Essenklappe wird kurz vor dem Ende dieser Periode etwas herabgelassen, um das Einströmen der Luft zu mäßigen. Fünfte Periode. Beim Luppenmachen beeilt sich der Puddler so viel als möglich, während die Klappe fast ganz geschlossen ist. Bei aller Vorsicht kann aber dennoch eine Entkohlung nicht ganz vermieden werden; sie zeigt sich am stärksten bei den zuletzt aus dem Ofen kommenden Luppen, indem sie immer weniger hart als die ersten sind. Doch schreibt der Verf. auch diese Wirkung nicht allein der Luft zu; da die Stahlmassen beim Umwälzen in der Schlacke sich mit dieser wie mit einem Firniß überziehen, so hält er es für wahrscheinlich, daß die Entkohlung vielleicht eben so sehr durch die länger fortdauernde Einwirkung der Schlacke, wie durch den Einfluß der Luft bewirkt wird. Diese Einwirkung dauert noch fort bis zum Zangen unter dem Hammer, wie es die Flammen von Kohlenoxyd beweisen, welche während dieser Manipulation aus den Luppen hervorbrechen. – Wenn man übrigens berücksichtigt, wie in kurzer Zeit die Luppen fertig werden, und daß unterdessen die Klappe geschlossen ist, so wird es unwahrscheinlich, daß durch die Luft hierbei ein beträchtlicher Abgang bewirkt wird. Eine Ursache zum größeren Verlust liegt darin, daß die Eisentheilchen durch die ganze Schlackenmasse zerstreut waren und deßhalb theilweise beim Luppenmachen selbst einem aufmerksamen Arbeiter entgehen können. Der gesammte beim Stahlpuddeln nach dem beschriebenen Verfahren eintretende Abgang hat unzweifelhaft seinen Grund theils in dem Ausscheiden von 5 bis 6 Procent Kohlenstoff, Mangan und Silicium (und Sand), theils in der während der zweiten Periode stattfindenden Oxydation eines Theils des Eisens, wogegen dasjenige gerechnet werden muß, was durch die aus dem Roheisen austretenden Stoffe reducirt werden kann. Zu diesen Hauptursachen kommen noch zufällige Verluste durch Oxydation während des Verlaufs der Arbeit und durch die in der Schlacke zurückbleibenden Stahltheilchen hinzu. Diese Ursachen müssen beim Herdfrischen jedenfalls einen größeren Abgang bewirken, als beim Puddeln, da hier mit Ausnahme der zweiten Periode die Einwirkung der Luft verhindert und die Temperatur viel regelmäßiger erhalten werden kann. – Wenn man beim Puddeln rasch einschmilzt und leichtflüssiges Roheisen wählt, so wird man ein dem Gewicht des Roheisens gleiches Gewicht Stahl aus dem Ofen erhalten können. Fassen wir die bisherigen Resultate des Stahlpuddelprocesses zusammen, so ergibt sich: 1) Daß hierzu leichtflüssiges Roheisen erforderlich ist. Die grauen graphitreichen Sorten sind in dieser Beziehung am vorzüglichsten, doch kann man auch Gemenge von graphitreichem mit halbirtem und etwas weißem Roheisen verwenden. 2) Das Roheisen wird anfangs vollkommen flüssig. Während des Ueberganges in den flüssigen Zustand ist es der oxydirenden Einwirkung der Luft ausgesetzt, es wird daher ein Theil des Eisens oxydirt, der nun mit einem großen Theil des Siliciums und Mangans sich zu einem Silicat vereinigt und als Schlacke niederschmilzt; dagegen wird der Kohlenstoff im Eisen concentrirt, indem er fast vollständig in den chemisch gebundenen Zustand übergeht, wodurch also das Eisen weiß, kohlenstoffreicher und folglich leichtflüssiger wird. 3) Während des Einschmelzens bedeckt sich das Eisen mit basischer Schlacke, welche fast nur aus einem Eisensilicat besteht, und theils von dem Zuschlag von Hammerschlag und Walzensinter, theils von dem beim Einschmelzen oxydirten Eisen geliefert wird. Da das Eisen von nun an mit Schlacke bedeckt und also von der Luft abgeschlossen ist, wird das Frischen nur durch die Einwirkung der Schlacken bewirkt. Die Entkohlung schreitet anfangs, so lange der Satz vollkommen flüssig ist, sehr langsam fort; man befördert sie, indem man durch eine passende Abkühlung die Masse eindickt. 4) Die Luft kann während der ganzen Dauer des eigentlichen Frischprocesses nur zufällig zum Eisen gelangen; selbst während des Luppenmachens dauert vielleicht neben der directen Einwirkung der Luft noch die Wirkung der Schlacke fort. 5) Wegen der stark basischen Natur der Schlacken wird der Stahl leicht weich, indem die Entkohlung leicht noch weiter fortschreitet, wenn die Eisentheilchen, nachdem sie schweißbar geworden sind, noch lange der Wirkung der Schlacke ausgesetzt bleiben. 6) Auch auf die Reinigung des Eisens von den übrigen Bestandtheilen des Roheisens, welche von der Entkohlung wohl unterschieden werden muß, kann die basische Beschaffenheit der Schlacke ungünstig einwirken. Wir haben gesehen, daß während des Einschmelzens und auch noch in der dritten Periode, wo der Satz noch völlig flüssig ist, das Silicium und Mangan viel rascher als der Kohlenstoff aus dem Eisen austreten. Weiter unten wird gezeigt werden, daß wenn schwefelhaltiges Roheisen lange genug mit vollkommen flüssiger basischer Schlacke umgerührt wird, der Schwefel aus dem Eisen austritt, indem er sich als ein Sulfosilicat in der Schlacke aufzulösen scheint. Ebenso haben schon vor längerer Zeit wiederholte Versuche, namentlich die von Berthier angestellten, gezeigt, daß beim Durcheinanderrühren von flüssigem Roheisen mit Schlacken der Phosphor sich oxydirt und eben so schnell wie das Silicium in die Schlacke übergeht. Da endlich auch die Untersuchung des Rives'schen Frischverfahrens während der analogen Perioden ein hiermit übereinstimmendes Resultat geliefert hat, so scheint es erwiesen zu seyn, daß der völlig flüssige Zustand des Satzes die Ausscheidung der hauptsächlichsten Verunreinigungen des Roheisens befördert, indem diese gewissermaßen von der Schlacke angezogen werden, während er verhindert, daß die ganze Masse der in den Schlacken enthaltenen Oxyde mit dem Eisen in die anhaltende Berührung kommt, welche zur Entkohlung erforderlich ist. Also wird ein heißer Ofengang, ein vollkommen flüssiger Zustand des Satzes und ein mittlerer Gehalt der Schlacke an Oxyden des Eisens die Reinigung des Eisens befördern und die Entkohlung verzögern, während durch einen zu geringen Hitzegrad und eine zu basische Schlacke die Entkohlung auf Kosten der Reinheit beschleunigt wird. Auch bei der späteren Bearbeitung der Luppen wird eine entkohlende Wirkung durch die in ihnen noch enthaltene Schlacke unter gewissen Beschränkungen um so mehr zu befürchten seyn, je weniger flüssig und je stärker basisch die Schlacke ist. Ein heißer Ofengang und eine gute Schlacke sind also die Regel für das Stahlpuddeln, ebenso wie für das Rives'sche Rohstahlfrischen. In Beziehung auf die Qualität ergibt sich aus dem Vorhergehenden, daß das Puddeln auf einem Herde aus Hammerschlag und verbranntem Eisen weder das sicherste, noch für alle Eisensorten passendste Verfahren ist.Es wird wohl nicht nöthig seyn zu bemerken, daß man die Folgerungen aus einzelnen chemischen Analysen nicht zu sehr verallgemeinern darf. Man wird z.B. selbst bei Zusatz von Hammerschlag aus Roheisen, welches mehr Silicium enthält, als dasjenige, auf welches sich meine Analysen beziehen, eine weniger entkohlende Schlacke erhalten.Anm. d. Verf. Doch macht die Einrichtung des Ofens und die Eigenthümlichkeit der Arbeit selbst jede Abänderung möglich, von welcher sich eine Verbesserung hoffen läßt, und zwar ohne die Kosten des Ausbringens unverhältnißmäßig vermehren zu müssen. Um anstatt eines etwas weichen Stahles aus denselben Roheisensorten härtern und homogenern Stahl zu erzeugen, wird man den Herd aus den Schlacken von der Arbeit selbst aufführen und Zusätze hinzufügen müssen, durch welche sie flüssiger und roher erhalten werden und eine Zusammensetzung bekommen, welche mit derjenigen der Schlacken vom Herdfrischen übereinstimmt. Wenn außerdem der Ofen heiß erhalten wird, so wird man beim Puddeln nicht nur ein Product erhalten können, welches von gleicher Qualität wie der alte mit Holzkohlen erhaltene Rohstahl ist, sondern man wird dieses, wie es die Erfahrungen einiger Hütten schon bestätigt haben, auch wenigstens ebenso regelmäßig erhalten. Man kann nicht glauben, daß, um diese Bedingungen zu erfüllen, Zusätze von so complicirter Mischung nöthig sind, wie sie von verschiedenen Seiten vorgeschlagen wurden, wenn man bedenkt, mit wie einfachen Mitteln beim Herdfrischen die Schlacke verbessert wird – bald durch etwas Quarz oder Thon, bald durch etwas Hammerschlag – oder, wenn man sieht, wie einige Hütten, welche dieselben Mittel angewendet, ihrem Fabricat einen unveränderlichen Ruf erhalten haben, inmitten der vielen sehr häufig zweifelhaften Producte, welche unter dem Namen Stahl in den letzten Jahren den Markt bevölkert haben. Was die flüssige Beschaffenheit und die entkohlende Wirkung der Schlacke betrifft, so sind wenigstens einige der vorgeschlagenen Zusätze rationell unzulässig; doch bleibt es zweifelhaft ob sie unter den gewöhnlichen Verhältnissen als Reinigungsmittel kräftiger wirken als einfache Eisenschlacken. So werden die verschiedenen Mischungen von Kochsalz, Braunstein und Thon, welche in der vierten Periode in den Ofen gebracht werden, vor allem dazu dienen, die namentlich bei manganarmem Eisen fast nur Eisen enthaltende und basische Schlacke flüssiger, weniger entkohlend und der Herdfrischschlacke ähnlicher zu machen. Wenn ein solches Gemenge wie gewöhnlich in der vierten Periode, d.h. während des Aufkochens zugesetzt wird, so wird hierdurch ohne Zweifel eine stärkere Gasentwickelung bewirkt werden. Der Sauerstoff, welcher durch die Hitze aus dem Braunstein ausgetrieben und die Dämpfe in welche das Kochsalz verwandelt wird, vermehren die Gasentwickelung, welche den Satz in die Höhe treibt. Der Sauerstoff entweicht indessen zu schnell, um eine erhebliche Einwirkung auf die zu verschlackenden Stoffe ausüben zu können; und das Kochsalz ist zu flüchtig und seines geringen spec. Gewichts wegen zu schwer mit der Schlacke zu vermischen, um auf das Eisen selbst einwirken zu können. Vor allem aber muß das Eisen in dieser Periode schon in einem solchen Zustande der Reinheit sich befinden, daß die reinigende Wirkung dieses Zusatzes bezweifelt werden muß, wenn es auch nicht geläugnet werden kann, daß er einen physikalischen und mechanischen Einfluß ausüben muß. – Anders würde es sich verhalten, wenn der Zusatz am Anfang der Arbeit gemacht würde, da alsdann das Manganoxydul und die geringe Menge Natron, welches in die Schlacke überginge, dieses ein größeres Vereinigungsstreben zum Schwefel, Phosphor und den übrigen Verunreinigungen geben würde; alsdann würde aber die Wirkung der Kochsalzdämpfe, welche während der Schmelzung entstehen, und der aus dem Braunstein entwickelte Sauerstoff verloren gehen. Was so eben über das am häufigsten angewendete Gemenge gesagt ist, gilt ebenso für die übrigen Zusätze, welche in Vorschlag gebracht sind, wie Flußspath, Alkalisalze, unterchlorigsaure Salze, Salpeter, Chlormetall u.s.w. Bei dem Verfahren, welches wir ausführlicher untersucht haben, geschah der Zusatz von gaarenden Zuschlägen zu Anfang beim Einsetzen des Eisens. Dieses Verfahren wird nicht überall ausgeführt; in einigen deutschen und einigen französischen die letzteren nachahmenden Hütten wird nach jeder Charge der Herd durch einige Eimer Wasser abgekühlt um die Reparatur zu erleichtern, und das Eisen ohne Zusätze eingesetzt. Wenn das Eisen eingeschmolzen ist, wird das Register einige Augenblicke herabgelassen; obgleich alsdann immer etwas Schlacke vorhanden ist, welche durch die oberflächliche Schmelzung der Herdsohle und der Wände entstand, so ist dieß doch nicht ausreichend, weder zum Frischen noch zum Schutz des Eisens vor der Oxydation. Man setzt daher Schlacken zu, gewöhnlich Schweißofenschlacken, deren Menge 1) von dem mehr oder weniger flüssigen Zustande des Eisens, 2) von der im Ofen herrschenden Hitze, 3) von der Menge schon vorhandener Schlacke abhängig ist. Diese Schlacken werden in kleinen Mengen allmählich zugesetzt und hierdurch der Satz in teigigen Zustand versetzt; man öffnet alsdann die Klappe und steigert die Hitze, so daß der Satz wieder flüssig wird und das Aufkochen beginnt. Wenn man mit diesem Zusatz von Schlacken aufgehört hat, und zuweilen wenn die Masse wieder zu schmelzen und aufzukochen beginnt, werden 2, 3 bis 4 Kilogr. von einem Gemenge von 2 Th. Kochsalz mit 1 Th. Braunstein eingetragen. Von diesem Zeitpunkt an wird die Arbeit wie gewöhnlich ausgeführt. Dieß Verfahren muß wegen der durch die kalten Schlacken bewirkten Abkühlung häufig dieselben Uebelstände hervorrufen, die, wie bei der Betrachtung der dritten Periode ausgeführt ist, aus einem zu heißen oder zu kalten Gange des Ofens entspringen, so daß ein ungleichartiger eisenähnlicher Stahl entsteht und ein starker Abgang stattfinden wird. Daß dieß nicht bloß eine theoretische Ansicht ist, hat dem Verfasser die eigene Erfahrung bewiesen. – Außerdem wird durch die kalten Schlacken der Satz zu einer Zeit abgekühlt und verdickt welche dadurch ausgezeichnet ist, daß aus dem flüssigen Eisen die hauptsächlichsten Verunreinigungen austreten; es tritt also gleichzeitig mit der Reinigung des Eisens die Entkohlung ein. Reines Siegener Eisen zwar wird ohne großen Nachtheil für die Reinheit des Products auf diese Weise verarbeitet werden können; für unreine Sorten ist aber ohne Zweifel das gleichzeitige Einschmelzen des Eisens mit der Schlacke und das Umrühren bei allmählich abnehmender Temperatur geeigneter, sowohl wegen der Qualität des erhaltenen Productes, als auch in Betreff der Productionskosten. (Der Schluß folgt im nächsten Heft.)