Einfluss des Puddelns auf das Schweissen mit besonderer Berücksichtigung des Maschinenpuddelns; von R. Howson. Vgl. C. W. Siemens 1868 190 203. Jordan und Williams 1874 214 163. Ledebur 1875 216 78. Howson, über den Einfluß des Puddelns auf das Schweißen. Bekanntlich sind nur diejenigen Metalle schweißbar, welche beim Uebergang aus dem festen in den flüssigen Zustand ein Stadium durchlaufen, in welchem sie zäh und teigartig sind. Man rechnet hierzu in der Regel nur Eisen, Platin und Gold. Platin und Gold schweißen, wenn sie den erforderlichen Temperaturgrad erreicht haben, unter allen Umständen, weil beide unoxydirbar sind, ihre Oberfläche also während des Erhitzens keine chemische Veränderung erleidet. Mit dem Eisen verhält sich dies nicht so; dasselbe bedeckt sich, wenn es unter Zutritt der Luft auf Schweißhitze gebracht wird, mit einer Oxydschicht, die außerordentlich schwer schmelzbar ist und dem Schweißen hindernd im Wege steht. Die nachfolgend aufgeführten, leicht auszuführenden Versuche mögen dies bestätigen: I) Feilt man an zwei Stücken Gußstahl je eine Fläche glatt ab, legt die beiden Stücke mit den glatten Flächen auf einander, bindet sie mit Draht fest zusammen, verschmiert die außen sichtbare Fuge, welche beide Stücke von einander trennt, ringsherum mit feuerfestem Thon und bringt das so gebildete Paket in einem gewöhulichen Schmiedefeuer auf Schweißhitze, hämmert es dann eine kurze Zeit lang mit einem Vorhammer gleichmäßig durch, so wird man auf seiner Bruchfläche nirgends eine Schweißnaht entdecken. Beide Stücke sind eins geworden, weil die Erhitzung der Schweißflächen vor sich ging unter Ausschluß der atmosphärischen Luft. II) Erhitzt man die beiden Stücke Gußstahl, nachdem, wie oben, vorher von jedem eine Seite abgefeilt worden ist, getrennt von einander in einem Schmiedefeuer bis zur erforderlichen Temperatur, legt alsdann die abgefeilten Flächen auf einander und hämmert beide Stücke zusammen, so wird entweder keine oder nur eine sehr mangelhafte Schweißung entstehen. Die beim Erhitzen auf der ganzen Oberfläche der Stücke entstandene Oxydschicht verhindert dieselbe. III) Wiederholt man das Experiment, wie unter I angegeben, mit der einzigen Abänderung, daß man vor dem Auseinanderlegen der beiden Stücke die abgefeilte Fläche des einen derselben mit reinem gepulvertem und geschlämmtem Eisenoxyd bepinselt, so wird ebenfalls nur unvollkommene oder gar keine Schweißung eintreten. In den Fällen II und III offenbart sich genau dieselbe Wirkung. Wir haben nun aber ein einfaches, leicht wirkendes Mittel, um die bei der Bearbeitung des Eisens in hoher Temperatur auf seiner Oberfläche entstehende Oxydschicht zu beseitigen. Dies ist die Kieselsäure oder, um die Form zu wählen, in welcher uns dieselbe am leichtesten zugänglich und am handlichsten ist, der Quarzsand. Die Kieselsäure bildet mit den Eisenoxyden leicht schmelzbare chemische Verbindungen, sogen. Schlacken. Wiederholt man daher die Experimente II und III, genau wie oben angegeben, nur mit der Abänderung, daß man vor dem Zusammenlegen der Stücke die eine gefeilte Fläche mit einer dünnen Schicht feinen Sandes bestreut, so werden die gebildeten Oxydschichten mit dem Sand zusammenschmelzen und während des Hämmerns als leichtflüssige Schlacke allerseits weggespritzt werden, so daß die hierdurch blank werdenden Berührungsflächen in unmittelbaren Contact mit einander kommen und zusammenschweißen werden. Wollte man bei dem Versuche I die Berührungsflächen durch eine Sandschicht trennen, so könnte dies nur schädlich wirken, weil keine Oxydschicht vorhanden ist, und die Schweißung würde, ähnlich wie durch die reine Oxydschicht, unvollständig vor sich gehen. Nach Obigem erscheint es auffallend, daß wir das Schmiedeisen ohne hinzugefügtes Flußmittel und ohne Abschluß der Luft Paketiren und schweißen sehen. Hierbei tritt jedoch ein anderer Umstand ins Mittel. Das Schmiedeisen enthält sein Flußmittel in sich selbst — einmal dadurch, daß das zur Herstellung des Schmiedeisens zur Verwendung kommende Roheisen gewöhnlich ziemliche Quantitäten Silicium enthält, dann durch den Kieselsäure- und Phosphorgehalt des Futters der Puddelöfen, und überhaupt durch seine ganze Fabrikationsmethode ist dasselbe, nicht nur in seinem Innern (in den Zwischenräumen der Fasern), sondern auch auf der Oberfläche mit kieselsauren (auch phosphorsauren) Eisenverbindungen geschwängert, welche beim Schweißen als Flußmittel dienen. Diese verbinden sich mit den beim Erhitzen der Schmiedeisenstäbe auf deren Oberfläche neu entstehenden Oxydschichten, und diese neue Verbindung (Schlacke) wird beim Hämmern oder Walzen im flüssigen Zustand ausgespritzt. Wir sehen also, daß der Einfluß der Kieselsäure bezieh. des Sandes sich wie ein rother Faden durch die gesammte Eisenfabrikation hinzieht. Betrachten wir nun die Rolle etwas näher, welche die Kieselsäure beim Puddeln spielt. Der Puddelproceß ist ein Schweißproceß vom Augenblick des Luppenbildens an, und da, wie aus Vorstehendem erhellt, zu jeder guten Schweißung, welche unter Zutritt der Luft stattfinden soll, ein Flußmittel erforderlich ist, so muß zur Erzielung eines gut geschweißten Eisens im Puddelofen während des Luppenmachens eine leichtflüssige Schlacke vorhanden sein, welche auf dem Gang der Luppe zum Hammer und während des Hämmerns noch nicht erstarrt. Denn nur dann findet vollständige Schweißung statt, wenn beim Hämmern alle in den Zwischenräumen der Luppe befindlichen Schlackentheilchen rein ausgespritzt werden, damit sich die blanken Eisenflächen berühren. Man erinnert sich noch der Schwierigkeiten, welche die Puddelarbeit anfänglich zu überwinden hatte, und der unzähigen angepriesenen Zusatzmittel zur Verbesserung des Eisens. Mit Ausnahme derer, welche den Zweck hatten, das Eisen stahlartig zu machen, werden sie alle wohl nur dazu beigetragen haben, die Leichtflüssigkeit der Schlacke zu erhöhen. Dieselben wurden gewöhnlich gegen das Ende des Processes zugesetzt, und dies mit Recht, weil sie sonst das Wegschmelzen des Futters veranlaßt hätten, während sie sich blos mit der schon geschmolzenen Schlacke mischten und mit ihr vereint die Luppe durchdrangen. Es bleibt zu erwägen, ob diese Methode sich nicht auch für rotirende Puddelöfen eignen würde, um die übermäßige Hitze in denselben unnöthig zu machen. Reinstes Eisenoxyd ist das beste Futter für rotirende Puddelöfen, wegen seiner Feuerbeständigkeit, und weil es die Unreinheiten des Eisens begierig aufnimmt. Das Eisenoxyd wirkt indessen gegen das Ende des Puddelprocesses eben wegen seiner Feuerbeständigkeit schädlich auf die Luppenbildung. Man pflegte wohl im Anfang etwas unreine kieselige Schlacke in den Puddelofen zu werfen, um einen gewissen Grad von Leichtflüssigkeit und ein Schlackenbad zu erzielen, in welchem sich das Eisen hin- und her bewegt. Es steht indessen außer Frage, daß die Qualität der erzeugten Luppe um so besser ist, je reiner die Schlacke war. Man ist daher genöthigt, während des Luppenmachens eine äußerst intensive Hitze in dem Puddelofen zu unterhalten, um ein einigermaßen flüssiges Schlackenbad zu haben. Hieraus entstehen aber folgende Uebelstände: Die in den Zwischenräumen und auf der Oberfläche der Luppe abgelagerte, sehr strengflüssige Schlacke erstarrt, wenn die Luppe den Puddelofen verlassen hat, sehr schnell; die Luppe bleibt unganz, zerfällt häufig schon auf dem Weg zum Hammer und bleibt nach dem Hämmern voll von Schweißnähten. Nebenbei wird durch die enorm hohe Temperatur das Futter und der Ofen sehr bald zerstört und beide erheischen häufige, kostspielige Reparaturen. Wirft man dagegen einige Handvoll Sand in den Puddelofen, wenn das Eisen anfängt, sich zu ballen, so kann dies nur vortheilhaft sein, ohne die Qualität der Luppe zu verschlechtern. Man vermeidet dadurch die hohe Temperatur, Futter und Ofen werden nur wenig angegriffen, und die Luppe füllt sich mit dünner, leichtflüssiger Schlacke. Als Beweis dafür, daß dadurch die Qualität des Eisens nicht verschlechtert wird, mögen die Resultate der beiden nachstehend verzeichneten Versuche dienen. I) Eine kleine Quantität geschmolzenes Cleveland-Roheisen von etwa 1,25 Proc. Phosphorgehalt wurde unter Zusatz von etwas Hammerschlacke in einem bedeckten Schmelztiegel ungefähr ¼ Minute lang heftig geschüttelt und dann analysirt. II) Der Versuch I wurde ganz ebenso wiederholt, mit der Abänderung, daß anstatt reiner Hammerschlacke ein Gemenge von 80 Proc. Hammerschlacke und 20 Proc. Sand zugesetzt wurde. Das Resultat der Analysen war folgendes: Versuch I. Versuch II. Kohlenstoff 2,40 Proc. 3,00 Proc. Silicium Spuren Spuren Phosphor 0,13 Proc. 0,04 Proc. Es geht hieraus hervor, daß durch den Zusatz von Sand die größere Abnahme an Phosphorgehalt erzielt worden und daß dieselbe wohl eher der lebhaften Bewegung der geschmolzenen Masse, als der hohen Temperatur zuzuschreiben ist. Es führt dies zu dem Schlüsse, daß eine verbesserte, namentlich auf die Bewegung der zu verarbeitenden Massen gerichtete Construction des rotirenden Puddelofens, sowohl in Bezug auf die Qualität des Productes als auf die Erhaltung des Ofens, bessere Resultate liefern wird als die große Hitze. Was die Möglichkeit betrifft, Fertigeisen innerhalb gewisser Grenzen ohne Paketirung herzustellen, so mag hier auf die bisher bei Hopkins, Gilkes und Comp. in Middlesbrough erzielten Resultate verwiesen werden. Wie das Ergebniß bei Verarbeitung großer Massen sein wird, vermag nur die Anlage einer kostspieligen Maschinerie zu entscheiden. (Nach Engineering, März 1877 S. 237.) —r.