Eisen

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Eisen

(Roheisen, Fluß- und Schweißeisen), Stahl (Fluß- und Schweißstahl). Die ungeheure Bedeutung des Eisens für unsre gesamten Zustände bedarf keiner Auseinandersetzung: sie liegt offen zu Tage. Das E. ist der Stoff, in welchem die wichtigsten Schöpfungen unsrer Industrie sich verkörpern, ohne welchen eine Technik wie die heutige ganz undenkbar wäre. Auch der auf tiefster Kulturstufe stehende Wilde schätzt ein Stückchen E. hoch; seinen ganzen Wert aber entfaltet es erst unter den Händen ernst arbeitender, strebsamer Völker.

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Ist doch die Hebung und Verwertung dieses Mineralschatzes selbst schon eine schwere und harte Arbeit für Hand wie Kopf, und unausgesetzt sinnen und mühen sich die tüchtigsten Fachleute um Auffindung besserer und leichterer Methoden zur Ausbringung des Metalles aus seinen Erzen, zu seiner Reinigung und Veredlung. Das E. findet sich gediegen (Meteoreisen) auf der Erde nur äußerst selten; in dem platinführenden Sande Sibiriens in kleinen Körnern, als zusammenhängende größere Masse in Kanada und endlich über die ganze Erde verstreut ¶

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in den aus dem Weltenraume stammenden Meteoriten. Dagegen kommt es in größter Menge mit Sauerstoff, nächstdem mit Schwefel verbunden vor, in welch letzterer Gestalt es für die Metallgewinnung außer allem Betracht bleibt. Schon in den frühesten Zeiten war das E. bekannt und benutzt, freilich noch in sehr beschränktem Maße. Die Kunst des Ausschmelzens scheinen die europäischen Völker schon aus ihrer Urheimat Asien mitgebracht zu haben. In Indien wird seit den ältesten Zeiten nicht nur E., sondern selbst der vorzüglichste Stahl erzeugt.

Deutsche und nördlichere Völker waren gute Schmiede, ohne bei Griechen oder Römern gelernt zu haben. Über ganz Afrika findet sich eine ureinheimische kleine Eisenindustrie überall, wo Eisensteine vorkommen, und ihre Erzeugnisse - hauptsächlich Feldhacken und Lanzeneisen - bilden einen der Hauptartikel des afrikanischen Binnenhandels. Dort wie auch in Indien u. s. w. ist die Verhüttung auf erster Kindheitsstufe stehen geblieben: ein winziger von Lehm gewölbter Ofen zur Aufnahme von Erz und Kohlen bildet mit dem kleinen durch Hand oder Fuß getriebenen Gebläse den ganzen Apparat.

Auch in Europa blieben bis in das Mittelalter die Frischöfen noch Zwerge gegen unsre heutigen Anlagen. Solche kleine Anstalten waren aber für kleinen Verbrauch gerade passend, denn sie lieferten sofort gutes, zum Verschmieden brauchbares E. in Gestalt eines teigigen Klumpens; zum Schmelzen konnte das Metall bei der geringen Hitze niemals gelangen, und so hat denn auch in früheren Zeiten bis in das Mittelalter hinein Niemand einen Begriff von flüssigem E. haben können.

Erst als man größere Massen auf einmal zu bewältigen und auch strengflüssigere Erze zu verwerten suchte, deshalb die Öfen immer höher und weiter baute und kräftige von Wasser getriebene Gebläse anwandte, bekam man geschmolzenes E., gewiß anfänglich zu großer Verlegenheit, da dieses erflossene Metall für die Schmiedearbeit ganz unbrauchbar war. Indes man lernte die vermeintlichen Fehler dieses Roheisens verbessern durch Feuer und Hammer, und hatte nun nicht nur einen Weg gefunden zur Erzeugung größerer Massen, sondern außerdem noch ein für Gießereizwecke äußerst wertvolles Material gewonnen. Man kannte nun das E. in dreierlei wesentlich verschiednen Modifikationen, als Schmiedeeisen, Roheisen oder Gußeisen und als Stahl. - Alle im Handel vorkommenden Eisensorten enthalten Kohlenstoff, von dessen Menge wesentlich die Eigenschaften des Eisens abhängig sind.

Eisen mit 0,1 bis 0,4 oder selbst 0,6% Kohlenstoff wurde bis in die neueste Zeit als Schmiedeeisen (frz. fer, engl. softiron) bezeichnet, welchem als hauptsächliche Eigenschaften folgende zugeschrieben werden. Es mußte sich rotglühend leicht mit dem Hammer bearbeiten, weißglühend schweißen (Vereinigen zweier Stücke) lassen. Wird es glühend in kaltes Wasser getaucht, so darf keine Veränderung der ursprünglichen Weichheit eintreten. Es wurde in größeren Massen als unschmelzbar bezeichnet. Frischer Bruch sollte sehniges oder hakiges Gefüge zeigen. - Als Stahl, frz. acier, engl. steel, galt alles E. mit 0,4 oder 0,6-2% Kohlenstoff. Stahl sollte sich schmieden, schweißen und schmelzen lassen. (Die Schweißbarkeit ist um so größer, je kleiner, die Schmelzbarkeit um so größer, je größer der Kohlenstoffgehalt.) Hauptmerkmal war und ist die Härtbarkeit; glühender Stahl in Wasser getaucht, nimmt bedeutend an Härte zu. Der Bruch sollte immer feinkörniges Gefüge und mögliche Gleichförmigkeit zeigen. - Als Roheisen (frz. fer fonde; engl. pig-iron) wurden endlich alle Eisen Sorten angesehen, welche 2-5% Kohlenstoff enthielten, sich nicht schmieden und schweißen, nur wenig härten, aber leicht schmelzen ließen. - Hiernach war nach der älteren Auffassung das Handels-Roheisen die kohlenstoffreichste, einmal flüssig gewesene Modifikation; das Schmiedeeisen die kohlenstoffärmster nie flüssig gewesene; Stahl endlich eine Modifikation mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, die bei der Herstellung flüssig oder auch nicht flüssig gewesen sein konnte. Durch die neueren und

Einteilung des Handelseisens

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Diese Einteilung soll auch für die weitere Besprechung beibehalten werden. ¶

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neuesten Fortschritte im Eisenhüttenwesen sind die angegebenen Grenzen und die Merkmale zum Teil stark verwischt worden. Schmiedeeisen z. B. wird in großen Massen in flüssigem Zustande erhalten und erscheint dann auf dem Bruche stahlartig. Die alte Einteilung genügte nicht mehr. Bei Gelegenheit der Weltausstellung in Philadelphia 1876 ist die umstehende Einteilung der Handelssorten des Eisens getroffen und seither allgemein angenommen worden. - Roheisen. - Darstellung. - Das Roheisen wird durch den Hohofenprozeß aus den Eisenerzen erzeugt.

Die wichtigsten Eisenerze sind: Magneteisenstein, hauptsächlich aus Oxyd und Oxydul bestehend, liefert im reinen Zustande 72% des besten Eisens. Von ihm stammt hauptsächlich das geschätzte schwedische E. her. Verbreiteter ist der Hämatit, Eisenoxyd, 70% Metall enthaltend, der bald als Eisenglanz, bald als Roteisenstein auftritt. Hauptfundorte für Eisenglanz sind Schweden, Lappland und die Insel Elba. Der Roteisenstein ist am meisten in Deutschland, Frankreich und England verbreitet; Bezeichnungen: roter Glaskopf und, bei Beimengungen von Thon, thoniger Roteisenstein.

Brauneisenstein ist dasselbe Oxyd, aber als Hydrat, mit chemisch gebundenem Wasser, darum nur 50-60 Gewichtsprozente Metall gebend. Bohnerz ist thoniger Brauneisentein ^[richtig: Brauneisenstein], der sich in Körnern von Erbsen- bis Bohnengröße in Süddeutschland, am Harz, der Schweiz, Südfrankreich abgelagert findet. Zu den Oxyden tritt auch ein Salz des Eisens, das kohlensaure Oxydul, das zwar nur bis 48% Metall ergibt, aber wegen seiner leichten Verhüttung doch gern verwendet wird. Es erscheint als Spateisenstein und in Form von Kugeln und Nieren als Sphärosiderit.

Hierher gehören in erster Linie der thonige Eisenstein und der Kohleneisenstein, welche für England die wichtigsten Erze bilden und fast 90% der ganzen Eisenproduktion ergeben. Der Letztere, bekannt unter dem Namen Blackband, läßt sich des bedeutenden Kohlengehaltes wegen leicht verhütten. Er enthält zwar nur 35-40% Eisen. Da aber beim Rösten des Erzes gewöhnlich das Gewicht auf die Hälfte herabsinkt, so entsteht doch ein sehr eisenreiches Erz. Ein andres aus Oxydhydrat bestehendes Erz ist das Sumpferz oder der Raseneisenstein, dasjenige Eisen, welches die Natur nicht nur wachsen ließ, sondern fortgehend noch läßt.

Wenn Quellen sich auf ihrem unterirdischen Laufe mit Kohlensäure sättigen oder durch Verwesung organischer Substanzen entstandene Säuren aufnehmen, so sind sie dadurch befähigt, von den kleinen Eisenerzpartikeln, welche überall im Boden verbreitet sind, etwas aufzulösen. Zu Tage getreten, lassen diese schwachen Eisenwässer das Lösungsmittel verdampfen und demzufolge das Eisen als roten Oxydschlamm ausfallen, der allmälig Steinhärte annimmt. Hauptvorkommen des Raseneisensteins: beinahe auf der ganzen norddeutschen Tiefebene, in der Lausitz, Schlesien, Bruchberg im Harz, in Holland, Dänemark, Rußland.

Die Eisenerze sind niemals rein, d. h. nur allein Verbindungen von Eisen mit Sauerstoff etc. Ganz abgesehen von den fast immer vorhandenen verschiednen Gesteinsarten, die durch die Verhüttung entfernt werden, finden sich meist noch Beimengungen von andern Metallverbindungen (von Mangan, Kupfer, Nickel etc.) oder von Silicium- oder Phosphorverbindungen, welche in einzelnen Fällen dazu dienen können, ein bestimmtes Produkt, ein Eisen von bestimmter Beschaffenheit, entstehen zu lassen, welche aber auch, wenn sie in das Eisen übergehen, eine Verminderung der Qualität bis zur völligen Unbrauchbarkeit herbeiführen können.

Das Ausbringen des in den Erzen verlarvten Eisens im Hochofen geschieht, nachdem die Erze zuvor möglichst vom tauben Gestein geschieden, geröstet oder gewaschen worden, zwar im ganzen in einerlei Weise, doch modifiziert durch Beschaffenheit der zu verarbeitenden Erze und verschiedne andre Umstände. Nach dem Gehalt der Erze an fremden Stoffen bestimmen und bemessen sich die fast immer nötigen Zuschläge an Kalk, Flußspat etc., welche als Flußmittel dienen, nicht für das Metall selbst, sondern für die Schlacken, die immer aus den fremden Stoffen der Erze, aus der Asche des Brennmateriales und allerdings auch aus nicht geringen Mengen Eisenoxyden sich nebenbei als eine Art unreiner Glasflüsse bilden.

Eine angemessene Schlackenbildung gehört aber zur Sache; bildet das erste Reinigungsbad des Metalles. Das Ausbringen geschieht heutzutage mit wenig Ausnahmen in Hochöfen durch Kohks, Steinkohlen und Anthracit, selten Torf, denn die seit Anbeginn verwendete Holzkohle, welche das reinste E. ergibt, ist nachgerade selten geworden und nur noch in waldreichen Ländern wie Schweden und Norwegen in vollem Gebrauch. Die Benennung Holzkohleneisen dient daher einer Ware als sehr gute Empfehlung.

Das nächstgute Brennmaterial ist Kohks, durch Feuer bereits gereinigte Steinkohle, dann Steinkohlen. Der Hochofen ist ein dicker runder Turm, dessen Hohlraum etwas unter der Mitte am weitesten ist; er wird oben durch einen eisernen mit Abführung für die Verbrennungsgase versehenen Hut geschlossen. Erze mit ihren Zuschlägen und Brennmaterial in abwechselnden Schichten füllen den Ofen bis nahe zur oberen Mündung (Gicht) und werden durch Nachschütten beständig ergänzt, sowie der Satz zusammensinkt.

Beständig arbeitende Gebläse führen erhitzte Luft ein, welche an der engsten Stelle nahe über dem tiefsten Punkt des Innern eintritt. Dort findet die größte Wärmeentwicklung statt. Die Umsetzungen, die durch die gewaltige Hitze erregt und unterhalten werden, laufen in der Hauptsache darauf hinaus, daß die Kohle des Brennstoffes dem Eisenerz den Sauerstoff entreißt, während das nunmehr gediegene Metall seinerseits Kohlenstoff aufnimmt und dadurch zu flüssigem Roheisen wird, das aber aus den Erzen, den Zuschlägen, den Steinkohlen immer noch andre Elemente, Schwefel, Phosphor, Silicium, Mangan etc. aufnimmt. Die Arbeit eines Hochofens dauert, wenn nicht politische oder geschäftliche Konjunkturen ihn zum Erlöschen bringen, ununterbrochen fort, bis eine Hauptreparatur sich nötig macht, was nach einem Jahre, oder auch erst nach einer längeren Reihe ¶