Gußstahl,
s. Eisen, S. 420.
5 Wörter, 29 Zeichen
s. Eisen, S. 420.
[* ] (Ferrum), Fe, das nützlichste und verbreitetste aller Metalle, findet sich in zahlreichen Verbindungen und nimmt an der Zusammensetzung der Erdrinde wesentlichen Anteil.
Vorkommen. Eisenerze | ||
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A. Eisenoxyde. | S. | |
1) Magneteisenstein | 404 | |
2) Roteisenstein | 404 | |
B. Eisenhydroxyde. | ||
3) Brauneisenstein | 405 | |
C. Eisenkarbonate. | ||
4) Spateisenstein | 405 | |
5) Thoneisenstein | 405 | |
6) Kohleneisenstein | 405 | |
Die verschiedenen Arten | ||
I. Roheisen | 406 | |
II. Schmiedbares Eisen | 412 | |
A. Schmiedeeisen. | ||
1) Schweißeisen | 414 | |
2) Flußeisen | 418 | |
B. Stahl. | ||
1) Schweißstahl: | ||
a) durch Rennarbeit | 419 | |
b) durch Herdfrischen u. Puddeln | 419 | |
c) durch Glühfrischen | 419 | |
d) durch Zementation | 419 | |
2) Flußstahl: | ||
a) Gußstahl | 420 | |
b) Bessemerstahl: | ||
a ^[α]) saurer Bessemerpr. | 421 | |
b ^[β]) basischer Prozeß | 422 | |
c) Siemens-Martinpr. | 422 | |
d) Siemensscher Erzpr. | 423 | |
Chemische Eigenschaften | 423 | |
Geschichte und Statistik | 425 |
Gediegen findet es sich in Meteoriten, welche außer Eisen auch noch größere oder geringere Mengen von Nickel und Kobalt enthalten; sehr viel seltener ist das gediegene tellurische Eisen, welches zuweilen durch Einwirkung von brennenden Steinkohlenflözen auf Eisenerze entsteht. Fast alle Mineralien und Gesteine enthalten wenigstens Spuren von Eisenverbindungen; sehr allgemein verdanken sie ihre roten, gelben, braunen, dunkelgrünen bis schwarzen Farben einem Gehalt von verschiedenen Eisenverbindungen. Nie fehlt Eisen in der Ackererde, auch im Quell- und Meerwasser ist es nachweisbar, und manche Quellen zeichnen sich durch sehr hohen Eisengehalt aus (Stahlwässer, Eisensäuerlinge). Endlich ist das Eisen auch in den Organismen ein nie fehlender Bestandteil und findet sich namentlich stets im Blattgrün und Blutrot.
Manche Eisenverbindungen treten in großen Massen auf, aber nicht jede natürliche Eisenverbindung kann zur vorteilhaften Darstellung des Eisens dienen, sondern man verwendet nur diejenigen Fossilien als Eisenerze, welche in dem Grad eisenhaltig und frei von schädlichen Beimengungen sind, daß daraus ein brauchbares Produkt mit ökonomischem Gewinn erzeugt werden kann. Als eigentliche Eisenerze kommen fast nur die oxydischen natürlichen Eisenverbindungen in Betracht; in untergeordneter Menge wird in der Neuzeit auch das aus dem häufig vorkommenden Eisenkies (FeS2 ) durch Röstung erhaltene Eisenoxyd auf Eisen verschmolzen. Die wichtigsten Eisenerze sind die folgenden:
1) Magneteisenstein (Magneteisenerz, Magnetit, Eisenoxydoxydul) FeO, Fe2O3 , Fe3O4 ist in reinem Zustand das reichste Eisenerz und enthält 72,4 Proz. metallisches Eisen. Das Magneteisenerz findet sich kristallisiert, körnig-kristallinisch eingesprengt, sandig, meist aber derb und in mächtigen Lagerstöcken im ältern kristallinischen Massen- und Schiefergebirge, seltener auf Gängen. Es ist eisenschwarz mit schwarzem Strich und Metallglanz.
Seine Dichtigkeit erschwert die Reduktion und die Kohlung; es muß deshalb vor dem Verschmelzen sorgfältig geröstet werden. Die Menge der Gangart ist gewöhnlich nur gering; der Eisengehalt des Erzes beträgt meist 40-60 Proz. Das Erz liefert, wenn es nicht etwa mit Apatit (phosphorsaurem Kalk) oder Schwefelmetallen verunreinigt ist, ein sehr reines, ausgezeichnetes Eisen Hauptfundorte sind: Norwegen (Arendal), Schweden (Dannemora), Finnland, Lappland, Ural, Algerien, Kanada und die Vereinigten Staaten (New Jersey, Oberer See). Nur in untergeordneter Menge findet es sich in Deutschland, z. B. in Schmiedeberg (Schlesien), Berggießhübel (Erzgebirge) etc.
Fundorte | Eisenoxyd Proz. | Eisenoxydul Proz. | Verschiedene Bestandteile Proz. | Bemerkungen |
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Arendal | 73.84 | 21.48 | 2.00 Mangan | schalige Struktur |
2.68 Kieselsäure | ||||
Dannemora | 75.27 | 24.73 | 0.15 Bergart | kristallisiert |
Gellivara (Lappland) | 69.40 | 28.35 | - | derb |
Arendal | 68.03 | 29.25 | 2.45 Bergart | derb |
Berggießhübel | 67.95 | 29.92 | 1.86 Bergart | kristallisiert |
Dannemora | 62.06 | 28.42 | 1.44 Magnesia | |
0.07 Eisensulfid | ||||
7.60 Bergart | ||||
Schmiedeberg | 54.82 | 24.67 | 5.94 Thonerde | |
4.40 Calciumkarbonat | ||||
6.70 Eisensulfid | ||||
3.18 Bergart |
Dem Magneteisenstein schließt sich der in New Jersey (Vereinigte Staaten) vorkommende Franklinit (RO, R'2O3 ; R = Fe, Zn und R' = Fe, Mn) an; derselbe enthält neben ca. 45 Proz. Eisen 20 Proz. Zink und wird nacheinander auf Zink und Eisen (Spiegeleisen) verarbeitet.
2) Roteisenstein (Roteisenerz, Eisenoxyd) Fe2O3 enthält im reinen Zustand 70 Proz. Eisen; mit demselben gemeinschaftlich treten häufig auch andre Eisenerze (Magneteisen, Brauneisen, Spateisen) auf. Die Gangarten bestehen aus Kalkspat, Dolomit, Quarz oder Thon, und von den Verunreinigungen sind
Schwefelkies und Apatit die gewöhnlichsten. Der durchschnittliche Eisengehalt des Roteisenerzes beträgt 30 bis 45 Proz.; der Gehalt steigt jedoch zuweilen viel höher und beträgt z. B. bei den Erzen vom Obern See 65-66 Proz. Das Roteisenerz kommt in verschiedenen Varietäten vor: kristallisiert als Eisenglanz in stahlgrauen bis eisenschwarzen, metallglänzenden, oft irisierenden Kristallen, oder in blätterig-schuppigen Kristallen als Eisenglimmer oder Eisenrahm.
Das ausgezeichnetste Vorkommen des Eisenglanzes ist auf der Insel Elba, deren Gruben schon von den Etruskern abgebaut wurden. Ferner kommt der Roteisenstein in strahligen, traubigen, kugeligen oder nierenförmigen Massen als roter Glaskopf, Blutstein oder Hämatit vor. Endlich findet sich das Erz auch in derben (Roteisenstein) oder in erdigen, mulmigen (ockeriger Roteisenstein, Roteisenmulm, gemeines Roteisenerz) oder in körnigen Massen (roter Rogeneisenstein, oolithisches Roteisenerz).
Häufig ist Roteisenstein innig mit Thon oder Quarz gemengt und bildet dann den roten Thoneisenstein, resp. den kieseligen Roteisenstein. In jüngern Formationen kommt der Roteisenstein selten vor, häufig dagegen in Gängen, Stöcken oder Lagern des Ur- und Übergangsgebirges bis aufwärts zum Kohlenkalk. Alle Roteisenerze kennzeichnen sich durch den roten Strich. Der Roteisenstein ist ein sehr wichtiges Eisenerz (speziell auch für Mitteldeutschland). Fundorte sind in Deutschland: Lahngebiet, Eifel, Harz (Elbingerode und Büchenberg), Thüringen, Erzgebirge, Sudeten etc.;
in England: Cumberland und Nordlancashire;
in Belgien: Vezin, Namur;
in Italien: Insel Elba;
in Afrika: Algerien und endlich in den Vereinigten Staaten: am Obern See und in Missouri.
Fundorte | Eisenoxyd | Manganoxyd | Kieselsäure | Phosphorsäure | Thonerde, Kalk und Magnesia | Wasser |
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Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | |
Wetzlar, Grube Engelsherberg | 80.95 | - | 16.74 | 0.51 | 0.97 | 0.83 |
Desgl. von der Hermannszeche | 73.77 | - | 23.16 | 0.45 | 1.41 | 1.21 |
Eisenrahm ebendaher | 92.45 | - | 5.63 | 0.19 | 0.65 | 1.08 |
Hamm | 75.70 | - | 7.61 | 2.67 | - | 13.32 |
Nassau | 62.50 | Spur | 17.8 | 1.1 | 11.61 | 7.02 |
Cleator Moor in Cumberland | 95.16 | 0.24 | 5.68 | Spur | 0.07 | - |
Oberer See | 93.75 | Spur | 3.27 | 0.32 | 1.57 | 1.09 |
Tennessee | 76.96 | 0.66 | 9.38 | 0.85 | 8.70 | 3.14 |
3) Brauneisenstein (Brauneisenerz) besteht aus Eisenhydroxyd mit verschiedenem Wassergehalt. Am häufigsten hat der reine Brauneisenstein die Zusammensetzung 2F2O3, 3H2O und enthält dann 59,9 Proz. metallisches Eisen. Das Brauneisenerz ist häufig durch Zersetzung andrer Eisenerze entstanden und kommt deshalb nicht selten zusammen mit diesen vor, findet sich aber auch zuweilen in eignen Lagerstätten. Die Gangarten bestehen meist aus Quarz oder Thon, nicht so häufig aus Kalk und Dolomit.
Der Eisengehalt beträgt je nach der Menge der Gangart 20-60 Proz. Die meisten ältern Brauneisensteine zeichnen sich durch Reinheit und günstiges Schmelzverhalten aus. Durch den Wasserverlust in der Hitze werden sie porös, reduzieren sich leicht und geben bei einem Mangangehalt ein besonders für die Stahlbereitung ausgezeichnetes Material. Dieselben finden sich unter anderm im kristallinischen Zustand in nieren-, traubenförmigen oder stalaktitischen Formen als brauner Glaskopf im Devon des Siegener Landes, im Glimmerschiefer der Alpen, im kristallinischen Kalk der Pyrenäen etc., als gemeiner Brauneisenstein derb im Devon des Siegener Landes und Nassaus, in Steiermark und Kärnten, im Silur Böhmens, auf Gängen im kristallinischen Gestein und Silur der Pyrenäen u. a., als mulmiger Brauneisenstein auf dem Muschelkalk in Oberschlesien, bei Osnabrück etc. Verunreinigter durch Schwefelverbindungen von Eisen, Blei und Zink, durch Thon etc. pflegen die Brauneisensteine aus den mittlern Gebirgsformationen, die meist in Form größerer oder kleinerer Kugeln auftretenden Bohn-, Linsen-, Oolith- oder Rogenerze aus dem Jura bis hinab zur Kreide und zum Tertiär zu sein, und die jüngsten, noch gegenwärtig entstehenden Gebilde dieser Art, die Raseneisensteine, Sumpf-, Wiesen-, Morast-, Seeerze etc., sind meist durch Phosphate, Sand, Thon, organische Substanzen, seltener durch Schwefelmetalle stark verunreinigt. Erdige Erze von höherm Wassergehalt besitzen oft eine gelbe Farbe und werden dann Gelbeisensteine genannt. Analysen vgl. S. 406.
4) Spateisenstein (Spateisenerz, Eisenspat, Stahlstein) besteht wesentlich aus kohlensaurem Eisenoxydul, welches aber stets mit den isomorphen Karbonaten von Mangan, Calcium und Magnesium gemischt ist (RCO3; R = Fe, Mn, Ca, Mg). Der Spateisenstein ist gelblichgrau bis braun, findet sich kristallisiert, häufig auch in kugeligen und nierenförmigen Massen mit faseriger Textur, wird an der Luft durch Verwitterung braun und geht in Brauneisenstein über. Die gewöhnlichen Beimengungen dieses Erzes sind Quarz und Kalkspat.
Der Eisengehalt variiert meist von 30-42 Proz.; der wertbestimmende Gehalt an Manganoxydul steigt in kristallinischen Varietäten häufig bis zu 11 Proz. Der Spateisenstein ist ein gutartiges, leicht reduzier- und schmelzbares Eisenerz und wird speziell zur Herstellung von Spiegeleisen sehr geschätzt. Das Erz kommt in Kärnten und Steiermark (Erzberg), ferner auch in Siegen (Stahlberg bei Müsen) in großen Mengen vor und bildet Lager und Gänge von oft bedeutender Mächtigkeit in dem Grundschiefergebirge bis aufwärts zum Buntsandstein, vorzugsweise aber in der Devonformation.
5) Im Thoneisenstein (Sphärosiderit) ist Spateisenstein innig mit Thon oder Mergel gemischt; dieses Gemenge bildet kugelige, knollige oder nierenförmige Massen oder auch konzentrisch schalige Kugeln von muscheligem, zuweilen auch faserigem Bruch. Der Eisengehalt des Thoneisensteins beträgt 28-40 Proz. Er kommt hauptsächlich in der Steinkohlenformation vor und zwar namentlich in England (Yorkshire, Derbyshire, Südwales) und in Nordamerika (Appalachische Kohlenmulde), aber auch in Deutschland (Westfalen, Wesergebirge, Oberschlesien).
6) Der Kohleneisenstein (Schwarzstreif, engl. Blackband) ist ein Thoneisenstein, welcher durch Steinkohle (über 10 Proz.) schwarz gefärbt ist. Das Erz besitzt ein geschichtetes, gestreiftes Ansehen, bildet meist zusammenhängende Lager und enthält durchschnittlich 24-30 Proz. Eisen; es wurde zuerst im J. 1801 von Mushet in Schottland aufgefunden und wird seit Anfang der 30er Jahre zur Eisendarstellung benutzt. Die ausgedehnte Eisenindustrie Schottlands beruht auf dem Vorkommen dieses Erzes; auch in England (Südwales), Westfalen (Hörde), Schlesien (Waldenburg) wird Kohleneisenstein als Eisenerz benutzt.
Bezeichnung | Eisenoxyd | Manganoxyd | Thonerde | Kalk und Magnesia | Phosphorsäure | Schwefelsäure | Kieselsäure | Wasser |
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Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | |
Brauner Glaskopf von Hamm | 85.57 | 1.25 | - | - | - | - | 0.57 | 12.63 |
Dichter Brauneisenstein ebendaher | 76.76 | 16.56 | - | 7.04 | - | - | - | 5.64 |
Bohnerz von Kandern | 70.46 | - | 5.88 | Spur | - | - | 13.04 | 11.12 |
Linsenerz von Eßlingen in Baden | 66.33 | 6.42 | 7.74 | 0.78 | 0.02 | 0.03 | 12.97 | 11.77 |
Bohnerz von Liptingen in Baden | 57.32 | - | 1.68 | 0.13 | 0.32 | Spur | 30.64 | 12.70 |
Brauneisenstein aus Algerien | 48.25 | 24.73 | 2.33 | 3.75 | 0.08 | 0.09 | 11.35 | 9.80 |
Brauneisenerz aus Südwales | 59.05 | 0.09 | Spur | 0.53 | 0.14 | - | 34.40 | 6.38 |
Desgleichen von Spanien | 78.80 | 0.65 | 3.50 | Spur | - | 0.07 | 5.55 | 11.65 |
Gelbeisenstein von Ilmenau | 74.96 | 1.82 | 1.32 | - | - | - | 2.51 | 15.67 |
Brauneisenerz von Neubeuthen | 43.15 | 0.72 | 2.4 | 0.75 | - | - | 21.93 | 31.05 |
Desgleichen von Rübeland | 86.77 | - | - | - | - | - | - | 13.23 |
Sumpferz aus der Neumark | 49.60 | 1.10 | - | 1.40 | 5.60 | - | 19.20 | 23.10 |
Seeerz von Småland | 65.58 | 3.87 | 5.09 | 0.97 | 1.13 | Spur | 7.15 | 16.21 |
Analysen von Spateisen-, Thoneisen- und Kohleneisenstein.
Bezeichnung | Eisenoxydul | Manganoxydul | Magnesia | Kalk | Kohlensäure | Kieselsäure und Gangart | Thonerde | Organische Substanz (Kohle etc.) |
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Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | |
Spateisenstein aus dem Siegenschen | 47.10 | 7.65 | 2.45 | 0.34 | 36.45 | 4.60 | - | - |
" von Wölch in Kärnten ¹ | 43.83 | 7.31 | 2.44 | - | 35.12 | - | - | - |
" aus dem Stahlberg bei Müsen | 47.96 | 9.50 | 3.12 | - | 39.5 | - | - | - |
" aus Harzgerode | 52.30 | 9.76 | 1.01 | 0.67 | 36.27 | - | - | - |
" von Linz a. Rh. | 57.73 | Spur | 5.93 | - | 35.21 | 0.13 | - | - |
Thoneisenstein aus Oberschlesien | 50.80 | 1.65 | 0.63 | 0.54 | 31.71 | 11.87 | 2.80 | - |
" aus der Wesergegend | 47.26 | 0.36 | 5.11 | 3.74 | 35.67 | 7.67 | - | - |
Kohleneisenstein aus Schottland ² | 40.77 | - | 0.72 | 0.90 | 26.41 | 10.10 | - | 17.38 |
¹Enthält 11,30 Proz. Eisenoxyd; - ²enthält 2,72 Proz. Eisenoxyd und 1,00 Proz. Wasser.
Das aus den Erzen durch ein reduzierendes Verschmelzen erhaltene Eisen ist nie rein, sondern enthält 2-6 Proz. Kohlenstoff und wird Roheisen genannt; durch weitere Operationen wird es je nach Bedarf auf Stahl oder Schmiedeeisen verarbeitet. Das chemisch reine Eisen ist schwierig herzustellen, sehr weich und strengflüssig, so daß es in der Technik keine Anwendung findet; erst ein Gehalt an Kohlenstoff verleiht dem Eisen diejenigen Eigenschaften, welche es zum wichtigsten und nützlichsten aller Metalle und zum unentbehrlichen Hilfsmittel für die Existenz des Menschen machen.
Roheisen, Schmiedeeisen und Stahl unterscheiden sich durch die Menge des in ihnen enthaltenen Kohlenstoffs. Roh- oder Gußeisen enthält 2-6 Proz., Stahl 0,6-2 Proz. und Schmiedeeisen 0,04-0,6 Proz. Kohlenstoff. Der Kohlenstoff kann in den technisch verwerteten Eisensorten in zwei verschiedenen Modifikationen enthalten sein, als chemisch gebundener (Ca ^[α]) und als mechanisch beigemengter (Graphit; Cb ^[β]). Löst man weißes Roheisen, welches aus leicht schmelz- und reduzierbaren Eisenerzen erhalten wird, in Chlorwasserstoffsäure, so entweichen mit dem Wasserstoffgas die Dämpfe eigentümlich riechender Kohlenwasserstoffe, ohne daß sich dabei Kohlenstoff abscheidet; die Gesamtmenge des letztern ist im chemisch gebundenen Zustand vorhanden.
Macht man mit grauem Roheisen, welches aus strengflüssigen Erzen erhalten wird, denselben Versuch, so scheidet sich ein Teil des Kohlenstoffs in schwarzen Blättchen als Graphit aus, während ein Teil wiederum als Kohlenwasserstoff entweicht; das graue Roheisen enthält also beide Modifikationen des Kohlenstoffs. Da der Gehalt an gebundenem Kohlenstoff im E. nicht konstant ist, sondern beträchtlich schwankt; so kann von einer eigentlichen chemischen Verbindung zwischen Kohlenstoff und Eisen nicht die Rede sein. Rammelsberg hält die Roheisensorten für isomorphe Mischungen (Eisen, Kohlenstoff und Silicium kristallisieren regulär) und erklärt daraus das Schwanken der Zusammensetzung. In der Neuzeit teilt man die verschiedenen Eisensorten in folgender Weise ein:
Technisch verwertetes kohlenstoffhaltiges Eisen. | |||||
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Roheisen | Schmiedbares Eisen | ||||
mit 2-6 Proz. Kohlenstoff (Ferromangane enthalten bis zu 7 Proz.); verhältnismäßig leicht schmelzbar und nicht schmiedbar. | enthält weniger als 2 Proz. Kohlenstoff, ist schmiedbar u. schwerer schmelzbar als Roheisen. | ||||
Graues Roheisen. | Weißes Roheisen. | Stahl | Schmiedeeisen | ||
mit 0.6-2 Proz. Kohlenstoff; ist härtbar. | mit 0.04-0.6 Proz. Kohlenstoff; nicht härtbar. | ||||
Der Kohlenstoff ist größtenteils als Graphit zugegen. | Graphit ist nicht oder nur in geringer Menge vorhanden. | Schweißstahl, im nichtflüssigen Zustand erhalten (Frisch-, Puddel- u. Zementstahl). | Flußstahl, im flüssigen Zustand erhalten (Bessemer-, Martin- und Gußstahl). | Schweißeisen, im nichtflüssigen Zustand erhalten (Frisch- und Puddeleisen). | Flußeisen, im flüssigen Zustand erhalten (Bessemer- und Martineisen). |
Im Altertum war das Roheisen nicht bekannt; man stellte aus den Erzen durch ein reduzierendes Verschmelzen in Gruben oder Herden direkt schmiedbares Eisen her, wobei man je nach der Natur der Erze ein mehr schmiedeeisen- oder mehr stahlartiges Produkt erhielt. Erst im Mittelalter lernte man das Roheisen kennen,
[* ] Fig. 1. Westmans Gasröstofen.
[* ] Fig. 2. Westmans Gasröstofen.
[* ] Fig. 3. Rheinischer Kokshochofen.
[* ] Fig. 6. Parryscher Trichter.
[* ] Fig. 8-10. Puddelofen mit direkter Feuerung.
Zum Artikel »Eisen«.
Fig. 4. Büttgenbachs Hochofen.
[* ] Fig. 5. Büttgenbachs Hochofen.
[* ] Fig. 11. Puddelofen mit Gasfeuerung.
Fig. 12, 13. Luppenquetscher.
[* ] Fig. 15, 16. Schweißofen.
Zum Artikel »Eisen«.
und gegenwärtig bildet dasselbe fast ganz allgemein das Ausgangsprodukt für die gesamte Eisenindustrie. Nur dadurch, daß man zunächst alles Erz auf Roheisen verschmelzt und daraus je nach Bedarf Stahl oder Schmiedeeisen herstellt, ist die gegenwärtige großartige Massenproduktion in der Eisenindustrie ermöglicht. Man ist dadurch auch weit besser als früher im stande, ein gleichmäßiges Produkt von bestimmter Qualität herzustellen. Nur noch ganz vereinzelt wird aus den Erzen direkt ein schmiedbares Eisen hergestellt, z. B. von den unzivilisierten Völkern Afrikas, den Eingebornen Indiens (Wootzstahl), in den Pyrenäen (Katalanschmieden) und in Siebenbürgen.
Das Roheisen wird aus den Erzen dargestellt, indem man denselben bei allmählich steigender Temperatur in Gebläseschachtöfen (Hochöfen) durch Reduktionsmittel (Kohle, Kohlenoxydgas) ihren Sauerstoff entzieht, worauf das entstandene fein zerteilte metallische Eisen (Eisenschwamm) in höherer Temperatur durch Aufnahme von Kohlenstoff aus kohlenden Agenzien in Roheisen übergeht, welches dann bei einer noch höhern Temperatur schmilzt, während sich die beigemengten erdigen Bestandteile zu einer flüssigen, glasartigen Verbindung (Schlacke) vereinigen.
Auf die Eigenschaften des dabei entstehenden Roheisens influieren hauptsächlich die Temperaturverhältnisse und die Anwesenheit fremder Stoffe, welche Faktoren nicht nur die Qualität und Quantität des vom reduzierten Eisen aufgenommenen Kohlenstoffs beeinflussen, sondern auch in das gekohlte Metall fremdartige, bald schädlich, bald günstig wirkende Bestandteile einführen. Schon nach dem äußern Ansehen lassen sich weißes und graues Roheisen unterscheiden.
Das Weißeisen entsteht im allgemeinen aus leicht reduzier- und kohlbaren und leichtschmelzigen Erzen, welche im heißesten Teil des Ofens, vor den Formen, keiner viel höhern Temperatur ausgesetzt werden, als die Schmelztemperatur des erzeugten und nach der Entfernung aus dem Ofen rasch abgekühlten Kohleneisens beträgt. Dasselbe enthält seinen Kohlenstoff im chemisch gebundenen Zustand. Wurden reine Eisensteine angewandt, erhielt die Schmelzmasse durch einen Mangangehalt den hinreichenden Grad der Leichtschmelzigkeit, und war die Temperatur in den Teilen über dem Schmelzraum so hoch, daß das Eisen sich vollständig kohlen konnte, so entsteht ein stark glänzendes, weißes, sehr hartes, sprödes, kristallinisch-blätteriges, in Kristallrudimenten auftretendes Produkt mit dem höchsten Kohlenstoffgehalt bis zu 6 Proz., das Spiegeleisen, wegen seiner Reinheit und seines Mangangehalts sehr zur Stahlfabrikation geeignet.
Weiße Roheisensorten mit geringerm Kohlenstoffgehalt können bei reinen, leichtschmelzigen Erzen der angegebenen Art entstehen, wenn es an der zur vollständigen Kohlung des Eisens erforderlichen Temperatur im Ofen fehlt, und zwar in Gestalt von strahligen oder blumigen Flossen mit 3,5-4 Proz. Kohlenstoff, groß- und kleinluckigen (löcherigen) Flossen mit 3,5-2,7 Proz. Kohlenstoff und porösen, gekrausten Flossen mit bis unter 2 Proz. Kohlenstoff, welche schon Stahlnatur, unter anderm Anlauffarben in ihren Blasenräumen, zeigen.
Mit abnehmendem Kohlenstoffgehalt erhöhen sich Weichheit und Dickflüssigkeit, so daß Spiegeleisen am härtesten ist und einen gewissen Grad Dünnflüssigkeit zeigt, gekrauste Flossen aber weich sind und teigartig einschmelzen. Während blumige und strahlige Flossen sich im Hochofen kontinuierlich erzeugen lassen, kann dieses bei luckigen Flossen nur periodisch geschehen, weil sonst die Temperatur leicht zu sehr sinkt, und gekrauste Flossen werden absichtlich nicht erzeugt, sondern entstehen nur bei Versetzungen im Ofen infolge zu niedriger Temperatur.
Kohlenstoffärmere Weißeisensorten als Spiegeleisen können aber auch noch entstehen aus unreinen, phosphor- und schwefelhaltigen Erzen, bei deren Verschmelzung Phosphor und Schwefel ins Eisen gehen und dessen vollständige Kohlung verhindern. War die Temperatur hoch genug, so daß sich das Eisenoxyd vollständig reduzieren konnte, und die Verunreinigung nicht zu stark, so entsteht phosphor- und schwefelärmeres Weißeisen von garem Gang, bei größerm Schwefel- und Phosphorgehalt, welcher um so mehr ins Roheisen geht, je weniger dasselbe gekohlt ist, grelles Weißeisen und bei mangelnder Temperatur zur Reduktion des oxydierten Eisens Weißeisen vom Rohgang, welches meist kohlenstoffarm ist, aber größere Mengen von Verunreinigungen enthält.
Die weißen Roheisensorten, deren Schmelzpunkt bei 1050-1200° liegt, und deren spezifisches Gewicht von 7,056-7,889 schwankt, eignen sich wegen ihrer Härte und Dickflüssigkeit nicht für die Gießerei, wohl aber in ihren reinern Varietäten (Spiegeleisen, blumige und luckige Flossen) zur Stahl- und Stabeisenfabrikation; die unreinern Sorten (weißes Eisen vom Gargang) liefern ordinäre Stabeisensorten, während grelles Eisen oder Weißeisen vom Rohgang kaum verwendbar ist.
Ein Mangangehalt in der Beschickung befördert die Aufnahme von Kohlenstoff, somit die Bildung von Weiß- und namentlich Spiegeleisen, trägt zur Entfernung von Schwefel bei und macht die Schlacke leichtschmelzig. Bei der Stahldarstellung wirkt das Mangan insofern günstig, als dasselbe die im E. vorhandenen Oxyde reduziert und ferner die Schweißbarkeit und Festigkeit eines Silicium enthaltenden Stahls erhöht. Silicium wird bei der niedrigen Erzeugungstemperatur des Weißeisens nur in geringerer Menge aus Kieselsäure abgeschieden.
Graueisen bildet sich, wenn mit Kohlenstoff gesättigtes Eisen im Schmelzraum stark über seinen Schmelzpunkt erhitzt und dann langsam abgekühlt wird. Das Roheisen ist durch den ausgeschiedenen Graphit um so dunkler gefärbt, je höher die Temperatur gestiegen war (schwarz bis hellgraue Roheisensorten). Die Übergänge des Graueisens in Weißeisen werden durch die halbierten Roheisensorten vermittelt, welche entweder in grauer Grundmasse lichtere Partien (schwach halbiert) oder umgekehrt (stark halbiert) zeigen.
Bei der hohen Erzeugungstemperatur des grauen Roheisens, welches bei 1100-1300° schmilzt, reduziert sich auch aus der in der Schmelzmasse nie fehlenden Kieselsäure Silicium, welches ins Roheisen geht und die Abscheidung des Kohlenstoffs als Graphit begünstigt. Schwefel und Phosphor wirken der Graphitbildung entgegen, begünstigen somit die Entstehung von Weißeisen, können aber in geringen Mengen ins Graueisen eingehen und dasselbe leichtschmelziger machen.
Das Graueisen, welches ein spezifisches Gewicht von 6,635-7,572 besitzt, wird hauptsächlich zur Gießerei verwandt, weil dasselbe bei dünnem Fluß die Formen gut ausfüllt und weiche, bearbeitbare Güsse gibt. Ein Schwefelgehalt macht das Eisen dickflüssiger, ein Phosphorgehalt dünnflüssiger, weshalb man phosphorhaltiges Eisen gern zu dünnen Gegenständen (Geschirren, Ofenrohren etc.) anwendet, die indes spröde sind und starke Stöße nicht vertragen. Ein zu großer Graphitgehalt macht das Eisen für die Gießerei wegen Dickflüssigkeit unbrauchbar. Außer zur Gießerei dient das Graueisen auch zur Stabeisen-, zuweilen zur Stahlfabrikation. Zwar kommt die Erzeugung von Weißeisen für diesen Zweck wegen mindern Aufwandes von
Brennmaterial billiger, und dasselbe gibt seinen chemisch gebundenen Kohlenstoff leichter an Sauerstoff ab als Graueisen; aber dennoch zieht man öfters bei unreinern, namentlich schwefelhaltigen, Erzen die Erzeugung des letztern vor, weil sich bei der in Anwendung zu bringenden höhern Temperatur bei passenden Zuschlägen die Unreinigkeiten vollständiger beseitigen lassen als bei der niedrigern Bildungstemperatur des Weißeisens.
Thomaseisen wird in neuerer Zeit ein 2-3 Proz. Phosphor enthaltendes Roheisen genannt, welches nach dem Thomas-Gilchristschen Verfahren (vgl. weiter unten) auf schmiedbares Eisen verarbeitet wird. An das Roheisen schließt sich das Ferromangan an, welches ebenfalls im Hochofen aus hochmanganhaltigen Erzen hergestellt wird und 20-70 Proz. Mangan enthält; steigt der Mangangehalt noch höher, so wird das Produkt Rohmangan genannt. Diese Produkte spielen als Reduktions- und Kohlungsmittel im Bessemerprozeß eine Rolle. Beim letztern Prozeß wird auch, namentlich zur Herstellung möglichst blasenfreier Güsse, Siliciumeisen, d. h. ein Roheisen mit 5-10 Proz. Silicium, als Zuschlag benutzt.
Als Rohmaterialien für die Roheisendarstellung dienen Eisenerze, Zuschläge und Brennmaterialien. Die Eisenerze lassen sich je nach ihrem Schmelzverhalten klassifizieren in leicht reduzierbare und leicht schmelzbare, zur Weißeisenbildung geneigte (manganhaltige Spateisensteine, jüngere Brauneisensteine, Raseneisensteine etc.), in leicht reduzierbare und schwer schmelzbare (Rot- und Brauneisensteine), welche ein graphitreiches graues Roheisen liefern, in schwer reduzierbare und schwerschmelzige (Magneteisensteine), für Graueisen mit geringerm Kohlenstoffgehalt als die vorigen, endlich in schwer reduzierbare und leichtschmelzige (Eisensilikate, Schlacken vom Frischen und Schweißen), zur Bildung von weißem kohlenarmen Eisen geneigt. Der Eisengehalt der Erze wurde früher durch Schmelzproben auf trocknem Weg bestimmt; jetzt wendet man dazu fast immer die weit genauern und weniger Zeit beanspruchenden Methoden der Maßanalyse an. - Nur selten werden die Erze, sobald sie aus der Grube kommen, direkt verschmolzen, sondern meistens werden sie einer Vorbereitung unterworfen, welche die Entfernung schädlicher Substanzen (mechanische Aufbereitung, Verwitterung, Röstung, Auslaugung), die Begünstigung der Reduktion und Kohlung (Zerkleinern grober Stücke, Auflockern durch Verwitterung und Röstung, Umwandlung von Eisenoxydul in Oxyd durch letztere) u. a. bezweckt.
Die mechanische Aufbereitung kann bestehen: in einem Zerkleinern der Erze durch Hämmer, Poch- und Walzwerke und Steinbrechmaschinen;
in einem Waschen und Schlämmen (speziell für Bohn- und Niererze) zur Entfernung von thonigen, seltener kalkigen und sandigen Partien, ausgeführt in geneigten Kanälen (Gräben), Schwenksieben und Waschtrommeln;
nur die letztere Art eignet sich für Großbetrieb.
Behufs der Verwitterung setzt man in Haufen gebrachte rohe oder geröstete Erze längere Zeit dem Einfluß der Atmosphärilien aus, wobei dieselben durch eindringendes und gefrierendes Wasser sich auflockern und unhaltige, erdige Teile (Letten, Thon) sich absondern können, auch Schwefelmetalle, namentlich Schwefel- und Kupferkies, sich in schwefelsaure Salze verwandeln, welche durch den Regen oder künstliche Bewässerung der Haufen ausgewaschen werden (Ver- oder Abwässern).
Die wichtigste Vorbereitungsarbeit ist das Rösten, d. h. ein Erhitzen der Erze bei Luftzutritt auf solche Temperatur, daß dieselben physikalische und chemische Veränderungen erleiden können, ohne daß Schmelzung eintritt. Diese Operation bezweckt hauptsächlich: eine Auflockerung der Erze (speziell bei Magneteisenstein und dichtem Roteisenstein);
Verflüchtigung von Substanzen, welche beim Entweichen im Hochofen selbst eine Abkühlung herbeiführen würden (Wasser aus Brauneisenstein, Kohlensäure aus Spateisenstein und kalkigen Erzen, Bitumen aus Kohleneisenstein);
Zersetzung von Schwefelmetallen (seltener Arsenmetallen), welche sich unter dem Einfluß von Hitze und Luft zunächst in schwefelsaure Salze, dann teilweise unter Verlust der Schwefelsäure in Oxyde umwandeln.
Außerdem bezweckt das Rösten die Überführung des Eisenoxyduls in Eisenoxyd. Untersetzte lösliche Sulfate (schwefelsaures Eisenoxydul, schwefelsaures Kupfer- und Zinkoxyd) können nach dem Rösten noch ausgewaschen werden. Je nach der Beschaffenheit des Erzes, und je nachdem bei dem Rösten nur die Hitze oder gleichzeitig der Sauerstoff der Luft zur Wirkung kommen soll, wendet man verschiedene Arten von Röstung an. Kohleneisensteine schichtet man in Haufen von 1-4 m Höhe, 6-11 m Breite und 40-60 m Länge und zündet den Haufen am Fuß durch brennende Kohlen an, worauf derselbe von selbst weiterbrennt u. die erforderliche Rösttemperatur entwickelt.
Für kohlefreie Erze, denen das nötige Brennmaterial künstlich beigemischt werden muß, ist das Rösten in Haufen nicht empfehlenswert, weil dabei eine sehr schlechte Wärmeausnutzung stattfindet und ein sehr ungleichmäßig geröstetes Produkt erzielt wird. Dadurch, daß man die Rösthaufen mit niedrigen Mauern umgibt (Röststadeln), welche zur bessern Regulierung des Luftzutritts Zuglöcher enthalten, läßt sich bei besserer Röstung an Brennmaterial sparen; Röststadel eignen sich speziell für mulmige, schwefelhaltige Erze. Am häufigsten bedient man sich der Röstschachtöfen, welche in ihrer Konstruktion vielfach voneinander abweichen. Wo es hauptsächlich nur auf ein starkes Durchglühen der Erze behufs ihrer Auflockerung oder Verflüchtigung von Wasser, Kohlensäure etc. und weniger auf eine oxydierende Wirkung der Luft ankommt, bringt man die Erze in abwechselnden Lagen mit Brennmaterial in den Ofenschacht, zündet letzteres an und gibt immer frische Materialien oben auf, sobald unten eine Partie abgerösteten Erzes ausgezogen ist.
In der unmittelbaren Berührung mit dem Erz wird bei diesem Verfahren das Brennmaterial gut ausgenutzt; aber dessen Asche kann das Erz verunreinigen, und an den Kontaktstellen geht letzteres leicht in schmelzbares Eisenoxydul über. Die Modifikationen bei diesen Öfen bestehen hauptsächlich in der abweichenden Innengestalt (bauchig, cylindrisch, abgestumpft pyramidal oder konisch, oval etc.), in dem Fehlen oder Vorhandensein eines Rostes (Plan-, Treppen-, Sattel-, Kegelrost), in dem Anbringen von seitlichen oder innern Zügen behufs vermehrter
[* ] ^[Abb.: Siegener Röstschachtofen.]
Luftzuführung etc. Als Typus für einen hierher gehörigen Ofen, welcher eine große Leistungsfähigkeit bei leichter Bedienung besitzt, mag ein Siegener Ofen [* ] (Fig. 1) gelten. Der mit feuerfesten Steinen ausgefütterte Eisenmantel wird von vier Trägern gestützt. Man röstet in einem solchen Ofen täglich 20,000 kg Erz mit 0,329-0,439 cbm Brennmaterial (Cinder und Kokslösch). Bedarf es bei der Röstung zur Zerlegung von Schwefelmetallen einer kräftigen Oxydation, so bringt man besser innerhalb als außerhalb des Ofenschachtes eine Flammenfeuerung an (Flammschachtröstöfen) und läßt das Erz bei beliebig zu regelndem Luftzutritt nur durch die Feuergase erhitzen, wobei freilich die Hitze weniger vollständig ausgenutzt wird als bei der Schichtung des Brennmaterials mit dem Erz. Am vorteilhaftesten hinsichtlich der Kosten und der Qualität des gerösteten Erzes hat sich die Anwendung der aus Eisenhochöfen abgeleiteten, brennbares Kohlenoxydgas enthaltenden Gichtgase (Gasröstöfen) erwiesen.
Derartige Öfen, zuerst in großen Dimensionen in Schweden und Norwegen ausgeführt, sind neuerdings durch Anwendung von Gebläseluft zur Verbrennung der Gichtgase von Westman in Schweden sehr vervollkommt worden. Westmans Ofen [* ] (Fig. 1 u. 2 auf Tafel I) hat nachstehende Einrichtung: a Ofenschacht, 7 m hoch;
b Chargierkanal, mit einer Klappe verschließbar, durch welchen das Erz in den durch eine Stange von außen beweglichen Trichter c gleitet und aus diesem in die Mitte des Ofens gelangt, in dessen Achse dann, was zur Auflockerung dient, die dickern Erzstücke liegen bleiben;
d zur Ofengicht a' b' führende Öffnung;
e Gasrohr, aus welchem die Gichtgase durch die kleinen Ansätze g und die Kanäle r in 12 Gasdüsen k strömt und aus diesen in den Ofen gelangt;
f hohles, kranzförmiges Trageisen für den Kernschacht des Ofens, in welches aus dem Rohr h der Wind ein- und dann durch 24 kleine Düsenöffnungen aus dem Kranzeisen ausströmt, um sich mit den brennbaren Gasen innig zu mischen;
i sechs Ausziehöffnungen;
l und m Raumkanäle zum Einbringen von Brechstangen bei etwa stattgehabten Versetzungen;
o Schaulöcher;
n Schornstein. Ein Ofen von 6,59 m Höhe röstet in 24 Stunden 45-60,000 kg Erz durch;
bei vollem Betrieb zieht man alle 1-1½ Stunden das Erz aus.
Seltener wendet man liegende Flammöfen mit horizontaler oder besser schräger Sohle an.
Die Zuschläge bezwecken hauptsächlich die Herstellung einer in der Temperatur des Hochofens schmelzbaren und flüssigen Verbindung aus den Beimengungen (Gangarten) des Erzes. Während die einzelnen in den Gangarten enthaltenen Bestandteile (Kalkerde, Thonerde, Kieselsäure) für sich unschmelzbar sind, geben sie eine schmelzbare Verbindung (Schlacke), wenn die genannten drei Stoffe in gewissen Verhältnissen gleichzeitig anwesend sind. Zuweilen ist dies in den Erzen bereits der Fall (selbstgehende Erze); meist waltet aber der eine oder andre Bestandteil vor (gewöhnlich Quarz oder Thon), und der fehlende (in der Regel Kalk) muß durch einen geeigneten Zuschlag ergänzt werden, damit das erzeugte Roheisen im Herde des Hochofens gegen die oxydierende Einwirkung der Gebläseluft eine schützende Schlackendecke erhält.
Durch Änderung der Qualität oder Quantität eines Zuschlags hat man es in der Gewalt, das Erz strengflüssiger (z. B. durch Kalk) oder leichtflüssiger (z. B. durch manganhaltige Stoffe) zu machen und dadurch auf die Bildung von grauem oder weißem Roheisen hinzuwirken. Die Operation der Mischung von Erz und Zuschlag nennt man Möllerung (oft auch Beschickung). Zuweilen gelingt es auch ohne Zuschläge, durch Mengung verschiedener Erzsorten (Gattierung) eine schmelzbare Schlacke zu erzielen. In allen Fällen bestehen die Schlacken im wesentlichen aus Kalkthonerdesilikaten. Zweckmäßig breitet man beim Gattieren und Beschicken die verschiedenen Substanzen in horizontalen Lagen übereinander aus und sticht von dem oblongen Haufen (Möller) gerade nieder die Charge ab. Bei Kokshochöfen, namentlich den neuern kolossalen, stürzt man Erze und Zuschläge hintereinander in den Ofen.
Als Brennmaterial für den Hochofenbetrieb kommen in erster Linie Koks (speziell bei der Massenproduktion), in zweiter Linie Holzkohlen in Betracht; seltener wird Anthracit oder anthracitartige Steinkohle angewandt. Holz, Braunkohle und Torf werden an und für sich gar nicht benutzt, liefern aber durch Vergasung in Generatoren ein kohlenoxydreiches, wohl verwendbares Brennmaterial. Holzkohlen haben vor den Koks den Vorzug einer konstanten Zusammensetzung, eines geringern Aschengehalts (etwa 3 Proz.) und der Gutartigkeit der Asche, welche nur sehr geringe Mengen von Schwefel und Phosphor und Leichtflüssigkeit herbeiführende Alkalien enthält.
Obgleich das dabei erfolgende Eisen bei reinen Erzen sich eines hohen Rufs erfreut, so werden doch die Holzkohlen immer teurer und weichen immer mehr den billigern Koks, trotzdem letztere variable Mengen (bis 15 Proz.) einer sehr strengflüssigen, kieselsäurereichen Asche und stets mehr oder weniger Schwefel enthalten. Man muß dann durch passende Zuschläge, namentlich Kalk, und eine höhere Temperatur, die allerdings zu einem größern Brennmaterialaufwand führen, die obigen Übelstände zu beseitigen suchen.
Von wesentlichem Einfluß sind noch die Dichtigkeit und Festigkeit der Brennstoffe. Je größer dieselbe, um so höher kann man bei besserer Ausnutzung der Wärme den Ofen nehmen, ohne ein Zerdrücken des Brennstoffs durch die Erzsäule befürchten zu müssen; deshalb sind die Hochöfen bei Anwendung von Koks höher, als wenn Holzkohlen das Brennmaterial bilden; in letzterm Fall beträgt die Höhe gewöhnlich nur 7-10 m. -
Während man früher kalten Gebläsewind anwandte, zeigte 1828 J. B. ^[James Beaumont] Neilson, daß es viel vorteilhafter sei, den Wind vor dem Eintritt in den Hochofen zu erhitzen (s. Winderhitzung), weil dadurch eine intensivere Verbrennung und ein höherer Temperaturgrad erzeugt werden. Während diese Steigerung der Hitze vor der Form zu einer beträchtlichen Brennstoffersparung und Erhöhung der Produktion, auch zur Entfernung eines Schwefelgehalts in die Schlacke beiträgt, begünstigt sie eine Reduktion der Kieselsäure und führt mehr Silicium ins Roheisen, wenn man einer solchen Reduktion nicht durch stärkere Kalkzuschläge entgegenwirkt, welche die Kieselsäure binden.
Während man früher Windtemperaturen von höchstens 300-400° C. anwandte und dabei an 15-30 Proz. Brennmaterial gegen kalte Luft sparte, wendet man neuerdings meist eine Erhitzung auf 700-800° C. an und erzielt dadurch eine noch weitere Ersparung von etwa 20 Proz. Brennstoff. Die Erhitzung des Windes geschieht entweder in eisernen Röhrenapparaten oder in Kammern (Regeneratoren), welche mit feuerfesten Steinen ausgesetzt sind, und in welchen die kohlenoxydhaltigen Gichtgase des Hochofens verbrannt werden. Man verbraucht unter normalen Verhältnissen, wenn der Eisengehalt der Beschickung nicht unter 35 Proz. beträgt, zur Herstellung von 100 kg grauem Roheisen ca. 100 kg Fichtenkohle, 115 kg Laubholzkohle und 120-130 kg
Koks; zur Darstellung von Weißeisen kann der 0,7 fache Betrag der Kohle genügen, während bei ungünstigen Verhältnissen (arme, schwer reduzierbare Erze, kalter Wind) die doppelte Menge von Kohle verbraucht werden kann.
Das Verschmelzen der Eisenerze geschieht in Gebläseschachtöfen, den sogen. Eisenhochöfen, indem man die Beschickung und das Brennmaterial schichtenweise von oben aus in den Ofen einträgt. Ein älterer rheinischer Kokshochofen mit frei stehendem Gestell und mäßig starkem Außen- oder Rauhgemäuer hat nachstehende Konstruktion (Tafel I, [* ] Fig. 3). Der innere Ofenraum B von der ungefähren Gestalt einer Tonne ist durch den feuerfesten Kernschacht E begrenzt, welcher auf einem Ring a und vier Säulen v ruht und von dem Rauhgemäuer G so umschlossen ist, daß zwischen beiden ein mit schlechten Wärmeleitern lose auszufüllender Zwischenraum (Füllung) bleibt. (Statt dieses Gemäuers G ist bei der sogen. schottischen Ofenkonstruktion ein aus Eisenblechplatten zusammengenieteter Mantel vorhanden.) Man teilt das Ofeninnere gewöhnlich in vier Räume, welche bei ältern Öfen scharf abgegrenzt sind, bei neuern mehr ineinander verlaufen.
Der Teil von der Ofenmündung (Gichtöffnung, Gicht) A bis zur weitesten Stelle (Kohlensack, Bauch) B heißt Schachtraum, von da bis zu der stark zusammengezogenen Partie C Rast; dann folgt nach unten von C bis D der Schmelzraum (Gestell), und der unterste Raum bei D heißt Herd (Eisenkasten). Das Gestell ist entweder aus Steinen aufgeführt, oder aus Thon (Masse) aufgestampft (Massengestell) und entweder ringsum bis auf eine kleine Öffnung zum Schlackenabschluß und eine darunterliegende zum zeitweiligen Ablassen des flüssigen Roheisens geschlossen (Öfen mit geschlossener Brust, Blauöfen), oder der Herd ist an einer Stelle nur teilweise durch einen dicken Stein g (Wall- oder Dammstein) geschlossen, dem man durch eine Eisenplatte (Wallsteinplatte), welche durch einen davor angebrachten Luftkanal h gekühlt wird, größere Festigkeit gibt.
Der Tümpelstein n, an der Vorderseite durch das Tümpelblech geschützt und auf einem Eisen (Tümpeleisen) ruhend, geht nicht bis zum Boden- oder Sohlstein e nieder. Die so zwischen g und n bleibende Öffnung nennt man Vorherd und mit einem solchen versehene Öfen Sumpföfen oder Öfen mit offener Brust im Gegensatz zu den oben erwähnten Blauöfen. Durch den Vorherd kann man behufs Ausräumung von Ansätzen in den Innenherd gelangen, und über den Dammstein g fließt die Schlacke auf der aus Thon und Kohlenlösche gebildeten Schlackentrifft M ab, die durch eine Gußeisenplatte F (Schlackenleiste) seitlich begrenzt ist.
Man zieht neuerdings Öfen mit geschlossener Brust immer mehr denen mit offener vor, weil darin die Hitze im Gestell besser zusammengehalten wird, weniger leicht Ansätze im Herd entstehen und das Schmelzen weniger gestört wird. Der Sohlstein e ruht auf einem sichern Fundament, in welchem sich früher stets ein Kreuzkanal (Andreaskreuz) zur Abführung der Feuchtigkeit befand. Neuerdings werden diese Kanäle meist vermieden, weil leicht Eisen in dieselben eindringt und verloren geht, und sie kommen besonders nur noch da vor, wo beim Verschmelzen bleihaltiger Erze Bleidampf darin kondensiert und flüssiges Blei daraus abgestoßen werden soll (Oberschlesien).
Meist besteht das Fundament aus einem Kreuzgewölbe, wenn kein fester Felsgrund vorhanden. Zuweilen bringt man unter dem Hüttensohlenniveau eine Feuerung L an und führt die Feuergase behufs Austrocknung des Gemäuers unter dem Sohlstein hin in vertikale, in dem Rauhgemäuer ausgesparte Kanäle. Die obere Mündung des Ofens (Gicht) umgibt zur Ableitung entweichender Gase ein Gichtmantel N, in welchem Öffnungen zum Einstürzen der Schmelzmaterialien in den Ofen gelassen sind.
Das Gichtplateau ist mit einer Galerie umgeben, die Gichtmündung entweder offen oder durch eine Vorrichtung verschlossen, welche ein bequemes Chargieren und ein Auffangen und Ableiten der nach obenhin gelangenden und noch brennbare Bestandteile enthaltenden Gase (Gichtgase) gestatten (Gichtverschlüsse, Gasfänger). Nach Ausweis der Zeichnung ist hier in die Gicht ein Cylinder O eingehängt, durch welchen die Schmelzmassen eingetragen werden, während die Gichtgase sich hinter dem Cylinder ansammeln, in den rings um den Ofen herumgehenden Kanal p entweichen und aus diesem durch das Rohr p' nach dem zu erhitzenden Raum abgeleitet werden. Im untern Teil des Rauhgemäuers sind Arbeitsgewölbe K und Formgewölbe I ausgespart, nach obenhin durch Trageisen b begrenzt.
Von den Formgewölben aus gehen Öffnungen f (Formöffnungen) in den Herd, welche einen hohlen Eisenkonus mit Wasserzirkulation (Wasserform) aufnehmen, in welchem das Ende der Windleitungsröhre m, die Düse, ruht. Der Raum zwischen Düse und Form läßt sich verschließen (geschlossene Form), um ein Entweichen von Wind durch dieselbe zu verhüten. Textfig. 2 stellt diese Einrichtung näher dar. w Wasserform, in deren Zwischenraum durch ein Rohr unten Wasser eingeführt und solches erwärmt oben abgelassen wird. d Düse. n Ring, welcher, mittels eines Bügels a an der Stange s befestigt, durch die Zahnstange z, das Getriebe r und das Laufrad i hin und her bewegt werden kann. Das nicht von Mauerwerk eingeschlossene, frei stehende Gestell wird durch Luft und auch wohl durch Berieselung mit Wasser, Ansetzen von Wasserkasten etc. gekühlt und dadurch vor dem raschen Wegschmelzen geschützt. Entstehende Schäden lassen sich leicht verbessern.
Eine neuere, vielfach in Aufnahme gekommene Ofenkonstruktion von Büttgenbach [* ] (Fig. 4 u. 5 der Tafel II) hat das Abweichende von der vorstehend beschriebenen, daß der Ofen nur einen Kernschacht ohne Rauhgemäuer hat (s. oben) und die Gichtgasableitungsröhren gleichzeitig als Träger für das Gichtplateau dienen. In die Gicht ist ein Eisenkonus eingehängt, durch welchen chargiert wird. Die Gichtgase werden teils hinter dem Konus durch seitliche Kanäle in die vertikalen Ableitungsröhren abgeführt, teils gelangen sie durch ein stehendes Rohr mitten im Konus ebenfalls in die Ableitungsröhren und aus diesen zur Reinigung von Staub in ein rings um den Ofen herumgehendes, teilweise mit Wasser gefülltes Waschreservoir. Als Nebenapparate für Eisenhochöfen sind noch anzuführen: Cylinder-
[* ] ^[Abb.: Fig. 2. Düse mit Form.]
gebläse (s. Gebläse), Winderhitzungsapparate (s. Winderhitzung) und Gichtaufzüge (s. d.), letztere zum Emporschaffen der Schmelzmaterialien von der Hüttensohle bis zur Gicht bestimmt, wenn der Ofen nicht an einem Bergabhang liegt, von welchem aus er bedient werden kann. - Das Chargieren (Aufgeben) geschieht bei Holzkohlenöfen mit engerer Gicht aus Körben, Kasten, Schubkarren etc., bei Koksöfen in auf Schienen gehenden Gichtwagen, häufig mittels der Gichtaufzüge.
Man sucht beim Aufgeben die Beschickung im allgemeinen so zu verteilen, daß die dickern Stücke mehr nach der Mitte, das Klein mehr an die Peripherie kommt und den aufsteigenden Gasen hier ein zu rapider Abzug verwehrt wird. Man erreicht dieses bei kleinern Öfen dadurch, daß man die Beschickung in mehreren Häufchen hart an die Peripherie stürzt, wo dann die dicken Stücke nach der Mitte rollen, das Klein aber an seiner Stelle liegen bleibt. Bei Öfen mit weiterer Gicht hat man besondere Verteilungsvorrichtungen, deren bekannteste und am häufigsten angewandte der Parrysche Trichter (Tafel I, [* ] Fig. 6) ist. B ist ein in die Gichtmündung eingehängter Trichter, in welchem ein Eisenkegel A an dem bei H durch die Scheibe F auf und nieder zu bewegenden Balancier G H gehoben und gesenkt werden kann. Wird bei der gewählten Kegelstellung der Trichter B mit Beschickung gefüllt, dann A gesenkt, so rutscht dieselbe durch die ringförmige Öffnung II nach der Peripherie D hin; hier bleibt das Klein liegen, während die größern Stücke nach der Mitte E hinrollen. Die Gichtgase ziehen durch seitliche Kanäle unter dem Trichter ab.
Was die Ofendimensionen betrifft, so richtet sich die Höhe hauptsächlich nach der Festigkeit des Brennmaterials und der im Gestell entwickelten Hitze. Die Höhe der Koksöfen beträgt meist 15-20 m und nur selten über 20 m (z. B. 30 m bei Öfen im Clevelanddistrikt); Holzkohlenöfen nimmt man meist niedriger, 7,85-9,98 m; jedoch kommen bei sehr festen Kohlen auch Höhen bis zu 16 m vor (Rußland). Die Weite der Öfen ist neuerdings sehr gestiegen, und man hat dadurch große Produktionen erreicht.
Besonders maßgebend für letztere ist die Weite in der Formgegend. Mit zunehmender Weite ist die Windmenge, Anzahl der Formen, Stärke des Gebläses etc. gewachsen. Die größten Dimensionen dürften 3,14 m im Gestell, 9,41 m im Kohlensack und 6,28 m an der Gicht sein. Durch Herstellung tonnenförmiger und cylindrischer Schachtformen ist die Ofenkapazität ebenfalls erhöht worden. Die tägliche Produktion eines Hochofens variiert beträchtlich, je nach der Beschaffenheit der Erze und je nach der Größe der Hochöfen; die Menge des erzeugten Roheisens beträgt bei Anwendung von Koks 15-100,000 kg und zwar bei den neuern Hochofenanlagen meist 50-70,000 kg, auch wohl bis 90,000 kg. Beim Holzkohlenofenbetrieb ist die tägliche Produktion geringer und beträgt 10-40,000 kg. Beim Bau der Eisenhochöfen verfährt man im allgemeinen in der Art, daß auf dem Fundament zuerst das Rauhgemäuer oder der Mantel errichtet und dann erst der Kernschacht eingebaut wird. Das Schließen der Arbeitsseite des Herdes durch den Tümpel erfolgt zuletzt. Bevor der Ofen in Betrieb gesetzt wird, bedarf es eines sorgfältigen Anwärmens desselben, gewöhnlich in der Weise ausgeführt, daß unter dem Arbeitsgewölbe ein Flammofen erbaut wird und die Feuergase aus demselben so lange durch die offene Brust in den lose bedeckten Hochofen eingeleitet werden, bis etwa nach 2-3 Wochen keine Wasserdämpfe oben mehr ausziehen.
Behufs Inbetriebsetzens eines Koksofens (Anblasens) füllt man den Herd bis zur Rasthöhe mit Holz, verteilt darauf Koks und etwas Kalkstein zur Bindung der Koksasche, dann wieder Koks, gare Eisenhochofenschlacke und etwas leichtflüssige Beschickung. Nachdem der übrige Schachtraum noch mit abwechselnden Schichten von Koks und Beschickung, der man immer mehr und mehr an Schlackenzusatz abbricht, bis etwas unter die Gicht gefüllt worden, zündet man das Holz bei offener Gicht und geschlossenen Formen am Eisenabstich an, läßt den Wind schwach an, wenn das Feuer die Formen erreicht, und steigert allmählich die Windpressung, bis sich Schlacke am Eisenabstich zeigt, worauf man letztern mit Sand schließt und bei verstärktem Wind und vermehrter Beschickungsmenge zu einem normalen Satz, d. h. zu einem Verhältnis zwischen Brennmaterial und Beschickung, zu gelangen sucht, bei welchem ohne Eisenverschlackung dasjenige Roheisen erfolgt, welches man andauernd zu erhalten wünscht (Gargang, normaler Gang).
Setzt man auf dieselbe gleichbleibende Menge Brennmaterial (Brennmaterialgicht) zu viel Beschickung (Satz), so tritt Abkühlung vor den Formen ein, und das unvollständig reduzierte Eisen geht in die Schlacke (Rohgang). Bei zu wenig Erz auf dieselbe Brennmaterialmenge steigt die Temperatur zu hoch, und es bilden sich graphitreiche schwarzgraue Roheisensorten (übergarer Gang). Sobald der Ofen in normalen Gang gekommen, das Anblasen beendigt ist, setzt man das regelmäßige Chargieren von vorher abgewogenen Beschickungs- und Brennmaterialmengen fort. Gewöhnlich nimmt man die Brennstoffquantität (Brennmaterialgicht) konstant an und ändert das Gewicht des jedesmaligen Beschickungssatzes nach dem dermaligen Ofengang.
Die chemischen Vorgänge, welche die Massen beim allmählichen Niedergehen im Ofen in verschiedenen Teilen erleiden, sind im wesentlichen die folgenden. Kommt das Brennmaterial mit einem Überschuß von Luft vor den Formen zusammen, so verbrennt dasselbe zu Kohlensäure, welche beim Aufsteigen in Berührung mit glühenden Kohlen Sauerstoff an dieselben abgibt und in Kohlenoxyd übergeht. Das in den Ofen gestürzte Erz verliert im obern Ofenteil (Vorbereitungszone) flüchtige Bestandteile, lockert sich auf und gestattet beim weitern Niedergang dem aufsteigenden Kohlenoxydgas Eintritt in seine Poren; das Eisenoxyd wird dadurch allmählich in der Reduktionszone bei 600-900° zu metallischem schwammförmigen Eisen reduziert, welches in den noch nicht geschmolzenen erdigen Bestandteilen verteilt bleibt.
Gelangt das Erz in die Nähe des Kohlensackes, so nimmt das fein zerteilte Eisen bei 1000° Kohlenstoff auf und sättigt sich damit bei ca. 1400° in einem etwas tiefer gelegenen Teil des Ofens (Kohlungszone). Dadurch wird das Eisen schmelzbar und geht in dem heißesten Teil des Gestells, wo der erhitzte Wind eintritt, samt den beigemengten schlackebildenden Substanzen in den flüssigen Zustand über (Schmelzungszone). Im Herd schwimmt die spezifisch leichtere Schlacke auf dem Roheisen und schützt dasselbe vor der Oxydation durch den Gebläsewind. Je nach der Temperatur und der Schmelzbarkeit der Beschickung entstehen graue, halbierte oder weiße Roheisensorten (s. oben). Bei der hohen Temperatur im untern Ofenraum reduziert sich auch Silicium, namentlich aus der Kieselsäure der Asche durch Kohle und Eisen, und geht in das Roheisen. Durch größere Kalkzuschläge bindet man die Kieselsäure schon, bevor sie in den Schmelzraum kommt, großenteils an Kalk,
desgleichen einen Schwefelgehalt, während Phosphor zum größten Teil in das Roheisen geht. Die Manganreduktion wird durch einen Überschuß von Brennmaterial, stark erhitzten Wind und kalkreiche Schlacke begünstigt. In Wirklichkeit sind die angedeuteten Vorgänge nicht scharf auf diese Ofenzonen beschränkt; je nach Beschaffenheit der Erze, z. B. der leichtern oder schwierigern Reduzierbarkeit, findet die Reduktion schon in höhern oder erst in tiefern Ofenteilen vollständig statt, und die Zonen gehen ineinander über.
Als Kennzeichen zur Beurteilung des Ofenganges dienen hauptsächlich die Beschaffenheit des Roheisens und der Schlacken, das Schmelzverhalten der Massen vor der Form und die Beschaffenheit der dem Ofen entströmenden Flamme (Gichtflamme), wenn die Gicht offen ist. Gargang charakterisiert sich durch Roheisen von der gewünschten Beschaffenheit (grau, halbiert, weiß etc.), ohne daß sich Eisen verschlackt. Die saurere Schlacke vom Holzkohlenofenbetrieb fließt dabei zäh, erstarrt langsam, erscheint nach dem Erkalten glasig und emailartig und von verschiedener (grauer, gelber, blauer etc.) Färbung, nur nicht grün von Eisenoxydul.
Die kalkreichere, basischere Kokshochofenschlacke fließt dünner, erstarrt rascher, kann bei viel Kalk nach dem Erstarren zerfallen und zeigt auch verschiedene, bei einem Mangangehalt z. B. erbsengelbe Färbung, welche bei einem größern Eisengehalt braun bis schwarz erscheint. Die Gichtflamme zieht lebhaft aus, raucht und ist bei Holzkohlen violett gefärbt. Bei zu niedriger Temperatur im Ofen tritt Rohgang ein, das Eisen wird kohlenstoffärmer, die Schlacke eisenreich und die Gichtflamme bei Holzkohlen gelb gefärbt. Steigt die Temperatur zu sehr (übergarer Gang), so entstehen graphitreiche dunkle Roheisensorten. Als Hauptmittel zur Änderung des Ofenganges, wenn derselbe abnorm geworden, dienen das Abnehmen oder Zulegen an Beschickung auf dieselbe Brennstoffmenge, die Windstellung und Winderhitzung, die Veränderung der Beschickung u. a.
Das im Herd angesammelte Roheisen wird bei Sumpföfen mit Vorherd entweder direkt aus diesem oder aus einem damit kommunizierenden Schöpfherd mittels Kellen gleich in die Gießformen geschöpft, meist aber, und immer bei Öfen mit geschlossener Brust, abgestochen, indem man eine mit Sand oder Thon verstopfte Öffnung (Stich) unmittelbar über dem Bodenstein aufsticht, worauf man das flüssige Metall in Gießpfannen, Sand- oder Eisenformen etc. abfließen läßt, nach dem Abfluß den Stich schließt und den Herd sorgfältig bei Ofen mit offener Brust reinigt.
Die Schlacken gelangen über dem Wallstein auf die Schlackentrift und werden, wenn sie zäh fließen (Holzkohlenofenschlacken), von hier nach einigem Erkalten abgeworfen; die dünnflüssigen Kokshochofenschlacken fließen in Eisenkasten, welche auf Schienenbahnen aus der Hütte entfernt werden. Neuerdings bringt man auch dem Eisenabstich gegenüber eine von Wasser gekühlte Form an, durch welche die Schlacke aus Koksöfen kontinuierlich abfließt (Lürmannsche Schlackenform).
Läßt sich infolge zu starker Abnutzung des Hochofens ein regelmäßiger Betrieb nicht mehr durchführen, fehlt es an Schmelzmaterialien (Erz, Kohlen), hat man keinen Absatz an Produkten etc.: so schreitet man zur Beendigung der Schmelzkampagne durch das Ausblasen des Ofens, insofern man nicht bei sonstiger guter Beschaffenheit ein Dämpfen desselben, eine nur zeitweilige Sistierung des Betriebes, vorzieht. Letztere Operation besteht darin, daß man anfangs unter Einbringung der Brennmaterialgichten wie gewöhnlich die Erzgichten teilweise durch gare Eisenhochofenschlacken, dann ganz durch Schlacken ersetzt, hierauf wieder Schlacken mit steigendem Erzsatz gibt, bis die letzten noch Roheisen liefernden Schichten im Herd angekommen sind.
Dann sticht man alles Flüssige ab, verschließt alle zum Herd führenden Öffnungen, bedeckt die Gicht mit einer Thonlage und kann so den Ofen wochen-, ja monatelang liegen lassen, indem durch die Fugen etc. immer so viel Luft eindringt, daß die Koks im Herd glühend bleiben; wenn nicht, so muß der Herd zu diesem Zweck zeitweilig geöffnet werden. Soll der Ofen wieder in Betrieb gesetzt werden, so braucht man nur vorsichtig den Wind wieder anzulassen. Beim Ausblasen zur völligen Beendigung der Kampagne verfährt man ganz ähnlich, füllt nur den Ofen zuletzt ohne Brennmaterial ganz mit Kalk, Eisenstein etc. und räumt die Massen, welche durch die Abhitze gebrannt werden und eine Schonung des Gemäuers gegen die Flamme gestatten, nach einigem Erkalten aus. Die Schmelzkampagnen können bei Öfen mit frei stehendem Herde, dessen Steine beim Schadhaftwerden leicht ersetzt werden können, bis 25 Jahre dauern, gewöhnlich 1-10 Jahre.
Als Hauptprodukt vom Eisenhochofenbetrieb erfolgt Roheisen von der früher angegebenen Beschaffenheit, für Zwecke der Gießerei und zur Darstellung von Stabeisen und Stahl verwendbar.
Die sauren, zähflüssigen Schlacken vom Holzkohlenofenbetrieb werden zuweilen in Formen eingedrückt und zu Bausteinen (Schlackensteinen) verwandt, oft auch gepocht und gewaschen, um mechanisch beigemengte Eisenkörner (Wascheisen) wiederzugewinnen, oder zuweilen in Wasser abgelassen, um die erfolgten Granalien als Formsand oder Sand zur Mörtelfabrikation zu benutzen. Die basischern, bei der Abkühlung zuweilen zerfallenden kalkreichen Kokshochofenschlacken werden entweder abgesetzt, oder granuliert zum Chausseebau, zu künstlichen Steinen, Zement etc. benutzt. Die Gichtgase, welche immer noch beträchtliche Mengen brennbares Kohlenoxydgas enthalten, werden für Heizzwecke verwandt, wobei auch noch die Wärme, welche sie mit aus dem Ofen bringen, nutzbar gemacht wird.
Die Tabelle auf S. 413 gibt ein Bild von der Zusammensetzung der verschiedenen Roheisensorten.
Wie bereits erwähnt, wurden früher Schmiedeeisen und Stahl direkt durch Reduktion aus den Erzen hergestellt (Rennarbeit), während man gegenwärtig fast ganz allgemein zunächst Roheisen aus den Erzen erzeugt und letzteres als Ausgangsprodukt für die Herstellung von schmiedbarem Eisen benutzt; der dabei gemachte Umweg wird dadurch reichlich aufgewogen, daß die zur Erzeugung des Roheisens ausreichende Temperatur auch zur Schmelzung desselben und zur Abscheidung der Gangarten in Form einer flüssigen und eisenfreien Schlacke genügt, während man bei der Rennarbeit das Eisen im festen, teigartigen Zustand gewinnt und außerdem einen großen Teil von Eisen durch Verschlackung verliert. Zur Erzeugung von schmiedbarem Eisen aus dem Roheisen wird dem letztern durch Oxydation ein Teil des Kohlenstoffs entzogen. Häufig wird die Entkohlung so weit fortgeführt, daß das erzeugte Produkt genau den Kohlenstoffgehalt des gewünschten schmiedbaren Eisens besitzt (Frisch- und Puddelprozeß); in vielen Fällen wird aber auch die Entkohlung weiter getrieben und das kohlenstoffarme Produkt durch erneute Hinzufügung von
Bezeichnung | Gesamtkohlenstoff C (alpha + beta) | Gebundener Kohlenstoff C (alpha) | Graphit C (beta) | Silicium | Phosphor | Schwefel | Mangan | Kupfer | Eisen | Bemerkungen |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Weißes Roheisen. Spiegeleisen: | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | Proz. | |
Hochdahl in Siegen | - | 5.04 | - | 0.41 | - | 0.08 | 5.75 | 0.16 | 88.56 | |
Vulkan bei Duisburg | - | 4.77 | - | 0.09 | 0.28 | 0.012 | 18.70 | 0.118 | 76.03 | |
Gleiwitz | 3.49 | 3.06 | 0.43 | 1.29 | 0.1 | 2.99 | - | - | ||
Müsen | 4.01 | - | - | 1.04 | 0.04 | Spur | 9.38 | 0.16 | - | |
Strahliges Eisen: Neuberg | 3,123 | - | - | 0.616 | 0.036 | 0.045 | 1,820 | 0155 | 94,205 | |
Vordernberg | 5.05 | 5.05 | - | 0.83 | - | Spur | 2.00 | - | - | |
Eisenerz | 3.83 | - | - | 0.41 | 0.04 | 0.02 | 0.98 | - | 94.68 | großluckige Flossen |
3,009 | - | - | 0.265 | 0.073 | 0.0115 | 0.453 | - | 96,189 | kleinluckige Flossen | |
Gares, gewöhnliches Weißeisen: Schwechat | 2,830 | - | - | 0.520 | 0.184 | 0.085 | 2,670 | - | 93,711 | |
Mägdesprung | 2.55 | 1.51 | 104 | 0.25 | 0.18 | 0.05 | 3.72 | 0.06 | - | |
Luxemburg | 2.10 | - | - | 0.91 | 1.82 | 0.08 | 0.22 | - | 94.87 | |
Graues Roheisen. Gießereieisen: Oberhausen | 3.54 | 0.26 | 3.28 | 2.45 | 0.98 | 0.011 | 0.18 | 0.060 | 92.40 | |
Dortmunder Union | 3.59 | 0.19 | 3.40 | 2.45 | 0.99 | 0.035 | 1.48 | 0.039 | 91.10 | |
Steele (Phönix) | 3.65 | 0.49 | 3.16 | 2.11 | 0.85 | 0.021 | 0.97 | 0.040 | 92.05 | |
Duisburg | 3.54 | 0.54 | 3.00 | 1.47 | 0.71 | 0.018 | 0.84 | 0.047 | 93.35 | |
Hörde | 354 | 0.49 | 3.05 | 1.16 | 1.07 | 0.019 | 1.01 | 0.103 | 92.85 | |
Ilsenburg | 4,300 | 0.532 | 3,768 | 0.432 | Spur | 0.151 | 1,426 | - | 93,691 | mit Holzkohlen erblasen |
Bessemerroheisen: Steirisches Roheisen | 3.93 | 0.75 | 3.18 | 1.96 | 0.04 | 0.018 | 3.46 | 0.085 | - | desgleichen |
Hörde | 3.5-4 | - | - | 2.5-4.5 | 0.05-0.15 | 0.1 | 3.0-7.0 | - | - | |
Westanfors (Schweden) | 5,052 | 3,342 | 1,710 | 0.748 | 0.031 | 0.005 | 3,119 | - | - | |
Thomaseisen enthält | 2.5-3.5 | - | - | bis 1.0 | 2.0-3.0 | bis 0.1 | 2.0-2.5 | - | - |
lenstoff (meist in Form von Spiegeleisen) wieder höher gekohlt. Man ist dadurch weit besser als früher im stande, Schmiedeeisen oder Stahl von bestimmter Qualität herzustellen.
Das Schmiede- oder Stabeisen, dessen Hauptunterschiede vom Roheisen bereits oben aufgeführt sind, wird in seinen Eigenschaften besonders durch den Kohlenstoffgehalt, die Anwesenheit fremder Beimengungen und die Art der mechanischen Bearbeitung beeinflußt. Hinsichtlich des Kohlenstoffgehalts unterscheidet man weiches, sehniges Eisen mit 0,02-0,2 Proz. und hartes oder Feinkorneisen mit bis 0,5 Proz. Kohlenstoff und darüber. Gutes Schmiedeeisen zeigt in der zu einem dicken Stab zusammengeschlagenen Luppe (s. unten) ein körnig-eckiges, kristallinisches Gefüge.
Beim Ausrecken geht das Korn bei kohlenstoffarmem, weichem Eisen in Sehne über, während bei kohlenstoffreicherm, stahlartigem Eisen das Korn meist nur feiner wird und zur Sehnenbildung wenig geneigt ist. Das Feinkorneisen ist fester und härter als das sehnige, und beide finden für verschiedene Zwecke Anwendung. Durch anhaltende Erschütterungen wird sehniges Eisen kristallinisch und brüchig (Kettenbrücken, Eisenbahnwagenachsen etc.). Beim Erhitzen zeigt das Schmiedeeisen bei 200-400° C. wechselnde Anlauffarben, beginnt bei 525° C. zu glühen, zeigt bei 1000° Kirschrotglut und bei 1300° Weißglut, in welchem Zustand sich zwei aufeinander gelegte Stücke durch Druck (Hämmern oder Walzen) ineinander kneten (schweißen) lassen, was dadurch begünstigt wird, daß man die Oberfläche mit Oxydation verhindernden Substanzen (Schweißsand) bestreut: saftige Schweißhitze.
Geschieht dies nicht, so verbrennt in der sogen. trocknen Schweißhitze leicht Kohlenstoff, und man erhält ein unregelmäßig grobkörniges, stark glänzendes, sehr brüchiges Produkt (verbranntes Eisen), dessen Oberfläche sich mit Eisenoxyduloxyd (Fe3O4 , Hammerschlag, Glühspan) überzieht. Feinkorn schweißt früher als sehniges Eisen. Bei Temperaturen von 1800-2250° C. schmilzt das Schmiedeeisen. Eine solche Temperatur läßt sich in gewöhnlichen Apparaten zur Eisendarstellung (Herden, Flammöfen) nicht erzeugen, wohl aber beim Bessemerprozeß.
Das Verhalten (Festigkeit, Schweißbarkeit etc.) des Schmiedeeisens in der Hitze und bei gewöhnlicher Temperatur wird durch fremde Beimengungen mehr oder weniger geändert. Durch einen geringen Schwefelgehalt (0,01 Proz. und weniger) verliert dasselbe an Schweißbarkeit und Festigkeit in der Hitze (Rotbruch), es zeigen sich bei der Bearbeitung Kantenrisse und bei größerm Schwefelgehalt auch Längsrisse. Phosphor erhöht die Härte und die Schweißbarkeit, erniedrigt den Schmelzpunkt, zeigt aber einen nachteiligen Einfluß auf die Festigkeit des Eisens bei gewöhnlicher Temperatur, wenn erheblichere Mengen von Phosphor zugegen sind (Kaltbruch); häufig läßt sich phosphorhaltiges Eisen im glühenden Zustand noch gut bearbeiten, während dies in der Kälte nicht mehr möglich ist.
Die Schädlichkeit des Phosphors wächst mit dem Kohlenstoffgehalt, und ferner ist Flußeisen empfindlicher gegen Phosphor als Schweißeisen. Kohlenstoffarmes Schweißeisen kann bis zu 0,8 Proz. Phosphor enthalten, ohne kaltbrüchig zu sein, während man bei Flußeisenschienen die zulässige Grenze auf 0,1 Proz. setzt. Kaltbrüchiges Eisen besitzt ein kristallinisches, stark glänzendes, geschichtetes Gefüge, während das sich ähnlich verhaltende sogen. verbrannte Eisen unregelmäßig grobkörnig ist und sich durch saftige Schweißhitze verbessern läßt, was beim phosphorhaltigen Eisen nicht der Fall ist. Silicium erhöht die Härte, Sprödigkeit und Schmelzbarkeit,
vermindert aber die Schweißbarkeit des Eisens. Der Siliciumgehalt kann ohne nachteiligen Einfluß um so höher sein, je kohlenstoffärmer und je manganreicher das Eisen ist. Bei zu hohem Siliciumgehalt wird das Eisen faulbrüchig, d. h. spröde in der Kälte und Wärme; ein solches Eisen ist dunkelfadig und körnig, mit unganzen Stellen auf dem Bruch. 0,1-0,3 Proz. Silicium sind nicht merklich schädlich. Von wesentlichem Einfluß auf die Festigkeit des Schmiedeeisens ist noch die Art der Darstellung und der mechanischen Bearbeitung.
Durch ungleichmäßiges Frischen des Roheisens wird Rohbruch herbeigeführt, zu erkennen an dem Zusammenvorkommen von gröberm Stabeisenkorn mit feinerm Stahlkorn auf dem Bruch. Ist infolge schlechter Schweißung oder Schmiedung Schlacke oder Hammerschlag in das Eisen eingeschlossen, so zeigt dasselbe auf dem Bruch Trennungsflächen sowie schwarze, glänzende Partien, und man nennt dasselbe »hadrig« oder »schulfrig«. Von der Qualität eines Eisenstabes gibt Kenntnis das Ansehen der Oberfläche und des Bruches, eine Wurf- oder Biegungsprobe und das Verhalten beim Schweißen.
Die Darstellung des Schmiedeeisens durch direkte Reduktion von Erzen (die sogen. Rennarbeit) wird meist nur noch in unkultivierten Gegenden, wo Brennmaterial billig ist und reiche und reine Erze zu Gebote stehen, bei sehr unvollkommenem Eisenausbringen in kastenförmigen Vertiefungen (Rennfeuern, Luppenherden) in der Weise ausgeführt, daß man den aus Eisenplatten gebildeten Kasten mit Kohle ausfüllt, die letztere durch zugeführte Gebläseluft verbrennt und das Erz (meist poröse, leicht reduzierbare Braun- und Spateisensteine) allmählich ins Feuer einführt, wobei sich ein Teil des Eisens reduziert und zu einem Klumpen (Luppe, Wolf, Stück) zusammenschweißt, während ein großer Teil des Eisens sich verschlackt.
Die Luppe wird dann ausgehoben, zum Ausquetschen der eingeschlossenen Schlacke starken Hammerschlägen ausgesetzt (»gezängt«),
darauf in mehrere Stücke geteilt, diese schweißwarm gemacht und ausgereckt. Man erhält zwar bei reinen Erzen ein vorzügliches Eisen, aber mit bedeutendem Aufwand an Brennstoff und großem Eisenverlust, welche Nachteile in manchen Hütten durch Erhöhung der Herde zu kleinen Schachtöfen von 1,3-3,8 m Höhe (Stücköfen, Wolfsöfen) verringert wurden. Aus den Stücköfen entwickelten sich dann allmählich die noch zur Zeit gebräuchlichen Hochöfen. - Die neuern Versuche, aus den Erzen direkt schmiedbares Eisen zu erzeugen, sind bisher noch ohne praktischen Erfolg geblieben.
Bei allen gegenwärtig gebräuchlichen Methoden zur Herstellung von schmiedbarem Eisen wird dem Roheisen durch einen Oxydationsprozeß (Frischprozeß) Kohlenstoff entzogen. Als Oxydationsmittel benutzt man in der Regel den Sauerstoff der Luft, zuweilen aber auch den in Oxyden (Eisenoxyd, Eisenoxydoxydul) enthaltenen Sauerstoff. Der Frischprozeß wird bei der Darstellung von Schweißeisen entweder in offenen Gebläseherden (Frischherden) unter Anwendung von Holzkohlen (Herdfrischprozeß) oder in Flammöfen (Puddelöfen) unter Anwendung von Steinkohlen oder Gasfeuerung ausgeführt (Puddelofenprozeß).
Bei der Darstellung von Flußeisen wird in einem hängenden, birnförmigen Gefäß (Bessemerbirne) Luft in feiner Zerteilung durch ein Roheisenbad gepreßt (Bessemerprozeß), oder man benutzt Flammöfen mit Gasfeuerung und steigert dabei die Temperatur bis zum Schmelzen des schmiedbaren Eisens (Martinprozeß). Der Herdfrischprozeß ist der älteste aller Frischprozesse und liefert ein sehr reines, weiches und dehnbares Eisen, erfordert aber als Brennstoff Holzkohlen und ist deshalb nur noch in holzreichen Gegenden im Gebrauch. Auch der Puddelofenprozeß, welcher bis vor kurzem noch in voller Blüte stand, wird gegenwärtig durch die weitere Entwickelung des Bessemer- und Martinprozesses immer mehr verdrängt; eine wesentliche Rolle spielt dabei das Streben nach Massenproduktion, z. B. werden 5000 kg Roheisen durch Herdfrischen in ca. 1½ Woche, durch Puddeln in 1½ Tag und durch Bessemern in 20 Minuten in schmiedbares Eisen verwandelt.
1) Darstellung von Schweißeisen.
Reines Weißeisen (garschmelziges Eisen) kann ohne weiteres, siliciumreiches Weißeisen und graues Roheisen (roh schmelziges Eisen) dagegen erst nach einer vorbereitenden Arbeit (dem sogen. Feinen, Raffinieren oder Läutern) dem Herdfrischen oder Puddeln unterworfen werden. Das Feinen besteht in einem Einschmelzen des Roheisens unter Luftzutritt in besondern Apparaten; dabei oxydiert sich zunächst das Silicium zu Kieselsäure, welche mit dem gleichzeitig entstehenden Eisenoxydul eine Schlacke (Rohschlacke) bildet.
In dem Maß, als sich das Silicium abscheidet, geht der Graphit in gebundenen Kohlenstoff über, ohne sich zu oxydieren; man erhält dann schließlich Weißeisen (Feineisen). Die Operation des Feinens (Hartzerrennens) führt man gewöhnlich in einem sogen. Feineisenfeuer [* ] (Fig. 7 auf Tafel II) aus. Dasselbe besteht aus einem kastenförmigen Raum f mit dem Schornstein a, an drei Seiten von Wasserbehältern c, an der Vorderseite durch eine Eisenplatte mit Stichöffnung geschlossen und mit einer Sand- oder Schlackensohle versehen.
Vor den Kasten c, welche aus b mit Wasser gespeist werden, befinden sich Wasser enthaltende Troge d zum Kühlen der Werkzeuge. Durch vier oder sechs stark geneigte Formen an zwei Seiten wird viel Wind zugeführt. Man füllt den Herd f mit Koks, setzt die Roheisencharge (2000-2500 kg) über die Formen, schmelzt dieselbe tropfenweise nieder und läßt den Gebläsewind auf das flüssig gewordene Eisen wirken. Man sticht das gefeinte Produkt (Feineisen) nach etwa 3-4 Stunden in Formen ab und begießt dasselbe noch mit Wasser.
Auf 100 kg Feineisen braucht man etwa 20-30 kg Koks und hat 13-15 Proz. Eisenabgang. Da bei diesem Verfahren das Feineisen durch die Asche des Brennmaterials, z. B. durch den Schwefelgehalt der Koks, verunreinigt werden kann, so führt man den Feinprozeß auch wohl in Gasflammöfen (Weißöfen) aus (Oberschlesien). Zuweilen wird das Feinen von Graueisen auch direkt im Frischherd vorgenommen. In einigen Fällen genügt als Vorbereitung des Graueisens ein bloßes Übergießen des erstarrenden Eisens mit Wasser (»abschrecken«) oder Einleiten des flüssigen Produkts in kalte Eisenformen oder Glühen zwischen Kohlen (»braten«).
Das reine Weißeisen oder das gefeinte Graueisen wird nun im Herb- oder Flammofen dem eigentlichen Frischprozeß unterworfen. Bei Einwirkung der Luft auf das geschmolzene Eisen findet eine lebhafte Oxydation des Eisens statt (Rohfrischperiode); es entsteht eine eisenreiche Schlacke, welche gebildetes Eisenoxyduloxyd auflöst, und dieses wirkt im gelösten Zustand energisch oxydierend auf den gebundenen Kohlenstoff unter Erzeugung von Kohlenoxydgas, welches in reichlicher Menge in Gestalt blauer Flämmchen entweicht und die Masse zum Aufschäumen (Kochen) bringt. Ist dieselbe wieder ruhig geworden, so ist ein Produkt mit dem Kohlenstoffgehalt von Stahl
entstanden, welchem zur Bildung von Schmiedeeisen noch Kohlenstoff entzogen werden muß. Man setzt deshalb den Oxydationsprozeß noch fort, und das im Überschuß gebildete, von der immer basischer werdenden Schlacke (Garschlacke) aufgelöste Eisenoxyduloxyd trägt zur weitern Entkohlung bei, bis an gewissen Kennzeichen (Weißglühen, knetbarer Zustand der Eisenteilchen etc.) das Ende der Periode (Garfrischperiode) erkannt wird. Reines Weißeisen frischt sehr schnell, weil durch das dickflüssige Einschmelzen (Spiegeleisen macht hiervon eine Ausnahme) eine energischere Oxydation ermöglicht wird.
War das Weißeisen nicht ganz schwefelfrei, so kann das Frischen so rasch gehen, daß der Schwefel nicht Zeit findet, sich zu oxydieren, und es erfolgt ein rotbrüchiges Produkt. In solchem Fall gibt man Zuschläge, welche das Frischen verzögern (Sand, Thon, Rohschlacken), indem sie eine dünnflüssige Schlacke erzeugen, die das Kohleneisen bedeckt und die Luft mehr von demselben abschließt. Spiegeleisen frischt langsamer und schwerer als gewöhnliches Weißeisen, indem dasselbe dünnflüssig einschmilzt und sein Mangangehalt, welcher noch vor dem Eisen und neben dem Silicium oxydiert wird, eine dünnflüssige Schlacke bildet, die in der eben angegebenen Weise luftabhaltend wirkt.
Außerdem löst sich das den Kohlenstoff energisch oxydierende Eisenoxydoxydul in der manganhaltigen Schlacke nicht auf, und daher wird die Entkohlung verzögert. Man verwendet das Spiegeleisen gern zur Stahlfabrikation, einmal wegen seiner Reinheit, dann, weil sich bei dem verzögerten Frischen der Punkt leichter treffen läßt, wo noch die zur Stahlbildung erforderliche Kohlenstoffmenge vorhanden ist, als wenn das Frischen zu rasch verläuft. Schwefel wird um so vollständiger entfernt, je länger der Prozeß dauert.
Phosphor wird oxydiert, nachdem alles Silicium entfernt ist; eine vollständige Abscheidung findet aber nur dann statt, wenn die Schlacke basisch ist, die Temperatur nicht zu hoch steigt und ein Eisen mit geringem Kohlenstoffgehalt hergestellt wird. Die übrigen Verunreinigungen des Roheisens werden durch das Frischen leicht entfernt, nur das Kupfer macht davon eine Ausnahme. Man kann das Frischen künstlich beschleunigen durch Zusatz Sauerstoff abgebender (garender) Substanzen (Hammerschlag, Garschlacke etc.). Die zum Frischen dienenden Gebläseherde (Frischherde, Frischfeuer) bestehen aus einem mit eisernen Platten (Zacken) ausgekleideten Raume mit eiserner, gewöhnlich von unten gekühlter Bodenplatte. Man nennt die Eisenplatte, auf welcher die Form d (Textfig. 3) ruht, Formzacken (t), die gegenüber befindliche (h) Windzacken, die Hinterplatte (s) Aschenzacken und die Vorderplatte Vorder- oder Schlackenzacken. Durch das Ventil v ist der Zutritt der Gebläseluft aus w in die Düse zu regulieren. Man gelangt zu dem mit einer Esse (a) überdeckten Herde durch die Arbeitsöffnung bei b. Zuweilen sind die Frischfeuer überwölbt und mit Glühherden versehen, auf welchen das zu verfrischende Roheisen durch die abziehende Flamme vorgewärmt wird.
Die Modifikationen beim Frischen werden hauptsächlich durch die Beschaffenheit des Roheisens, namentlich durch seine Reinheit und das Verhalten beim Frischen, ob roh- oder garschmelzig, bedingt. Graues, rohschmelziges Roheisen erfordert zur Überführung in Schmiedeeisen die Durchführung der oben angegebenen drei Perioden des Feinens, Roh- und Garfrischens (Dreimalschmelzerei); Spiegeleisen und schwach gefeintes Roheisen bedingen nur die beiden letzten Perioden (Zweimalschmelzerei) und kohlenarmes Weißeisen, luckige Flossen oder stark gefeintes Eisen nur die letzte Periode (Einmalschmelzerei).
Als Beispiel für die Dreimalschmelzerei diene die deutsche Frischschmiede für halbiertes und graues Roheisen, welche noch dadurch charakterisiert ist, daß das dabei erhaltene Luppeneisen behufs Schweißung und Ausreckung in demselben Feuer erhitzt wird, in welchem das Frischen gleichzeitig stattfindet. Man füllt den Herd mit Kohle, schiebt vom Windzacken her die Roheisenstücke (Gänze) in den Herd, läßt dieselben, mit Kohlen bedeckt, tropfenweise in den Herd schmelzen, wobei ein Feinen des Roheisens (s. oben) eintritt.
Auf die Feinperiode (Gänzeschmelzen), in welcher nach Umständen rohe oder garende Zuschläge gegeben werden, folgt, nachdem die gebildeten Rohschlacken durch den Stich im Vorderzacken abgelassen worden, das Rohaufbrechen: die auf der Bodenplatte befindliche Eisenmasse wird mittels einer Brechstange (Speer) in mehrere Stücke gebrochen und jedes derselben nach und nach über die Form gehoben, um beim Niedergang vor derselben entkohlt zu werden. Die Anzahl der zu erzeugenden Stücke richtet sich nach der Reinheit, namentlich dem Schwefelgehalt des Roheisens. Je unreiner dasselbe, desto mehr und kleinere Stücke erzeugt man (Klumpfrischen mit nur einem Stück; Durchbrechfrischen mit vielen Stücken, kombiniertes Klump- und Durchbrechfrischen mit wenigen Stücken).
Man sticht die entstandene Schlacke (Rohschlacke) ab, bricht die am Boden befindliche, etwa im Zustand des Stahls befindliche Masse nochmals auf (Garaufbrechen) und läßt die Stücke behufs weiterer Entkohlung wieder vor der Form vorbeigehen und sich dann unterhalb derselben zu einem Klumpen (Luppe, Deul, Dachel) vereinigen, welcher, nachdem er von allen Seiten dem Wind zur vollständigen Garung ausgesetzt worden, mittels Zange ausgehoben und zum Auspressen der darin enthaltenen Schlacke (»zängen«) kräftigen Schlägen unter einem Stirn- oder Aufwerfhammer (s. Hammer) auf einem Amboß ausgesetzt und zu einem parallelepipedischen Stück (Massel) bearbeitet wird.
Dieses teilt man in mehrere Stücke (Schirbel, Zaggel), wärmt dieselben während des Einschmelzens des Roheisens im Fokus des Frischfeuers an, während dahinter das Roheisen für die nächste Charge einschmilzt, und reckt sie unter Hämmern zu Stäben aus. Man setzt durchschnittlich 110-120 kg Roheisen ein, bringt 72-75 Proz. Schmiedeeisen aus und verbraucht auf 100 kg ausgeschmiedetes Eisen 1-1,5 cbm Holzkohle bei 4-6 Stunden Arbeitsdauer. Bei dem sogen. Anlauf- oder Judenfrischen steckt man in der letzten Periode einen Eisenstab in die Masse, an welchen sich dann das entstandene Frischeisen (Anlaufeisen) ansetzt, worauf man den Klumpen abhaut und ausschweißt.
[* ] ^[Abb.: Fig. 3. Frischfeuer.]
Bei der Franche-Comté-Schmiede wird die Arbeit beschleunigt, namentlich durch häufiges Aufbrechen schon während des Ausschmiedens.
Zu den Zweimalschmelzereien gehören die Wallonenschmieden, charakterisiert durch Einschmelzen von gefeintem oder siliciumarmem Weißeisen, seltener halbiertem Eisen, auf einem Garschlackenboden, welches je nach der Reinheit ein- oder mehrmals aufgebrochen wird. Das Anwärmen (Ausheizen) der Schirbel findet in besondern Feuern (Schweißfeuern) oder in Flammöfen (Eckmanscher Schweißofen) statt. Werden, wie bei der englischen Lancashireschmiede, die Frischfeuer überdeckt, mit Vorglühherden versehen und erhitzte Gebläseluft angewandt, so spart man gegen die deutsche Schmiede an 30 Proz. Brennstoff bei 5-10 Proz. Mehrausbringen an Eisen. Bei der Einmalschmelzerei, z. B. der Siegenschen, wird reines, manganhaltiges, garschmelziges Roheisen einmal vor der Form niedergeschmolzen, wobei schon fertiges Eisen erfolgt, welches gezängt etc. wird.
Das Herdfrischen wird nur noch wenig angewandt, weil es zu viel und zu teures Brennmaterial (Holzkohlen) bei geringer Produktion erfordert, welche Schattenseiten man durch Anwendung von mit festem rohen Brennmaterial oder mit Gasen befeuerten Flammöfen (Puddelöfen, nach dem engl. to puddle, »rühren«, oder Rühröfen) beseitigt hat. Das erste englische Patent auf ein solches Verfahren wurde 1766 an Thomas und George Cranage erteilt. Dasselbe scheint aber ohne praktischen Erfolg geblieben zu sein, und man sieht allgemein als Erfinder des Puddelns mit Steinkohlen Henry Cort an, der sein Patent 1784 erhielt.
Ein Puddelofen mit direkter Feuerung [* ] (Fig. 8-10 auf Tafel I) enthält einen durch die Schürthür a zu speisenden Rost b von 0,5-0,75 qm Fläche, durch die Feuerbrücke e getrennt von dem Herd f von etwa 1,5-1,6 m Länge, 1,3-1,4 m Breite und 0,2-0,7 m Tiefe, aus einem Garschlackenbett auf Unterlage von Eisenplatten gebildet. Der Herd ist durch die Fuchsbrücke n von der 12-15 m hohen Esse l getrennt, auf deren Boden die in den geneigten Fuchs aus dem Herd übergehende Schlacke gelangt, um durch den Stichkanal k abzufließen.
Gewöhnlich sind Fuchs- und Hauptbrücke sowie das den Herd umgebende Eisen (Herreisen) hohl, und es zirkuliert in dem Hohlraum zur Kühlung des Herdes Luft oder Wasser. Auch ist die eiserne Bodenplatte durch Luft von unten gekühlt, welche durch die Öffnungen o o ein- und durch Züge r wieder austritt. Gewöhnlich führt zum Herd nur eine Arbeitsöffnung g mit Arbeitsplatte m davor (einfacher Ofen), zuweilen ist behufs Erzielung größerer Produktionen noch eine zweite Arbeitsöffnung h vorhanden (Doppelöfen).
Zur Erzeugung der in dem Puddelofen erforderlichen hohen Temperatur bedarf man eines guten Brennmaterials, gewöhnlich langflammiger Steinkohlen, deren Effekt dadurch noch gesteigert wird, daß man Gebläseluft (Unterwind) unter den Rost leitet. Wo solch gutes Brennmaterial nicht zu Gebote steht, verwandelt man minderes (z. B. Braunkohlen und Torfklein) in brennbares Gas und verbrennt dieses in dem Zustand, wie es aus dem Generator kommt, durch erhitzte Gebläseluft (Gasöfen), oder man erhitzt Gas und Luft in Regeneratoren, mit Steinen angefüllten Kammern, welche durch die vom Ofen abziehenden Feuergase glühend gemacht werden, um dann beim Durchstreichen der Verbrennungsluft und der brennbaren Gase Wärme an diese abzugeben (Regenerativfeuerung).
Einen solchen Ofen stellt [* ] Fig. 11 auf Tafel II dar. M ist der Puddelofenherd, von welchem die Feuergase durch die Kanäle x und y nach unten in zwei nebeneinander liegende Regeneratoren, von denen nur der eine R' sichtbar, ziehen, um die darin angehäuften Steine zu erhitzen, dann durch B, C' u. d' zur Esse zu gelangen. Während dieser Zeit strömen die Generatorgase und die kalte Gebläseluft durch das erhitzte Generatorpaar L' auf den Herd. Sobald letzteres erkaltet ist, wird durch Ventile Z Gas- u. Luftstrom umgestellt, beide passieren das wieder erhitzte Regeneratorpaar R' nebst Zubehör, das Gas tritt durch y, die Luft durch x aus, die bei Vereinigung beider entstehende Flamme zieht über den Herd, und die Feuergase gelangen an der entgegengesetzten Seite in das abgekühlte Regeneratorpaar etc.; a' Lufteintritt. Die Abhitze bei Öfen mit direkter Feuerung oder mit gewöhnlicher Gasfeuerung wird häufig zur Dampfkesselheizung benutzt.
Während bei den gebräuchlichen Puddelöfen deren Herde feststehen und die sehr beschwerliche Arbeit des Rührens mit der Hand ausgeführt wird, ist man neuerdings bemüht gewesen, die Handarbeit durch mechanische Mittel zu ersetzen. Man hat die Rührstange durch Maschinenkraft bewegt, wobei der Arbeiter ersterer nur die Direktion zu geben hat (mechanische Puddler); diese Vorrichtungen haben indes keine allgemeine Anwendung gefunden, weil sie gerade für den beschwerlichsten Teil der Puddelarbeit, das Vereinigen der Eisenteilchen zu einer Luppe, nicht zu gebrauchen sind.
Vollkommener ist der Zweck erreicht durch die rotierenden Puddelöfen, welche von Danks (1871) derart vervollkommt sind, daß sie wirklichen Eingang in die Praxis gefunden haben. Namentlich gebührt Danks das Verdienst, in den Rotatoren ein aus Roteisenerz hergestelltes Eisenoxydfutter angebracht zu haben, welches zur Abscheidung des Phosphors aus dem Roheisen beiträgt. Die Einrichtung des Danksschen Ofens zeigt Textfig. 4. a ist der cylinderförmige Rotator, welcher vermittelst des Zahnkranzes h durch eine Dampfmaschine in Bewegung gesetzt wird. a ist mit einem Eisenoxydfutter ausgekleidet, läuft auf Rollen und schließt sich direkt an die feststehende Rostfeuerung f, welche meist mit Unterwind betrieben wird. Durch den beweglichen, an einer Kette c aufgehängten Fuchs b werden die Feuergase in den Schornstein geleitet. Vorteile dieses Ofens sind eine bedeutend größere Produktion,