Reverberierofen

Ofen

(hierzu Tafel »Metallurgische Öfen«), [* 3]

von mehr oder weniger feuerfesten Materialien eingeschlossener Raum, in welchem durch Verbrennung Wärme [* 4] entwickelt wird, die entweder in dem Raum ¶

[* 5] Fig. 1. Feineisenfeuer. (Art. Eisen.) [* 6]

Fig. 2. Rheinischer Kokshochofen. (Art. Eisen.)

[* 5] Fig. 3. Pilzscher Rundofen.

[* 5] Fig. 5, 6. Tarnowitzer Flammofen. (Art. Blei.) [* 7]

Fig. 5. Längsschnitt.

[* 5] Fig. 6. Horizontalschnitt.

[* 5] Fig. 7. Tellerofen von Gibb und Gelstharp.

Längsdurchschnitt. (Art. Kupfer.) [* 8]

Fig. 8. Schmelzofen [* 9] mit cylindrischem Drehherd. (Art. Soda.)

[* 5] Fig. 10. Almagamierglühofen. (Art. Gold.) [* 10]

Fig. 11. Siemens-Martin-Ofen. (Art. Eisen.)

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selbst zu verschiedenartigen Zwecken benutzt, oder nach außen abgeleitet wird, um zu trocknen, zu heizen etc. Bei den Öfen der ersten Art, welche im einzelnen ungemein verschiedenartige Einrichtungen besitzen, kommt der zu erhitzende Körper entweder in Berührung mit dem zu erhitzenden Brennmaterial selbst (und dann müssen an letzteres oft sehr hohe Anforderungen gestellt werden, um Verunreinigungen des zu erhitzenden Körpers [mit Schwefel, Aschebestandteilen etc.] zu vermeiden), oder er wird nur von der Flamme [* 12] getroffen oder ist auch von dieser getrennt, und die Übertragung der Wärme geschieht durch Vermittelung einer Wand aus Metall, Mauerwerk, Thon etc. Hiernach unterscheidet man Herd- und Schachtöfen, Flammöfen und Gefäßöfen. Die Zuführung der zum Verbrennen der Brennmaterialien erforderlichen Luft geschieht entweder in gewöhnlicher Weise (Rost, Esse) oder durch ein Gebläse, [* 13] welches komprimierte, bisweilen erhitzte Luft in den Ofen treibt. Nicht selten hat diese Luft neben der Verbrennung des Brennmaterials noch den Zweck, den erhitzten Körper zu oxydieren.

1) Die Herdöfen sind kasten- oder zirkelförmig ausgetiefte Feuerstätten, entweder ganz offen oder an einer oder mehreren Seiten mit niedrigen Mauern, Eisenplatten, Gestübe etc. geschlossen. Das mit den Erzen in Berührung befindliche Brennmaterial wird durch natürlichen Luftzug oder Gebläseluft verbrannt, aber obwohl man hier mitunter eine höhere Temperatur als in Flamm- und Gefäßöfen erzielt, wird doch nur ein geringer Teil der entwickelten Wärme nutzbar. Die Herdöfen ohne Gebläse dienen zum Auflockern, Rösten, Kalcinieren, Herde mit Gebläse zur Erzeugung höherer Temperatur, zum Schmelzen und zur Hervorbringung einer oxydierenden (selten einer reduzierenden) Wirkung. Ein Beispiel eines Herdofens zeigt [* 3] Fig. 1 unsrer Tafel, ein Feineisenfeuer (s. Eisen, S. 414).

2) Schachtöfen bestehen aus einem gemauerten, mehr hohen als weiten Raum (Schacht), in welchem eine Glühung, Röstung oder Schmelzung der Erze etc. vorgenommen wird. Letztere sind entweder mit dem Brennmaterial in unmittelbarer Berührung, wie bei dem Hochofen, [* 3] Fig. 2, oder werden nur durch dessen Flamme erhitzt, welche von einer oder mehreren zur Seite oder im Innern des Schachts gelegenen Feuerungen in denselben eintritt oder durch Generator- oder Gichtgase (s. Feuerungsanlagen, [* 14] S. 216) gebildet wird.

Man unterscheidet am Schachtofen: [* 15] die obere Mündung (Gicht) zum Eintragen von Erz und Brennmaterial, eine zweite (Auszieh- oder Stichöffnung, Stich, Auge) [* 16] am tiefsten Punkte des Schachts zum Ausziehen oder Ablassen der Produkte und etwas höher als diese eine dritte Öffnung (Formöffnung) zum Einführen der Verbrennungsluft. Bei Schachtöfen ohne Gebläse fehlt die Formöffnung, und man läßt die Luft durch die Ausziehöffnung zum Brennmaterial gelangen.

Die Zugschachtöfen dienen seltener zu Schmelzungen (z. B. für leichtschmelzige Weißbleierze) als zum Kalcinieren (Eisenstein, Galmei) oder Rösten (Eisenstein, Schwefelungen) bei geringerer Hitze, wie namentlich die Kiesöfen oder Kilns (s. Tafel »Kupfergewinnung«, [* 17] Fig. 7). Sie gewähren im Vergleich zu Herdöfen eine bessere Ausnutzung des Brennmaterials, eine genauere Regulierung der Hitze und einen kontinuierlichen Betrieb; sie fördern mehr, erfordern aber auch höhere Arbeitslöhne.

Die Gebläseschachtöfen werden hauptsächlich zu Schmelzprozessen benutzt, und es kommt dabei entweder nur die erzeugte Wärme zur Wirkung (der Kupolofen [* 18] zum Umschmelzen des Roheisens) oder gleichzeitig auch die reduzierende Kraft [* 19] der im O. emporsteigenden Gase [* 20] (Roheisenbereitung, Darstellung von Kupfer, Zinn, Blei etc.). Während man früher dem Schacht meist prismatischen Querschnitt und gerade Wände gab, zieht man neuerdings nach oben erweiterte Öfen mit prismatischem (Rachetteöfen) oder kreisrundem Querschnitt (Pilzscher Ofen, [* 3] Fig. 3) vor, weil dieselben infolge der verminderten Geschwindigkeit der ausziehenden heißen Gase eine bessere Ausnutzung des Brennmaterials gestatten, weniger Flugstaub bilden, und weil bei dem im Verhältnis zur Gicht engern und somit stärker erhitzten Schmelzraum ein reineres Ausschmelzen der Metalle stattfindet, sich also ärmere Schlacken erzeugen.

Auch in betreff der äußern Gestalt der Schachtöfen hat man neuerdings in ökonomischer Beziehung dadurch wesentliche Fortschritte gemacht, daß man das innere feuerfeste Ofengemäuer (Kernschacht), statt mit massigem Rauhgemäuer, mit einem eisernen Mantel umgibt (Pilzscher Ofen), wozu die schottische Eisenhochofenkonstruktion Veranlassung gewesen ist. Ein wesentlicher Fortschritt ist noch der, daß man auch die Öfen zum Schmelzen von Metallen außer Eisen mit Chargiervorrichtungen und Rauchabzugskanälen, wie sie bei Eisenhochöfen üblich sind, versehen hat.

Nach ihrer Höhe teilt man die Schachtöfen, ohne dabei eine scharfe Grenze innezuhalten, in Krummöfen von 1,3-2,2 m Höhe, in Halbhochöfen von 2,2-4,4 m Höhe und Hochöfen mit über 4,4 m Höhe. Nach der Art des Zumachens oder Zustellens, worunter man die Herrichtung des Schmelzraums unterhalb der Formen versteht, unterscheidet man Sumpf-, Spur- und Tiegelöfen. Bei den Sumpföfen sammeln sich die geschmolzenen Massen sowohl innerhalb des Ofens als außerhalb desselben im Vorherd an, bei den Tiegelöfen nur innerhalb des Ofens, von dessen Sohle sie dann durch einen Stichkanal von Zeit zu Zeit abgelassen werden; bei den Spurofen fließen die geschmolzenen Produkte durch eine Öffnung (Auge) in der Ofenbrust in einen Vorherd, ohne sich gleichzeitig im Ofeninnern anzusammeln. Zu den Schachtöfen gehört auch der Kupolofen, in welchem in Eisengießereien das Gußeisen geschmolzen wird. Er besitzt einen meist cylindrischen Schacht, Formöffnungen und meist einen Vorherd, in welchem das flüssige Eisen sich sammelt.

Besonders gebräuchlich ist der Krigarsche Kupolofen. Eigentümlicher Art sind die Öfen zum Rösten pulverförmiger geschwefelter Erze nach der Staubstrommethode. Die Schliche fallen in dem schachtförmigen Ofen, durch horizontale Bänke aufgehalten, langsam herab, während ein heißer Luftstrom ihnen von unten entgegentritt (Textfig. 4). Die Temperatur muß hoch genug sein, um die Schliche zu entzünden. Es ist mithin kein besonderes Brennmaterial erforderlich, der verbrennende Schwefel erzeugt Wärme genug, um den Prozeß im Gang [* 21] zu erhalten.

[* 3] ^[Abb.: Fig. 4 Gerstenhöferscher Ofen.] ¶

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3) Flammöfen (auch Reverberieröfen genannt von dem Zurückstrahlen der Wärme von dem erhitzten Gewölbe) [* 23] sind mehr lange und weite als hohe Räume, in welchen das Röst- oder Schmelzgut nicht in unmittelbarer Berührung mit dem Brennmaterial sich befindet, sondern von demselben durch eine Mauer (Feuerbrücke) getrennt ist, so daß es nur von dessen Flamme getroffen wird [* 22] (Fig. 5 u. 6). Die meisten Flammöfen (Zugflammöfen) bestehen aus drei Hauptteilen, dem Feuerungsraum (Windofen, Heizraum), dem mit einem Gewölbe überdeckten Herd- oder Arbeitsraum und der Esse.

Letztere ist mit dem Arbeitsraum entweder unmittelbar durch einen Kanal [* 24] (Fuchs) [* 25] verbunden, oder es sind zwischen letzterm und der Esse noch Flugstaubkammern oder Kondensatoren zur Verdichtung aus dem Herdraum entweichender Gase u. Dämpfe vorhanden. Man konstruiert aber auch die Flammöfen mit Gebläsevorrichtungen, um die Essen [* 26] zu ersparen, u. leitet dann komprimierten Wind (Unterwind) unter den Rost oder läßt das Gebläse hinter dem Fuchs als Exhaustor saugend wirken (Puddelöfen).

Bei Gasflammöfen verbrennt man die Gase in der Regel unter Anwendung von Regeneratoren. Je nach der im Flammofen hervorzubringenden Temperatur und der beabsichtigten oxydierenden oder reduzierenden Wirkung der Feuerungsgase erhalten die Öfen verschiedene Konstruktion. So gibt man den Glühöfen, in welchen Metalle erhitzt werden sollen, ohne sich zu oxydieren, eine hohe Feuerbrücke, damit das Metall von der Stichflamme nicht getroffen werde. Flammöfen zeichnen sich den Schachtöfen gegenüber durch größere Übersichtlichkeit des Betriebs, Anwendbarkeit eines rohen Brennmaterials, Entbehrlichkeit eines Gebläses und durch die Vorteile einer beliebig anzuwendenden oxydierenden und reduzierenden Flamme aus.

Sie gestatten auch unter Umständen ein größeres Durchsetzquantum, allein man kann in ihnen gewöhnlich keine so hohe Temperatur erzeugen wie in den Schachtöfen; nur bei Verbrennung von stark erhitzten Generatorgasen mit stark erhitzter Gebläseluft gelingt es, die im Gestell der Eisenhochöfen herrschende Temperatur zu erreichen. Die Flammöfen mit direkter Feuerung gestatten eine nur geringe Ausnutzung des Brennmaterials, denn es kommt fast nur die strahlende Wärme zur Verwendung, es geht viel Hitze in die Esse, man heizt das Gewölbe stärker als die Sohle, und die Ofenwände strahlen viel Wärme aus.

Zur möglichst vollständigen Ausnutzung der Wärme legt man über oder neben den Hauptherd einen Vorwärmherd (Doppelöfen), teilt auch wohl den Herd in mehrere terrassenförmig übereinander liegende Abteilungen (Fortschaufelungsöfen), um verschiedene Rösttemperaturen zu erzeugen, und benutzt die obere Fläche des Ofens zuweilen zum Trocknen der Erze. Um beim Rösten an Zeit- und Kraftaufwand zu sparen, läßt man den Herd rotieren, wie beim Tellerofen von Gibb u. Gelstharp [* 22] (Fig. 7) oder bei den Öfen mit liegendem Cylinder, durch welchen die Flamme hindurchschlägt, während derselbe mittels eines Zahnrades und einer Dampfmaschine [* 27] in Rotation versetzt wird [* 22] (Fig. 8). Hierbei erfolgt eine gründliche Mischung des Materials, welche sonst durch Handarbeit bewirkt werden müßte. Zu den Schmelzflammöfen gehören unter andern die Puddelöfen, die man ebenfalls mit rotierendem Herd und mit Regenerativgasfeuerung baut. Einen Gasofen zum Schmelzen von Platin zeigt Textfig. 9. Derselbe besteht aus zwei dicht aufeinander passenden ausgehöhlten Stücken von gebranntem Kalk. Das obere besitzt eine Öffnung zur Einführung des Knallgasgebläses, während eine seitliche Öffnung zur Ableitung der Verbrennungsprodukte und zum Ausgießen des geschmolzenen Metalls dient.

4) Gefäßöfen sind schacht- oder flammofenähnliche Öfen, in denen die zu behandelnden Substanzen in feuerfesten Gefäßen durch Glüh- oder Flammenfeuer erhitzt werden. Hierbei wird die Wirkung des Brennmaterials auf den zu erhitzenden Körper durch die dazwischen befindliche Gefäßwandung geschwächt, und nur mittels eines größern Aufwandes an Brennmaterial ist es möglich, bestimmte Hitzgrade in den Gefäßen hervorbringen. Dagegen wird die Einwirkung von Brennmaterial und Luft auf die zu behandelnde Substanz vollständig ausgeschlossen, und hierauf beruht der Wert der Gefäßöfen.

Nach der Form der Gefäße unterscheidet man Tiegel-, Muffel-, Röhren-, Retortenöfen, oder nach den darin vorzunehmenden Prozessen Röst-, Schmelz-, Sublimier-, Destillier-, Seiger- und Zementiergefäßöfen. Beispiele solcher Öfen zeigen [* 22] Fig. 10 u. 11. Die Gefäße bestehen seltener aus Guß- und Schmiedeeisen als aus feuerfestem Thon, welcher meist aus dem Kohlengebirge gewonnen wird. Die Röstgefäßöfen kommen unter angegebenen Verhältnissen bei der Verarbeitung von Arsenerzen, Zinkblende, Kupfererzen, Kupfersteinen etc. zur Anwendung; die Erhitzung geschieht meist durch direkte oder Gasfeuerung [* 28] in einem mit Zügen umgebenen gemauerten oder aus Gußeisen hergestellten muffelförmigen Raum, und häufig kombiniert man mit einem solchen Ofen noch einen gewöhnlichen Flammofen, um das in den Muffeln geröstete Gut vollständiger nachrösten zu können.

Die Schmelzgefäßöfen bestehen gewöhnlich aus einem schachtförmigen Raum (und heißen auch wohl Windöfen im Gegensatz zu den ebenso genannten Zimmeröfen [* 29] und dem Heizraum an Treiböfen), in welchem Schmelzgefäße am häufigsten durch sie umgebende verkohlte Brennstoffe erhitzt werden. Man wendet aber auch flammengebende Brennmaterialien an (Gußstahlöfen, Silberschmelzöfen, Messingöfen) und verstärkt in beiden Fällen die Temperatur wohl durch Gebläse.

Ein Schmelzgefäßofen für nur einen Tiegel ist der Sefströmsche Ofen. Dieser besteht aus einem Cylinder aus Eisenblech, in welchem ein zweiter derartiger Cylinder hängt, der aber mit feuerfester Masse ausgeschlagen ist. Zwischen beide Cylinder wird durch ein im äußern angebrachtes Rohr Luft eingeblasen, und diese gelangt durch mehrere Öffnungen in den innern Cylinder, in welchem der Tiegel, von Holzkohle umgeben, auf einer feuerfesten Thonunterlage steht. In ähnlichen Öfen mit Gasfeuerung kann

[* 22] ^[Abb.: Fig. 9. Platinschmelzofen mit Knallgasheizung.] ¶

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