Titel: | Bessemer's neuer Puddelofen. |
Fundstelle: | Band 182, Jahrgang 1866, Nr. LXI., S. 218 |
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LXI.
Bessemer's neuer Puddelofen.
Aus dem Engineer, August 1866, S. 135.
Mit Abbildungen auf Tab.
III.
Bessemer's neuer Puddelofen.
Vor Kurzem nahm Bessemer in England ein Patent auf mehrere
wichtige Verbesserungen seines Puddelverfahrens, welche manches Neue darbieten.
Zunächst betrifft seine Erfindung die Behandlung, im Besondern das Feinen von
flüssigem Eisen unmittelbar nach dem Abstechen desselben aus dem Gebläseofen, sowie
die Behandlung und das Feinen von Roheisengänzen und Brucheisen. Diese Eisensorten
werden in einem Feineisenherde oder einem Weißofen auf die gewöhnliche Weise durch
Gebläsewind, mit gleichzeitiger Anwendung von Hammerschlag oder Glühspan, sowie mit
Anwendung guter oder vorher gereinigter Kohks gefeint. Das in solcher Weise
behandelte Metall wird in Gießpfannen, welche auf Rädern ruhen, zu den für seine
weitere Behandlung bestimmten Oefen transportirt, oder in noch flüssigem Zustande
durch offene Canäle oder
Gossen dorthin geleitet, oder in flache plattenförmige Formen abgestochen und so zu
Masseln oder Blatteln vergossen, welches letztere Verfahren das gewöhnlichste
ist.
Uebrigens kann das Eisen in allen drei genannten Zuständen, nämlich flüssig, wie es
den Gebläseofen verläßt und bevor es erstarrt, sowie als erstarrtes Roheisen und als
Brucheisen, auch zu dem zweiten Processe, zum Puddeln verwendet werden, ohne daß man
es dem gewöhnlichen Feinungs- oder Raffinirprocesse zu unterwerfen braucht.
Soll indessen flüssiges Roheisen direct aus dem Gebläseofen zu dem Zwecke der hier
in Rede stehenden Erfindung gepuddelt oder auf eine dem Puddeln analoge Weise
behandelt werden, so empfiehlt Bessemer, es in auf Rädern
ruhenden Gießpfannen zum Puddelofen zu transportiren, so daß es in noch flüssigem
Zustande in denselben gelangen kann. Soll hingegen das Eisen in Form von Gänzen, von
Masseln, oder von Brucheisen im Puddelofen behandelt werden, so schmilzt er es erst
in einem Kupolofen um; dazu benutzt er vorzugsweise den sogen. Ireland'schen Ofen.
Der zu den Zwecken dieser Erfindung dienende, von Bessemer
neu erfundene Puddelofen erhält weit größere Dimensionen, als die gewöhnlich
angewendeten Oefen dieser Art, und wird am besten mit Generatorgasen gefeuert,
obgleich auch jede gute Flammkohle dazu benutzt werden kann. Er ruht auf einer
Achse, welche entweder über oder unter seinem Herde angebracht ist, so daß er
mittelst Krummzapfen oder Excentrics in oscillirende Bewegung gesetzt werden kann.
Auch lassen sich an diesem Puddelofen Vorrichtungen anbringen, mittelst deren ihm
auf seinen Achsen noch andere Bewegungen mitgetheilt werden können, durch welche
erforderlichen Falles die Entleerung seines Inhaltes erleichert wird. Die zum
weiteren Umrühren und zum Aufbrechen dienenden Rengel und Brechstangen werden durch
passende, in den Seitenwänden des Ofens angebrachte Oeffnungen eingeführt und ihre
äußeren Enden ruhen derart auf einem Gelenke oder Bolzen, daß sie während der
schwingenden Bewegung des Ofens das Eisen in ähnlicher Weise umrühren, wie dieß bei
gewöhnlichen feststehenden Puddelöfen durch die hin- und hergehende Bewegung
der Brechstange geschieht. Auch können diese Gezähe, wenn erforderlich, mehr oder
weniger vollständig durch Menschenkraft bewegt oder wenigstens in ihrer Bewegung
regulirt oder auch durch Maschinenkraft so in Thätigkeit gesetzt werden, daß dadurch
das Wenden und Bearbeiten oder Puddeln der eingesetzten Charge befördert und
erleichtert wird. Indessen ist das Bearbeiten des Eisens mittelst der genannten
Gezähe während des Puddelprocesses keineswegs unerläßlich, da die durch die Schwingungen des
Puddelraumes oder Herdes bei rascher Bewegung hervorgebrachte heftige Erschütterung
für die beabsichtigten Zwecke als genügend sich herausstellen wird.
Der Puddelherd wird nach der bei gewöhnlichen Puddelöfen üblichen Weise hergestellt
und die Sohle von Zeit zu Zeit mit Rotheisenstein, Titaneisenstein oder anderem dazu
erforderlichen Material nachgebessert. Die Sohle ist convex, concav oder eben, und
erhält abgerundete Ecken, damit sich beim Puddeln keine Ansätze von Schmelzmaterial
bilden. Es läßt sich jeder wünschenswerthe oder gewöhnliche Fluß oder Zuschlag
anwenden; so z.B. Glühspan, Rotheisenstein, Kochsalz, Chlorcalcium, Braunstein oder
metallisches, mit Kohleneisen legirtes Mangan, oder andere beim gewöhnlichen
Puddelproceß gebräuchliche Substanzen.
Die Röhren, welche an einem oder an beiden Enden des Ofens demselben kalte oder
erwärmte Luft zuführen, sowie die Esse, werden so eingerichtet, daß sie mit dem
ganzen Ofen oscilliren; oder der Apparat wird so construirt, daß der Rost und
Feuerraum nebst der Esse feststehen, während der eigentliche Puddelraum zwischen
ihnen schwingt.
Fig. 24
stellt eine Seitenansicht des neuen Puddelofens dar, Fig. 25 eine Endansicht,
Fig. 26
einen verticalen Längendurchschnitt, Fig. 27 einen
Querdurchschnitt, und Fig. 28 einen
Horizontaldurchschnitt nach der Linie A, B der Fig. 26. Die
Puddelkammer oder der eigentliche Puddelraum a besteht
aus starkem Kesselblech und ist mit feuerfestem Thon oder feuerfesten Steinen,
Ganister etc. ausgefuttert. Unter den Sohlplatten b, b
sind zwei starke Füße oder Träger c, c mit der
Fundamentmauerung fest verbunden; sie tragen die Achse d, um welche der ganze Apparat schwingt. In der Mitte dieser Achse ist ein
starker eiserner Rahmen e, e fest aufgekeilt, an dessen
unterem Ende das Gegengewicht f sitzt, während sein
oberes Ende den mittleren Theil des Puddelraumes trägt. An beiden Enden der Achse
d sind breite Seitenstücke oder Flantschen d' angebracht und an diesen sind die eisernen platten
Röhren oder Canäle g, g befestigt, welche mit
feuerfestem Thone ausgefuttert werden und an ihren unteren Enden mit den
feststehenden Canälen h, h communiciren, und zwar
mittelst eines kreisförmigen Verbindungsstückes, an dessen Außenseite Büchsen so
angebracht sind, daß dadurch ein luftdichter oder doch beinahe luftdichter Verschluß
zwischen den feststehenden Canälen oder Windröhren h, h
und den an der schwingenden Bewegung des Puddelraumes theilnehmenden Röhren g, g hergestellt wird. Letztere verlängern sich nach
oben hin bei g', g' durch die Enden des Puddelraumes und
wenden sich dann unter einem Winkel abwärts, in den Herd mündend, wie bei g², g²
ersichtlich ist.
Die Canäle g und h dienen
dazu, Gas, beziehungsweise gasförmige Verbrennungsproducte, dem Puddelraume
zuzuführen und aus demselben abzuleiten. Außer ihnen sind noch ähnliche Röhren oder
Canäle i, i und k, k
vorhanden, durch welche atmosphärische Luft in den Puddelraum geleitet wird;
letztere brauchen nicht mit feuerfestem Material ausgeschlagen zu seyn, falls nicht
die durch sie hindurchzuleitende Luft sehr stark erhitzt wird.
Bei der Verwendung eines Gemisches von Kohlenoxydgas mit einer größeren oder
geringeren Menge Kohlenwasserstoffgas, wie ein solches bei der im geschlossenen
Raume bewirkten langsamen Verbrennung von Steinkohle, Kohks etc. erzeugt wird und
bei den mit Generatorgasen betriebenen Oefen allgemein zur Benutzung kommt, werden
die Gase entweder mit der Temperatur, welche sie bei ihrer Entstehung besitzen,
angewendet, oder sie können auch mittelst Hindurchleitens durch gehörig erhitzte
eiserne Röhren auf eine höhere Temperatur gebracht werden. Ebenso kann auch die zur
Verbrennung des Gasgemisches erforderliche atmosphärische Luft entweder mit ihrer
gewöhnlichen Temperatur verbraucht, oder sie kann vor ihrer Einführung in den
Puddelherd erst beliebig stark erhitzt werden.
Die zur Verbrennung bestimmten Gase können, nebst der Luft, an einem Ende des
Puddelraumes zugelassen werden und dann läßt man die Verbrennungsproducte nebst den
aus den angewandten Materialien sich entwickelnden Dämpfen während der ganzen Dauer
des Verpuddelns einer Eisencharge am anderen Ende frei abziehen. Oder man kann eine
solche Einrichtung treffen, daß die Gase und Dämpfe an jedem der beiden Enden des
Herdes in kurzen Intervallen abwechselnd eintreten und abziehen, wie es zur
Unterhaltung einer gut geregelten und hinreichend kräftigen Hitze im Puddelraume am
geeignetsten sich erweist.
Ist eine Ausbesserung oder eine vollständige Auswechslung und Erneuerung des Futters
vom Puddelraume a erforderlich, so wird die Verbindung
des letzteren mit der oberen Flantsche des Rahmens e
gelöst, und gleichzeitig werden die Flanschen m, m
losgebolzt, welche die unteren, an der Achse d sitzenden
Theile der Canäle mit den oberen, an beiden Enden des Puddelherdes in diesen
mündenden Theilen derselben verbinden, worauf der Puddelraum mittelst eines Krahnes
von dem übrigen Theile des Apparates abgehoben und behufs des Transportes an einen
zur Reparatur geeigneten Platz auf einen Wagen gestellt wird. Inzwischen wird ein
Reserve-Puddelherd eingesetzt und mit dem Apparate verbunden, wornach die
Arbeit von Neuem beginnt.
Die schwingende Bewegung des Apparates wird durch einen – in den Abbildungen weggelassenen
– Krummzapfen vermittelt, welcher an dem einen Ende der Treibstange n befestigt ist, so daß die Umdrehung der
Krummzapfenwelle eine constante hin- und hergehende Bewegung des Apparates um
seine Achse d bewirkt, wobei das Gegengewicht f dazu dient, die schwingende Bewegung des Herdes
gleichförmiger zu machen; zur leichteren und vollständigeren Regulirung derselben
ist es rathsam, die Welle mit einem Schwungrade zu versehen.
Soll der Puddelapparat in Betrieb gesetzt werden, so wird zunächst der Puddelraum a durch Zulassen von Feuerungsgasen mittelst der dazu
bestimmten Canäle an einem Ende des Herdes, und von Luft durch einen von den Canälen
i oder k tüchtig
abgewärmt, wobei die Luft bis zum obersten Theile des Apparates aufsteigt und bei
i*, i* durch einen langen Schlitz oder eine Reihe
von Formen in den Puddelraum eindringt. Der Wind muß unter einer schwachen Pressung
einströmen, etwa wie sie durch ein Ventilatorgebläse erzeugt wird, so daß die im
Canale g², g²
befindlichen und durch denselben zugeführten Gase auf den Herd nieder- und
denselben entlang dem an seinem anderen Ende befindlichen Ausströmungscanale
zugeführt werden. Hierauf läßt man das Metall – sofern es in flüssigem
Zustande in den Puddelraum gelangen soll – durch eine im oberen Theile des
letzteren angebrachte kleine Oeffnung p einfließen; wird
aber das zu verarbeitende Material in Form von Gänzen und Masseln, oder in Blatteln
oder als Brucheisen verwendet, so wird es durch die an der einen (Längs-)
Seite des Herdes angebrachte Thür r eingetragen, durch
welche auch die Flüsse und anderen Substanzen, welche auf das unreine Eisen chemisch
einwirken sollen, aufgegeben werden. Nach dem Chargiren wird diese Oeffnung r mittelst eines feuerfesten Backsteins verschlossen und
mit feuerfestem Thone dicht zugestrichen; dieser Schluß wird mittelst eines
Eisenriegels oder einer anderen passenden Vorrichtung festgehalten.
Sobald die Charge in Fluß gerathen ist, wird der Apparat in Bewegung gesetzt und
dadurch das Eisen kräftig um- und durchgeschüttelt; dasselbe schlägt an den
Seiten des Puddelraumes in die Höhe und fällt bei jeder hin- und hergehenden
Bewegung des Apparates in mehr oder weniger fein vertheiltem Zustande zwischen und
in die Flüsse und feinenden Zuschläge. Unterdessen geht die Verbrennung der Gase
ungestört vor sich und die Temperatur des Metalles wird dadurch hinreichend lange
auf der erforderlichen Höhe erhalten.
Bei dieser Anwendungsweise von gasförmigem Brennmaterial ist es sehr leicht, nach
Erforderniß eine oxydirende oder eine nichtoxydirende Flamme zu erzeugen, indem man
zu diesem Zwecke in den die Gase und Luft zuführenden Canälen oder Röhren geeignete Ventile
oder Schieber anbringt und dadurch das Zuströmen von Luft und Gas in einer dem
beabsichtigten Zwecke entsprechenden Weise regulirt. Will man z.B. auf das flüssige
Eisencarburet mittelst der vorhandenen Flüsse oder Zuschläge eine länger dauernde
chemische Einwirkung ausüben, so muß eine geringere Windmenge zugeführt werden, als
zur vollständigen Verbrennung des als Brennmaterial benutzten Gasgemisches
nothwendig ist; es entsteht dann eine nichtoxydirende Flamme und das in Arbeit
genommene Metall hält den größeren Theil des ursprünglich mit ihm verbundenen
Kohlenstoffs länger zurück. Umgekehrt wird – wenn dieß erforderlich ist
– eine raschere Entkohlung des im Herde befindlichen Eisens dadurch bewirkt,
daß man eine größere Menge atmosphärischer Luft als zur Verbrennung des dem Ofen
zuströmenden Gases nöthig ist, zuläßt. – Ueberdieß gewährt die Anwendung von
Gas als Brennmaterial auch noch den sehr hoch anzuschlagenden Vortheil, daß sich bei
derselben die Temperatur des Arbeitsraumes nach dem Belieben des Arbeiters sehr
rasch, wie auch ganz allmählich, verändern und willkürlich erhöhen und erniedrigen
läßt; demnach ist die Gasheizung für den Puddelproceß, welcher bekanntlich derartige
Temperaturveränderungen erheischt, sehr wohl geeignet.
Das unreine Metall kann nach seiner Behandlung in einem solchen Ofen zum Behufe
seiner Umwandlung zu Gußstahl in zwei verschiedenen Zuständen abgestochen werden;
nämlich in einer teigigen, mehr oder weniger concreten und körnigen Form, oder im
Zustande von gepuddelten Balls. In beiden Stadien des Garens, in beiden Zuständen
kann das Metall mit flüssigem grauem Roheisen versetzt und auf die übliche Weise des
Bessemerprocesses weiter verarbeitet werden; oder das auf die angegebene Weise
fertig oder nur theilweise gepuddelte Eisen wird aus dem Puddelofen in Wasser
abgestochen; oder man läßt es langsam erkalten und versetzt es dann in einer
Gießpfanne oder im Umwandlungsgefäße (der sog. Birne) mit flüssigem Eisen; oder es
wird vor seiner Umwandlung auf die im Nachstehenden zu beschreibende Weise wieder
gekohlt. Soll das gepuddelte Metall vor seiner durch den Bessemerproceß zu
bewirkenden Umwandlung zu Stahl oder hämmerbarem Eisen, wieder gekohlt werden, so
muß dasselbe in losem, körnigem Zustande, oder in Form von mehr oder weniger
cohärenten Puddelballs aus dem Puddelofen in den
Recarbonisir-(Wiederkohlungs-) Ofen gebracht werden; es ist für diesen
Fall zu empfehlen, das Eisen in demjenigen Stadium des Puddelprocesses, in welchem
es sich selbst zu Balls formt, mehr oder weniger stark und durchgreifend
aufzubrechen und es dadurch in kleine Stücke zu zertheilen, um sein Ausziehen aus dem
Puddelraume durch die Oeffnung r zu erleichtern.
Uebrigens lassen sich auch zu diesem Zwecke an den Enden oder Seitenwänden des
Puddelraumes Oeffnungen anbringen, durch welche Brechstangen zur Zertheilung des
Eisens, sobald es sich zu Klumpen zu formen beginnt, eingeführt werden können; diese
Oeffnungen werden dann während der anfänglichen Stadien des Processes mittelst eines
Thonpfropfens verschlossen. Auch kann man das teigige oder unvollkommen geballte
oder Korneisen, um es vor seiner Wiederkohlung möglichst von Schlacken zu befreien,
ein durch Wasser kühl gehaltenes Walzenpaar passiren lassen. Ein zu diesem Zwecke
geeignetes Walzenpaar ist in Fig. 32 im
Verticaldurchschnitte und in Fig. 33 im Grundrisse
dargestellt.
Zapfen und Körper der Walzen sind hohl gegossen, damit Wasser, dessen Zu- und
Abfluß durch geeignete Stopfbüchsen regulirt wird, in ihnen circuliren kann. Anstatt
diese horizontal gelagerten Walzen auf die sonst übliche Weise durch Druckschrauben
zusammenzuhalten, ist es vorzuziehen, sie mittelst eines belasteten Hebels oder
einer ähnlichen nachgiebigen Belastungsvorrichtung an einander zu pressen, wie dieß
üblich ist, um Knochen und andere Substanzen von unregelmäßigem Volum und ungleicher
Härte zu zerquetschen. Beim Passiren durch diese Walzen wird das gepuddelte Eisen
mehr oder weniger vollständig von den ihm anhaftenden Schlacken befreit und zu
flachen Kuchen geformt, welche der Einwirkung der Gase im Kohlungsofen eine große
Fläche darbieten.
Wir haben nun gesehen, wie unreines Roheisen durch mehr oder weniger vollständig
durchgeführtes Puddeln theilweise gereinigt und gefeint werden kann; es ist aber zu
bedenken, daß es bei diesem Processe beinahe seinen ganzen Kohlenstoffgehalt
verliert und mehr oder weniger vollständig den starren Zustand annimmt, in welchem
es für die schließliche Reinigung mittelst des Bessemerprocesses nicht geeignet ist,
weßhalb es vor dieser Behandlung mit flüssigem Kohleneisen versetzt werden muß.
Demzufolge zieht es Bessemer in den meisten Fällen vor,
das gargepuddelte oder nur theilweise gepuddelte Eisen, entweder in granulirtem
Zustande oder in Form von mehr oder weniger durchgepuddelten Balls oder in der
flachen (gewalzten) Form, bei sehr hoher Temperatur der Einwirkung von Kohlenoxydgas
auszusetzen; dabei absorbirt das Metall so viel Kohlenstoff, daß es sich in weißes
Eisen verwandelt und nachdem es auf diese Weise gekohlt worden, kann es leicht
umgeschmolzen, und für sich allein oder mit grauem Roheisen Nr. 1 gattirt, durch den
Bessemerproceß in Stahl oder hämmerbares Eisen umgewandelt werden. Es erweist sich
als vortheilhaft, dem gepuddelten Eisen im Kohlungsofen eine kleine Menge von gutem
grauen Roheisen zuzusetzen. Ebenso kann Bruchstahl, zerbrochene Gießpfannen und
anderer Abfall von Bessemerstahl und Bessemereisen auf diese Weise, für sich allein
oder mit anderem Eisen versetzt, im Recarbonisirungsofen behandelt werden.
Zu dieser Kohlung des in dem beschriebenen Apparate auf die angegebene Weise
gepuddelten Eisens oder des so eben erwähnten Bruchstahls etc. ist die Anwendung
eines kleinen Gebläseofens oder eines großen Kupolofens, in welchem gute reine
Kohks, überhaupt ein möglichst schwefelfreies Brennmaterial gebrannt wird,
anzurathen. Bessemer empfiehlt ferner bei Anwendung eines
dieser eben erwähnten Oefen außer dem festen Brennmaterial zum Kohlen und zum
Schmelzen des Metalles Kohlenoxydgas, und zwar von sehr hoher Temperatur, zu
benutzen. Soll das Kohlenoxydgas im Gebläse- oder Kupolofen hauptsächlich zum
Kohlen des gepuddelten Eisens etc. dienen, so muß es in den ersteren in einem
höheren Niveau einströmen, als der zur Verbrennung der Kohks etc. durch Formen
zugeführte Gebläsewind. Wird aber das Kohlenoxydgas nur zur Unterhaltung oder
Erhöhung der Temperatur des Metalles im Ofen angewendet, so muh es unter einem mehr
oder weniger großen Winkel auf die Oberfläche des Metalles niedergepreßt werden,
damit es sich mit dem aus den Gebläseformen strömenden Winde mischt und dadurch eine
sehr kräftig heizende Flamme bildet, wobei indessen das Gas stets in solchem
Ueberschusse vorhanden seyn muß, daß Abbrand oder Oxydation und Metallverlust
verhütet werden.