Stahl und Eisen, Jg. 57, Heft 45

STAHL UND EISEN

Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N

H erau sgegeb en vom V erein deutscher E isenhüttenleute G e le ite t v o n D r.-Ing. D r. m ont. E .h . O . P e t e r s e n

unter Mitarbeit von Dr. J. W. Reichert und Dr. W . Steinberg für den wirtschaftlichen Teil

H E F T 45 11. N O V E M B E R 1 9 3 7 57. J A H R G A N G

V ergleich en d e T em peraturm essungen an R oh eisen -, G u ß eisen - und S tahlschm elzen.

Von K u r t G u th m a n n in Düsseldorf.

II. T em peraturm essungen in Stahlwerksbetrieben*).

[M itteilung N r. 250 der W ärm estelle u nd B ericht N r. 333 des Stahlw erksausschusses des Vereins deutscher E isen h ütten leu te.]

(Betriebserfahrungen u n d 'praktische Folgerungen a u s M eßergebnissen m it H elligkeitspyrom etern u n d dem F arbpyrom eter an flü ssig em R oheisen, Gießerei- u n d G ußeisen sowie unlegierten u n d legierten Stahlschm elzen a u s S iem en s-M a rtin -, Lichtbogen- u n d kernlosen In d u k tio n sö fe n . T em peraturm essungen a m Siem ens-M artin-O fen [Gewölbe, F la m m e ohne u n d m it K a rb u rieru n g , Löffelprobe, B a d , A bstich, G ießen], Zusam m enhänge zwischen wahrer Tem peratur, T em p era tu r­

berichtigung u n d Strahlungsverm ögen bei Schm elzen verschiedener Z usam m ensetzung. M öglichkeit von Schlußfolgerungen a u s der H öhe der gemessenen T em peratur, der Strahlungszahl u n d dem Unterschied zwischen wahrer u n d schwarzer

H elligkeitspyrom eter-T em peratur.)

B ei S t a h ls c h m e lz e n sind die Zusammenhänge zwi­

schen wahren Tem peraturen, Tem peraturberichtigung und Strahlungsvermögen besonders klar zu erkennen, denn die Einflüsse sind eindeutiger und stärker ausge­

prägt als hei Roheisen- und Gußeisenschmelzen. Ueber die Höhe der auf den einzelnen W erken festgestellten wahren Tem peraturen gibt Zahlentafel 1. für Abstich- und Gießtemperaturen von Thomasroheisen, Gießerei- und Guß­

eisen sowie Stahl Aufschluß. Die angegebenen Tempera­

turen sind die M ittelwerte von verschiedenen Hüttenwerken.

In der Zahlentafel 2 sind die m it dem Farbpyrom eter für verschiedene Eisen- und S tahlarten erm ittelten Tempe­

raturbereiche beim Abstich und Gießen zusammengestellt.

Wenn auch die oberen und unteren W erte um 100° oder noch mehr auseinanderliegen, so zeigte sich doch deutlich, wie noch ausgeführt wird, daß sich die überwiegende Mehr­

zahl aller Abstich- und Gießtemperaturen um einen be­

stimmten M ittelwert einordnet, d. li. Abstich- und Gieß­

tem peraturen sind verhältnism äßig eng begrenzt und weichen nur wenig von diesem Norm alwert ab. Die festgestellten Streubereiche und Unterschiede in der Höhe der A rbeits­

tem peratur sind durch die Verschiedenheit der Eisen- und Stahlarten und die betrieblichen Verhältnisse bedingt. Im Stahlwerksbetrieb haben insbesondere die Ofenbauweise, das Ofenalter, die erschmolzene S tah la rt und nicht zuletzt die Gießbedingungen, Blockformen usw. einen wesentlichen Einfluß. Bei dünnwandigem Stahlguß wurden sogar wahre Gießtemperaturen von 1700 bis 1740° gemessen. An dieser Stelle sei auch noch besonders darauf hingewiesen, daß alle optischen Meßgeräte an sich schon einen Meßfehler von

± 1 0 ° auf weisen. Man kann daher also auch Gießtempe- raturen nicht auf etwa 5° genau bestimmen, wie es gelegent­

lich angestrebt wird. Die M ittelwerte der wahren Löffel­

proben-, A bstich- u nd G ießtem peraturen von 82 S tah l­

schmelzen ergaben, wie die Zahlentafel 3 zeigt, W erte, die m it den bisher im Schrifttum bekanntgewordenen Thermo­

elementmessungen sehr gu t übereinstimmen.

Eine Uebersicht über die auf deutschen Stahlwerken festgestellten Tem peraturen von Löffelproben, beim Ab-

*) T eil I siehe S ta h l u. E isen 57 (1937) S. 1245/48.

stich oder Auskippen des Stahles und beim Gießen von Schmelzen aus dem Siemens-Martin-Ofen, aus dem Thomas- und Bessemer-Konverter, aus dem Lichtbogenofen und kernlosen Induktionsofen ist in Zahlentafel 4 a und 4 b ge­

geben unter gleichzeitiger Angabe der Gütebezeichnung und des Kohlenstoffgehalts sowie bei den Siemens- M artin-Stählen der Ofenbeheizungsart. Da es sich um Vergleichsmessungen handelt, sind neben der wahren auch die m it einem H elligkeitspyrometer erm ittelten schwarzen Tem peraturen angegeben, sowie beim Gießen der Tem peraturunterschied zwischen wahrer und schwarzer Tem peratur.

Es wird häu­

fig bei der E r­

m ittlung der wahren Tempe­

ra tu r der E in ­ w and gemacht, daß es doch ganz gleichgültig sei, ob sich die gemes­

senen Schmelz­

oder Gießtempe­

raturen im Be­

reich zwischen 1400 und 1500°

oder 1600° be­

wegen. Dieser

Einw urf wäre berechtigt, wenn die m it dem Helligkeits­

pyrom eter gemessenen W erte u nter sich vergleichbar wären.

Das ist aber keineswegs der F all. Jede Schmelze h a t ge­

wissermaßen ih r eigenes Strahlungsvermögen, abhängig von der Höhe der Tem peratur, der chemischen Zusammen­

setzung usw., und schließlich ist es ja auch zumindest m erk­

würdig, m it S tah lsch m e lztem p e ra tu ren zu arbeiten, die u n te r der E rstarrungstem peratur, also in der festen Phase liegen, wie dies Abb. 6 zeigt. H ier sind die auf den ver­

schiedenen Stahlw erken m it Glühfadenpyrometern er­

m ittelten schwarzen D urchschnittstem peraturen, die zwi­

schen 1490 und 1460° liegen, sowie der Erstarrungsbeginn

K oh/enstoffgehait in % A bbildung 6.

Erstarrungsbeginn und schw arze G ieß­

tem peratur vo n Siem ens-M artin-Stählen.

1269

1270 Stahl und Eisen. K. Guthmann: Temperaturmessungen an Roheisen-, Gußeisen- und Stahlschmelzen. 57. Ja h rg . Nr. 15.

unlegierter Stähle eingetragen.

Demnach liegen die unberich- tigten sogenannten ,,Schmelz“- Tem peraturen etwa 40° unter der Erstarrungstem peratur.

Schon aus diesem Grunde ist die Abkehr von der schwarzen Glühfadenpyro­

m eter-Tem peratur erstrebens­

wert, ganz abgesehen von der Unmöglichkeit eines Ver­

gleichs zweier oder mehrerer Schmelzen auf der Grund­

lage schwarzer Temperaturen.

Bei M e s s u n g e n im T h o ­ m a s k o n v e r t e r w ährend des Blasens weiß man überhaupt nicht, welchen Strahlungs­

w ert man wählen soll. Messun­

gen m it dem Farbpyrom eter ergaben Strahlungszahlen von 0,55 bis 0,65. Die wahre Tem peratur im Konverter be­

tru g 1260° bei Beginn der Blasezeit und stieg nach 14 min auf 1520°; die schwarze Tem peratur lag etwa um 60°

niedriger. Beim Auskippen wurden Tem peraturen von 1700° gemessen; ähnlich bei der Bessemerbirne. In Abb. 7a sind die Mittelwerte der Tem­

peraturmessungen an Schöpf­

löffelproben vor dem Abstich, beim Abstich selbst und beim Gießen'von etwa 80 Siemens- Martin-Schmelzen, nach dem Kohlenstoffgehalt der fer­

tigen Schmelze geordnet, für weiche und m ittelharte Stähle eingetragen, außerdem die den Erstarrungsbeginn un­

legierter Stähle kennzeich­

nende Schaulinie.

Bei den S c h ö p f lö f f e l­

p r o b e n wurde in dem kleinen Dreieck an der Schnauze des Probelöffels gemessen. Selbst wenn sich eine helle O xydhaut auf der dunklen Stahlober­

fläche bildet, wird m it dem Farbpyrom eter die wahre

S tahltem peratur gemessen, da diese dünne H au t die S tahl­

tem peratur annim m t und das durch die Oxydhautbildung veränderte Strahlungsvermögen die richtige F arbpyrom eter­

messung nicht beeinflußt. Der Abkühlungsverlust der Probe lä ß t sich ungefähr nach dem Stefan-Boltzmannschen Gesetz ermitteln. Nach E. S c h r ö d e r 12) ergibt sich bei einem Löffelinhalt von 1,5 kg S tahl oder 0,8 kg Schlacke bei 1500° ein m ittlerer Tem peraturverlust von 30°.

Bei der Messung von G i e ß t e m p e r a t u r e n ist zu be­

achten, daß die Oberfläche des Gießstrahls unm ittelbar beim A ustritt aus dem Pfannenstopfen noch vollkommen blank und noch nicht oxydiert ist. Bei Glühfadenpyrometer- Messungen erhält m an daher je nachdem, ob der Gießstrahl mehr oben oder unten anvisiert wird, verschieden hohe W erte.

Z a h le n ta fe l 1. W a h r e u n d s c h w a r z e 1) T e m p e r a t u r e n , a) Thom asroheisen, Gießereiroheisen und Gußeisen.

H oehofenroheisen

Lauf­

schlacke

0 0

Abstich-Beginn Abstich-Ende

Abstich­

schlacke

°C

Gemessen Tempe­

ratu r

° 0

schwarze Tempe­

ra tu r1)

• 0

... ... schwarze Te“ pe- Tempe- ra tu r 1 ratuR )

“ 0 | ° 0 T h o m a sro h eisen . .

H ä m a tite ise n . . . S ta h le ise n . . . . G ieß ereiroh eisen . .

1 5 1 0 — 1550 1560 1530 1500

1455 1530 1510 1520

1305 1390 1 3 2 5 1 3 8 0

1505 1505 1575 1580

1320 1360 1360 1 3 7 0

1 4 4 5 — 1460 1450

12 A b stich e 1 A b stich 4 A b stich e 9 A b stic h e

M ischerroheisen Einguß

“ 0

Ausguß

° 0 Mischer

T h o m a s r o h e i s e n ...

G i e ß e r e i r o h e i s e n ...

1320 1430

1235 1265

1300 1540

1 2 0 0 1310

1 B e h e iz te R oll- oder

\ B irn en m isch er F la c h h er d m isc h e r

Gießereiroheisen

Trans­

port­

pfanne

»C

Gieß­

tempe­

ra tu r

«C S c h le u d e r g ie ß e r e i...

H a n d e ls (fo r m )g ie ß e r e i... 1450 1295 1460 1 3 6 0 2)

1280 1 2 3 5

Gußeisen Abstich

»0

Gießen

« 0 K u p o lo fe n e is e n ...

--- —

1455 1285 1350 1 2 0 0

b) Stahl.

Auskippen Gießen Auskippen Gießen

S tahlart wahre Tem peratur

» 0

schwarze Tem peratur

° o B e s s e m e r s t a h l . . .

T h o m a s s t a h l . .

1670 1650

1655 1615

1 4 8 0 1 4 2 0

1520 1470

Löffei- Abstich j Gießen

probe3) , Löffel- Abstich

probe Gießen

wahre Tem peratur schwarze Tem peratur

S i e m e n s - M a r t i n - S t a h l

u n ter 0 ,1 0 % C . . . 0 ,10 bis 0 ,2 5 % C . . über 0 ,3 0 % C . . . le g ie r te S ch m elzen . .

1740 1700 1690 1670

1730 1705 1690 1660

1620 1610 1590 1615

1560 1530 1560 1510

1585 1555 1565 1500

L i c h t b o g e n o f e n s t a h l n ied riglegiert . . . . 11780

\1 6 3 0 1790 1640

1700 1615

1595 1 495

1550 1520 h öh erlegiert . . . . 1640 1650 1610 1490 1505 T i e g e l s t a h l

h o ch leg iert, 1,2 % C,

2 % W , Cr . . . . . 1565

S ch n e lla r b e itssta h l,

~ 0 ,8 % C, Cr, W ,

5 % C o ... 1575 h o ch leg ierter T ie g e l­

sta h l ...

_ _

_ _

1485 1480 1470 1490

1 4 9 5 \ 1 4 8 0 / | 1490 (1465)

— 1475

0 ,0 6 bis 0 , 1 2 % C ; Mn u n d S, Mo od er Si ( ~ 0 ,2 % C, 0,7

b is 0 ,8 % Mn, Si, Cr, Mo Cr, N i,

Mn

W , Mo,

1505

1460

J) Schwarze T em p era tu r, gem essen m it dem G lühfadenpyrom eter. — 2) S ch eren p fa n n en . 3) -f- 25 bis + 30° für A b k ühlung im L öffel.

Z a h le n ta fe l 2.

W a h r e A b s t i c h - u n d G i e ß t e m p e r a t u r e n . Qualität

R o h e is e n :

T h o m a s - ...

H ä m a t i t ...

S t a h l e i s e n ...

G i e ß e r e i - ...

im b eh eizten Roll- oder B irn en m isch er . . im F la c h h er d m isc h e r G u ß eisen aus K upolofen B e sse m e r sta h l . . . T h o m a ssta h l S iem en s-M a rtin -S ta h l L ich tb o g en o fe n sta h l.

T ie g e ls ta h l . . ■

Abstich

»O

1400 b is 1550 1500 b is 1550 1450 b is 1575 1470 b is 1650 1250 b is 1360 1385 b is 1610 1440 bis 1490 1 6 5 0 bis 1 7 6 5 1) 1 5 7 0 bis 1 7 1 0 1) 1620 bis 1750 1620 b is 1790

1540 s 1400 s 1 6 8 5 2)

1650 s 1700 s 1700

________ 1580

2) A uskippen aus dem K onverter. 2) Tiegelguß b is l7 5(fo—

Gießen

°C

1 2 8 5 b is 1540

1285 b 1350 b 1630 b 1550 b 1525 b 1550 b 1550 b

11. N ovem ber 1937. K . Guthmann: Temperaturmessungen an Roheisen-, Gußeisen- und Stahlschmelzen. Stahl und Eisen. 1271

Kennzeichnend für alle Meßergebnisse ist die m it zunehmendem Kohlenstoff­

gehalt niedriger werdende Abstich- und Gießtem peratur.

Der Unterschied zwischen Abstich-, Gieß- und E rs ta r­

rungstem peratur h än g t von der A rt des Stahles, vom Schmelzgewicht und von der Zeit ab. Die das Ergebnis eigener Messungen in Abb. 7 a darstellende Schaulinie stim m t

mit wenigen Grad Unterschied m it dem Ergebnis einer an 25 nordamerikanische Stahlwerke im Jah re 1936 ge­

richteten Rundfrage18) über Gießtemperaturen, die m it Thermoelementen gemessen worden waren, überein, sowie

Z a h len ta fe l 3. S t a h l t e m p e r a t u r e n . (M ittelw erte v o n 82 S ta h lsc h m e lz e n .)

Schmelzverfahren

Temperatur 0 O

Löffelprobe1) j Abstich Gießen

wahre schwarze wahre schwarze wahre schwarze T h o m a s k o n v e r t e r ...

S ie m e n s - M a r t in - O f e n ...

L ic h t b o g e n o fe n ...

K ern lo se r I n d u k t i o n s o f e n ...

T ieg e lg u ß ( l e g i e r t ) ...

_

1710 1685 1640

1540 1530 1520

1 6 5 5 2) 1705 1670 1620

1 5 2 0 2) 1550 1 5 2 0 1505

16 1 5 1 620 16 1 0 1565 1565

1 4 7 0 1477 1460 1415 1480 M itte lw e r te v o n 82 S c h m e l z e n ...

U n te r sc h ie d z w isch en w ah rer u n d schw arzer T e m p e r a t u r ...

1700 1545 1 5 5 °

1710 1570 1 4 0 °

1615 14

1 4 7 0 5°

) E in s c h lie ß lic h 3 0 ° fü r A b k ü h lu n g im S c h ö p flö ffe l. 2) A u sk ip p en au s dem K o n v e r te r .

die Tem peraturberichtigung abnim m t; denn diese Folge­

rung wäre nur erlaubt, wenn alle Messungen bei gleichen wahren Tem peraturen durchgeführt worden wären. Das Strahlungsvermögen von flüssigen Stahl- und Eisen-

a iä ffb /p ro b e -

© A bs/ích-

® Ufeß-

T em pera/ur /o n /egter,ten Scbme/zen.

□ M f/fe /tv e ri nacb F. ß aüenhei/er (7928)

• nach S. P. F f P e r e r (7936) 680 = P fannenbär fn 9g

'Am erikanische P unäfrage (7936)

b ) F em perafurberfchifgung.

E

\/e g /e rfe -l o j-

\Stäh/e _J I 0 0,70 0,30 0,30 0,40 0.50

Pob/ensfoffgeha/ffm F erbgsiahi fn %

u n /er

0,707oC 0,706/6 0,35%C A b b ildung 7 a u nd 7 b.

W ahre Tem peraturen v o n basischen Siem ens-M artin-Stahlschm elzen.

mit dem M ittelwert m ehrerer Messungen von F. B a d e n ­ h e u e r 19) aus dem Jah re 1928 an Siem ens-M artin-Stahl von 0,12 bis 0,19 % C. F ü r unlegierten S tahl gibt z. B. J. C h ip - m a n 18) eine w ahre G ießtem peratur von 1595° m it einer Tem peraturberichtigung von 133° an. Auch die von E.

Schröder12) erm ittelten w ahren G ießtem peraturen für unberuhigte Stähle bis 0,25 % C und in der Pfanne beruhigte Stähle ( > 0,28 % C) ergeben vollkommen übereinstimmende Werte (vgl. Abb. 7 a). Außerdem sind m ehrere Meßwerte von G. R. F itte re r6) ebenfalls aus dem Ja h re 1936 einge­

tragen, die m it dem Siliziumkarbid-Graphit-Thermoelement ermittelt worden waren. Es ist bemerkenswert, festzu­

stellen, daß die u n ter einer bestim m ten Tem peratur, also zu kalt vergossenen Schmelzen Ansätze in den Pfannen, Pfannenbären, bis zu einem Gewicht von 4000 kg aufweisen.

In der Abb. 7 b sind für die eigenen G ießtem peratur­

messungen die Tem peraturunterschiede »wischen Glüh­

fadenpyrom eter-Tem peratur und w ahrer Tem peratur für die drei nach Kohlenstoffgehalten geordneten Stahlsorten ein­

gezeichnet. Entsprechend der m it steigendem Kohlenstoff­

gehalt sinkenden G ießtem peratur nim m t auch die Höhe des Temperaturunterschiedes ab, da dieser vor allem tem peratur­

bedingt ist. Man darf aus diesem Schaubild nicht den Schluß ziehen, daß m it steigendem Kohlenstoff geh alt auch

18) ig th Open H earth Proc. Amer. In st. Min. M etallurg.

Engr. (1936) S. 1 1 7 /3 3 ; Stah l u. E isen 56 (1936) S. 1145.

19) S ta h l u. E isen 4 8 (1928) S. 71 3 /1 8 (Stahlw .-A ussch. 142)

von

schmelzen wird also weitgehend durch die Temperaturhöhe der untersuchten Schmelze und die Oberflächenbeschaf­

fenheit beeinflußt.

' In Abb. 8 ist der vereinfachte Tem­

peraturverlauf einer Siemens-Martin- Schmelze dargestellt. Die angegebenen W erte sind als Durchschnittswerte der Temperaturmessung der ersten Löffel­

probe, vom Abstich und während des Gießens von 7 Gespannen für die Zeit von 9°° bis l l 45 U hr aufgetragen. Die Schmelze im Ofen steigt nach dem E in­

laufen von 1550° auf etwa 1700° un­

m ittelbar vor und während des Ab­

stichs und verliert dann bis zum Gießen des ersten Gespanns etwa 100 bis 150°

an Temperatur.

F ü r diesen Tem peraturabfall ist hauptsächlich die Abstichdauer, die Vorwärmung der Pfanne und die Förder­

zeit maßgebend. Außerdem kom m t noch der stärker oder schwächer isolierende Schutz der die Pfannenoberfläche bedeckenden Schlacke hinzu. Berücksichtigt werden müssen bei diesem Tempe­

raturabfall auch Zusätze, besonders von Ferrosilizium,

über 0.30%C

Löffelprobe Uhr: 97t> 93t> 704010347066

7. 3. 3. V. 6.

Gespann

1 7 7 4 n 1 0 7 7 2 0 7 1 l7 7136 71477746

A b b ildung 8. Schem atisierter Temperaturverlauf einer Siem ens-M artin-Schm elze.

die beim A bstich in die Pfanne zugesetzt werden. Die G ießtem peratur steigt, nachdem die ersten 3 bis 5 t des durch den Pfannenboden stärker abgekühlten Stahles ver­

gossen sind, um 20 bis 30° auf etwa 1630° an, um beim

P fannenrest auf 1610° zu fallen.

1272 Stahl un d Eisen. K . Guthmann: Temperaturmessungen an Roheisen-, Gußeisen- und Stahlschmelzen. 57. Ja h rg . N r. 45.

Z a h le n ta fe l 4 a . W a h r e u n d s c h w a r z e 1) S c h m e l z t e m p e r a t u r e n v o n S i e m e n s - M a r t i n -S t a h l .- Temperatur “ O

Werks- Nr.

Q ualität Siemens-Martin

C-Gehalt Löäelprobe2) Abstich Gießen Beheizung

% ^{wahre schwarze wahre schwarze wahre schwarze}

Unter­

schied

48 F lu ß sta h l . . . . 0 ,08 1715 1550 1710 1555 1 6 2 0 1 490 1 30 G en eratorgas 49 K esselb lech . . . 0 ,06 (1 6 4 0 )3) 1520 1725 1 6 2 0 1605 1 5 1 5 90 G en eratorgas 49 F lu ß s ta h l . . . . 0,08 1755 1580 1750 1 640 1625 1 5 5 0 75 G en eratorgas 49 K esselb lech . . . 0 ,09 1755 1580 1750 1 6 4 0 1 610 1495 1 15 G en eratorgas 64 S ta h lg u ß . . . . 0,23 1660 1500 1670 1560 1 590 1 490 1 0 0 G en eratorgas

1 0 0 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,1 0 -1690 1480 1750 1550 1 640 1 470 170 G en eratorgas

159 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,26 — — — — 1 620 1 4 5 5 1 65 G en eratorgas

30 B l e c h e ... 0 ,15 __ — — — 1 620 1 5 2 0 1 0 0 K o k so fe n g a s

35 F lu ß s ta h l . . . . 0 , 1 1 — —. 1720 1540 1 610 1480 1 30 E n tsc h w e fe lte s K o k so fe n g a s 35 F lu ß sta h l . . . . 0 ,1 0 — — -1670 1550 1 605 1490 115 K o k so fe n g a s

52 S t 3 7 ... 0 ,1 2 — — 1670 1515 1590 1450 140 K o k so fe n g a s 56 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,1 0 1665 1550 1645 1520 1605 1475 130 K o k so fe n g a s

1 0 1 S t 4 2 ... 0 ,25 .— — — — 1 625 1465 1 60 K o k so fe n g a s

1 0 0 K esse lb le c h . . . 0 , 1 1 1700 1510 1710 1530 1 640 1485 1 55 K o k so fe n g a s

63 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,05 — — — — 1 610 1445 1 65 K o k so fe n g a s + S p a ltg a s 63 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,16 1725 1540 1720 1560 1 615 1 485 130 K o k so fe n g a s -f- S p a ltg a s

66 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,08 __ — 1660 1540 1 640 1540 1 0 0 K o k so fe n g a s + T eerölk arb urieru ng 73 A rm co-E isen . . 0 ,0 4 1750 1450 1710 1460 1 635 1420 215 K o k so fe n g a s + T eerölk arb urieru ng 28 S t 3 5 ... 0 ,1 0 — — — — 1595 1450 145 K o k so fe n g a s + B r a u n k o h le n sta u b ­

karb u rieru n g

66 B l e c h e ... 0,13 (1660) 1520 1700 1580 1 640 1535 105 K o k so fe n g a s H eizö lk a rb u rieru n g 30 F lu ß s ta h l . . . . 0,35 1655 1 5 4 0 1630 1540 1585 1475 1 1 0 K o k so fe n g a s -f- T eerölk arb u rieru n g 35 H a r tsta h l . . . . 0,38 (1590) 1490 1670 1 5 8 0 1630 1 5 1 5 1 15 K o k so fe n g a s + T eerölk arb u rieru n g 24 F lu ß s ta h l . . . . 0 ,1 0 — — 1755 1580 1600 1 500 1 0 0 M isch g a s: K o k so fe n g a s -f- G ich tg a s 47 R e d u k tfo n ssta h l . 0 ,2 2 1760 1580 1740 1560 1610 1475 135 M isch g a s: K o k so fe n g a s -f- G en era­

to r g a s

108 F lu ß sta h l . . . . 0 ,1 4 — — — — 1 595 1485 1 1 0 M isch g a s: K o k so fe n g a s + G en era­

to rg a s

108 F lu ß sta h l . . . . 0,32 1720 1520 1720 1520 1 635 1480 1 55 M isch g a s: K o k so fe n g a s + G en era­

to rg a s

108 D y n a m o sta h l . . 0 ,06 — — 1720 1510 1615 1 5 0 0 115 M isch g a s: K o k so fe n g a s + G en era­

to rg a s 4) T em p eratu r d es G lü h fa d en p y ro m ete rs, O p tix -P y r o m e te r s u sw .

u n m itte lb a r vor d em A b stic h g em essen e W erte in K la m m ern .

2) + 3 0 ° fü r A b k ü h lu n g im S c h ö p flö ffe l. 3) N ic h t

Grundsätzlich zeigte es sich, daß die Messungen der wahren Temperaturen bedeutend bes­

ser Tem peraturunterschiede und -Schwankungen erkennen lassen als die Glühfadenpyro­

meter-Messung. W ährend letz­

tere m etallurgische Zusam­

menhänge zwischen dem Ver­

halten der Schmelzen und ihrer Ueberhitzung kaum fest­

zustellen gestattet, zeigen die Messungen der wahren Tempe­

ra tu r diese sehr deutlich. So ließen Glühfadenpyrometer- Tem peraturen von Ausschuß­

schmelzen keinen Unterschied gegenüber guten Schmelzen erkennen. Schmelzen, die nach der Beurteilung m it dem bloßen Auge und der F a rb ­ pyrometermessung als zu heiß befunden wurden und „wie Wasser liefen“ , wurden nach

der Helligkeitspyrometer-Messung als normal oder sogar als zu k alt abgestochen und um gekehrt. Das Strahlungs­

vermögen von flüssigen Stahl- und Eisenschmelzen wird also weitgehend durch die Tem peraturhöhe der untersuchten Schmelze und die Oberflächenbeschaffenheit beeinflußt.

Den überragenden Einfluß der Tem peratur zeigt auch

keit von der Höhe der Gießtem peratur unlegierter Siemens-

Z a h len ta fe l 4 b . W a h r e u n d s c h w a r z e 1) S c h m e l z t e m p e r a t u r e n .

Werks-

Nr. Qualität

Tem peratur »0

Löäelprobe2) Auskippen

bzw. Abstich Gießen

wahre schwarze wahre schwarze wahre schwarze U nter- | schied

63 T h o m a ssta h l ^{— . ___ ___ ___} 1625 1440 185

63 T h o m a ssta h l — — — — 1600 1425 175

88 T h o m a ssta h l — — — — 1 6 3 0 1 490 140

92 T h o m a ssta h l — — — 1 640 1 5 2 0 1 2 0

92 T h o m a ssta h l — — — 1 595 1 4 6 0 135

1 0 1 T h o m a ssta h l — — 1670 1 5 6 0 1600 1485 115

108 T h o m a ssta h l — — 1 650 1480 1635 1435 200

108 T h o m a ssta h l — — 1 650 1 495 1 6 4 0 1480 160

161 T h o m a ssta h l 1 645 1 500 1 660 1565 1 6 2 0 1400 2 2 0

161 T h o m a ssta h l — — 1 710 1 5 5 0 1610 1 4 4 5 165

161 T h o m a ssta h l — — — — 1595 1480 115

162 T h o m a ssta h l — — — . — 1640 1495 145

91 B e sse m e r sta h l — — . 1670 1 4 8 0 1640 1430 2 1 0

64 a S ta h lg u ß 3) 1630 1475 1645 1 5 1 5 1600 1465 135

6 4 b S ta h lg u ß (Cr, M o )3) 1620 1535 1 6 4 0 1 5 3 0 1 6 1 5 1450 165 64 b S ta h lg u ß (Cr, M o)3) 1620 1535 1 6 4 0 1 5 3 0 1595 1460 135

18 N ick elsta h l3) — — — — 1605 1485 1 2 0

24 C hrom -N ickel-Stahl3) 1635 1 4 9 0 1 6 7 0 — 1 6 2 0 1 4 6 5 155 165 S ch n ella rb eitssta h l4) 1660 1 5 0 0 1650 1480 1 5 9 0 1415 175

1) T em p era tu r d es G lü h fa d e n p y r o m e te r s, O p tix -P y r o m e te r s u sw . 2) -f- 3 0 ° fü r A b ­ k ü h lu n g im S c h ö p flö ffe l. 3) Stah l aus L ichtbogenofen. 4) S ta h l aus k ern lo se m In d u k tio n so fe n .

M artin-Stähle und Lichtbogenofenstähle eingetragen und der überragende Einfluß der Tem peraturhöhe zu erkennen.

Zahlreiche Messungen bestätigten weiter, daß in Ueber- einstimmung m it früheren Untersuchungen im Kaiser- W ilhelm -Institut für Eisenforschung14) der Kohlenstoff­

gehalt einer Schmelze kaum von Einfluß auf das Strah- lungsvermögen und dam it auf die Höhe der T em peratur­

berichtigung ist.

11. N ovem ber 1937. K . Guthmann: Temperaturmessungen an Roheisen-, Gußeisen- und Stahlschmelzen. Stahl un d Eisen. 1273

Wie schon eingangs erörtert, spielt die Zusammen­

setzung der Schmelze für das Strahlungsvermögen eine wesentliche Rolle, und bei l e g i e r t e n S ta h ls c h m e lz e n bot sich eine gute Gelegenheit, diese Einflüsse zu u nter­

suchen. Es sind ganz bestim m te Legierungsbestandteile, die m etallurgisch und physikalisch das Strahlungsver­

mögen des Stahles durch Begünstigung oder Verhinderung

7660 7600 7600 70VO

A bbildung 9.

76V0 7 6 0 0 7720 7760 W a /tr e T e m p e r a tu r t r °C

T em peraturberichtigung und w ahre G ießtemperatur,

der Oxyd- oder Schlackenhautbildung beeinflussen. Li

Martin- und Lichtbogenofenschmelzen eingetragen. Es ist festzustellen, daß die Tem peraturberichtigung bei dem besonders dickflüssigen Chromstahl, bei m it Mangan, Schwefel und Silizium legierten Schmelzen zum Teil be­

trächtlich u nter den W erten der unlegierten Stähle liegen.

Ein M anganautom atenstahl m it 1,2,% Mn und 0,16 % S weist eine um 25 bis 35° niedrigere Tem peraturberichtigung auf als unlegierte Stahlschmelzen bei g le ic h h o h e n w a h re n Gießtem peraturen; diese Schmelze w ird also bei einer Messung m it G lühfadenpyrom etern um etw a 30°

heißer scheinen; D ynam ostahl m it 0,7 % Si zeigte eine um 15° niedrigere, ein Chrom-W olfram-Stahl m it 2 % Cr und 1 % W eine um 30° niedrigere Tem peraturberichtigung.

Eine Lichtbogenofenschmelze m it etwa 1,7 % Si (Feder­

stahl) wurde m it 1600° vergossen. Die schwarze Tem peratur lag, in Uebereinstimmung m it dem vorstehend Gesagten, bei 1530°, also nur 70° tiefer, während für den unlegierten Stahl der Unterschied etwa 120° betragen h ätte!

Man kann wohl annehmen, daß sich durch die Gegen­

w art der genannten Legierungsbestandteile dünne H äutchen oder Filme von M etall-Sauerstoff-Verbindungen verschie­

dener Oxydationsstufen, deren Beständigkeitsbereich in Abhängigkeit von der Tem peraturhöhe ste h t20), auf dem Gießstrahl bilden, die das Strahlungsvermögen des Stahles beträchtlich erhöhen, eine wohlbekannte Erscheinung, die aber meßtechnisch bisher nicht zu erfassen war. Diese sich auch als Blockschaum zusammenballenden Eisen-Mangan- Sauerstoff-Verbindungen weisen je nach dem ursprünglichen Sauerstoffgehalt der Stähle stark wechselnde Zusammen­

setzungen au f21). E ine ganz besondere Rolle scheint hier das M a n g a n zu spielen, da m it abnehmendem Mangan-

20) F . B l a u r o c k : A rch .E isen h ü tten w es. 8 (1934/35) S . 5 17/32 (W ärm estelle 216).

21) A. R i s t o w : Arch. E isen h ütten w es. 10 (1936/37) S. 205/06.

gehalt (Siemens-Martin-Stahl, Elektrostahl, Armco-Eisen) die Strahlungszahl abnim m t (vgl. A l l . 9 und 10). Das Strahlungsvermögen ist auch bei den dickflüssigen Chrom­

stählen besonders groß, und m it Helligkeitspyrometem wird deshalb auch eine höhere Tem peratur bei diesen Stählen gemessen. Bei den m it N ic k e l l e g i e r t e n S c h m e lz e n is t, wie ebenfalls aus A l l . 9 hervorgeht, kein Einfluß des Nickel­

gehaltes auf die Tem peraturberichtigung fest­

zustellen: diese verhalten sich wie unlegierte Schmelzen, eine bekannte Erscheinung. Das dürfte dam it Zusammenhängen, daß das Nickel ein edleres Metall ist und daher an der Oxydation durch die L uft im Gegensatz zu Mangan und Chrom weniger teilnim mt.

In diesem Zusammenhang ist folgende oft ge­

machte Feststellung beachtenswert: Das S trah­

lungsvermögen der Schmelze im Ofen, gemessen an der L ö f f e lp r o b e , änderte sich im Verlauf des Schmelzvorganges einmal m it der zunehmenden Temperatursteigerung, zum anderen aber auch als Folge der fortschreitenden Reinigung des Stahles. So strahlte die Stahloberfläche unm ittel­

bar vor dem Abstich in der Löffelprobe wesent­

lich blanker als bei Messungen ein oder zwei Stunden vorher. Das zeigte sich deutlich in dem Temperaturunterschied zwischen wahrer und schwarzer Tem peratur, der anfangs kaum 100°

betrug, dann aber kurz vor dem Abstich bis auf 170° und noch höher stieg.

Auch die O fe n g rö ß e scheint nicht ohne E in­

fluß auf das Strahlungsvermögen zu sein, und zwar in Ueber­

einstimmung m it der Vorliebe vieler Stahlwerker, Q ualitäts­

stahl in kleineren Oefen zu erschmelzen. So zeigte ein in einem 120-t-Ofen erschmolzener Stahl eine Strahlungszahl von 0,35 entsprechend einem Unterschied zwischen wahrer und schwarzer Tem peratur von 170°, während eine besonders

— rV S "

7200 7300 7VOO 7600 7600 7700

Wa/ire Temperatur in °C

-L/cfrfbogenofpn- stahl

7600 7000

A bbildung 10. Strahlungsverm ögen verschiedener R oh eisen- und Stahlarten.

reine Schmelze fast gleicher Zusammensetzung und gleicher w ahrer Tem peratur, aber aus einem 20-t-Ofen, nur eine Strahlungszahl von 0,26 m it einer um 220° niedrigeren schwarzen Tem peratur aufwies. D er reine S tahl aus dem kleinen Ofen h a tte also eine wesentlich blanker strahlende Oberfläche.

Bei einem Vergleich zweier Schnellstahlschmelzen gleicher Zusammensetzung und gleicher A bstichtem peratur, von denen die eine im s a u r e n kernlosen Induktionsofen, die andere im b a s is c h e n Lichtbogenofen erschmolzen wurde, h a tte die saure Schmelze beim Gießen ein Strahlungsver­

mögen von 0,38, die basische dagegen von nur 0,32. Dies

kann vielleicht darauf zurückzuführen sein, daß bei der

1274 S tahl und Eisen. K . Outhmann: Temperaturmessungen an Roheisen-, Gußeisen- und Stahlschmelzen. 57. Ja h rg . N r. 45.

sauren Schmelze wegen der höheren Viskosität der glasigen sauren Schlacke anscheinend dünne Schlackenfilme oder Schlackenhäute beim Gießen m it dem Gießstrahl durch den Stopfen der Gießpfanne mitlaufen, so daß das Strahlungs­

vermögen beim sauren Stahl anders beeinflußt wird als bei einem S tahl m it basischer Schlacke niedrigerer Viskosität.

Eine andere, in derselben Richtung liegende Erscheinung war folgende: Wegen starker Rauchentwicklung b e im G ie ß e n wurde m it Preßluft unm ittelbar u nter dem Stopfen der Gießpfanne der Rauch beiseite geblasen. Dabei stieg nach der Glühfadenpyrometer-Messung die S tahltem peratur um etwa 25° an und täuschte so eine höhere G ießtem peratur vor, während die wahre Tem peratur die gleiche blieb. Das Ansteigen der G lühfadenpyrometer-Temperatur von etwa 1395 auf 1420° dürfte auf die durch die Preßluft verursachte Oxydation der Gießstrahloberfläche zurückzuführen sein.

Auffallend ist, daß die für unlegierten L i c h t b o g e n - o f e n s t a h l erm ittelten Tem peraturberichtigungen höher liegen als bei unlegiertem Siemens-Martin-Stalil. Demnach scheinen auch die Erschmelzungsart, die örtlichen m etall­

urgischen Verfahren und Betriebsverhältnisse neben der Tempferaturhöhe, dem Mangangehalt (siehe oben) und neben gewissen Legierungsbestandteilen einen Einfluß auf das Strahlungsvermögen auszuüben. Vielleicht ist das S trah­

lungsvermögen ein gewisses Erkennungszeichen für einen anderen Oxydationszustand und einen größeren Reinheits­

grad des Elektrostahles.

Zur Nachprüfung dieser als Mittelwerte aus den übrigen Messungen sich ergebenden Feststellung wurden zwei S t a h l ­ g u ß s c h m e lz e n gleicher Zusammensetzung (0,23 % C, 0,8 % Mn, 0,3 % Si) in ein und demselben Stahlwerk er­

schmolzen, die eine im Lichtbogenofen, die zweite im Siemens-Martin-Ofen. Bei fast gleichen wahren Abstich- und Gießtemperaturen von etwa 1600° h a tte der Elektro- stahl eine Tem peraturberichtigung von 130 bis 165°, der Siemens-Martin-Stalil dagegen nur von 95 bis 110°, erschien also bei der Glühfadenpyrometer-Messung heißer. Dieser beträchtliche Unterschied in der Tem peraturberichtigung ist wahrscheinlich noch dadurch verstärkt worden, daß der Ferrosilizium-Zusatz im Lichtbogenofen schon eine Stunde vor dem Abstich, beim Siemens-Martin-Stahl dagegen erst unm ittelbar in der Abstichrinne zugegeben wurde. Bei allen diesen Vorgängen spielt wahrscheinlich die Diffusions- oder Verteilungsfähigkeit des Legierungsmetalls sowie die Zeit, die den Desoxydationsrückständen zum Aufsteigen aus dem Bade zur Verfügung steht, eine wichtige Rolle.

Auch sehr reine oder an Eisenbegleitem arme Eisen­

schmelzen m üßten demnach einen sehr niedrigen S trah­

lungswert haben. Nach neueren mündlichen Mitteilungen von G. Naeser soll bei reinem Eisen der Strahlungswert nur etwa 0,2 oder weniger betragen, während flüssiges Eisen m it 3,1 % C schon ein Strahlungsvermögen von 0,44 hat.

Es bot sich Gelegenheit, Temperaturmessungen an einer Eisenschmelze von einer dem A r m c o - E is e n ähnlichen Zusammensetzung (0,04 % C, 0,09 % Mn) durchzuführen.

Die Meßwerte sind in Abb. 9 eingetragen. Die Tem peratur­

berichtigungen von 200 bis über 300° beim Abstich und beim Gießen sind die höchsten, die überhaupt festgestellt wurden.

Sie entsprechen einer Strahlungszahl von etwa 0,2, während der unlegierte Siemens-Martin-Stahl ein Strahlungsver­

mögen im Mittel von 0,4, die legierten Stähle sogar n u r von 0,6 aufweisen. Diese Erscheinung ist recht auffallend, sie trä g t aber wesentlich zur K lärung der Zusammenhänge bei.

In Abb. 10 sind auf Grund der vorhergehenden Schaubilder die Strahlungszahlen für die einzelnen Eisen- und S tahl­

arten erm ittelt und in Abhängigkeit von der wahren Tempe­

ra tu r eingezeichnet worden. Aus dieser Zusammenstellung geht ganz deutlich die Verschiedenheit der Strahlungszahlen für flüssiges Eisen und flüssigen S tahl hervor, sie gibt aber auch gleichzeitig die Erklärung für die im S chrifttum zu findenden verschiedenen Angaben über das Strahlungs­

vermögen. Auf der linken Seite der A bbildung liegen die Roheisensorten im Tem peraturbereich von 4250 bis 1550°, auf der rechten die S tahlarten fast unm ittelbar daran an­

schließend im Tem peraturbereich von 4550 bis 1800°. Mit zunehmender Tem peratur nim m t das Strahlungsvermögen ab, und zwar beim Roheisen vom W ert e = 4 bis etwa 0,2, beim S tahl von 0,5 bis 0,15 bei Armco- oder ganz weichen Eisenschmelzen. In Uebereinstimmung m it zahlreichen früheren, im Schrifttum veröffentlichten Untersuchungen17) besteht demnach beim flüssigen Roheisen anscheinend eine A rt Uebergangspunkt oder „Grenzw ert“ , von dem ab nach unten, d. h. also nach einer niedrigeren Tem peratur, die wahre Tem peratur m it der „schwarzen“ Tem peratur (e = 1) übereinstim m t. Wahrscheinlich handelt es sich auch hier um die schon erwähnten Metall-Sauerstoff-Verbindungen verschiedener Zusammensetzung. Oberhalb gewisser Tempe­

raturgrenzen scheinen diese Oxyde aber wieder zu zerfallen oder in Lösung zu gehen. Die Folge davon ist, daß sich bei gleichen wahren Tem peraturen das Strahlungsvermögen einer flüssigen Eisen- oder Stahloberfläche sowohl örtlich wie zeitlich je nach der Zusammenballung oder Bewegung des O xydhäutchens um das Zwei- bis Dreifache ändern kann, wodurch die schwankenden Tem peraturberichtigungen er­

klärlich sind.

Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang eine U nter­

suchung von R. H a s e 22), wonach bei einer Laboratorium s­

schmelze bis 1450° die Oberfläche ziemlich ruhig bleibt, so daß sich stets eine zusammenhängende Oxyddecke aus­

bilden konnte; oberhalb 1450° tr a t jedoch eine zunehmende Unruhe ein. Das Eisen geriet infolge der steigenden Re­

aktionsfähigkeit des Kohlenstoffgehaltes ins Kochen, wo­

durch sich die Oxyddecke in einzelne Inseln auflöste. Bei etwa 1560° schließlich w ar keinerlei O xydhaut m ehr vor­

handen. Diese Erscheinung kann übrigens auch bei den Löffelproben im Stahlwerksbetrieb festgestellt werden. Das Ergebnis dieser Untersuchung von R. Hase an einer mit O xydhaut bedeckten Eisenschmelze ist in Abb. 10 einge­

zeichnet. Ab 4400° beginnt die Auflösung dieser Oxydhaut aus dem oben angegebenen Grunde und dam it in zunehmen­

dem Maße die Verringerung der Strahlungszahl.

Wegen der m it steigender Tem peratur zunehmenden reduzierenden W irkung des Kohlenstoffs m üßte bei Schmel­

zen m it hohem Kohlenstoffgehalt diese Erscheinung be­

sonders stark erkennbar sein. F ü r Roh- oder Gußeisen wurde dieses kritische Tem peraturgebiet zwischen 1225 und 1375° beobachtet. Die Eisenoxyde sind tatsächlich bei diesen hochkohlenstoffhaltigen Schmelzen oberhalb einer bestimm ten Tem peratur nicht m ehr beständig und können sich schließlich überhaupt nicht m ehr bilden, so daß sogar die S t r a h l u n g s z a h l e n d e s r e i n e n E is e n s s e l b s t v o n 0,3 b is 0,2 bei — allerdings hoch überhitzten — R o h - e is e n s c h m e lz e n u n d b e i n o c h h ö h e r e n T e m p e ­ r a t u r e n a u c h b e i S ta h ls c h m e lz e n e r r e i c h t w e rd e n . D a s a n u n d f ü r s ic h a n S t a h l b e g l e i t e r n s c h o n a rm e A rm c o -E is e n h a t d e m e n t s p r e c h e n d a u c h d ie n i e d r i g s t e S t r a h l u n g s z a h l v o n 0,15. Dieser weichste S tahl ist im Gießstrahl ziemlich blank, aber infolge der Spiegelung der dunklen Umgebung der Gießhalle von fast schwarzem Aussehen, so daß Tem peraturm eßgeräte wie die Helligkeitspyrometer vollkommen versagen.

22) Arch. E isenhüttenw es. 4 (1930/31) S. 261/64.

11. N ovem ber 1937. K .G u th m a n n : Temperaturmessungen an Roheisen-, G ußeisen-und Stahlschmelzen. S tahl un d Eisen. 1275

Die auf dem G ießstrahl m it optischen Pyrom etern häufig anvisierten sogenannten „hellen Streifen“ sind nichts anderes als O xydhäute oder Schlackenfilmfetzen, die infolge ihrer hohen Strahlungszahl von etwa 0,8, und da sie etwa die S tahltem peratur selbst angenommen haben, näher an der wahren G ießtem peratur liegen. Da die amerikanischen Messungen m it optischen P yrom etern fast durchweg in dieser Weise durchgeführt werden, erklärt sich auch der dort geringe Tem peraturunterschied von oft n u r 30 bis 50°

zwischen w ahrer und optisch erm ittelter Tem peratur. H ier­

bei dürfte die in N ordam erika häufig anzutreffende A rbeits­

weise, Ferrom angan erst in die Pfanne zu werfen, sicherlich ihr Teil durch einen höheren Gehalt an Mariganoxydul im

Stahl beigetragen haben.

Schließlich spielen hei den Schwankungen des Strahlungs-

die metallurgischen Betriebsverhältnisse23) eine wesentliche Bolle, je nachdem m an das Desoxydationsm ittel oder die Legierung kurz vor dem Abstich in die Abstichrinne oder in die Pfanne zusetzt, oder ob m an es längere Zeit im Bad selbst schon wirken lassen kann usw. Auch das F rei­

werden von Gasen beim Zusatz von Legierungen, die gelöste Gase enthalten, w ieFerrowolfram , Ferrosilizium (K athoden­

nickel z. B. kann größere Mengen W asserstoff enthalten), dürfte das Strahlungsverm ögen des Stahles beeinflussen.

Und schließlich ist die Ofenatmosphäre beim Erschmelzen von S tahl aus dem Siemens-Martin-Ofen, Lichtbogen- und kernlosen Induktionsofen eine andere.

Wenden w ir uns nun dem S ie m e n s - M a r tin - O f e n selbst zu. Auch hier h a t die Möglichkeit der schnellen E r­

mittlung der wahren Tem peraturen des Ofengewölbes, von Flammen, des Stahl- oder Schlackenbades bemerkenswerte Aufschlüsse für den Ofengang, die W ärm eübertragungs­

verhältnisse und die O fenhaltbarkeit gegeben. Grund­

sätzlich haben die Messungen gezeigt, daß w ährend des Fertigmachens der Schmelze, vor allem kurz vor dem Ab­

stich, die Tem peraturen im Siemens-Martin-Ofen durch Strahlung sehr weit ausgeglichen sind. Dies kann auch wegen der Gleichgewichtsverhältnisse nicht anders sein, und alle wärmetechnischen Bechnungen am Siemens-Martin- Ofen bestätigen dies. Die Badoberfläche, die bei richtiger Brennereinstellung u n te r Einw irkung der darüber hin­

streichenden Flam m e liegt, muß anfangs eine höhere, später eine mindestens gleich hohe T em peratur wie das tiefer liegende Stahlbad haben. Die Schlackenoberfläche ist als Folgeerscheinung exotherm er Vorgänge etwa 10 bis 20°

kälter als das Ofengewölbe, wird aber gegen Ende der Schmelzung gelegentlich heißer als dieses. Zwar findet durch den H erdkörper, durch Türen, Seitenwände, Gewölbe und durch Kühlwasser ständig ein W ärm everlust s ta tt, der jedoch durch die Beheizung wieder ausgeglichen wird.

Gerade die Kochbewegung des Bades sowie die Auslösung von Beaktionswärme regelt das Tem peraturgefälle zwischen Schlacke und Stahl. K urz vor dem A bstich n ähert sich die Gewölbetemperatur dem Erw eichungspunkt der Steine.

Größere Unterschiede als 10 bis 30° konnten zwischen Ge­

wölbe, Schlackenbad und S tahlbad nur selten festgestellt werden, d. h. Ofenraum, Bad und S tahl weisen bei den üblichen Betriebsverhältnissen im Silika-Oberofen Tempe­

raturen von etwa 1700 ± 15° auf. Die Tem peratur der Badoberfläche g ibt demnach einen guten A nhalt für die wahren S tahltem peraturen unter der Schlackendecke.

Zwischen Schlacke und S tahl bestehen also auch nicht, wie häufig angenommen wird, Unterschiede von 100 bis 200°, ein U nterschied, der nur durch den Gebrauch von Hellig- keitspyrom etern fälschlich in Erscheinung tritt, da bei der

2») H . W e n t r u p : Techn. M itt. K ru p p 5 (1937) S. 131/52.

flüssigen Siemens-Martin-Schlacke m it ihren zwischen 0,6 und 0,9 liegenden Strahlungszahlen ungefähr die wahre Tem peratur gemessen wird, heim flüssigen S tahl jedoch eine bei etwa 1450 bis 1550° liegende (unberichtigte) Tem peratur.

Allerdings haben auch manche Schlacken ein niedriges Strahlungsvermögen und hohes Beflektionsvermögen, das teilweise an die Strahlungszahlen flüssiger Eisen- oder S tahl­

schmelzen heranreicht.

Das gleiche gilt für die Schlackentemperaturmessungen im H o c h o f e n b e tr ie b . Auch hier liegen die Schlacken­

tem peraturen in etwa gleicher Höhe wie die Boheisen- abstichtem peraturen, und zwar h a t die Laufschlacke meist etwas höhere Tem peraturen als das Boheisen und die w äh­

rend des Abstiches laufende Abstichschlacke (vgl. Zahlen­

tafel 1).

Es kann sogar, wie bisweilen bei Messungen an S tahl­

schmelzen unm ittelbar vor dem Abstich und während des Abstiches festgestellt wurde, der S tahl heißer als die Schlacke abgestochen werden. So sind besonders beim Zulegieren von hochprozentigem Ferrosilizium bei der Erzeugung von Transform atorenstahl Temperatursteigerungen zu beob­

achten. Nach F. K ö r b e r , W. O e ls e n , W. M id d e l und H. L i c h t e n b e r g 24) bew irkt der Zusatz von 1 Gewichts­

prozent kaltem Ferrosilizium m it 97 bis 98 % Si zu einer Stahlschmelze von 1600° noch eine Temperatursteigerung der ganzen Schmelze um 12°.

Z a h len ta fe l 5. W a h r e G e w ö l b e t e m p e r a t u r e n v o n S i e m e n s - M a r t i n - O e f e n .

Ausmauerung Wahre Temperatur Beheizung

S i l i k a ...

M a g n e s it ...

R a d e x E ...

C hrom odur . . . . S ilik a g e w ö lb e , K ö p fe u n d R ü ck w a n d aus S ie m e n sit . . . . S ilik a g e w ö lb e , K ö p fe au s R a d e x . . . .

1680 b is 1730 1720 bis 1790 1760 b is 1800

1735 b is 1750

1710 bis 1730 1725 bis 1730

versch ied en M ischgas

F ern g a s + B r a u n ­ k o h le n sta u b ­ karb u rieru n g G en eratorgas

G en eratorgas F ern g a s - f S p a ltg a s ( S te in h e iß e r -K o p f)

Bei den Farbpyrometermessungen wurde auch der Höhe der G e w ö lb e te m p e r a tu r v o n S ie m e n s - M a r tin - O e f en besondere Beachtung geschenkt. Das Ergebnis ist in Zahlen­

tafel 5 zusammengstellt. Gerade diese Messungen sind, wie

auch die Badtemperaturmessungen, bisher recht unsicher gewesen, da das Gesichtsfeld selten ganz frei von Flam m en ist. Diese fälschen das m it Helligkeitspyrometern erm ittelte Ergebnis; denn der Ofenraum gilt in diesem F a ll nicht als schwarzer Körper, so daß nur bei abgestelltem Gas richtige W erte zu erzielen sind. Beim Farbpyrom eter können aber neben dem Vorzug der unm ittelbaren Feststellung der wahren Tem peratur auch die Abweichungen von der schwar­

zen Tem peratur gemessen werden. Bei dem am meisten verbreiteten Oberofen m it Silikaausm auerung betragen die Steintem peraturen durchschnittlich 1700°. Einige S tahl­

werke kommen auf Tem peraturen bis 1730°, klagen dann aber über schlechtere H altb ark eit des Gewölbes. Mit zuneh­

mendem A lter des Gewölbes nim m t die Erweichungstempe­

ra tu r der Silikasteine infolge Einwanderung von M etalloxyden und Alkalien ab. Bei einem Ofen m it Magnesitgewölbe­

steinen wurden bei Mischgasbeheizung 1720 bis 1790° ge­

messen, bei Chrom-Magnesit-Steinen 1730 bis 1800°. Oefen m it Silikagewölben, deren Kopf und Bückwand aus Siemen- sitsteinen bestand, h atte n Steintem peraturen von 1710 bis

24) S tah l u. E isen 56 (1936) S. 1401/11.

1276 S tahl un d Eisen. K . Guthmann: Temperaturmessungen an Roheisen-, G ußeisen-und Stahlschmelzen. 57. Ja h rg . N r. 45.

G e n e r a t o r g a s ...

v o r z u g s w e i s e ...

K o k s o f e n g a s o d e r F e r n g a s w en n n i c h t s t r a h l e n d ...

K a l t g a s b e h e i z u n g ...

v o r z u g s w e i s e ...

k arburiert m it B r a u n k o h le n sta u b v o r z u g sw e ise . .

k arburiert m it T eeröl

v o r z u g s w e i s e ...

k arburiert m it H eizö l . . . . k arburiert m it flü ssig e m P ech

1730° (Generatorgasbehei­

zung) ; bei einem anderen Ofen, dessen Gewölbe ebenfalls aus Silikasteinen bestand, der aber Köpfe aus Chrom-Magnesit- Steinen h at, wurden 1725 bis 1730° gemessen (Beheizung m it Ferngas u nter Zusatz von m ethanhaltigem Spaltgas;

Steinheisser-Kopf). Im all­

gemeinen liegen die Wand- und Gewölbetemperaturen nur wenig höher als die Badtem- p era tn r25). Die Tatsache, daß m itunter die Tem peratur des Bades höher als die des Ge­

wölbes ist, hängt m it den K ühlverlusten des Gewölbes und m it der Leuchtkraft der Flam m e, insbesondere der karburierten Flamme, zusam­

men. Eine unm ittelbare Ab­

hängigkeit der Gewölbetem­

p eratu r von der Beheizungs­

a rt, also etwa von der Ver­

brennungstem peratur von Generator-, Koksofen- oder Mischgas, besteht nicht, da die Gewölbetemperatur zu­

nächst vom Erweichungspunkt der Steine abhängig ist.

Im Verlauf der Messungen tauchte auch die Frage auf,

ob die B e h e i z u n g s a r t , also die Verwendung von Gene­

rator-, Koksofen-, Kaltgas, K arburierung oder Mischgas, von Einfluß auf die Höhe der Stahltem peraturen ist. Das scheint, wie Zahlentafel 6 und A bb. 11 zeigen, nicht der

F all zu sein. Die Höhe der Tempe­

ra tu r der S tahl­

schmelzen dürfte durch die m etall­

urgischen Schmelz- und Gießbedingun­

gen vorgeschrieben sein und nicht durch die Eigen­

a rt des B rennstoffs;

denn der S tahl­

werker wird m it dem ihm zur Ver­

fügung stehenden Brennstoff, sei es nun Koksofengas m it einem Heizwert

Z a h le n ta fe l 6. B e h e i z u n g s a r t u n d S t a h l t e m p e r a t u r e n i m S i e m e n s - M a r t i n - S t a h l ­ w e r k (M ittelw erte).

Tem peratur °C

Beheizungsart Löäelprobe1) Abstich Gießen

wahre schwarze wahre schwarze wahre schwarze G e n e r a to r g a s ...

K o k so fe n g a s ( K a l t g a s ) ...

K o k so fe n g a s + K a r b u r ie r u n g ...

M isch gas (Z w eigas, D r e i g a s ) ...

1705 1705 1 7 0 0 1 7 1 0

1540 1 5 3 0 1535 1560

1715 1 6 9 0 1 6 9 0 1 7 2 0

1 5 8 0 1 5 3 5 1 5 4 0 15 4 5

16 2 5 16 3 0 1 6 2 5 1 6 1 0

1 4 7 5 1480 1 4 7 5 1480 I m M i t t e l ...

U n te r sc h ie d zw isc h e n w ah rer u n d sch w arzer T e m p e r a t u r ...

1710 1 5 4 0 1 7 0 °

1705 1 5 5 0 1 5 5 °

1620 1477 1 4 3 ° 1) E inschließlich 3 0 ° für A bkühlung im Schöpflöffel.

Z a h len ta fe l 7. W a h r e F l a m m e n t e m p e r a t u r e n i n S i e m e n s - M a r t i n - O e f e n .

Beheiz ungsart Flam m entem peratur

° 0

M i s c h g a s

K o k so fe n g a s oder F ern g a s K o k so fe n g a s oder F ern g a s ( D r e i g a s ) ...

K o k so fe n g a s oder F e r n g a s + G e n e r a t o r g a s ...

K o k so fen g a s oder F e r n g a s - f S p a ltg a s (3 5 % M ethan) G ich tg a s ...

G ich tg a s + G en era to rg a s

1 7 7 5 b is 2 2 0 0 1850 b is 1900

o p tisc h n ic h t m eß bar 1 7 5 0 b is 1860 1750 b is 1800 1840 b is 2040

1900 1750 b is 2000 1750 b is 1830 1 7 7 0 b is 1850

bis 1900

1850 b is 2000 1950 b is 2050 1880 b is 2050 1800 b is 1920

abhängig vom Anteil

des Koksofen-

1 7 2 0

7 7 0 0

7080

-g

7000

l

7070

£

7020 7000

r - N,

\

\ fv \

A

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1 1

» . — ® M fschgas _\

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Letzte Lfiffeiprobe

vordem Abstich

Abstich

A bbildung 11. B eheizungsart und w ahre

VOn 4000 kcal/N m 3

oder Mischgas m it

nur 2000 kcal/N m 3, die m etallurgisch, Schmelz- und gießtechnisch bedingte und erforderliche Tem peratur zu erreichen versuchen. Die K enntnis der F l a m m e n t e m p e r a t u r gibt bemerkens­

werten Aufschluß über die K raft dieser ersten Strahlungs­

quelle im Ofen und über die VerbrennungsVerhältnisse ver­

schiedener Brennstoffe.

26) H. S c h w ie d e ß e n : S tahl u. Eisen 49 (1929) S. 1020/22.

— Arch. E isenhüttenw es. dem nächst.

Die kalorim etrischen, ohne Berücksichtigung der Disso­

ziation und ohne Vorwärmung von Gas oder L uft errech- neten Verbrennungstem peraturen sind bei

Generatorgas aus Stein- oder Braunkohle . . . . 1810°

Mischgas (Heizwert 2100 kcal/N m 3) ... 1920°

K o k s o f e n g a s ... 2130°

Bei Vorwärmung des Frischgases und der L u ft steigt die kalorimetrische V erbrennungstem peratur an den Brennern auf 2700 bis 2830°. Zum Vergleich seien die F arbtem pe­

raturen einiger künstlicher Lichtquellen angeführt26):

K o h le n fa d e n la m p e ... etw a 1725°

Gasgefüllte G lü h la m p e ...etw a 2875°

Magnesiumblitzpulver ... etwa 3075°

M a g n e s iu m b a n d ...etwa 3425°

B ein k o h le -B o g en la m p e... etwa 3525°

Die wahren Tem peraturen leuchtender Flam m en können im Siemens-Martin-Ofen bis zu 2200“ steigen. Im allge­

meinen liegen die Flam m entem peraturen zwischen 1800 und 1900°. F ü r die einzelnen Beheizungsarten ergeben sich die in Zahlentafel 7 zusammengestellten Flam m entem pe­

raturen. Diese an den einzelnen Oefen gemessenen Tempe­

raturen hängen natürlich nicht nur von der G asart ab; es handelt sich bei dieser Aufstellung m ehr um eine statistische Zusammenstellung als um eine eindeutige Zuordnung der Tem peraturen zu den Gasarten. Im m erhin aber lassen sich die nachfolgenden Schlüsse ziehen: Aus den Meßergebnissen von Flam m entem peraturen geht im allgemeinen hervor, daß die Ofengewölbetemperaturen bei nicht- oder schwach leuch­

tenden Flam m en (z. B. Koksofengas) infolge der schlech-