Stahl und Eisen, Jg. 47, Nr. 4

STAHL D l EISEN

ZEITSCHRIFT

FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENWESEN.

N r . 4. 27 . Januar 1927. 47. Jahrgang.

Form stoff- und Form enprüfung.

Von L e o n h a r d T r e u h e i t in Elberfeld und L e o n h a r d T r e u h e i t in Breslau.

( Beschreibung der Unter suchungsverfahren. E in flu ß und E rm ittlung der Stam pfarbeit. Wechselseitige Beziehung von Stam pffestigkeit, Bindefähigkeit, Qasdurchlässigkeit, Feuchtigkeit und Tongehall Chemische und physikalische Beschaffenheit der verwandten Formstoffe und M ischungen. Kritische Behandlung der Versuchsergebnisse. Festig­

keitsunterschied bei den einzelnen Formverdichtungsverfahren.) A. E i n l e i t u n g .

I m Schrifttum des In- und Auslandes sind in der

^ letzten Zeit eine Anzahl Verfahren zur Prüfung der F ormstoffe auf ihre B rauchbarkeit für Formen und Kerne erschienen. U nter diesen sind diejenigen zur Erprobung der „Festigkeit der F orm “ recht zahlreich; m an unterscheidet solche für Bruch-, D ruck- und Zugbestimmung. Alle diese Verfahren sind lediglich Form stoff- oder Formstoffmischungs- prüfungen, die nicht unm ittelbar auf die Formen an­

gew andt werden, zumal da sie an laboratoriumsmäßig hergestellten Probekörpern und nicht an Gebrauchs­

formen vorgenommen wurden. F ü r die Form technik haben solche an Probekörpern erzielten Versuchswerte keine praktische Bedeutung. Deshalb werden nach wie vor, trotz neuer und neuester U ntersuchungsver­

fahren dieser A rt, Formstoffe und Formen nach alten E rfahrungsgrundsätzen geprüft. Die an laboratorium s­

m äßig hergestellten Probekörpern ausgeführten Ver­

suche gehen von Voraussetzungen aus, die für Ge­

brauchsform en nicht zutreffen. W ährend m an an einem solchen Probekörper eine bestim m te Sand­

mischung von entsprechendem Ton- sowie Feuchtig­

keitsgehalt und K ornanteile und -große bei einer genau festgelegten Stam pf- oder Schlagarbeit prüft, kommen für die Prüfung von Gebrauchsformen ganz andere Um stände in B etracht. Dabei h a t man es nicht m it nur einer Formstoffmischung zu tun, sondern m it mindestens zwei Sand- oder einer Masse- und einer Sandmischung, und zwar dem Modellsand und dem F üllsand bzw. der Massenmischung und dem Füllsand.

Bekanntlich wird der Modellsand fingerdick am Modell oder an der Schablonenform aufgetragen, w ährend der Füllsand den H auptbestandteil der G ebrauchsform darstellt und einen großen Einfluß auf die Stam pffestigkeit und m ittelbar auch, auf die Bindefähigkeit und Gasdurchlässigkeit ausübt.

F erner besteht auch eine gewisse Unsicherheit in d er Beurteilung und E rm ittlung der Stam pfarbeit.

Diese ist bei dem Probekörper eine bestim m t fest­

gelegte, etwa durch Schlagarbeit1). Die Festlegung

*) Vgl. V erfahren von S te in itz e r: St. u. E . 27 (1907) S. 779, oder V erfahren v on D o ty : F o u n d ry 51 (1923) S . 5 4 5 /7 .

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der S tam pfarbeit für Gebrauchsformen ist dagegen sehr schwierig, da diese von H and oder anderen Form ­ verdichtungsverfahren gestam pft werden. Die Feuch- tigkeits- sowie Tongehalte und Korngrößen des Modellsandes und auch des Füllsandes beeinflussen sowohl die beabsichtigte, festzulegende Stam pfarbeit, als auch die Gasdurchlässigkeit sowie die Bindefähig­

keit. Alle Bestrebungen, „die Festigkeit der F orm “ für die verschiedensten Verwendungszwecke zu messen und sodann für die Folge festzulegen, sollten darauf gerichtet sein, nur wirkliche Gebrauchsformen und Gebrauchsformstoffe, auch Mischungen als Versuchsunterlage zu wählen. Das Verlangen des Form technikers geht also dahin, die praktischen und als die günstigsten erkannten Festigkeitswerte von gu t gestam pften Form en zu kennen, um für die Folge allen anderen Formen die einzig richtigen Festigkeiten zu verleihen. Es ist in der Form praxis eine allgemein bekannte Tatsache, daß es in jeder Gießerei stets sehr wenige Form er gibt, die gleich­

m äßig gu t gestam pfte Formen und Kerne ohne Aus­

schuß herzustellen vermögen. Die von solchen Form ern hergestellten Formen oder Kerne bilden ständig umfangreiche U ntersuchungsmöglichkeiten, um an H and einer geeigneten Festigkeitsprüfein­

richtung m it spezifischen Einheitsw erten, d. h. in g/m m 2 brauchbare W erte für die Praxis zu gewinnen2).

Die P rüfung der Form festigkeit bietet dem F orm ­ techniker die Möglichkeit, die Verdichtung der F orm ­ stoffe durch Formmaschinen so einzustellen, wie dies den besten, erprobten H andstam pfungen entspricht, denn bei hydraulischer, pneum atischer, R üttel- oder Sandschleuder - Form verdichtung zeigen sich er­

schreckende Unterschiede gegenüber der ersteren;

K raftverschleuderung und Fehlgüsse könnten ver­

mieden werden. Gerade in unserer Zeit, in der die Heranziehung von Lehrlingen für den Gießereiberuf auf größere Schwierigkeiten stößt, ist der Gießerei­

fachm ann auf ungeübte oder unerfahrene Leute angewiesen. Erfahrene, gute Form er werden imm er seltener und das Erfordernis immer dringender, plan­

mäßige Arbeitsweisen einzuführen; diese Forderung 2) V gl. H a rte p rü fe r n a ch „ T re u h e it“ D.

St. u. E . 43 (1923) S. 1363/9 u. 1494/8.

10

R . P .,

122 S tahl u n d Eisen. Formstolf- und Form enprüfung. 47. Ja h rg . N r. 4.

ist nur an H and praktisch, an Gebrauchsformen er­

probten Normalwerten möglich; es ist Aufgabe eines jeden Gießereileiters, die Frage der günstigsten Festig­

keit einer Form m it ihren Beziehungen zu Gasdurch­

lässigkeit, Bindefähigkeit, Feuchtigkeits- und Ton­

gehalt m it lösen zu helfen.

B. B e s c h r e ib u n g d e r U n t e r s u c h u n g s v e r f a h r e n .

Um die hier beschriebenen Versuchsergebnisse zu erzielen, mußten folgende Größen erm ittelt und in Beziehung gebracht w erden; Stampffestigkeit, Binde­

fähigkeit, Gasdurchlässigkeit, Feuchtigkeitsgehalt und Tongehalt.

Wie bereits erwähnt, sind die bisher an Formen gemessenen S ta m p f f e s t i g k e i t s w e r t e relative Zah­

len. Jeder Forscher auf diesem Gebiete wandte andere Größen und Faktoren bei seinen U nter­

suchungen an und stellte sie in Rechnung. So liegt das Bestreben besonders in unserer Zeit der Typenbildung und Normung sehr nahe, d ie M e ssu n g d e r S t a m p f ­ f e s t i g k e i t m it s p e z if is c h e n , ü b e r a l l g l e i c h ­ b le ib e n d e n u n d b e k a n n t e n M a ß e n a u s z u ­ f ü h r e n , was m it dem erwähnten H ärteprüfer nach

„Treuheit“ ermöglicht wird, da die Festigkeit der

dfode/teand Fü/Zsand

A bbildung 3. V ersuchsanordnung zur B estim m ung der G asdurchlässigkeit

nach D r. S te in itz.

ergibt sich die H ärtezahl H bzw.

je g/m m 2 nach der Gleichung:

P

H ärte des Sandes

A bbildung 1 un d 2. E in ric h tu n g zur P rüfung der B indefestigkeit.

Form in g/m m 2 ausgedrückt werden kann. Der Grundgedanke des Stampffestigkeitsprüfers ist folgen­

der : Eine Kugel von bestimm tem Durchmesser erzeugt durch einen konstanten Druck je nach der mehr oder weniger festen Stampfung der Form oder des Kernes

Zur Erleichterung ist eine Berechnungstafel angefertigt, in der zu der jeweilig gefun­

denen K alottenhöhe h die entsprechenden Stampffestig- keiten in g/m m 2 abgelesen werden können.

F ü r die P r ü f u n g d e r B i n d e f e s t i g k e i t wurden Kernstücke von 400 mm Länge, 100 mm Breite und 50 mm Dicke aus dem jeweilig zu untersuchenden Form sand gestam pft, und zwar nach den weiter unten angegebenen verschiedensten Form sandverdichtungs- verfahren, wie sie in der Praxis angew andt werden.

X 25 _{X 25}

A bbildung 4.

R ein er Quarzsand.

eine K alotte von bestim m ter Höhe. Die Höhe der eingedrückten K alotte wird an der Präzisionsuhr abgelesen. Die K alottenhöhe h entspricht wiederum einer bestimm ten Kalottenoberfläche, die die belastete Fläche darstellt. Durch Teilung der gleichmäßigen Belastung durch die belastete Kalottenoberfläche

A bbildung 6 Q uarz u n d g rü n er F o rm sa n d m it zusam m en 9 % T o n su b stan z.

Das so hergestellte K ernstück wurde sam t dem um ­ gewendeten K ernkasten auf eine A brollvorrichtung, ähnlich wie eine solche von D oty angew andt wird, gebracht und das K ernstück auf eine m it Oelpapier bedeckte G lasplatte aus dem K ernkasten entleert.

Da der K ernkasten etwas verjüngt ist, so erfolgt

27. J a n u a r 1927. Formstoff- und F orm enprüfung. S ta h l u n d Eisen. 123 Z a h le n ta fe l 1. Z u s a m m e n s e t z u n g d e r a n g e w a n d t e n F o r m s t o f f e .

F o rm sto ff bzw.

Form st offm isch ungen

R ation eU e A n a ly se G ew ich te:

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K örneran teil gefu n den durch S c h lä m m a n a ly se1) (T re u h eit)

K öm er- form Ton

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Quarz

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% geb.

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% 0,15—

0,25mm

%

> 0,25 mm

% 1. W eißer Q uarzsand 1,03 97,43 0,98 0,03 2,77 1,57

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37,2 0,00 o , c o 61,70 36,50 2 100 ^{etw as}

(3 Teile g rü n er Form -

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J Q uarzsand 8,66 88,00 2,30 0,55 2,70 1,40 50,0 7,22 4,22 82,80 4,12 1,640

(7 T eile g rü n er Form - 11,95 84,36 2,85 0,68 2,65 1.42 40.7 16,50 1,30 79,20 1,50 1,500 3. ( s a n d m it 10 T eilen

^ Q uarzsand

4. G rüner F o rm sa n d 24.40 70,16 3,27 0,80 2,49 1,40 45,0 17,50 1,60 77,20 3,60 0,128 5. B o ttro p e r F o rm ­

sand 30,70 61,70 6,40 1,20 2,70 1,40 44,0 38,99 2,06 2,63’ 55,31 1,000

6 . F ü llsa n d 3,90 89,52 3,30 0,80 2,40 1,50 17,4 3,28 1,35 5,11 85,81 4,430 rau h

x) N a ch A ngaben v o n P rof. D r. H . Seger (sieh e P o s t’s chem isch-techn isch e A nalysen 1909, S. 105) wurden bei d er Schläm m analyse d ie Sandproben v o r dem Schläm m en m it N atronlauge zwecks schnellerer Zerteilung der T onteilchen b eh a n d elt und das Ganze gekocht.

X 25 ^{X 25}

A bbildung 6. Q uarz u n d g rü n er Form sand m it zusam m en 12 % T onsubstanz.

x 25

A bbildung 7.

G rüner F o rm san d m it 24 % T onsubstanz.

x 25

A bbildung 8. B o ttro p e r^ F o rm sa n d m it 30 % T onsubstanz.

die E ntleerung schon bei geringer E rschütterung desselben, um etwaige Rißbildung des Sandkernes zu vermeiden. Das K ernstück sowie alle Form en, die zu den beschriebenen Versuchen dienten, w urden m it keinerlei Formwerkzeug bearbeitet oder poliert. — Aus Abb. 1 und 2 ist zu ersehen, wie die Abroll­

vorrichtung m it H andkurbel arbeitet. Es wurde peinlich darauf geachtet, daß das A brollpapier m it gleicher Geschwindigkeit, und zwar m it 2,86 cm/sek fortbew egt wurde. Das abgebrochene Stück des Sandkernes wurde auf einer vorher gewogenen Eisen­

blechschaufel (s. Abb. 2) aufgefangen und gewogen.

A bbildung 9.

F ü llsan d (d. h. A ltsand).

Um die Bindefestigkeit in g/m m 2 ausdrücken zu können, wurde das Gewicht des abgebrochenen Kern­

stückes durch den B ruchquerschnitt geteilt:

B ruchgew ieht . ---—---= g/m m .

B ru c h q u ersc h n itt

Diese Rechnungsweise war um so nötiger, als die Stam pffestigkeiten m it dem H ärteprüfer nach Treu- heit in g/m m 2 gemessen wurden, um eine Gegen­

überstellung von Binde- und Stampffestigkeit zu ermöglichen.

Zur Bestim mung der G a s d u r c h l ä s s i g k e i t wurde das Verfahren von Steinitzer angewandt

124 S tah l u n d Eisen. Formstoff- und Form enprüfung. 47. Ja h rg . N r. 4.

ist, wurde B ottroper Sand m it 30%

bindendem Ton geprüft. Diese Sande m it 0,9, 12, 24 und 3 0 % Tongehalt wurden jeweils m it 5 ,7 ,1 0 und 15 % W assergehalt aufbereitet und in einer Versuchsreihe geprüft. Parallel zu diesen Versuchen w urden dieselben Sande etwa zwei Finger dick, wie in der Praxis üblich, auf das Modell oder an die W andungen des Kern­

kastens gedrückt und der übrige Teil der Form m it Füllsand aufge­

füllt und fertiggestam pft. Der Füll­

sand war ein nur zum Vollstampfen von Formen angew andter Altsand die Stampfungen wurden von einem guten Former m it einem Feuchtigkeitsgehalt von fast 7 % und so vorgenommen, wie sie zur Herstellung einer der Zusammensetzung, wie sie Zahlentafel 1 angibt.

Gebrauchsform notwendig sind. Der Zylinder war In den beiden Versuchsreihen wurden von jedesmal nach oben durch Gummi dicht verschlossen und unten einer Form sandmischung fünf verschiedene Form ver- etwas konisch, um ein dichtes Anliegen des Sandes an dichtungsverfahren angewandt, und zwar H andstam p- den W andungen zu erzielen. fung, Prcßluft-H andstam pfung, hydraulische Pres-

In die zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeit sung,R iittelungundS chleuderung.B em erktsei,daßdie erforderliche Woulfsche Flasche führte eine Mariotte- Umlaufzahl des Motors am Sandschleuderer 1450 je min sehe Röhre, die unten eine verengte Oeffnung von betrug, während der Druck in der Preßwasserleitung 2 mm besaß, deren Abstand von der Mitte des für hydraulische Formm aschinen 45 bis 50 a t war

Fei/cM/ff/ce/fsqe/iaff'e in %

A bbildung 10. S tam pffostigkeit in A b hängigkeit vom F eu ch tig k eitsg eh alt un d der V erdichtungsart.

Ausflußhahnes 5 cm betrug, um konstanten Druck zu erhalten.

Der F e u c h t i g k e i t s g e h a l t der verwendeten Formsande und -mischungen wurde durch Wägung vor und nach der Trocknung bei 105° in Prozent angegeben.

Der im Form sand als B indem ittel wirkende T o n ­ g e h a l t von der Zusammensetzung Alä0 3 ■ 2 S i0 2 • 2 H , 0 wurde durch die r a t i o n e l l e A n a ly s e der verwendeten Sande fcstgestellt. Es wurde von reinem Quarzsande ausgegangen, dessen Tongchalt ungefähr als 0 % ange­

sehen werden darf. Um eine Stei­

gerung des Tongehaltes zu erzielen, wurde der grüne Form sand m it etwa 24 % Tongehalt zu genann­

tem Quarzsand gemischt, so daß auf diese A rt eine langsame Steige­

rung im G esam ttongehalt möglich wurde. Es w urden so Form sande m it bindendem Ton von 9 und 12 % hergestellt. Um aber einen noch höheren Tongehalt zu erzielen, als bei Verwendung des grünen Form ­ sandes m it 24 % Ton allein möglich

A bbildung 11. V erdichtungs- vorgang bei hy d rau lisch er Pressung.

(s. Abb. 3). Hierbei wird die Gasdurchlässigkeit durch Messung der Zeit bestimm t, die erforderlich ist, um 100 cm3 Luft durch eine Sandprobe zu saugen. Diese befindet sich in einem Zylinder (a und b) und wird durch die verschiedenen Form sandverdichtungs­

verfahren in diesem verdichtet. Da die Versuche der Praxis entsprechen sollen, ist eine Verdichtung nach Steinitzer durch Schlagarbeit vermieden worden;

27. J a n u a r 1927. Form stoff- und F orm enprüfung. S ta h l u n d Eisen. 125

Ueber die chemische und physikalische Zusammen­

setzung der verw andten Formstoffe und Mischungen gibt Zahlentafel 1 Aufschluß. In Abb. 4 bis 9 sind die Kornform en der Form stoffe und Mischungen zu ersehen.

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A bbildung 12. Stam p ffestig k eitsv ersu eh e a n h an d g esta m p ften , p n eu m atisch hand- gestam p ften , g e rü ttelten , hy d rau lisch g ep reß ten u n d geschleuderten F orm en gleichen

Modells, m it k o n sta n te n T o n g eh a lten u n d w echselnden F eu ch tig k eitsg eh alten . C. K r i t i s c h e B e h a n d l u n g d e r V e r s u c h s ­

e r g e b n is s e .

Bevor die genannten Versuchsreihen und ihre Ergebnisse behandelt w erden, sei auf die erschrecken­

den U nterschiede in den Stam pffestigkeiten bei den einzelnen F orm verdichtungsverfahren hingewiesen

(vgl. Abb. 10). Zu diesen Versuchen wurde nur e in Form sand angewandt, dessen Feuchtigkeitsgehalt auf 5, 7, 9, 10, 12, 14 und 15 % gehalten wurde. Die Stampffestigkeit wurde an wagerechten und senk­

rechten Formflächen gemessen. B etrachtet m an zu­

nächst einmal die Stam pffestigkeit bei 5 % W assergehalt:

Die W erte, welche für handgestam pfte, von einem guten Form er hergestellte Form en angegeben sind, können und sollen als gute Nor­

malwerte angenom­

men werden. Im Vergleich hierzu wei­

sen andere Stam pf- arten, z. B. die h y ­ draulische Pressung, eine viel zu hohe Stampffestigkeit auf, die u n te r Um­

ständen nam entlich für Naßguß zu F ehl­

güssen infolge Schülpenbildung führen kann. Eine E rklärung hierfür besteht darin, daß bei hydraulischer Pressung (s. A bb.11) an den höchsten Stellen eines Mo­

dells der Sand be­

deutend fester ge­

p reßt wird als am Fuße desselben bei a. Es m üßte also eine kalibrierte Vor­

stam pf ung erfolgen, um gleichmäßige Pressung zu erhal­

ten. Trotzdem ist aber die Pressung im allgemeinen viel zu fest; dies bedeu­

te t eine unnötige K raftverschleude­

rung, ein Uebel- stand, der eine Aen- derung auf dem Gebiete der F orm ­ maschinentechnik erfordert. Abb. 10 zeigt weiter, daß bei fast allen maschinellen F orm ­ verdichtungsverfahren und bei allen Feuchtigkeits­

graden die Stam pffestigkeitskurven bedeutend höher liegen als bei der H andstam pfung. Wie sehr der weiter oben gem achte Einw and gegen laboratorium sm äßig hergestellte Probekörper zu derartigen U ntersuchun-

126 S tah l u n d Eisen. Form,8tolf- und Form enprüfung. 47. J a h rg . N r. 4.

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A bbildung 13. Stam pffestigkeitsversuche an h an d g estam p ften , pneu m atisch h a n d g estam p ften , g e rü ttelten , hydraulisch gepreßten u nd geschleuderten Form en gleichen Modells, m it k o n ­

sta n te n F e u ch tig k eitsg eh alten u n d w echselnden T ongehalten.

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gen berechtigt ist, zeigen die nicht unwesentlichen Stampfunterschiede bei der Messung der wagerechten und senkrechten Flächen ein und derselben Form.

1. S t a m p f f e s t i g k e i t u n d A b h ä n g ig k e it vom W a s s e r g e h a lt .

In den Abb. 12 und 13 sind die Stainpffestig- keiten nach den verschiedensten Form verdichtungs­

verfahren bei w e c h s e ln d e m W a s s e r g e h a l t und

k o n s t a n t e m T o n g e h a l t sowie bei k o n s t a n t e m W a s s e r g e h a l t und w e c h s e ln d e m T o n g e h a l t wiedergegeben. Zum Unterschied der Feststellung der Stampffestigkeiten in Abb. 10 sind für diese Prüfungen Form en nach einem gleichbleibenden Modell, und zwar einer rechteckigen P la tte von den Abmessungen 300 x 120 x 60 m m vorgenom m en worden. Modell- und Füllsand w urden wie in der Praxis angewandt.

27. J a n u a r 1927. Form stoff^- und Form enprüfung. S ta h l u n d E isen. 127

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W ährend bei den der Abb. 10 zugrunde liegenden Versuchen die Stam pffestigkeit an verschiedenen Modellen wechselnder F orm gemessen und die Stam pfung von verschiedenen Form ern ausgeführt w urden, sind die folgenden Stam pfungen von ein und demselben Form er u n te r Zuhilfenahme der je­

weiligen Form Verdichtungsmöglichkeiten ausgeführt.

Im letzten Falle ist durch die Prüfung derselben F orm eine größere Gewähr für die Sicherheit der Beurteilung der Stam pffestigkeit für die verschiedenen Form verdichtungsverfahren und anderen Bedingun­

gen gegeben, zum al da jeder angegebene W ert außer­

dem ein D urchschnittsw ert ist. Zur besseren Ueber- sicht und zum Vergleich der U nterschiede in den

128 S tah l u n d Eisen. D ie Wirkungsweise, des F lu ß sp a ts als Kuppelofen-Zuschlag. 47. J a h rg . N r. 4.

Stampffestigkeiten bei wechselnden Form verdich­

tungsverfahren sind in Abb. 12 und 13 die Hand- stam pfarbeiten jedesmal m it vermerkt. Hierbei zeigt sich noch viel deutlicher, daß selbst bei denselben Be­

dingungen, d. h. bei derselben Form, demselben Sand, demselben Wasser- und Tongehalt, trotzdem große Unterschiede bestehen. Die Unterschiede liegen einmal zwischen den Messungen an wagerechten und senkrechten Flächen der Form bei demselben Ver­

dichtungsverfahren, zum anderen bei der hydrau­

lischen und Sandschleuderstampfung.

Auffallend ist, daß bei wechselndem Feuchtigkeits­

gehalt die Stampffestigkeiten am günstigsten liegen, wenn die Formsande 7 bis 10 % F euchtigkeit besitzen.

Das trifft durchschnittlich sowohl für die wagerechte als auch senkrechte Form prüfung zu. Erfahrungs­

gemäß sind die Formen m it 7 bis 10 % Feuchtigkeits­

gehalt die best vergießbaren, d. h. ohne Schiilpen oder andere Formfehler. Bei allen Messungen zeigte sich durchschnittlich, daß die Prüfungen an senkrechten Flächen höhere Stampffestigkeiten ergaben als die an wagerechten. Besonders m acht sich dies bei der Formsandmischung m it 24 und 30 % Tongehalt bemerkbar, während auffallenderweise bei 12 % Ton­

gehalt die Stampffestigkeit der senkrechten Flächen geringer ist als an wagerechten.

2. S t a m p f f e s t i g k e i t in A b h ä n g ig k e it v o m T o n g e h a lt.

B etrachtet m an die Versuche m it den bereits angeführten Sandsorten, jedoch m it wechselndem T o n g e h a lt (Abb. 13) unter Berücksichtigung eines jeweils konstanten Feuchtigkeitsgehaltes, so zeigen sich erhebliche Abweichungen in den Stampffestig­

keiten der verschiedenen Form sandverdichtungs­

verfahren. Auch hier liegen die Stampffestigkeits-

werte bei der hydraulischen und Sandschleuder­

verdichtung erheblich höher als bei der H andstam p- fung. Die günstigsten Stampffestigkeitswerte für alle V erdichtungsverfahren liegen bei konstanten Feuch­

tigkeitsgehalten von 7 bis 10 % und einem Tongehalt von 8 bis 12 % m it einer durchschnittlichen Stam pf­

festigkeit von 12 bis 20 g/m m 2. Aus den Abb. 12 und 13 ergeben sich noch höhere Stam pffestigkeiten, besonders für N aßgut bei über 12 bis 30 % Ton, jedoch kommen solche Gehalte für die Praxis nur selten in Anwendung. Es kann also gesagt werden, daß m it steigendem Tongehalt und steigendem W assergehalt bis zu 15 % die F estigkeit zunimmt.

Kleine U nterschiede in den gefundenen W erten, die diesen Annahmen widersprechen, rühren aus Fehler­

quellen her, die sich in der Praxis nicht vermeiden lassen.

3. B i n d e f e s t i g k e i t im V e r g le ic h z u r S ta m p f ­ f e s t i g k e i t b e i w e c h s e ln d e m W a s s e r g e h a l t

u n d k o n s t a n t e m T o n g e h a lt.

Bei den Bindefestigkeitsversuchen sind zwei Versuchsreihen m it Modellsand und Modell- mit Füllsand angesetzt worden, und zwar lä ß t Abb. 14 erkennen, daß bei konstantem Tongehalt und wech­

selndem Feuchtigkeitsgehalt die Bindefestigkeit mit der Stampffestigkeit zu- oder abnim m t. Dies trifft nur bei Versuchen m it Modellsand allein zu. Wird Modell- m it Füllsand angew andt, so zeigt sich, daß die Bindefestigkeit im D urchschnitt etwas höher liegt, wenn reiner Quarz als Modellsand verw andt wird und sich derFeuchtigkeitsgehalt ändert. D ieE rklärung hierfür besteht darin, daß der Füllsand durch seinen Gehalt von 3 bis 6 % Ton und 7 % Feuchtigkeit gegenüber Quarz von 0 % Ton der Gesamtmischung eine höhere Bindefestigkeit verleiht. (Schluß folgt.)

Die Wirkungsweise des Flußspats als K uppelofen-Z uschlag in der Eisengießerei.

Von E r n s t W i l k e - D ö r f u r t und T h e o d o r K l i n g e n s t e i n nach Versuchen von F r i t z S e ite r . [M itteilung aus dem L aboratorium fü r anorganische Chemie u n d anorganisch-chem ische Technologie der T echnischen H ochschule S tu ttg a r t u n d dem G ießereilaboratorium der M aschinenfabrik E ßlingen,

W erk M ettingen, W ü rtt.]

( Uebertragung von laboratoriumsmäßigen Entschwefelungsversuchen a u f den Kuppelofenbetrieb. Entschwefelnde W irkung von K alkstein und F lußspat. E in flu ß der K ieselsäure des K alksteins und des Ofenfutters. A enderung in der Eisen- und Schlackenzusammensetzung. Fluorgehalt und E iinnflüssigkeit der Schlacke. Zusam m enfassung.)

1— 1 äufig wird im Kuppelofenbetrieb ein Zuschlag

^ -*■ von F lußspat zum Zwecke der Entschwefelung gegeben. Die Meinungen über seinen Nutzen sind ge­

teilt. Die Veranlassung zu einer genaueren U nter­

suchung über die Wirkungsweise dieses Fluorids im Kuppelofen war der Befund von W i l k e - D ö r f u r t und B u c h h o lz 1), die, eine Theorie von U h l i t z s c h 2) bestätigend, die W irkung des Flußspats als E n t­

schwefelungsmittel auf seinen Fluorgehalt zurück­

führen. Es schien wünschenswert, festzustellen, ob im K u p p e l o f e n b e t r i e b der F lußspat in gleicher

i) Vgl. S t. u. E . 46 (1926) S. 1817/20.

a) Vgl. H. O s a n n : B eiträge zum V erhalten des Schwefels bei Schm elzvorgängen. P riv a td ru c k (B erlin:

Aug. Scherl, G. m. b. H ., 1923).

Weise durch das in ihm enthaltene Fluor entschwe- felnd wirken kann, seine Verwendung also als E n t­

schwefelungsmittel gerechtfertigt ist.

Von vornherein m ußten sich Bedenken erheben gegen eine U ebertragung der Versuchsergebnisse von W i l k e - D ö r f u r t und B u c h h o lz auf den Kuppel­

ofenbetrieb. W enn in ihren Versuchen eine chemische, schwefelentfernende Reaktion sta ttfa n d , so frag t es sich doch, ob das, was sie im kleinen Versuchstiegel­

ofen beobachteten, sich auch im Kuppelofen wieder­

findet. Im Tiegelofen kann sich das Fluorid in Be­

rührung m it dem flüssigen Metall zersetzen, und fluorhaltige Stoffe können unm ittelbar auf Schwefel­

eisen oder Schwefelmangan einwirken. Im Schacht­

27. J a n u a r 1927. D ie W irkungsweise des F lußspats als Kuppelofen-Zuschlag. S ta h l u n d E isen. 129 ofen jedoch als Zuschlag gegeben, h a t der F lußspat

einen langen Weg durch Zonen hoher Tem peraturen, durch Gebiete m annigfacher chemischer Wechsel­

wirkungen der verschiedenartigsten Stoffe u n te r­

einander zu durchw andern, bis er das flüssige Metall, also die Stelle, wo er entschwefelnd wirken soll, er­

reicht. Hier liegen ganz andere und offensichtlich für eine entschwefelnde W irkung wesentlich ungünstigere Bedingungen vor. U ngünstiger müssen sie sein, weil natürlich m it der Möglichkeit einer vorzeitigen Zer­

setzung des Fluorids und eines Entweichens des schwefelbindenden Fluorbestandteils gerechnet wer­

den m uß, bevor er auf Schwefeleisen wirken kann.

Auch kann diese Zersetzung sich in Zonen abspielen, in denen noch W asserdam pf vorhanden ist, also durch H ydrolysenvorgänge in ganz andere Bahnen gelenkt werden. E her noch könnten im S ie m e n s - M a rtin -O fe n Bedingungen herrschen, die den Versuchen von W ilk e - D ö r f u r t und B u c h h o lz entsprechen. E in Hinweis dafür ist eine Angabe von S. S c h le ic h e r 3), der in der Siemens-Martin-Ofen­

schlacke noch 2 bis 2,5 % Fluorkalzium unzersetzt wiederfand. Zwischen dem basisch ausgefütterten Siemens-Martin-Ofen und dem Kuppelofen besteht w eiterhin der hierbei grundsätzlich wichtige U nter­

schied, daß in diesem eine basische Schlacke stets durch Kieselsäure der sauren Ausmauerung neutrali­

siert werden, also an B asizität einbüßen kann.

E s wurde nun eine Reihe von praktischen Be­

triebsversuchen über die W irkung eines F lu ß sp at­

zuschlages beim Kuppelofen durchgeführt4). Im Kuppelofen wurde mehrere Schmelztage hindurch abwechselnd m it reinem Kalksteinzuschlag und m it Flußspatzuschlag geschmolzen. Nach Erschmelzung des 30. und des 60. Satzes wurde ein Trichterstück zur Analyse genommen. Von der zerschlagenen Ge­

samtschlacke eines Schmelztages wurde entweder eine G esam tdurchschnittsprobe in G estalt zahlreicher kleiner Einzelbrocken entnom m en, oder m an erfaßte zwei oder drei getrennte D urchschnittsproben aus den einzelnen Schlackenabstichen, um Verände­

rungen in der Schlackenzusammensetzung während eines Schmelztages erkennen zu können. Die che­

mische Zusammensetzung des Rohstoffes, Menge und N atur der Zuschläge und die Zahlen der Schlacken­

analysen w urden dann rechnerisch zusammengefaßt.

Als Maß der Entschwefelung ist in der vorliegenden A rbeit der prozentuale Schwefelzubrand benutzt, d. h. der Unterschied zwischen dem Prozentgehalt an Schwefel im erschmolzenen und im g attierten Eisen, bezogen auf den Schwefelgehalt in Prozent des g attierten Eisens. Die Berechnung des U nter­

schiedes im Schwefelzubrand entspricht besser dem Begriff der Entschwefelung des Eisens als die sonst übliche Angabe eines Unterschiedes im Schwefel­

gehalt des erschmolzenen Eisens, weil bei dieser der Schwefelgehalt des g attierten Eisens nicht beriick-

3) S t. u. E . 41 (1921) S. 357.

4) Auch a n dieser Stelle m ö ch ten w ir d er D ire k tio n d er F irm a S t o t z , A .-G ., insbesondere H e rrn D ire k to r 2 ) r.^ n g . R . S t o t z , u n seren D a n k a b s ta tte n , d a ß sie u n s zu diesen V ersuchen G elegenheit gaben.

sichtigt ist. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe sind in der Abb. 1 zusammengestellt hinsichtlich des Schwefelgehalts im erschmolzenen Eisen.

Die D arstellung zeigt, daß an den Schmelztagen 1 bis 4 m it Kalksteinzuschlag, an den Tagen 5 bis 7 m it Kalkstein -f F lußspat, am achten und neunten Tage m it (normalem) Kalksteinzuschlag und an den Tagen 10 bis 13 wiederum m it Kalkstein + (wech­

selnden Mengen) F lußspat geschmolzen wurde. Die Kurve des Schwefelgehalts im erschmolzenen Eisen zeigt deutlich, daß die Schwefelwerte w ährend der Flußspatzeiten stark gedrückt sind. Zur Erfassung des Betrages der Entschwefelung wurde jeweils der Schwefelzubrand erm ittelt (s. o.): er ergibt sich in den Tagen 1 bis 4 zu 46,5 %, 5 bis 7 zu 19,2 %, 8 und 9 zu 60,1 %, 10 bis 13 zu 28,1 % ; die U nter­

schiede im Zubrand zwischen den Zeiten 1 und 2 und 3 und 4 ergeben sich zu 27,3 % bzw. 32,0 % z u g u n ­ s t e n e i n e r E n t s c h w e f e l u n g w ä h r e n d d e r Z e i te n m i t F l u ß s p a t z u s c h l a g .

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%•%0,70

Taffe

A bbildung 1. E ntschw efelnde W irkung von K alk u n d F lu ß sp a t bei der V ersuchsreihe I.J

D am it h ä tte die Frage, ob im Kuppelofen ein Zuschlag von F lußspat eine entschwefelnde W irkung auf das erschmolzene Eisen ausübt, positiv b eant­

w ortet werden können, und sicherlich geht die viel­

verbreitete Ansicht über die günstige W irkung des Flußspats auf Ergebnisse zurück, die den hier er­

haltenen entsprechen.

N un stellte sich aber bei genauerer B etrachtung der Betriebsverhältnisse w ährend der D auer der ganzen Versuchsreihe heraus, daß diese Entschwefe­

lung m it betriebswidrigen U m ständen erkauft war.

Die Analyse der Schlacken der einzelnen Versuchs­

tage wies näm lich eine anormale Zusammensetzung aus, woraus auf einen gleichfalls nicht normalen Ofengang w ährend der Flußspatzeiten geschlossen werden m ußte. Solcher Preis aber für eine E n t­

schwefelung m uß als zu hoch bezeichnet werden.

Die Schlacke w ar w ährend der Flußspattage in ihrem K alkgehalt auffallend sta rk zurückgegangen.

So lag die V erm utung nahe, daß der Kalkgehalt des als Zuschlag verwendeten Kalksteins von entschei­

dendem E influß sein könnte. In den bisher be­

17

130 S tah l u n d Eisen, D ie W irkungsweise des F lußspats als K u p p e lo fe n Z u sc h lag. 47. J a h rg . N r. 4.

schriebenen Versuchen war ein K alkstein der Cann- sta tte r Gegend verwendet worden m it 85 bis 88 % CaC03. Zwei Versuchsreihen m it diesem Rohstoff als Zuschlag zeigten hinsichtlich des Kalkgehalts der Schlacke so große Unterschiede, daß ein Versuch m it einem reineren, also weniger Kieselsäure enthaltenden Kalkstein notwendig erschien. Bei Verwendung eines Kalksteins m it 98 % CaC03 ohne F lußspat­

zuschlag wurde eine gleichmäßig normale Schlacken­

zusammensetzung erhalten, und zwar bei Einsatz von 6 kg dieses Kalksteins gegenüber bisher 10 kg des nur 85- bis 88prozentigen Kalksteins5).

Als nun dieser Kalkstein in Abwechslung m it F lußspat im Kuppelofen zugeschlagen wurde, ergab sich in den Versuchstagen 29 bis 40 keine Entschwefe­

lung während der Flußspatzusatztage. Der Schwefel­

zubrand stellte sich: 29. bis 33. Tag (Kalkstein) auf 55,6 %, 34. bis 40. Tag (Flußspat) auf 63,6 %. Es war dam it also keine Entschwefelung, sondern im Gegenteil eine Schwefelzunahme in den F lußspat­

tagen festgestellt.

Genaue Analysen der Schlacken zeigten außer­

dem, daß der Kieselsäuregehalt während der F lußspat­

tage zunimmt. Das bedeutet, daß das Fluorid auf das Ofenfutter zerstörend w irkt und die Schlacke sich an Kieselsäure anreichert. F erner bleibt der Gehalt an Eisenoxyd und Manganoxyd annähernd gleich, ob nur Kalkstein oder ob Kalkstein und F luß­

spat zugeschlagen wird. Auch bleibt der Schwefel­

gehalt der Schlacke gleich, wenn m an m it 98prozenti- gem Kalkstein m it oder ohne Flußspatzusatz schmilzt.

Diese betriebstechnischen und chemisch-analyti­

schen Ergebnisse zusammengenommen m it dem zuerst erhaltenen Befund einer deutlichen Entschwefelung des Eisens ließen nun einen schwerwiegenden Ver­

dacht aufkommen, nämlich den, daß gar nicht der Fluorgehalt des Flußspats im Kuppelofen wirksam ist, sondern sein Kalkgehalt, und daß ein Einblick in seine Wirkungsweise erschwert bzw. verhindert wird durch seine aus dem Angriff auf das Ofenfutter sich ergebende Versäuerung der Schlacke.

Es schien darum wünschenswert, die Versuche nach mehreren Richtungen hin zu vervollständigen, wozu wir in dem Werk Mettingen der M a s c h in e n ­ f a b r i k E ß lin g e n Gelegenheit h atten 6). Diese wurden so durchgeführt, daß zunächst 12 Tage lang m it normalem Zuschlag von 20 kg Kalkstein und 6 kg Flußspat, dann drei Tage m it 13 kg Kalkstein und 6 kg Flußspat, entsprechend einem D rittel F lußspat, dann weitere drei Tage m it 6 kg Kalkstein und 12 kg Flußspat, also zwei D rittel F lußspat, und schließlich drei Tage m it 18 kg F lußspat geschmolzen wurde. Auf Grund von Analysen waren K alkstein- und F lußspat­

zusatz so bemessen, daß in allen F ällen der Schlacke d ie s e lb e M enge K a lk (CaO) zugeführt wurde.

6) W ir fanden also eine alte E rfah ru n g b e stä tig t, die B. O s a n n im L ekrb. d. Eisen- u. Stahlgießerei, 5. Aufl.

(Leipzig: W ilh. E ngelm ann 1922), in die W orte fa ß t:

„ E in K alkstein, welcher 97 bis 98 % K alziu m k arb o n at e n th ä lt, d ü rfte dasjenige sein, was m an an streb e n soll.“

6) D afü r der D irektion des W erkes, insbesondere H e rrn D irek to r ir.'Q tig . (S. f). F r. G r e i n e r , auch a n dieser Stelle zu danken, is t uns eine angenehm e P flicht.

Um Fehlerquellen, die durch den Ofengang be­

dingt sein können, zu verstopfen, w urden 12 Eisen- jiroben, gleichmäßig über den Schmelztag verteilt, entnommen, und zwar als besondere Proben gegossen, so daß auch Trugschlüsse ausgeschaltet wurden, die von Seigerungserscheinungen bei Trichterstücken hervorgerufen werden können. Außerdem wurde auf Grund der Analysen des erschmolzenen Eisens, der Schlacke, des Kalkstein- bzw. Flußspatzuschlages, des Kokses und seiner Asche nach dem von O s a n n 7) angegebenen Verfahren die Menge des abgeschmol­

zenen Ofenfutters in kg für 100 kg Eisen berechnet.

Grundsätzlich wurden sämtliche verbrauchten und erzeugten Stoffe analysiert und der Ofengang genau beobachtet, dam it m an u nter U m ständen auf noch unbekannte Fehlerm öglichkeiten aufm erksam werden konnte. So wurde der Koks auf seinen W assergehalt, und zwar in Berücksichtigung seiner W asseraufnahm e­

fähigkeit, täglich w ährend der Versuchsschmelzzeit untersucht, sein H eizwert, Aschen- und Schwefel­

gehalt bestim m t, es wurden die Tem peraturen des Eisens zu verschiedenen Zeiten des Schmelztages festgelegt, Windmenge und W inddruck des Ofens fortlaufend gemessen. Aus der rechnerischen Aus­

wertung der dabei erhaltenen, sehr umfangreichen Zahlenunterlagen, von dessen M itteilung im einzelnen hier A bstand genommen werden m uß, ergibt sich, daß bei dieser Versuchsreihe eine Entschwefelung des Eisens durch Flußspatzuschlag nicht eingetreten ist.

Die Abb. 2 stellt die erhaltenen W erte in einem Schaubild zusammen. Somit h atten wir nun mehrere Ergebnisse erhalten m it einander scharf wider­

sprechenden Angaben über eine entschwefelnde W irkung eines Flußspatzuschlages im K uppelofen­

betrieb. Davon wiegt aber das zweite, verneinende, schwerer als das ersterhaltene positive, da es m ehr­

mals, und zwar u nter norm alen Betriebsbedingungen erhalten war.

Eine Aufklärung schien nur erreichbar durch eine planmäßige Auswertung aller betriebsm äßigen und analytischen Erfahrungen, und insbesondere m ußte der Einfluß des F lußspats auf die A bbrandverhält­

nisse und auf alle in B etracht kom m enden Eigen­

schaften der Schlacke erm ittelt werden. Ln folgenden sind die aus den Versuchszahlen gewonnenen E rgeb­

nisse zusammengestellt.

Bei Flußspatzuschlag zeigt sich keine wesentliche Aenderung im A bbrand des Siliziums. In Abb. 3 sind die Ergebnisse zusamm engestellt.

Der K alkgehalt der Schlacke wird durch den Flußspatzusatz sta rk herabgesetzt, sie verliert also an B asizität, was für die theoretische B ehandlung der Entschwefelung durch F lu ß sp at natürlich von ein­

schneidender Bedeutung ist. E ntsprechend steigt der Gehalt der Schlacke an Kieselsäure und Tonerde.

Die Abb. 4 und 5 stellen diese Verhältnisse in der Zusammenfassung der Schlackenanalysen dar.

Die E rklärung für das Sinken der B asizität wird man in der Einw irkung des zugeschlagenen F lußspats auf das O fenfutter zu suchen haben. Ist das der F all, dann muß die Schlackenmenge auf K osten der Aus-

7) Gieß. 11 (1924) S. 703.

27. J a n u a r 1927. D ie W irkungsw eise des F lu ß sp a ts als Kuppelofen-Zuschlag. S ta h l u n d Eisen. 131 m auerung w ährend der F lu ß sp at­

zeiten zugenommen haben. Die Zusam m enstellung der B estim ­ m ungen der Schlackenmenge (s. o.), die in Abb. 6 gegeben ist, zeigt das in der T at überzeugend.

Diese Feststellungen der H erab­

setzung der B asizität und der Verm ehrung der Menge einer Schlacke bei Flußspatzuschlag gaben nun gänzlich neue Gesichts­

p unkte für die B eurteilung der Wirkungsweise dieses „ E n t­

schwefelungsm ittels“ , wenigstens für den Kuppelofenbetrieb, an die H and und lenkten die Auf­

m erksam keit auf zwei grund­

sätzliche Fragen, auf die anschei­

nend bisher eine A ntw ort nicht gesucht worden ist, obwohl be­

reits so viele Versuche über die W irkung des Flußspats im Kuppelofenbetrieb angestellt worden sind. Die eine ergibt sich daraus, daß von jeher der F lu ß sp at als ein M ittel angesehen w ird, eine Schlacke dünnflüssiger zu m achen; je dünnflüssiger aber eine Schlacke ist, um so leichter kann sich in ihr eine Gleichge­

w ichtsreaktion abspielen, die, entsprechend der B asizität der Schlacke, Schwefel aus dem ge­

schmolzenen Eisen in sie hin­

einlöst. Die zweite Frage ist etwas m erkw ürdig: Ist in einer m it Flußspatzuschlag erschmol­

zenen Kuppelofenschlacke über­

h a u p t F luor vorhanden ? Zu unserer Ueberraschung ergaben die in dieser R ichtung unternom ­ m enen Versuche, daß eine m it F lußspatzuschlag erschmolzene Ktfppelofenschlacke erstens zäh­

flüssiger ist als eine m it K alk­

steinzuschlag erhaltene, und daß sie zweitens ü berhaupt kein Fluor en th ält. Das letzte, die Ab­

wesenheit von Fluor, auch in einer m it reinem F lußspatzu­

schlag, also ohne K alksteinzu- mischung erhaltenen K uppel­

ofenschlacke, wurde in vielen sorgfältigen Schlackenanalysen einwandfrei festgestellt.

Die größere Zähflüssigkeit einer Flußspatschlacke wurde in besonderen Versuchen er­

m itte lt. Dazu wurden die E r ­ sta rrungspunkte bzw. -gebiete von „F lu ß sp at- und K alkstein­

schlacken“ festzulegen versucht.

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Taffe

A bbildung 2. E ntschw efelnde W irkung von K a lk und F lu ß sp a t bei der V ersuchsreihe 2.

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I

7,00 7,00.

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7äffe

A bbildung 3. V eränderung im Silizium gehalt.

37.01

30,0 33,0 37,0

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f/a/Asfeza f/u/ssffaf //cr/As/e/rf

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A bbildung 4. Schw ankungen des K alk g eh alts der Schlacke.

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ra ffe A bbildung 5.

Schw ankungen des K ieselsäure- u n d T o nerdegehalts der Schlacke.

132 S tahl u n d Eisen. D ie W irkungsweise des F lu ßspats als Kuppelofen-Zuschlag. 47. J a h rg . N r. 4.

Das mißlang, weil die untersuchten Schlacken glasig ohne jede Andeutung eines Erstarrungspunktes erstarrten. Auch die Schmelzkurven dieser Schlacken haben keine Andeutungen von Schmelz- oder E r­

weichungspunkten ergeben. Als letzte Hoffnung blieb der Versuch, einen „m ittleren Erweichungs­

p u n k t“ in normalisierender Versuchsanordnung und -deutung zu finden. Dazu wurde aus Ton das Modell eines Kegels nach A rt der S eg er-K eg el gefertigt m it einem gleichseitigen Dreieck von 15 mm Seitenlange als Grundfläche, m it einem gleichschenkligen Dreieck von der Höhe 60 mm als einer Seitenfläche und zwei rechtwinkligen Dreiecken, deren Ausmaße dann ge­

geben sind, als anderen Seitenflächen. Dieses Modell wurde in glatt gestam pften Form sand an mehreren Stellen m it der Spitze nach unten eingedrückt, und die so erhaltenen Formen wurden m it „K alkstein“ - und „F lußspat“ -Schlacke ausgegossen. In einen großen Graphittiegel, dessen Boden m it Ton ausge­

strichen war, wurden sechs solcher Schlackenkegel, abwechselnd ein „F lußspat“ - und ein „Kalkstein- Schlacken“ -Kegel, so eingesetzt, daß die senkrechte

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T a ffe A bbildung 6.

Schw ankungen der Schlackenmenge.

Seitenfläche nach innen stand, also der Kegel beim Weichwerden nach innen fallen mußte. In den M ittel­

p unkt des von den Kegeln gebildeten Kreises wurde die Lötstelle eines Thermoelements gebracht. Der Tiegeldeckel gestattete die Beobachtung der Kegel während des Erhitzens, das in einem Kryptolofen m it einer Tem peratursteigerung von 10° innerhalb 5 min erfolgte. Die Beobachtung h at ergeben, daß innerhalb 5 min, also innerhalb 10° Tem peratur­

unterschied, sämtliche Kegel umsanken, und zwar zuerst ein „F lußspat“ -, dann ein „K alkstein“ -Kegel, dann als d ritte r und vierter wieder ein „Flußspat- Schlacken“ -Kegel und als fünfter und sechster wieder ein „K alkstein“ -Kegel. So kann m an also die F luß­

spatschlacke keinesfalls als dünnflüssiger bezeichnen als die Kalksteinschlacke.

Die Abwesenheit von Fluor in einer „F lußspat­

schlacke“ und die Tatsache, daß sie nicht niedriger schmilzt als eine „Kalksteinschlacke“ , zusammen­

gefaßt m it den Ergebnissen der Entschwefelungs­

wirkung eines Flußspatzuschlages, geben Anlaß zu folgenden Ueberlegungen und zu der aus ihnen ab ­ geleiteten Zusammenfassung der in der vorliegenden A rbeit gewonnenen versuchsmäßigen Ergebnisse.

Man m uß sich klarm achen, daß die F lu ß sp at­

schlacke, die frei von Fluor gefunden wird, unmöglich die ursprüngliche Schlacke sein kann, sondern ein sekundäres Erzeugnis darstellt, hervorgegangen aus einer prim ären, wirklich Fluorkalzium enthaltenden Schlacke. D aß eine fluorhaltige Schlacke leichter fließt als eine fluorfreie, daß also in der T at zwischen einer prim ären fluorhaltigen und einer sekundären fluorfreien, im Betriebe wirklich anfallenden „F luß­

spatschlacke“ unterschieden werden m uß, haben be­

sondere Versuche gelehrt. Sie w urden folgender­

maßen angestellt.

Aus fein pulverisiertem getrockneten Q uarzsand, Ton und Kalkstein einerseits, Quarzsand, Ton und F lußspat anderseits, wurden Gemische m it gleichem G ehalt an Kieselsäure, Ton und Kalk hergestellt, wie

A bbildung 7. E rh itz u n g sk u rv en k ü n stlic h g e m isc h ter Schlacken.

sie in ihrer chemischen Zusammensetzung ungefähr der einer technischen Kuppelofenschlacke e n t­

sprechen. Je 150 g dieser Gemische w urden in einem kleinen Graphittiegel m it konstantem Strom erhitzt, verwendet wurde ein Kryptolofen, und u n ter Ver­

folgung der Tem peratur m it Hilfe eines Platin- Platinrhodium - Thermoelements wurde das Flüssig­

werden der Gemische beobachtet. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigt Abb. 7. Kurve I zeigt den Erhitzungsverlauf einer solchen künstlichen F luß­

spatschlacke. Die E rhitzung wurde abgebrochen, sobald vollkommene Schmelzung eingetreten war.

K urve I I I gibt die E rhitzung einer künstlichen

„Kalksteinschlacke“ wieder. Um vollständige Ver­

flüssigung zu erreichen, m ußten hierbei 1000 Ampere­

m inuten mehr zugeführt werden als bei der „ F lu ß ­ spatschlacke“ . K urve II, in der Abbildung ’etwas nach rechts verschoben, zeigt den E rhitzungsverlauf wieder einer „Kalksteinschlacke“ bei Aufwendung nur derselben Strommenge, die zur Schmelzung der

27. J a n u a r 1927. Die Bestim m ungen zur Regelung der Arbeitszeit. S ta h l u n d Eisen. 133 Flußspatschlacke I hingereicht h a tte , diese Kalk-

steinschlacke aber nicht zum Zusammenfließen bringen konnte. Somit ist in der T at die prim är e n t­

stehende „Flußspatschlacke“ leichter flüssig als eine Kalksteinschlacke.

Solange nun diese Schlacke sozusagen in sta tu nascendi, v o r dem Angriff auf das O fenfutter, durch R eaktion des Kalziumfluorids stark basisch und durch ihren F luorgehalt noch dünnflüssig ist, wird sie entschwefelnd auf das Eisen wirken können.

Diese Eigenschaft verliert sie in dem Maße, als sie m it der Ofenausm auerung reagiert und sich in die durch Abstich zur U ntersuchung gelangende E n d ­ schlacke um w andelt. Als solche kann sie dann dem schwefelhaltigen Eisen keinen Schwefel m ehr en t­

ziehen. Es wird also jeweils von den besonderen ö rt­

lichen Bedingungen im Kuppelofen abhängen, ob ein mehr oder weniger entschwefeltes Eisen erschmol­

zen wird bei Zuschlag von F lußspat, d. h. ob die prim äre Fluoridschlacke auf einen großen oder kleinen Anteil des niederschmelzenden Eisens einwirken kann.

Zur Theorie von U h l i t z s c h , der sich W ilk e - D ö r f u r t und B u c h h o lz anschließen, läßt sich für den Kuppelofenbetrieb nach diesen Versuchs­

ergebnissen nichts feststellen, was auf eine E n t­

schwefelung m it Hilfe von Fluorschwefelverbindungen hinwiese. W enn m an die geringe Basizität der „F luß­

spatschlacke“ und ihre Zähflüssigkeit berücksichtigt, so ist es nicht ausgeschlossen, daß immerhin ein Teil des Schwefels zusammen m it dem Fluor fortgegangen ist. D enn wäre das nicht der Fall, m üßte der Schwefel­

gehalt im Eisen in den Versuchen doch wohl höher gewesen sein.

Aus diesen Darlegungen ergibt sich, daß die Frage nach der U ebertragbarkeit der Theorie von U h litz s c h und der Versuche von W i l k e - D ö r f u r t und B u c h ­ h o lz auf den Kuppelofenbetrieb überhaupt nicht durch Ofenzuschläge von F lußspat geprüft werden kann. Es m üßte dafür gesorgt werden, daß das

Fluorid m it dem schwefelhaltigen Eisen wirklich in unm ittelbare Berührung kom m t und nicht vorher m it anderen Stoffen, insbesondere der Ofenaus­

m auerung u nter Verlust seines chemisch affinen Anteils, des Fluors, reagieren kann. Außerdem aber geht für die Praxis aus den Versuchsergebnissen hervor, daß, wenn eine chemische Einwirkung des Fluors auf den Schwefel des Eisens überhaupt s ta tt­

findet, sie keinesfalls bei dem bisher geübten Verfahren, die Fluorverbindung als schlackenbildenden Zu­

schlag zu geben, erw artet werden darf, und in dieser Hinsicht ein Flußspatzuschlag von vornherein nutz­

los ist. D a er metallurgisch durch Vermehrung der Schlackenmenge und dam it des Abbrandes an Eisen, Mangan und Silizium zudem noch Nachteile bietet, m uß m an zusammenfassend ihn im Kuppelofen­

betrieb überhaupt verurteilen. W ir kommen somit durch unsere gemeinsame Untersuchung zu dem gleichen Ergebnis, das Th. K l i n g e n s t e i n 8) aus eigenen Versuchen ähnlicher A rt bereits abgeleitet hatte.

Z u s a m m e n f a s s u n g .

Eine m it Zuschlag von F lußspat erschmolzene Kuppelofenschlacke ist weniger basisch und weniger dünnflüssig als eine ohne solchen Zuschlag ge­

wonnene normale Schlacke bei Verwendung eines hochprozentigen Kalksteins, weil sie sich m it Kiesel­

säure und Aluminiumoxyd anreichert. Sie en thält außerdem kein Fluor. Dies wird vielmehr bei der E ntstehung der Gesamtschlacke vollständig ver­

flüchtigt, noch bevor die endgültige Schlacke die H auptm enge des niedergeschmolzenen Eisens be­

deckt. D am it ist es ausgeschlossen, daß im Kuppel­

ofen F lußspat eine entschwefelnde W irkung ausüben kann. E in Zuschlag von F lußspat im Kuppelofen­

betrieb ist vielmehr zwecklos und sogar schädlich.

8) Gieß.-Zg. 22 (1925) S. 311 u. 022.

Die B estim m u ngen zur Regelung der A rbeitszeit in dem R egierungs­

entwurf eines A rbeitssch u tzgesetzes.

Von Dr. E. H o f f in Düsseldorf.

(Beschränkung der Ausgleichsmöglichkeit ausgefallener Arbeitsstunden. Einengung der Verlängerung der Arbeits­

zeit. Bestim m ungen über Mehrarbeit. Heraufsetzung des Alters der jugendlichen Arbeitnehmer von 16 auf 18 J a h re.)

I

gesetz h at der Reichsarbeitsm inister eine Neu­

regelung der Arbeitszeit in die Wege geleitet, die auf W iedereinführung des A chtstundentages und dam it auf die Beseitigung der zweigeteilten Schicht hinaus­

läuft. Dieser Entw urf bedeutet für die U nternehm er eine weder in den wirtschaftlichen noch den tech­

nischen Verhältnissen begründete Einengung der Bestim mungen der A rbeitszeitverordnung vom 21. De­

zember 1923. Der Gesetzentwurf v erdankt seine E ntstehung nicht wirtschaftlichen Notwendigkeiten, sondern ist einzig auf politische Beweggründe zu­

rückzuführen. Maßgebend ist fraglos auch der W unsch des Reichsarbeitsm inisters gewesen, die Regelung d er Arbeitsverhältnisse in D eutschland den Bestim ­

mungen des W ashingtoner Uebereinkommens, die Einführung des A chtstundentages betreffend, so anzugleichen, daß dessen Ratifizierung jederzeit erfolgen kann. Die K nappheit des hier zur Verfügung stehenden Raumes g estattet keine erschöpfende Be­

handlung des ganzen Gesetzentwurfes. Es sollen deshalb nur die wichtigsten Bestim mungen über die Arbeitszeit und deren Verschlechterungen gegenüber den bisher gültigen Bestim mungen hervorgehoben werden, soweit ihre D urchführung für die Eisen­

industrie von ungünstigen Folgen begleitet sein m üßte.

D er Regierungsentwurf des Arbeitsschutzgesetzes bestim m t (§ 9) in Uebereinstim m ung m it der V erord­

nung über die A rbeitszeit vom Dezember 1923 (§ 1),