Leiter des technischen Teiles Dr.-Ing. E . S c h r ö d t e r ,
Geschäftsführer des Vereins deutscher Eisen-
hQttenleute.
Kommissionsverlag von A. Bagel-Düsseldorf.
STAHL U l EISEN
Z E I T S C H R I F T
Leiter des wirtschaftlichen Teiles
Generalsekretär Dr. W. B e u t n e r , Geschäftsführer der Nordwestlichen Gruppe des Vereins deutscher Eisen- und Stahl-
industrieller.
FÜR DAS D E U T S C H E E IS E N H Ü T T E N W E S E N .
Nr. 7. 13. Februar 1907. 27. Jahrgang.
G e h e im e r K o m m e rz ie n ra t H u g o B u d e ru s
A m 25. J a n u a r 1907 sta rb zu H irzenhain in Oherhessen H err Geheimer K om m erzienrat H u g o Bu d q r u s , lebenslängliches M itglied der ersten Kammer der Stände im G roßherzogtum Hessen.
H u g o R i c h a r d O t t o E m s t B u d e r u s w ar am 9. März 1841 in H irzenhain als Sohn des Bergrates G eorg Buderus geboren. Seine K ind
heit verlebte er in dem wald- umschlosseuen H irzenhain inmitten einer zahlreichen Geschwisterschar. E r be
suchte das Gymnasium in Darmstadt und hierau f die Universität Gießen. Nach Vollendung seiner Studien auf der genannten Hoch
schule w ar er in verschie
denen kaufmännischen B e
trieben tä tig und t r a t dann in das väterliche G eschäft J. W . Buderus Söhne ein, das damals neben großem Grubenbesitze hauptsächlich die H irzenhainer H ä tte und die Main - W eser - H ü tte bei Lollar um faßte.
Nach dem Tode des V ate rs wurde das G eschäft von ihm und seinem älteren B ruder Georg u nter d er F irm a Gebrüder B uderus w eiter
geführt, bis die W e rk e der Fam ilie zu H irzenhain, Lollar, Sophienhütte hei W e tz la r, M argarethen
bütte bei G ießen, G eorgshütte bei Burgsolm s unter der F irm a „Buderussche E isenw erke“ in eine A ktiengesellschaft um gew andelt wurden.
Hugo Buderus w ar M itglied des K reistages des Kreises Büdingen seit dessen B estehen (1875), längere Zeit auch M itglied des Kreisausschusses sowie des P ro v in z ia ltag e s der P ro v in z Ober
hessen. Dem R eichstage geh ö rte er w ährend zweier L egislaturperioden von 1884 bis 1890 (Septennat) als nationalliberaler V e rtre te r des
hessischen W ahlkreises G ießen-B üdingen-N idda an. D urch das V ertrauen seines Landesherrn w urde er im J a h re 1880 als lebenslängliches M itglied in die erste hessische Ständekainm er be
rufen und s p ä te r durch V erleihung des Kom thur- kreuzes II. K lasse des V erdienstordens Philipps des G roßm ütigen ausgezeichnet.
E r w ar im J a h re 1869 M itbegründer des Vereins deutscher Eisengießereien, g eh ö rte dem Ausschuß seit diesem Ja h re an und w ar V orsitzender des V ereins von 1890 bis 1904. Im J a h re 1904 ernannte ihn die 36. G eneral-V ersam m lung zum E hrenuiitgliede des V er
eins. Auch in der Zement- industrie w ar der Heim
gegangene tä tig und Mit
begründer der P o rtlan d - zem ontfabrik K a rlsta d t am Main vorm als L udw ig R oth, A.-G. 13 i diesem U n ter
nehmen fü h rte e r bis zu seinem Tode den V orsitz im A ufsichtsrate.
Mit weitschauendem B lick und nie versagendem E ifer h a t der nunm ehr V erstor
bene seine reichen E rfa h ru n gen in die D ienste der ihm nahestehenden U nter
nehmungen und V ereinigungen gestellt. A llezeit schlug in i hm, der sieh durch eine gewinnende L iebensw ürdigkeit im persönlichen V erkehr aus- zeiclmete, ein w arm es H erz fü r seine Mitmenschen, insbesondere für seine A rbeiter. Im engeren heim at
lichen K reise und im großen öffentlichen W irken ist seine T ätig k eit ste ts segensreich gewesen.
A lle, die ihn g ek an n t haben, die seine unerm üd
liche, sich auch im A lte r keine Ruhe gönnende A rb e itsk ra ft geschaut haben, w erden dem V er
blichenen je d e rz e it ein treues Andenken bew ahren.
R . I P .
Y I I .,1 1
222 Stahl und Eisen. Schwierigkeiten im Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. 27. Jahrg. Nr. 7.
S chw ierigkeiten im B etriebe d e r G asm asch in e n u n d ihre Beseitigung.*
Von O beringenieur F r i t z 1 ^ 1 eine H e r re n ! Als ich se inerzeit von dem
V orsitzenden unseres Zw eigvereins, H errn G en e ra ld irek to r-M eier^ aufgefordert w urde, hier über G roßgasm otoren zu sprechen, sag te ich mir, dieses Them a is t in den le tzten Ja h re n sowohl in V o rtra g en als auch in F achzeitschriften so oft und so gründlich behandelt worden, daß kaum etw as Neues darüber zu sagen übrig bleiben dürfte.
E s w urden in diesen V o rträ g en die verschiedenen G asm aschinensystem e in all ihren E inzelheiten ausführlich besprochen; es sind K entabilitäts- berechnungen au fg estellt w orden, welche uns die w irtsch aftlich e B edeutung der G ichtgasm otoren in k la rs te r W eise vor A ugen fü h rten , es w urden fern er die verschiedenen W ege gezeig t fiir die E rreichung einer vollkommenen G asreinigung;
kurzum alle F ra g en , welche m it dem G roßgas
m otorenbetrieb Zusam menhängen, sind bereits früher z u r Sprache gekommen. Ich beabsichtige auch nicht, Hinen die V or- und N achteile der verschiedenen G asm otorensystem e im Einzelnen vorzuführen, denn für den B e triebsleiter w ird immer diejenige Maschine am vorteilh aftesten arbeiten, w elche die w enigsten B etriebsstörungen auf
zuw eisen h a t; ob dabei der G asverbrauch für die P fe rd e k ra ftstu n d e vielleicht etw as g rö ß er ist, als bei den Maschinen nach anderen System en, kommt m. E . e rs t in zw eiter Reihe in B e trac h t.
Bei den R entabilitätsberechnungen, welche ja sowieso für jedes H üttenw erk, jo nach dessen geographischer L age, besonders au fgestellt werden müssen, ist jedenfalls ein nicht, zu kleiner Sicher
heitskoeffizient fü r B etriebsstörungen bezw. R e
p ara tu rk o sten einzusetzen.
Ich bin also nicht in der L age, Ihnen über alle diese P u n k te etw as Neues zu sagen, son
dern ich will mich d ara u f beschränken, über die S chw ierigkeiten zu sprechen, welche sich im G asm otorenbetrieb im Laufe der le tzten Ja h re g ez eig t haben und in w elcher W eise dieselben behoben wurden. Bei dieser G elegenheit möchte ich nicht v erfehlen, allen denjenigen H erren, welche so liebensw ürdig w aren, mich durch M itteilungen über ihre E rfahrungen an Gas
maschinen sowie Uebersendung von Skizzen zu u n te rstü tze n , meinen verbindlichsten D ank aus
zusprechen. Diese S chw ierigkeiten sind, soviel m ir bekannt ist, wohl auf keinem der H ü tte n w erke ausgeblieben, welche vo r etw a 10 Ja h re n bahnbrechend vorgingen und m it der A ufstellung der ersten Gasmaschinen den A nfang m achten.
A ber nicht nur die H üttenw erke, welche die
* V o rtra g , g e h alten a u f der H au p tv ersam m lu n g d e r S ü d w estd eu tsc h -L u x e m b u rg isc h en E isenhütte am 13. J a n u a r 1907 zu Metz.
S e l i g e in Differdingen.
( N a c h d r u c k v e r b o t e n . )
vielen Unbequemlichkeiten mit in den Kauf nehmen m ußten, sondern auch die Großgas
m aschinen-F abrikanten, die au ß e r den Diffe
renzen m it der K undschaft auch noch pekuniär zu leiden hatten , haben in dieser Z eit den Mut nicht sinken lassen und sind, überzeugt von der W ich tig k eit dieser F ra g e , unentw egt voran- gesch ritten . — Die A nstände bei der Gasmaschine sind bedingt einmal dadurch, daß dieselbe im G egensatz zu allen anderen K raftm aschinen sich ihr K ra ftm ittel e rst erzeugen, d. h. L u ft und Gas ansaugeu, kom prim ieren und zünden muß;
zw eitens, daß infolge der hohen V erbrennungs
tem peraturen und der zu r W irtsch aftlich k eit be
nötigten hohen D rücke V erhältnisse geschaffen w erden, die den B etrieb fa st unmöglich er
scheinen lassen.
V ergleicht man, daß bei den Dampfmaschinen mit höchster U eberhitzung 3 5 0 ° nicht über
sch ritten w erden dürfen und sich da schon g ro ß e S chw ierigkeiten zeigen; berücksichtigt man ferner, daß die F e stig k e it aller Materialien bei etw a 5 0 0 ° prak tisch gleich Null w ird, so erscheinen die in den Gasmaschinen auftretenden T em peraturen bis zu 1 8 0 0 ° für außerordentlich bedenklich. D urchführbar ist der B etrieb eben nur mit H ilfe einer intensiven K ühlung an all denjenigen S tellen , welche m it dieser hohen T em p eratu r in B erührung kommen. W o diese K ühlung durch G ußanhäufung, infolge von Schlam m absonderung oder durch Ausbleiben des K ühlw assers fo rtfä llt, muß ein R eißen oder Brechen die F olge sein.
D er enorme Aufschwung, den der G roßgas
motorenbau inzwischen genommen h a t, beweist uns, daß man nun doch endlich e rre ic h t hat, brauchbare, d. h. ziemlich betriebssichere und billig arbeitende Maschinen zu bauen. Damit soll aber nicht g esag t sein, daß man nunmehr aller S orgen enthoben und v o r allen Störungen im Gasm aschinenbetrieb sicher w äre. Im Gegen
teil, es zeigen sich bei den neueren und neuesten M aschinen noch M ängel, die nach und nach be
s e itig t w erden müssen, die sich aber m. E. auch leicht beseitigen lassen können. U nrecht wäre e s, w ollte man die bisher zu verzeichnenden M ißerfolge alle auf das K onto der K onstrukteure setzen. Man w ar sich doch bald nach Inbetrieb
setzung der ersten Maschinen darüber im klaren, welches U nheil schlecht gereinigtes Gas und schm utziges K ühlw asser in den Gasmaschinen anrichten können und man h a t auch inzwischen M ittel und W ege gefunden, diese Uebelstände zu beseitigen. E s w ürde zu w eit führen, wenn ich bei den Ende der 9 0 e r J a h re in H ö r d e , auf der
13. Februar 1907. Schwierigkeiten im Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. Stahl und Eisen. 223 F r i e d e n s h ü t t e in O berschlesien, bei C o c k e r i l l
in Seraing usw. aufgestellten ersten Gasmaschinen anfangen und ihnen all die kleinen und großen Störungen anführen w ollte, welche im B etriebe vorkam eu, ich will mich vielm ehr au f die Be
sprechung derjenigen T eile der Gasmaschinen beschränken, welche von je h e r sowohl den Kon
strukteuren als auch den B etriebsleitern die größten Schw ierigkeiten b ere itet haben, das sind vor allen Dingen der V e n t i l - bezw. Z y l i n d e r k o p f bei den älteren , einfachwirkenden Viertaktm otoren und den Zw eitaktm aschinen System K örting einerseits und der Zylinder bei den doppeltw irkenden V ieriaktm aschinen anderseits.
Bei den älteren, einfachw irkenden V ierta k t- maschinen sind die U rsachen in dem Umstand zu suchen, daß sowohl die E inlaß- wie auch Auslaßventile in den Zylinderköpfen u n te r
gebracht w urden, w odurch ein kom pliziertes, unsymmetrisches G ußstück entstand. Die Tem peraturunterschiede zwischen den kühlen E in tritts- und den heißen A u strittsg ase n gaben leicht V eranlassung zum Bruch. D aß natürlich nicht nur die K onstruktion, sondern auch die Gußspannungen und die G üte des verw endeten Materiales eine g roße Rolle bei der H altb ark eit der Zylinderköpfe spielen, wird dadurch bewiesen, daß an den alten Cockerillmascliinen einige Köpfe ja h re lan g gehalten haben, w ährend andere schon nach einigen Monaten, so g ar nach noch kürzerer B etriebsdauer R isse aufwiesen. Man hat versucht, d e ra rtig e Risse abzubohren und durch eingeschraubte K upferstifte abzudichten, und mir sind F älle bekannt, wo d e ra rtig re p a rierte Zylinderköpfe noch ja h re la n g gehalten haben, ohne w eiter zu reißen.
Bei den Zw eitaktinascliinen, System K örting, haben die V entilköpfe ebenfalls nicht gehalten, und zw ar tr ä g t auch hier die durch die un
symmetrische Form der Köpfe bedingte ungleich
mäßige M aterialverteilung zum T eil die Schuld, indem unberechenbare Gußspannungen au ftreten . Es sind hier hauptsächlich diejenigen M otoren, welche für W alzw erksantriebe b en u tzt w erden, die ein häufigeres R eißen der Zylinderköpfe auf
weisen. Diese E rscheinung dü rfte eine E r klärung darin finden, daß diese Maschinen, welche m it sehr wechselnden W iderständen a r beiten müssen, in der R egel zu klein gew ählt wurden und deshalb häufig ü b erlastet w erden.
Mit diesen ständig schw ankenden B elastungen ändern sich naturgem äß sowohl die T em peraturen im Zylinder als auch die Beanspruchungen des Materiales. W e ite r w irken die ungünstigen Ab- kiihlungsverhältnisso bei S tillständen schädlich auf die H altb ark eit d er Köpfe ein, denn es is t eine T atsache, daß bei den Gebiäsemaschinen dieses S ystem s, welche (v o rau sg esetzt, daß sonstige Störungen nicht Vorkommen) fo rt
w ährend durchlaufen, die Lebensdauer der Köpfe sich w esentlich gün stig er g estaltet. A uf An
ra te n des L ieferan ten unseres K örtingm otors zum A ntrieb der D ra h tstra ß e haben w ir die Zylinderköpfe mit einer D am pfheizung versehen, m it w elcher bei S tillständen die T em peratur des K ühlw assers erhöht w ird, und h a t sich diese M aßregel als zw eckm äßig erw iesen. W ir haben Versuche m it V entilköpfen in S tahlguß an
gestellt, jedoch haben dieselben in B ezug au f H a ltb a rk e it schlechtere R esu ltate ergeben als
die gußeisernen Köpfe. A ber auch bei den Zy
lindern der doppeltw irkenden V iertaktm aschinen sind, trotzdem dieselben eine k o n stru k tiv ein
fache, verhältnism äßig sym m etrische F orm haben, die Risse nicht ausgeblieben. E s ist gewiß lobend anzuerkennen, daß die K onstru k teu re in der verhältnism äßig kurzen Zeit der E ntw ick
lung des G asm otorenbaues sich die denkbar g rö ß te Mühe gegeben haben, brauchbare, d. h.
absolut zuverlässige V entilköpfe und G aszylinder herzustellen, aber ich glaube, daß keiner der L ieferanten schon heute m it gutem Gewissen volle G arantie für die H altb ark eit dieser Stücke übernehmen kann. Auch bei den Zylindern der doppeltw irkenden V iertaktm aschine spielt außer der zw eckm äßigen K onstruktion die rich tig e Dim ensionierung und vo r allen D ingen die W ahl des geeigneten M ateriales eine H auptrolle.
F ü r die B erechnung der Z ylinder is t es sehr schw ierig, eine genaue B ew ertung derjenigen K rä fte anzunehm en, welche sich ergeben, einmal aus den von vornherein im Zylinder befindlichen Gußspannungen und zw eitens aus den durch die A us
dehnung veru rsach ten Spannungen. Kommen nun zu diesen Beanspruchungen noch Z usatzspan
nungen durch einseitiges überm äßiges Anziehen der Zylinderdeckel und liegen außerdem noch gießereitechnische F eh le r vor, wie V ersetzen der K erne beim Gießen, L unkerstellen usw ., so h ö rt natürlich jed e B erechnung auf, und es tre te n dann oft durch die geringfügigsten U r
sachen Zylinderbrüche ein.
Um die E ntw icklung der Z ylinderkonstruktion eines doppeltw irkenden V iertaktm otors zu e r
lä u tern , muß ich mich einiger Skizzen bedienen.
Bei Abbildung 1 ist zu bem erken der geringe Abstand zw ischen dem eigentlichen A rb eits
zylinder und dem K üh lm an tel; sind diese beiden Zylinder, wie es h ier der F all ist, noch durch Rippen verbunden, so tre te n d e ra rtig sta rk e Biegungsbeanspruchungen au f, daß hierdurch schon die H a ltb a rk e it des Zylinders g efährdet wird. D urch den geringen A bstand und die sogenannten V ersteifungsrippen wird außerdem die R einigung des K ühlraum es außerordentlich erschw ert, und es äst zu befürchten, daß bei a Schlam mabsonderungen erfolgen, welche eine intensive K ühlung verhindern. An diesem Zy
linder sind w eiter zu bem ängeln die scharfen
824 Stahl und Eisen. Schwierigkeiten im Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. 27. Jahrg. Nr. 7.
K anten bei b, welche in der Regel den A nfang d er Risse bilden. Die Skizze ze ig t fern e r den durchbrochenen K ühlm antel, durch welche K on
stru k tio n einmal die bei einem geschlossenen Z ylinder eher auftretenden G ußspannungen v e r mieden, anderseits eine bequeme R einigung er
m öglicht w erden sollte. Das erste re w ird zu
treffen, dagegen h a t das le tz te re kaum einen praktischen W ert, denn die D em ontage dieses Zw ischenstückes ist nicht so einfach, wie es im ersten Augenblick erscheint, jedenfalls aber viel zu zeitraubend. D er w ichtigste V orteil dieser K onstruktion lie g t vielleicht darin, daß es mög
lich ist, aus dem G ußstück den K ern vollständig zu beseitigen. Auffallend is t ferner der große
D urchm esser der V entilstutzen, wodurch sich eine außergew öhnlich g roße L änge der Zylinder ergibt.
D ie K onstruktion Abbildung 2 weicht von der nach Abbildung 1 insofern ab , als hier erstens die Rippen zwischen K ühlm antel und Zylinder w eggelassen sind, und zw eitens die Ecken bei b abgerundet w urden. D er geringe Spielraum zwischen K ühlm antel und Zylinder w urde jedoch auch h ier noch beibehalten.
Bei der K onstruktion A bbildung 3 e r
scheinen w ieder die V ersteifungsrippen, dagegen h at man die E n tfernung zwischen K ühlm antel und Zylinder etw as g rö ß e r g ew ählt als bei den vorhergehenden K onstruktionen. Die Skizze zeigt ferner, daß man die V en tilstu tzen nach dem
Zylinder zu zusam m engezogen h a t und zwar einmal, um k ü rze re Z ylinder zu erhalten, dann aber deshalb, weil man befürchtete, daß ein T eller des E in la ß v en tils von der Spindel ab
reiß en und in den Zylinder fallen könnte und dadurch ein K olben- oder Zylinderdeckelbruch, wenn nicht noch g rö ß ere Z erstörungen, erfolgen könnten. D er e rste re G rund kann deshalb nicht ausschlaggebend sein, weil es bei einer Maschine von etw a 27 m G esam tlänge doch nicht darauf ankom mt, ob dieselbe um etw a 500 mm länger oder k ü rz e r ist. Die zw eite B efürchtung kann ich ebenfalls nicht te ile n , denn es ist doch nicht gleichgültig, ob ich wie bei den Zw eitakt
m otoren System K ö rtin g m it hoher Tourenzahl ein durch Nocken g esteu ertes V entil habe, welches in der Minute bis zu 120 mal gegen den Sitz geschlagen w ird, oder wie bei den doppelt
w irkenden V iertaktm otoren ein durch E xzenter sozusagen zw angläuflg g esteu e rtes V entil, welches
bei gleicher T ourenzahl der Maschine nu r die H älfte der V entilhübe ausführt. Im erstcren Fall kann das A breißen der V en tilte lle r leicht Vorkommen, w ährend m ir bei den doppelt
wirkenden V iertaktm aschinen kein d era rtig er F a ll bekannt ist. Diese K onstruktion zeigt bei b eine außergew öhnlich sta rk e M aterial
anhäufung, w odurch eine gleichm äßige K ühlung an der betreffenden Stelle ausgeschlossen ist.
Es zeigten sich deshalb auch nach k u rz e r Be
triebsdauer Risse, welche durch Abbohren des schädlichen M aterials (siehe Abbild. 3 bei bj) en tfe rn t w urden.
Abbildung 4 zeigt ebenfalls den eingezogenen V entilstutzen, jedoch ist die E n tfern u n g von K ühlm antel bis Z ylinder etw a 4 mal so groß gew ählt wie bei den Zylindern nach Abbild. 1 und 2, außerdem sind alle Längsrippen inner
halb des K ühlraum es w eggelassen.
Die A usführung nach Abbildung 5 u n te r
scheidet sich von derjenigen nach Abbildung 4 in d er eigentlichen Z ylinderkonstruktion w enig, dagegen sind h ier besondere V erstärkungen v o r
gesehen, welche für die H a ltb a rk e it der Zylinder von großem Einfluß sind. Die gefährlichsten S tellen, das ist direk t am V eutilstutzen, sind
13. F eb ru ar 1907. Schwierigkeiten im Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. Stahl und Eiaon. 225
durch kräftige Schrauben v e rs tä rk t. Eine gleiche V erstärkung der Z ylinder in der L ängs
richtung findet durch die A nkerschrauben statt. W ie aus der K onstruktion zu ersehen, wurde diese V erankerung infolge eines Z ylinder
risses, also der N ot gehorchend, nicht dem eigenen T rieb e, e rst n achträglich an g eb rach t;
um Risse an den übrigen Z ylindern zu vermeiden, wurden auch an diesen die A nkerschrauben ein
gezogen. Die F irm a Cockerill sieht bei den Zylindern der doppeltw irkenden V iertaktm otoren diese Längsanker von vornherein vor, und zw ar dienen die V erlängerungen der A nker gleich
zeitig als Stiftschrauben für die B efestigung der Zylinderdeckel. D er Zylinder nach Abbil
dung 5 dürfte als derjenige bezeichnet w erden können, bei dem Brüche nicht so leicht zu be
fürchten sind. Aus diesen Beispielen g eh t hervor, daß es bei der K onstruktion der G aszylinder zweckmäßig erscheint, ü b e r a l l d a , wo d i e s m ö g l i c h i s t , A n f a n g s d r u c k s p a n n u n g e n i n den Z y l i n d e r z u l e g e n , w e l c h e d e n s p ä t e r a u f t r e t e n d e u Z u g b e a n s p r u c h u n g e n e n t g e g e n g e s e t z t g e r i c h t e t s i n d . U m g e k e h r t wä r e es n a t ü r l i c h n i c h t r i c h t i g , a n f ä n g l i che Z u g s p a n n u n g e n z u e r z e u g e n , und zwar mit R ücksicht a u f die V erschiedenheit der W iderstandsfähigkeit des Gußeisens bei Zug und Druck. Abbild. 5 ze ig t bereits d era rtig e D ruck
spannungsanker an zwei verschiedenen S tellen ; in gleicher W eise kann man auch noch an vielen anderen Stellen verfah ren , indem man z. B. um die V entil-, Schlamm- und D ru ck lu ft
stutzen und womöglich um die Zylinder selbst von vornherein Schrum pfringe legt. Diese Schrum pf
ringe dürfen aber nicht geschw eißt sein, sondern müssen der grö ß eren S icherheit wegen aus einem Stück h erg estellt, also geschm iedet oder bei größeren D urchm essern gew alzt w erden.
Bei der K onstruktion der Zylinder ist ferner zu beachten eine möglichst gleichm äßige V er
teilung des M aterials u n te r B erücksichtigung der
beim E rk a lte n des G ußstückes auftretenden Spannungen und V erm eidung gefährlicher G uß
anhäufungen, ferner eine zw eckm äßige V er
bindung des äußeren Mantels mit dem eigent
lichen Zylinder, also nicht durch Längsrippen, wobei besonders d ara u f zu achten ist, daß nicht zu viele V erbindungsstutzen in ein und derselben Q uerschnittsebene liegen. Es is t w eiter d ara u f zu achten, daß durch A nbringung möglichst vieler und g ro ß e r Schlammdeckel eine leichto K ontrolle der V erschm utzung des Kiihlraumes und eine bequeme R einigung desselben möglich ist. D er richtigen Zuführung des K ühlw assers an der tiefsten und A bführung desselben an der höchsten S telle des Zylinders is t besondere Auf*
m erksam keit zu sc h en k e n ; das W asser muß unter allen Umständen die g anze Kühlfläche, bestreichen;
Luftsäcke sind zu v erm eiden; die 'W asserleitung soll immer vollständig geöffnet sein und die W asserm enge soll nu r durch den A blauf reg u lie rt w erden.
Ein w eiterer F a k to r, w elcher die Lebens
fähigkeit der Zylinder nicht unw esentlich be
einflußt, is t der V erschleiß. W enn auch bei ordnungsm äßigem B etrieb der natürliche V er
schleiß nicht erheblich g rö ß e r sein w ird als bei den Dampfmaschinen, so kann derselbe doch durch alle möglichen Zufälligkeiten so s ta rk au ftreten , daß er die Zylinder in sehr k u rz e r Zeit z e rstö rt.
Die sta rk e A bnutzung kann ein treten durch ungenügende Schm ierung, zu schwere Kolben, zu dünne K olbenstangen und dergl. Sehr w ichtig ist deshalb auch bei den Gasm otoren, genau wie bei den Dampfmaschinen, eine zw eckm äßige Schm ierung der Zylinder durch mechanisch an
getriebene Schm ierpressen (M ollerupp), mit denen man das den Maschinen zuträg lich e Oel- quantum genau regeln kann. D as Oel kann dabei allerdings leicht durch die heißen Gase auf- gezelirt oder durch an irgend einer S telle ein
treten d es K ühlw asser w eggespült w erden, in
226 S tah l und E isen. Schwierigkeiten im Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. 27. J a h rg . Nr. 7.
welchem F alle es dann natürlich seinen Zweck v e rfe h lt und der V erschleiß des Zylinders be
schleunigt w ird. E s ist d er V orschlag gem acht worden, die Schm ierung des Kolbenlaufes durch den Kolben hindurch zu bew erkstelligen, um die O elzuführungsstelleu nicht, m it den heißen Gasen in B erührung zu bringen, jedoch ist mir nicht bekannt, ob dieser V ersuch bereits praktisch durchgeführt wurde. Ein w eiteres M ittel, den V er
schleiß der Z ylinder zu reduzieren, besteht darin, daß man die Kolben m öglichst leicht h ält, die K olbenstangen entsprechend s ta rk ausführt und dieselben so k o n stru ie rt, daß sie in be
lastetem , d. h. betriebsfertigem Zustand w enigstens annähernd h o rizontal liegen. Die Kolben müssen dann sozusagen im Z ylinder schweben und dürfen nicht tra g e n , so daß nu r die K olbenringe gegen
A bbildung 6.
die Zylinderw and abdichten. Um die Kolben in die genaue H öhenlage zu bringen und bei V er
schleiß der K reuzkopfführungen in der richtigen L age zu halten, ist es unbedingt nötig, daß die K reuzköpfe in der H orizontalebene g eteilt und nachstellbar eingerichtet sind. (Siehe Abbild. 6.)
Aehnliches wie das über die Zylinder vo r
her G esagte g ilt in gleicher W eise auch von allen übrigen m it diesen hohen D rücken und T em peraturen in B erührung kommenden Teilen, w ie Zylinderdeckel, Stopfbüchsen, V entilen nebst ihren G ehäusen und den K olbenstangen m it Kolben.
Speziell bei den le tz te re n sind noch häufig Stö
rungen vorgekomm en, die teilw eise au f v erk eh rte K onstruktion, nicht ric h tig gew ähltes M aterial, zu hohe B eanspruchung und nicht spannungs
freien Guß zurückzuführen sind. Um den Guß des K olbens spannungsfrei zu m achen, ist es em pfehlensw ert, die a u f der S tange sitzende Nabe durchzustechen und dann den dadurch ent
stehenden S palt durch einen eingelegten Ring w ieder zu verschließen. D urchgehende Rippen sind bei dem Kolben u n te r allen U mständen zu vermeiden. Es scheint sich zu bew ähren, die Rippen in dem Kolben überhaupt w egzulassen
und dieselben nur durch k rä ftig e Stehbolzcn zu ersetzen. G uter S tahlguß w ird für Kolben in bezug au f F estig k eit wohl auch genügen, jedoch muß dabei ein A uflaufen des Kolbens absolut vermieden werden. Eine A usfütterung der Kolben- lauffläche m it W eißm etall hat sich bei den Zwei
taktm otoren vorzüglich bew ährt.
D ie Skizzen Abb. 7 und 8 zeigen, wie man z. B. die Kolben an den Zw eitaktm otoren System K örting frü h e r ausgeführt h a t, und aus Abb. 9 ist zu ersehen, wie man dieselben in neuerer Zeit h e rste llt bezw. auf der K olbenstange be
festig t. Bei den älteren K onstruktionen w aren die Kolben nur einseitig auf der S tange befestigt und konnten sich infolgedessen ungehindert aus
dehnen, dagegen brachten in dem einen Fall d er Kolbendeckel, im anderen F all die Stopf
büchse, welche den A u stritt des Kühlwassers aus dem Kolben verhindern sollte, doch manche Unbequemlichkeiten m it 's ic h . Die U rsache für die K olbenbrüche d ü rfte h ier in der Massen
w irkung des im Kolben befindlichen K ühlwassers zu suchen sein, und man h a t deshalb, wie Abb. 9 zeigt, von vornherein D ruckspannungen im Kolben erz e u g t und som it dem fortw ährenden W echsel zwischen Zug- und D ruckspannungen vorgebeugt.
Eine g ro ß e technische S chw ierigkeit bieten die in den Gasmaschinen auftretenden hohen D rü c k e , welche aber für den geringen Gas
verbrauch unbedingt erforderlich sind. Man arb e itet norm alerw eise heute m it 20 bis 25 Atm.
D ieser hohe D ruck muß gew isse Schwierigkeiten in der A bdichtung usw. zur F olge haben. Die w esentlichste ist dabei die Stopfbüchsenfrage.
Die S chw ierigkeit ist- sofort einleuchtend, wenn man bedenkt, daß eine K olbenstange sozusagen reibungslos, d. h. ohne A bnutzung aus einem Raum in den anderen tre te n soll, wo 25 bezw.
0 Atm. D ruck herrschen, ohne auch nu r die ge
rin g ste U ndichtigkeit zu zeigen. Eine ganz einwandfreie Lösung dieser Aufgabe dürfte heute noch nicht existieren. H auptbedingung äst eine runde und g la tte K olbenstange, was man auch bei Dampfmaschinen von je h e r berücksichtigen mußte.
E ntsprechend lange Stopfbüchsen, wobei dafür zu sorgen ist, daß die einzelnen Ringe beweglich sind und keine T eilfuge haben, haben sich g u t bew ährt.
Im allgem einen is t zu bem erken, daß tro tz der hohen T em peraturen die W ärm eausdehnungs
verhältnisse bei den Gasmaschinen infolge der intensiven K ühlung viel g ünstiger liegen, als bei den Dampfmaschinen, besonders bei denen, welche mit hoher Spannung und U eberhitzung arbeiten. So z. B. b rau c h t man zum Anwärm en einer m ehrtausendpferdigen Dampfmaschine immer m ehrere Stunden und muß außerdem noch eine längere Z eit haben vom A nlassen bis zu r vollen Belastung, w ährend man eine große Gasmaschine in wenigen M inuten vom S tillstand bis zu r Voll
13. Februar 1907. Schwierigkeiten t'm Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. Stahl und Eisen. 227 belastung bringen k an n , ohne dadurch irgend
welche Schäden für die Maschine befürchten zu müssen. D aß dies rich tig ist und die Gas
maschine im G egensatz zu r Dampfmaschine nur handwarm w ird, geht aus folgenden Zahlen h e r v o r:
Der Längenunterschied zwischen einer k alten und warmen Dampfmaschine von
etwa 20 m L änge b etru g etw a 15 mm und der der zugehörigen Kolbenstange etw a 17 mm, da
gegen beträgt die L ängsausdeh- nung einer gleich langen Gas
maschine nur 2 bezw. 3 mm.
Auf die A ußenteile der Gas
maschinen, also die T rieb w erk s
teile, Steuerung usw ., möchte ich nicht w eiter eingehen, da dieselben in den m eisten F ällen den Ansprüchen genügen und bei sachgemäßer K onstruktion und Ausführung genau so zu
verlässig sind, wie bei großen Dampfmaschinen. A uf ein K on
struktionsdetail möchte ich jedoch bei dieser G elegenheit noch besonders aufmerksam machen, welches sowohl von den Gasmaschinen- als auch von den Dampfmaschinen-Kon- strukteuren nicht genügend beachtet w ird ; infolgedessen wurde hierdurch schon mancher Maschinenbruch hervorgerufen, das ist die Eindrehung von Dehnungsringen zwischen Ge
winde und Schaft an allen den
jenigen Teilen, welche f o r t w ä h r e n d w e c h s e l n d e , s t o ß - a r t i g a u f t r e t e n d e B e l a s t u n g e n auszuhalten haben.
Hierfür kommen in e rste r Reihe in B etracht die Schrauben der Pleuelstangenköpfe, Kolben-, Schieber- und E x zentcrstangen und natürlich auch die in Abbil
dung 5 angegebenen Z ylinder
verankerungsschrauben.
Abbild. 10 ze ig t eine P leuel
stangenkopfschraube , wie sie noch heute häufig ausgeführt
wird, w ährend bei der Schraube nach Abbil
dung 11 die genannte E indrehung vorgenommen ist. Die W iderstandsfähigkeit der nachgedrehten Schraube w ird tro tz der verm inderten M aterial
menge bei gleichem Schaft- und Gewindedurch
messer bedeutend g rö ß er sein, als bei einer nach Abbildung 10 ausgeführten Schraube.
D er g r ö ß te T e il der B e a n sta n d u n g e n b ei den G asm otoren is t ab er je d e n fa lls du rch n ic h t r ic h tig e D im en sio n ieru n g , d. h. durch die v e r k e h r te
W ahl des Zylindervolumens en tsta n d en , indem die a n g e g e b e n e zur t a t s ä c h l i c h e n L eistung fast immer zu groß w ar. Die E rfahrung h a t ge
le h rt, daß man den m ittleren D ruck in den G as
zylindern je nach B a u a rt der Maschine und Be
schaffenheit der Gase nicht über 4,5 bis 5 kg
Abbildung 7.
A bbildung 9.
für maximale D auerleistung annehmen soll. Bei der Dampfmaschine ist es üblich, von norm aler und m axim aler L eistung zu sprechen, d. h. die norm ale is t diejenige des günstigsten D am pfverbrauches und die maximale ist diejenige, welche die Dampf
maschine bei g u te r D am pfverteilung noch anstands
los durchzieht. Ganz anders lie g t der F all aber bei den Gasmaschinen, wo der g ünstigste G asverbrauch bei der maximalen D auerleistung e in tritt, darum ist hier der Begriff maximale D auerleistung ein
228 Stahl und Eisen. Schwierigkeiten im Betriebe der Gasmaschinen und ihre Beseitigung. 27. Jahrg. Nr. 7.
g eführt, (1. h. diejenige L eistung, welche die Maschine w ochenlang ununterbrochen durchziehen soll, dabei aber nicht überlastungsfähig ist.
W ill man also Gasmaschinen zum A ntrieb von W alzenstraßen, wo in der R egel die auftretenden K räfte vorher nicht genau bekannt sind, an
wenden, so muß man in der W ah l der Größe natü rlich doppelt vorsichtig sein. G erade beim K auf von Gasmaschinen ist es deshalb w ichtig, nicht n ur die a n g e g e b e n e L eistung und den P re is zu vergleichen, sondern sich die offerierten Maschinen vo r allen D ingen in ihren Dimensionen sehr genau anzusehen.
E ine w eitere B etriebsschw ierigkeit, anschei
nend nebensächlicher N atur, b esteht darin, daß es bei den Gasm aschinen häufig an schnellen E rkennungszeichen fe h lt, w orin der Grund der S törung zu suchen ist. Bei den Dampfmaschinen (besonders Gebläse- und W alzenzugm aschinen) kann der M aschinist den D am pfdruck, die Ueber-
Abbildung 10.
il l H - '
Abbildung 11.
hitzung, das Vakuum, die Receiverspannung, den W inddruck usw. vom F ü h re rstan d aus d irekt beobachten, es ist deshalb auch bei Gasmaschinen von g ro ß e r W ichtigkeit, an einer Z entralstelle der Maschine die erforderlichen D ruckm esser für G as, W ind, D ruckluft, K ühlw asser, Oel, sowie die sonstigen A pparate, wie T herm om eter für Gas, K ühlw asser usw. übersichtlich anzuordnen.
So unbedeutend im ersten Augenblick die Z ündapparate der Gasmaschinen erscheinen, so gehören dieselben doch mit zu den w ichtigsten B estandteilen und muß hier au f eine solide, zu- verlässigeK onstruktion besonders g each tet w erden.
W ie w ichtig die F ra g e der G roßgasm otoren für die E isenhüttenw erke ist, möchte ich durch ein Beispiel bei meiner G esellschaft kurz be
stä tig e n . Im N ovember 1905 b e tru g der V er
brauch an K esselkohlen etw a 5300 t bei einer Roheisenproduktion von etw a 21 400 t, welches Quantum im S tahlw erk Verblasen und in den verschiedenen W alzw erken w e iterv erarb eitet w urde und zw a r zu etw a 70 bis 80 °/o zu F e rtig w are und H albzeug und etw a 20 °/o zu vo r
geblocktem M aterial. N ach F ertig ste llu n g unserer neuen G aszentrale ging der K ohlenverbrauch von Monat zu Monat m ehr h eru n te r und wir
sind heute au f einen K ohlenverbrauch von etwa 500 t im M onat gekommen bei einer Roheisen
produktion von etw a 30 000 t , welche Menge ebenfalls im S tahl- und W alzw erk w eiterver
arb e itet wird. Die K esselkohlen kosten uns etw a 18 tMs f. d. Tonne frei W e rk . Hierzu kommen noch die M inderausgaben für Kohlen
ablader, H eizer, Schlackenfahrer usw. Aller
dings muß ich bem erken, daß diese Kohlenersparnis nicht d irek t durch die Inbetriebsetzung d er neuen Gasm aschinen erreic h t wu r d e , sondern etwa 10°/o au f den Umbau zw eier W alzenzugm aschinen in V erbundm aschinen sowie V erbesserung einer Z entralkondensation zu rechnen sind. Die übrigen 90°/o E rsp arn is sind zum T eil nu r indirekt durch die neue G aszentrale erreicht, indem es nach Inb etrieb setzu n g derselben möglich war, einige Dampfgebläse m it hohem Dampfverbrauch und einige unökonomisch arbeitende Duplexpumpen au ß er B etrieb zu setzen.
A uf den rheinisch-w estfälischen W erken, wo einerseits die Kohlen billiger sind, anderseits w eniger Koks für die Tonne Roheisen gebraucht, also auch entsprechend w eniger Gas erzeugt wird, sind die zu erzielenden E rsparnisse natür
lich entsprechend niedriger. Jedoch auch hier ist man im gleichen Maße v o rangeschritten wie in unserin R evier, und h a t besonders die Firm a K r u p p auf ihrem neuen W e rk in R h e i n h a u s e n den N achweis geliefert, daß dort das Interesse, durch die Beschaffung von Gasm aschinen Kohlen zu ersparen, ein ganz erhebliches ist. Mit Hilfe dieser W irtsch a ftlich k e it is t es eben möglich, in großen G aszentralen einheitliche K raftquellen zu schaffen, welche es g e s ta tte n , dieselben in G ebläsewind oder elektrische E nergie umzuwan
deln und au f leichte A rt und W eise den Vcr- w endungsstellen zuzuführen. D adurch is t das Bild der heutigen H üttenw erke gegenüber den früheren ein ganz anderes gew orden, denn als D am pfzentralen h ä tte inan diese A nlagen aui einem H üttenw erke kaum jem als in solchem Umfang ausgeführt, weil dabei die W irtsc h a ft
lichkeit im G egensatz zu den direkten Dampf
m aschinenantrieben zu ungünstig gew orden w äre Mit G enugtuung ist es zu beg rü ß en , daß es abgesehen von der F irm a Cockerill in S eraing g erade deutsche K o n stru k teu re und H iittenleuti w aren, welche tro tz der vielen M ißerfolge unent
w egt v o rangeschritten sind und in verhältnism äßig k u rz e r Zeit d era rtig e E rfolge, wrie man sie heuti a u f den meisten modernen H üttenw erken zu ver zeichnen h at, e rz ielt haben. W enn es m ir ge lungen sein sollte, durch die vorgebrachte?
A usführungen zu r V erm inderung der B etriebs Störungen, wrenn auch nur in geringem Maße b eizutragen, so würde der Zweck dieses Vor träges erfü llt sein. (L ebhafter B eifall.)
18. Februar 1907. Beitrag z u r Metallurgie des Marlinprozesses. Stahl und Eisen. 229
Beitrag z u r Metallurgie des M artinprozesses.
Von D r.-In g . T h e o d o r N a s k e . (F o rtsetzu n g von Seite 194.)
I n s wurde frü h er erw äh n t, daß die V crbren-
•*—' nung von Silizium und Kohlenstoff von der Tem peratur und der m olekularen K onzentration dieser beiden K örper abhangt. Z ur V eranschau
lichung des bezüglichen R eaktionsverlaufes unter den verschiedenen V erhältnissen sollen die nach
folgenden empirischen Versuche dienen:
1. Das V erhalten von Kohlenstoff und Si
lizium bei rela tiv seh r niedrigen T em peraturen (Frischen ohne Z uführung von Brennstoff).
2. Das V erhalten von Kohlenstoff und Si
lizium beim F rischen ohne E rz , d. i. durch die W irkung der Ofengase allein.
3. Das V erhalten von Kohlenstoff und Si
lizium beim F rischen durch E rz und Ofengase.
a) E inw irkung von w enig vorgew arm tera E rz auf flüssiges Roheisen;
b) Einw irkung von s ta rk vorgcw arm tein E rz auf flüssiges Roheisen;
c) E inw irkung von geschmolzenem E rz auf flüssiges Roheisen;
d) E inw irkung von s ta rk überhitztem Roh
eisen auf kaltes E rz .
Zu 1. Die niedrigste in B etrach t zu ziehende T em peratur, welche für die A rb eit der F lu ß eisendarstellung in F ra g e kommt, dü rfte die
je n ig e des flüssigen Roheisens sein. In eine etw a 12 t Eisen fassende P fanne, in welche ent
sprechende Mengen E rz eingetragen wurden, kam auf dieses vom Hochofen d irek t abge- stochencs Roheisen z u r E inw irkung. Das Bad in der Roheisenpfanne zeig te in allen unten an
geführten F allen lebhafte R eaktion, an d er Ober
fläche des Bades w ar sehr bald nach der E in
w irkung des Roheisens die B ildung einer kon
sistenten Schlackendecke bem erkbar. Die Re
su ltate dieser A rt V ersuche sind aus der T a belle 4 zu ersehen.
T n b o l l e 4.
J3o
s
i A *•
£ “ § Analyse des KIscus Analyse- der Schlacke Roh Resul-
Iicmeikungcn
s * C Sl Mn p l'e Mn Pa 0» Sl Oa eisen Schlacke
Minuten % % % % % % % % ke kff kff
I 45 | 3,82 3,80
1,75 0,14
2,79 0,42
0,16
0,11 31,44 18,91 0,64 31,60 6 082 736 800
Martlnrohelscn, Probe vom Hoch
ofen. Vor dem Einkippen in den Martinofen.
II
III 30 |
30 | 3,79 3,71 4,23 4,21
3,27 0,49 1,30 0,37
1,52 0,38 2,19 0,81
0,06 0,03 0,17 0,14
41,52
16,20 6,29
19,62 0,11 0,43
36,10
35,35 7 000 10 000
1400
688 1500
700
Gießereiroheinen, Probe vom Hoch- j ofen. Yor dem Elnklppen in l den Martinofen.
Martinrohelacn, Probe vom Hoch
ofen. Probe vor dem Einkippen in den Martinofen.
Aus der T abelle 4 ist zu entnehmen, daß bei der E inw irkung von E rz a u f flüssiges Roh
eisen ohne Zufuhr von W arm e Silizium und Mangan zum g rö ß ten T eil aus dem Eisen ab
geschieden w erden, der Kohlenstoff hingegen fast gänzlich im Bade erhalten bleibt. D er metallurgische V erlauf der R eaktion ist in seiner Charakteristik m it dieser kurzen B em erkung erschöpft; nicht unw ichtig für die P ra x is ist die E rörterung der F ra g e , ob das soeben erw ähnte Verfahren mit R ücksicht auf die Abscheidung gewisser F rem dkörper aus dem Eisen durch das Erz als vorbereitende O peration für den im Martinofen fortzusetzenden E rzfrisch p ro zeß w irt
schaftliche V orteile für sich h at. D i c h m a n n * ist der Ansicht, daß hierdurch ein fü r den M artin
prozeß w eniger geeignetes Eisen durch Abschei
dung der erw ähnten V erunreinigungen au f dem angegebenen W ege fü r den eigentlichen F risch prozeß nu tzb ar gem acht w erden kann.
* „Stahl und Eisen“ 1905 Nr. 23 S. 1337.
W enn neben dem Silizium nicht auch das Mangan vom E rz angegriffen w erden w ürde, so könnten w ir mit dieser A rt des V orfrischens des Roheisens recht zufrieden sein, denn für den Roheisenerz frischprozeß kann man nicht genug silizium arm es Eisen verw enden. Dem
entgegen d a rf der M angangehalt nicht zu niedrig gehalten werden, soll dies nicht auf K osten eines zu Ende der C harge hinzuzusetzenden grö ß eren F erroinanganquantum s erfolgen. Einem M anganmangel kann man, wie frü h er schon erw ähnt wurde, dadurch begegnen, daß man die Schlacke im Ofen gleich zu A nfang des P ro zesses m it M anganoxyden an reich ert (durch E in
tra g u n g von M anganerz), und können V orteile aus dem V orfrischen des Roheisens in der P fanne nur dann abgeleitet w erden, wenn es sich von Haus aus um V erarbeitung eines m it A bsicht erblasenen, sehr m anganarm en und zufälliger
weise etw as .siliziumreichen Roheisens handelt, und w enn der hohe S ilizium gehalt für den V er
la u f des P rozesses als ungünstig erk a n n t w urde.
230 S tah l und Eisdn. Beitrag z u r M etallurgie des Martinprozesses. 27. J a h rg . N r. 7.
Demgemäß wird diese A rt des V orfrischens als vorbereitende O peration für den M artinprozeß nicht als R egel, sondern n u r in Ausnahm efällen zu empfehlen sein. Bei dieser G elegenheit sei noch auf nachfolgende E rscheinung hingewiesen.
D ie A ufnahm efähigkeit des Eisens fü r K ohlen
stoff ste ig e rt sich im allgem einen m it der T em p e r a tu r; beim Abkühlen und im w eiteren V er
laufe der E rs ta rru n g scheidet sich der über
schüssige (dem L ösungsverm ögen des Eisens nicht entsprechende) Kohlenstoff in F orm von G rap h it ab. D urch Zufuhr von W ärm e ist man w ieder in der L age, den bereits ausgeschiedenen, graphitischen Kohlenstoff in Lösung überzu
führen. Die E rscheinung der G raphitausschei
dung t r i t t beim Abstechen nam entlich von etwas heißem Roheisen in eine leere Roheisenpfanne deutlich zutag e, und w ird diese Kohlenstoff
abscheidung uin so m erklicher, je m ehr das Roh
eisen in der Pfanne abkühlt. (G elegentlich eines V ersuches w urde von einer 10 000 k g Roheisen enthaltenden P fanne (4 ,5 d °/o G) die abgeschie
dene Garschaum m enge m it 140 kg festg estellt.) Beim Einkippen des Roheisens in den M artin
ofen empfiehlt es sich, den G arschaum zurück
zuhalten, denn bei der hohen T em peratur des M artinofens w ürde d er G raphit w ieder in Lösung ü b ergeführt w erden und m üßte m it Aufwand von O xydationsm itteln aus dem Bade e n tfe rn t werden.
Die V erbrennung von Silizium und M angan m it H ilfe von E rz erfo lg t wie immer so auch in der R oheisenpfanne in exotherm ischer R eaktion, so daß die T em p eratu r des Bades hierdurch . g e ste ig e rt w ird, und außerdem is t nach erfo lg te r E inw irkung das v o rg efrisch te Roheisen durch die an der Oberfläche e r s ta rrte Schlackendecke vo r A bkühlung gesch ü tzt. Mit der E rhöhung
In d er Z eitdauer von 90 Minuten sind dem
nach vom K ohlenstoftgehaite des eingesetzten Eisens 1G °/o, vom Silizium gehalte 7 4°/o oxy
d ie rt w orden. Bei E inw irkung einer oxydierenden Flamme a u f flüssiges Eisen gibt le tz te re s, zu F e s 0 4 oxydiert, durch V erm ittlung des Kohlen
stoffes einen T eil seines Sauerstoffes an das Silizium a b ; die so . gebildete K ieselsäure w ird von Mangan gebunden und v e ra n la ß t die Bildung einer m anganhaltigeu sauren Schlacke. D urch immer neu hinzutretende Sauerstoffmengen w ird
der T em p eratu r ste h t aber eine S teig eru n g des Lösungsverm ögens des Eisens fü r Kohlenstoff im Zusam menhänge und vdrd aus diesem Grunde in der M ehrzahl der F älle ein m it E rz au f an
gegebene W eise v orgefrischtes Roheisen immer an Kohlenstoff reich er sein, als wenn u n te r den
selben V erhältnissen das E rz weggeblieben w äre.
A uf G rund einer praktischen B eobachtung sei h ier k o n sta tie rt, daß in d er P fanne vorgefrischtes Eisen fa st g a r keine G raphitausscheidung auf- wies. D aß den ganzen F risch p ro zeß hindurch das M itführen von Kohlenstoffmengen, die unter anderen U m ständen in den M artinofen nicht hineingelangt w ären (Zurückhalten des G ar
schaumes), als kein erstre b en sw erte r V orteil für die D urchführung der F risch arb e it anzusehen ist, b edarf w'ohl keiner näheren Begründung.
Die erw ähnten Momente, verm eh rt durch den U m stand, daß die A usnutzung des E rz e s in der Roheisenpfanne n ur eine sehr unvollkom mene ist (50 bis 60 °/o vom E isengehalte), können die V orteile dieser A rt des V orfrischens von Roheisen u n te r Um
ständen als sehr problem atisch erscheinen lassen.
Zu 2. In einen leeren M artinofen w urden 20 018 k g flüssiges Roheisen c h a rg ie rt und durch 90 M inuten ohne E rz und K alkzuschlag der oxydierenden W irk u n g der Flam m e überlassen.
Das Bad v erh ie lt sich in dieser Zeit seh r träg e , die R eaktion äu ß e rte sich in schw acher Kohlen
oxydausscheidung und Bildung einer dünnflüssigen Schlackendecke. Die T em p eratu r stieg seh r bald und es zeig te sich, daß w ährend der oben an
geführten V ersuchsdauer das basische H erdfufter sehr s ta rk angegriffen w urde. Die in gewissen Z eitabschnitten dem Bade entnommenen Eisen- und Schlackenproben wiesen die in der T abelle 5 angeführte Zusam m ensetzung auf.
die O xydation des Eisens k onstant erhalten.
Mit steigender K o nzentration der M anganoxyde in der Schlacke b eteilig t sich der Sauerstoff der le tz te re n an der F risch arb e it in der früher b ereits erw ähnten W eise.
Z u 3 a . D er V ersuch, w enig beziehungsweise g a r nicht vorgew ärm tes E rz au f flüssiges Roh
eisen im M artinofen z u r E inw irkung zu bringen, w urde nach zwei R ichtungen hin durchgeführt und zw ar indem einmal, bevor das E isen ein
gekippt, eine g rö ß ere E rzm enge so rasch wie T a b e l l e 5.
Probe
Zeltder Zusammensetzung des Elsen- Die Schlacke enthielt Probe
nahme C Sl 51 n p s Fe Mn P1O5 SlOs Bemerkungen
Kr. Uhr % % % % % % % % %
i 10°° 4,47 0,70 2,31 0,15 0,04
_ _
— Probe vor dem Einkippen in denMartinofen.
n I O05 4,45 0,44 2,17 0,12 0,03 4,86 10,90 1,65 27,70 4
i n 10“ 4,31 0,40 e 27 0,15 0,03 3,14 7,42 0,21 34,60
I V IO50 4,14 0,33 2,41 0,15 0,02 1,07 3,71 0,05 41,30 \ Proben aus den» Martinofen.
V VI
1113 11 30 4,04
3,76 0,23 0,18
2.48 2.48
0,14 0,14
0,02 0,92
0,95 1,72
2.94 2.94 0,02
0,05 39.80
35.80 / Charge sehr heiß.
13. Februar 1907. Heil rar/ z u r M etallurgie des Martinprozesses. Stahl und Eisen. 231 möglich — um sta rk e s A nwilrmen zu verm eiden —
in (len Ofen eingetragen w urde, wobei ein w eiterer E rzzusatz e rst dann erfolgte, sobald die Schlacke vollständig ru h ig gew orden w a r ; das andere Mai wurde die anfänglich eing esetzte E rzm enge geringer bemessen, dafür aber dein Bade in kleineren Z eitabschnitten bestim m te Erzm engen
hinzugefügt. In ersterem F alle wurden ein
g e s e tz t 3 2 8 0 kg E rz , 984 kg K alkstein und 20 303 kg R oheisen; im zw eiten F alle hin
gegen 24 6 0 kg E r z , 820 k g K alkstein und 20 580 kg flüssiges Roheisen. Die Tabellen 6 und 7 machen den jew eiligen R eak tio n sv erlau f ersichtlich.
T a b e l l e 6.
Probe Zeit
Elsen Schinckc
C Si Mn l> s Fe FcO Fe» Os Mn Pj Os SIO» Bemerkungen
: Kr, Uhr % % % % % % % % % % %
I 2 40 4,Gl 0,84 2 , 2 0 0,15 0 ,0 2
_
—_ _ _
— Zusammensetzung des Roheisens1 1 3 00 4,56 0,19 0,45 0,05 0 , 0 1 41,51 47,88 6 , 1 0 15,22 2,36 17,68
III 3 JO 3,82 0,09 0,45 0,03 0 , 0 2 31,67 36,29 4,91 15,71 2,93 19,05
IV 50 0 2,04 0,06 0,45 0 , 0 2 0 , 0 1 14,71 16,67 2,71 13,96 2,44 2 1 , 6 6
V 515 1,56 0,05 0,52 0,03 0,04 10,79 12,04 2,03 13,51 2,50 23,05
VI 5 « 1,47 0,05 0,63 0,03 0 , 0 2 10,32 10,36 3,23 12,67 2,35 23,00 820 kg Erz zugesetzt
VII 6
15
0,42 0,05 0,49 0,03 0,05 10,56 11,44 2,37 12,04 2,03 22,90 81 „ „VIII 710 0,08 0,05 0 ,8 6 0,03 0,05 9,25 9,76 2,87 11,80 2,03 23,60 Nach Zuschlag von 100 kg Spiegel
IX 7 80 0,07 0 , 0 2 0,91 0,03 0,03 7,35 7,47 2 , 2 0 14,49 1,72 22,25 Fertigprobe 245 kg Ferromangan
T a b e l l e 7.
Probe
J!r.
Zoll
Uhr
Eisen Schlacke
C
% Si
% Mn
%
P
%
fl
% Fe
% FcO
1% Fes Os
% Mn
%
Pa Os
%
si Q i Si
Bemerkungen
I 400 4,26 1,26 2,83 0,18 0 ,0 2 ___ _ - - ___ . ___
_
Zusammensetzung des Roheisens1 1 4 15 3,87 0,14 0,56 0,07 0 ,0 2 18,62 22,41 1,70 18,43 2,05 25,20
III 440 3,74 0,07 0,35 0 , 0 2 0 ,0 2 14,59 16,47 2,54 17,80 2,35 24,70 ¡ 8 2 0 kp Erz zugeftetzt
IV 5 4 5 3,14 0,05 0,35 0,01 0,02 22,06 25,00 3,73 14,59 2,13 21,65 ¡ 8 2 0 „ „
V 6 55 1,91 0,05 0,35 0,01 0,04 13,64 16,00 1,70 13,06 1,73 22,20 ¡ 4 1 0 „ „
VI 7 to 1,25 0,04 0,42 0,03 0,04 1 2 , 1 0 14,02 1,70 12,74 1,67 23,75 410 „ „
VII 7 4 0 0,71 0 ,0 2 0,42 0,05 0,08 10,67 12,51 1,34 12,43 1,53 24,30 ..4-iC •• I
VIII 9 00
■ 0,05 0 , 0 1 0,56 0,05 0,06
-
D iag ram m N r. 2 (zu T abelle 7).
E in satz: 20 580 kg flüssiges R oheisen, 2480 k g E rz und 820 k g K alk stein . N ach c h arg ieren w e ite rer E rzm ongen in k ü rzere n Z eitintervallon.
E rzeinsatz in k altem Z ustande. F risc h d a u er 300 M inuten. i
D iagram m N r. 1 (zu T abelle 0).
E insatz: 20 303 k g flüssiges R oheisen, 3280 kg Erz und 984 k g K alk stein . W eitere E rzm engen nach been d ig ter S ch lack en reak tio n zngesetzt.
E rzeinsatz in kaltem Z ustande. F risc h d au er 300 M inuten.
232 Stahl und EiBcn. Beitrag z u r Metallurgie des Martinprozesses. 27. Jahrg. Nr. 7.
Z u 3b. Um die W irkungsw eise von s ta rk vorgew ärm tem E rz au f flüssiges Roheisen zu untersuchen, w urden 32 8 0 k g E rz und 82 0 k g K alkstein in einen leeren M artinofen eingew orfen und etw a 30 Minuten der Ofenhitze ausgesetzt.
Das M aterial w ar nicht geschm olzen, sondern n ur auf helle R o tg lu t angew ärm t. H ierzu sei bem erkt, daß Eisenoxyd (das zu g esetzte E rz bestand fast aus reinem Eisenoxyd) bei hohen T em peraturen bekanntlich Sauerstoff abspaltet, indem es in die feuerbeständige F orm des Oxydul
oxydes übergeht. In dom oben erw ähnten rotglühen
den Zustande is t die Sauerstoffabgabe nu r eine be
schränkte gewesen, und ergab die U ntersuchung einer dem Ofen entnommenen E rzprobe, daß fast säm tliches Eisen noch in der Oxydform vorhanden w ar. A uf die s ta rk vorgew ärm te E rzm enge wurden 19 730 kg flüssiges Roheisen eingegossen. Die R eaktion w ar eine sehr heftige und h ie lt die ganze Chargendauer hindurch an. Die A nalysenresultate der in bestim m ten Z eitin terv allen dem Bade ent
nommenen P roben e n th ält die T abelle 8.
T a b e l l e 8.
Probe Nr.
Zelt Uhr
K 1 e n S c h l a c k e
Bemerkungen c | si
% ' %
Mn P
% ! % Fe
% FeO
%
FejOj
% Mn
% SI Oa
%
r 400 3 ,8 t I 0,79 1,95 ! 0,17
— _ _ —
Zusammensetzung des Roheisens.i i 4 *5 3,62 0,09 0,31 0,02 19,88 23,90 1 ,8 6 12,62 16,90 i n 4 50 3,38 | 0,04 0 ,2 1 0 ,0 1 19,65 22,30 3,29 11,81 14,95
IV 600 1,03 0,04 0,39 0,01 9,60 10,70 1,94 12,16 20,50 820 kg Erz nach der Probenahme V 6 5 0 0,98 0,04 0,42 0,01 7,49 8,57 1,18 11,41 21,25 328 kg Erz chargiert. [chargiert.
V I 7
15
0,07 0,04 0,53 0,02 5,01 5,08 1,51 10,31 21,45 Vorprobe.VII goo 0,07 0,02 0,71 0,03 3,95 3,95 1,26 13,33 21,60 Fertigprobe.
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S auerstoffgehaltes ab, um in die näch st niedere O xydationsstufe überzugehen. Eine dem Ofen entnommene P ro b e eingeschm olzenen E rz e s w ar nach dem E rs ta rre n und Z erreiben s ta rk magne
tisch und die A nalyse ergab das Vorhandensein von überw iegend Oxyduloxyd. In langsam em Strom e w urden 17 843 kg flüssiges Eisen zur Einw irkung g ebracht. Nach unm ittelb arer Be
rü h ru n g des Roheisens m it dem flüssigen E rze se tz te eine sehr lebhafte R eaktion ein, wobei eine intensive E ntkohlung des Eisens deutlich zu er
kennen w ar. Die Schlacke stieg alsbald, und blieb w ährend der ganzen H itze in nicht unterbrochener R eaktion. Die Analysen d er entnommenen Proben sind in T abelle 9 zusam m engestellt.
T a b e l l e 9.
D iagram m N r. 3 (zu T ab elle 8).
E in w irk u n g von vo rg ew ärm tem E rz a u f flüssiges Roheisen. E in satz: 19 730 k g flüssiges R oheisen, 3280 kg E rz und 820 kg K alkstein. V orw ärm - d a u cr fü r Erz und K alk stein 30 M inuten.
F risc h d a u e r 240 M inuten.
Z u 3 c. W ird au f eingeschmolzenes E rz flüssiges Roheisen zu r E inw irkung gebracht, so ergeben sich hierdurch V erhältnisse, bei denen der E rzfrisch p ro zeß u nter den im M artinofen höchst zu erreichbaren A nfangstem peraturen sich vollzieht. In V erfolgung dieses Zweckes w urden 3280 k g E rz und 8 2 0 kg K alkstein in den Ofen eingesetzt und nach V erlau f einer Stunde zu einer homogenen Masse eingeschmolzen. W ie früher erw äh n t w urde, g ib t Eisenoxyd bei der S chm elztem peratur des E rz es einen T eil seines
Probe Nr.
Zelt Uhr i 1.*°
11
P 5111
2 15IV 2 t o
V
3
so VI3
50 V II 410 V III430
Bemerkungen
1*56 0 ,1 4 ! Analyse de» Roheisens.
0,28 0,0 1!
o n i n n ii Nach Probenahme 820 kg U,~4 U,Ui| FfZ zu?cset/t.
3,90; 1,03 3,350,05 2,51 0,05
1,69 0,05¡0,24 0,01*
n ee n npt n oi fin i Nach Probenahme 82 kg 0,66 0,05 0,31 ;0,01, Erz zugMetze.
0,29 0,05 0,3!) 0,01
0,07:0,02'0,39 0,0 2! H ö r p r o b e r o tb r ü c h lg . 5 0 k g
b
hplegel., ,07;0,02 0,39:0,02| F e r tig p r o b e .
I
Z u 3d. Anschließend an die soeben be
sprochenen F älle sollen noch je n e V erhältnisse u n tersu ch t w erden, welche bei E inw irkung von s ta rk überhitztem flüssigem Roheisen au f k a lt eingesetztes E rz ein treten . D er sich hierbei ergebende R eaktionsverlauf s te llt eine F o rt
setzung der aus der T abelle 5 ersichtlichen V ersuchsreihe vor. Nachdem die ursprünglich
13. Fobruar 1907. Beitrag z u r Metallurgie des Martinprozesse Stahl und Eisen. 233 eingesetzten 20 018 kg Roheisen durch 90 Mi
nuten der Ofenhitze au sg ese tzt w aren, sind gemäß den in der T abelle 5 angegebenen W e rten etwa 260 kg an A bbrand v erloren gegangen, so daß zur F o rtse tz u n g des V ersuches annähernd 19158 kg in R echnung zu ziehen sind. Auf
Diagramm Kr. 4 (zu Tabelle 9).
Einwirkung von flüssigem Roheisen auf flüssiges Erz. Einsatz: 17 843 kg flüssiges Roheisen, 3280 kg Erz und 820 kg Kalkstein. Erz und Kalkstein eingeschmolzen in GO Minuten.
Frischdauer 190 Minuten.
dieses nun hocherhitzte Eisen wurden in klei
neren Z eitabschnitten entsprechende Mengen E rz z u r E inw irkung geb rach t, und erscheint der R e ak tio n sv erlau f in der T abelle 10 d arg estellt.
Diagramm Kr. 5 (zu Tabelle 5 und 10).
Einsatz: 20018 kg flüssiges Roheisen, welche ohne Erzzuschlag durch 90 Minuten im Ofen angowürmt wurden. Hierauf Erzzuscbläge in kleineren Zeitabschnitten. Yorwärmdauer 90 Minuten. Frischdauer 210 Minuten. Gesamt
chargendauer 300 Minuten.
T a b e l l e 10.
Probe Zeit E i 9 C 11 S e h la c k c
c Mil S1 1* Fe Fe 0 Fes 03 P
2
Ü6
Mil SiO*Nr. Uhr % % % % % % % % % %
VI 11 SO 3,76 2,48 0,18 0,14 1,72 O Ol — 0,05 2,94 35,80 VII 1165 2,98 0,87 0,05 0,06 10,85 12,05 2,11 2,29 18,97 22,90 VIII 12 so 2,56 0,35 0,05 0,02 26,03 29,43 4,48 2,00 16,24 18,50 IX 1 “ 1,60 0,31 0,05 0,04 14,88 17,55 1,77 1,74 14,42 22,80
X O 05 0,46 0,28 0,02 0,01
_
— --- -- — —XI 235 0,22 0,28 0,02 0,01 14,88 17,83 1,44 1,85 11,76 2.0,70 XU 3 00 0,05 — 0,01 0,01 13,52 14,82 2,87 1,58 10,85 18,70
Bemerkungen
Nacl» Probenahme 820 kg Erz eingesetzt.
Nach Probenahme 1640 kg Erz eingesetzt.
Nach Probenahme 820 kg Erz eingesetzt.
Nach Probenahme 820 kg Erz eingesetzt.
}
Charge überfüttert.Bad kalt, Vorprobe rotbrüchig.
T a b e l l e 11.
G a t t u n g
Chargen
dauer in Minuten
Ver
brannte Fremd
körper Ent
sprechen Sauer
stoff H
Verbrannter Sauerstoff i. d.
Minute (*j) als Maß der Re
aktionsintensität kff
B e m e r k u n g e n
Einwirkung von flüssigem Roheisen auf kaltes Erz 300 1374,79 1523,00 5,07 Siche Diagramm Nr. 1 zu Tab. 6.
Einwirkung von flüssigem Roheisen auf vor-
gewärmtes E r z ... 240 1162,10 1261,08 5,30 Siehe Diagramm Nr. 3 zu Tab. 8.
Einwirkung von flüssig. Roheisen auf flüssig. Erz 190 1095,57 1204,55 6,33 Siehe Diagramm Nr. 4 zu Tab. 9.
Einwirkung von überhitztem flüssigem Roheisen
210 1266,48 1192,66 5,70 Siehe Diagramm Nr. 8 zu Tab. 10 und 5.
