STAHL MD EISEN
ZEITSCHRIFT ,<‘
FÜR DAS DEUTSCHE El SEN HÜTTE IM WESEN.
N r. 5. 4. Februar 1926. 46. Jahrgang.
Der heutige Stand d er basischen Herdfrischverfahren im Vergleich zum Thomasverfahren.
Von Oberhüttendirektor F r i e d r i c h B e r n h a r d t in Königshütte.
(Schluß von Seite 78.) A nlagekosten.
l —I insichtlich der Anlagekosten hat bisher bei allen im Schrifttum enthaltenen Würdigungen das Siemens-Martin-Werk den Vergleich mit dem Thomas
werk ausgehalten, wenn Hochofen- und Stahlwerks
anlagen als Ganzes betrachtet werden. Denn die Minderkosten für die billigere Thomasanlage werden durch das Erfordernis einer umfangreicheren Hoch
ofenanlage, als sie bei Anwendung des Siemens- Martin-Verfahrens nötig ist, aufgewogen. Das wies 0. T h ie l22) schon 1901 nach.
Um die Behauptung auch für die Neuzeit zu beweisen, möchte ich zunächst bei dem von Schock angezogenen Beispiel eines westdeutschen Werkes mit einer täglichen Erzeugung von 15001 Stahl verbleiben.
Bei Anwendung des Thomasverfahrens veranschlagt Schock die erforderliche Stahlwerksanlage zu 4 bis 5 Millionen Ji, beim S.-M.-Verfahren zu G bis 7 Mil!. .M.
Für ein Thomaswerk mit zwei Mischern und fünf Konvertern halte ich 5 Mill. M mindestens für er
forderlich. Dagegen muß die S.-M.-Anlage mit zwei Mischern und acht Oefen (sechs im Betriebe und zwei in Reserve) auf 7,5 Mil. M veranschlagt werden, so daß ein Unterschied von 2 Mill. JI zuungunsten des S.-M.- Verfahrens besteht, die zum größten Teil durch die für diese Arbeitsweise erforderliche kleinere Hochofen
anlage ausgeglichen wird, denn für die 1500 t Stahl
erzeugung errechnet sich der Roheisenbedarf für das Thomas- und S.-M.-Verfahren folgendermaßen:
I. T h o m a sw erk .
Nach Schock sind ie t S tahl erforderlich:1090 kg Roheisen, 20 .. S chrott.
Für das Stahlw erk w erden täglich ben ö tig t:
1500 x 1,090 = 1635 t Roheisen,
entsprechend einer täglichen H ochofenleistung von 1635 x 6/ 7 = 1401 t Roheisen.
Die 1500 t Blockstahl ergeben im W alzw erk an S chrott 12 % , d. s.
1500 X 0,12 = 180 t, von denen das Thom asw erk 1500 X 0,02 = 30 t oder 16,67 % aufnim m t.
II. S ie m e n s -M a rtin -W e rk m it V e rb ra u c h des E ig e n s c h r o tts .
Bei 1500 t Tageserzeugung und 12 % S c h ro tten tfall stehen täglich
__ 1500 X 0,12 = 180 t S ch ro tt zur Verfügung.
v .,16
22) St. u. E. 21 (1901) S. 1311.
N ach Schock b e trä g t das Ausbringen 107 % also
, 1500
der E insatz j ^ — 1402 t je Tag. N ach Abzug von 6 kg Ferrom angan je t Stahl, d. s. 1500 X 0,006 = 9 t, bleiben für Roheisen und S chrott 1402 — 9 = 1393 t, w orin 180 t S ch ro tt und
1393 — 180 = 1213 t Roheisen täglich, entsprechend einer täglichen Hochoienleistung von
1213 X 6/ 7 = rd. 1040 t, d. s.
1401 — 1040 = 361 t oder rd. 26 % weniger als bei I E s b eträg t dabei der V erbrauch je t Stahl :
809 kg Roheisen = 87 % 120 „ S chrott = 1 3 % 929 kg
III.
= ico%.
S ie m e n s -M a rtin -W e rk m it 20%
S c h r o tte in s a tz .
Ausbringen sind Bei 1061500■; = 1415 t E insatz i ,uo
oder, nach Abzug von 9 t F errom angan, 1406 t Roheisen u nd S ch ro tt im V erhältnis 80 : 20 erforderlich, d. h.
1406 x 0,8 = 1125 t R oheisen täglich, entsprechend einer täglichen Hochofenleistung von
1125 X 6/ 7 — 964 t Roheisen, d. s.
1401 — 964 = 437 t oder 32 % weniger als bei T.
D er tägliche Schrottbedarf b e trä g t:
1406 x 0,2 — 281 t, von denen 180 t durch den eigenen E n tfa ll gedeckt sind un d 101 t täglich zugekauft w erden m üßten.
Ein anderes Beispiel:
Ein für die Königshütte geplantes Thomaswerk für 900 t täglicher Erzeugung mit zwei Mischern und drei Konvertern sollte 3,5 Mill. J i kosten. Die dafür ausgeführte Siemens-Martin-Anlage mit einem Mi
scher und vier Oefen (drei im Betriebe und ein Ofen als Reserve für Mischer und Oefen) kostet 5 Mill. J i, bedeutet also einen Unterschied von 1,5 Mill. Ji zu
ungunsten des Siemens-Martin-Verfahrens, der da
durch ausgeglichen wird, daß bei dieser Arbeitsweise mindestens ein Hochofen gespart wird. Denn die Berechnung des Roheisenbedarfs für das Thomas- und Siemens-Martin-Verfahren ergibt folgende Werte.
I. T h o m asw erk .
Bei 87 % A usbringen un d 4 % Schrottverbrauch w erden je t S ta h l ben ö tig t:
1104 kg Roheisen, 40 „ S chrott,
6 „ F errom angan 1150 kg
18
138 Stahl un d Eisen. Der heutige Stand der basischen HerdiriscTiverjahrerT __________46. Jah rg . Nr. 5.
F ü r 600 t S tahl sind som it erforderlich
III.
S i e m e n s - M a r t i n - W e r kn a c h
d e m 600 x 1,104 = 662 t Roheisen,K ö n ig s h ü tte r V e rfa h re n a rb e ite n d .
entsprechend einer täglichen H ochofenleistung von662 x */, = 567 t Roheisen.
D er S chrottverbrauch b e trag t dabei 600 X 0,40 = 24 t täglich, der S chrottentfall im W alzw erk (12 % )
600 X 0,12 = 72 t, so daß 1/ 3 desselben verarbeitet wird.
II. S ie m e n s-M a rtin -W e rk m it V e rb ra u c h des E ig e n s c h ro tts .
An E ig en sch io tt ste h t zur Verfügung 600 X 0,12 = 72 t täglich.
Bei 105,5 % Ausbringen b eträg t das Einsatzgewi ebt
= 568,7 t. worin 3,6 t Eerrom angan und 105,5
568,7 — 3,6 = rd. 565 t Roheisen und Schrott, also 565 — 72 = 493 t Roheisen en th alten sind, e n t
sprechend einer täglichen H ochofenleistung vou 493 X 6/ 7 = 423 t Roheisen,
d. s. 567 — 423 = 144 t oder rd. 25 % weniger als bei I.
D er E insatz je t Stahl b e träg t dabei:
822 kg Roheisen = 87 % 120 „ S chrott = 13 %
942 kg = 100 % .
D er B edarf je t S tahl b e trä g t:
747 kg Roheisen = 79 % 197 „ S ch ro tt = 21 % 944 kg = 100 % .
F ü r 600 t S tah l sind dem nach erforderlich:
600 X 0,747 = 448 t Roheisen,
entsprechend einer täglichen Hochofenleistung von 448 x e/ 7 = 384 t R oheisen,
d. 3. 567 — 384 = 183 t oder 32 % weniger als bei I.
D er S chrottverbrauch b e trä g t täg lich : 600 X 0,197 = 118 t,
so daß 118 — 72 = 46 t täglich hinzugekauft werden m üßten.
Nimmt man für beide Beispiele die Durchschnitte aus II und III, so ergibt sich für das westdeutsche Werk bei Anwendung des Siemens-Martin-Verfahrens ein Minderbedarf an Roheisen von etwa 4001 und für das oberschlesische Werk von rd. 1651. Da man die durch
schnittliche Leistung eines Hochofens im Westen mit etwa 300 t, im Osten mit etwa 120 t annehmen kann, so ist damit erwiesen, daß bei Anwendung des Martinverfahrens in den beiden angezogenen Fällen etwa 1 y2, zumindest aber 1 Hochofen gespart wird.
Dadurch werden die Mehrkosten einer Martinanlage gegenüber einem Thomas
werk in Höhe von 2,5 bzw.
1.5 Mill. M aufgewogen, wenn die Anlage eines Hochofens 1914 mindestens 1.5 Mill. Jt kostete.
Trotzdem der Vergleich des Thomasverfahrens mit dem Martinverfahren zur Zeit im allgemeinen nach jeder Richtung hin zugun
sten des Martinverfahrens ausfällt, möchte ich zum Schlüsse meiner Ausfüh
rungen nicht in den Fehler meines Landsmannes, unse
res verstorbenen Fachge
nossen O. T h ie l, ver
fallen, der schon im Jahre 1901 am Schlüsse seiner damaligen Ausführungen23) erklärte: ,,Die Zukunft ge
hört daher zweifellos dem Martinprozeß.“ Ich möchte aber glauben, durch meine Betrachtungen einen Weg gezeigt zu haben, der es je
dem Werk ermöglicht, das für seine Verhältnisse wirt
schaftlich günstigste Stahl
erzeugungsverfahren unter Berücksichtigung seiner örtlichen und wirtschaft
lichen Eigentümlichkeiten jederzeit rechnerisch zu
23^ St. vi. E . 21 ¡1901) S. 1313.Z ah len ta fel 13. R o h e i s e n p r e i s e , b e i d e n e n d ie G e s t e h u n g s k o s t e n (die e in g e k la m m e rte n Z ahlen) f ü r T h o m a s - u n d S i e m e n s - M a r t i n - B e t r i e b
g l e i c h h o c h w e r d e n .
Martinverfaliren mit j k
15 dt/1 M
18 c*/t u
E rzp 21 M/1
M reis
24 M/ t ../£
27 J i / t M.
30 J(/t
100 % R oheisen
_
56,21 (6 3 ,2 6 )60,85 (68,41)
65,42 (73,48)
70 ,0 6 (7 8 ,6 4 )
74 ,6 3 (8 3 ,7 1 )
7 9 ,2 7 (8 8 ,8 6 )
5 9 ,4 0 (6 6 ,8 0 )
75 % R oheisen
45 52,19
(58 ,8 0 ) 53,61 (6 0 ,3 8 )
55 ,0 6 (6 1 ,9 9 )
56,51 (6 3 ,5 9 )
57 ,9 6 (6 5 ,2 1 ) 50 55 ,1 4
(62 ,0 8 ) 56 ,5 6 (63 ,6 5 )
58 ,0 0 (65 ,2 5 )
59 ,4 5 (6 6 ,8 6 )
60 ,9 0 (6 8 ,4 7 )
6 2 ,3 4 (7 0 ,0 7 ) 55 58 ,1 0
(6 5 ,3 6 ) 59,53 (66,95)
60,97 (68 ,5 5 )
6 2 ,4 2 (7 0 ,1 6 )
63 ,8 7 (7 1 ,7 7 )
65 ,3 1 (7 3 ,3 6 )
6 8 ,2 5 (7 6 ,6 3 )
60 61,05
(68 ,6 4 ) 62,47 (70 ,2 1 )
63,92 (7 1 ,8 2 )
6 5 ,3 6 (7 3 ,4 2 )
66,81 (7 5 ,0 3 )
65 64,01
(71 ,9 2 )
65 ,4 4 66,88 (7 3 ,5 1 ) (7 5 ,0 1 )
6 8 ,3 3 (7 6 ,7 2 )
69 ,7 8 (7 8 ,3 3 )
71 ,2 2 (7 9 ,9 2 )
50 % R o h eisen
45 53 ,0 9 (5 9 ,8 0 )
53,69 (6 0 ,4 7 )
54 ,3 0 (6 1 ,1 4 )
5 4 ,9 0 (6 1 ,8 1 )
55 ,5 2 (6 2 ,5 0 )
56 ,1 2 (6 3 ,1 6 )
50 57,07
(6 4 ,2 2 ) 57,67 (64 ,8 8 )
58 ,2 8 (65 ,5 6 )
58 ,8 8 (6 6 ,2 3 )
5 9 ,5 0 (6 6 ,9 2 )
6 0 ,1 0 (6 7 ,5 8 )
55 61,05
(68 ,6 4 ) 61,65 (69 ,3 0 )
62,27 (69 ,9 9 )
62 ,8 6 (7 0 ,6 6 )
6 3 ,4 8 (7 1 ,3 3 )
64 ,0 8 (7 2 ,0 0 )
60 65,03
(73 ,0 5 ) 65,63 (73 ,7 2 )
66,25 (74,41)
6 6 ,8 4 (7 5 ,0 6 )
6 7 ,4 6 (75 ,7 5 )
6 8 ,0 6 (7 6 ,4 4 )
65 69,01
(7 7 ,4 7 ) 69,61 (78 ,1 4 )
70,23 (7 8 ,8 3 )
7 0 ,8 3 (7 9 ,4 9 )
71 ,4 4 (8 0 ,1 7 )
7 2 ,0 4 (8 0 ,8 3 )
45 M 5 6 ,9 5 (6 4 ,0 8 )
j 25 % R oheisen
50 M 61,71 (6 9 .3 7 )
55 J t 66,47 (7 4 ,6 5 )
60 M 71 ,2 2 (79 ,9 2 )
65 J{ 7 5 ,9 8 (8 5 ,2 1 )
4. F e b ru a r 1926 Der heutige Stand der basischen Herdfrischverfahren. S tahl un d E isen. 139
bestimmen und somit die zeitgemäße Frage, ob Thomas,
ob Siemens-Martin, selbst zu entscheiden.
Z u sa m m e n fa ssu n g .
Die verschiedenen Stahlerzeugungsverfahren wur
den auf Grund anderwärts gemachter Erfahrungen und eigener Versuche und der daraus gewonnenen Erkenntnisse einer kritischen Betrachtung unter
zogen. Das Königshütter Verfahren, das in Kippöfen sowohl kontinuierlich vorfrischt als auch kontinuier
lich fertigmacht, stellt das Ergebnis dieser Arbeiten dar. Seine Ausführung wird genau beschrieben und ein Vergleich mit dem Witkowitzer Talbotver- fahren gezogen, der beide Verfahren wirtschaftlich wohl gleichwertig erscheinen läßt, dem Königshütter Verfahren aber den Vorteil leichterer metallurgischer Beherrschung zuspricht.
Es schließt sich ein Vergleich des neuzeitlichen Siemens-Martin-Ofens mit dem Elektroofen und Tiegelofen an, der zu dem Schlüsse kommt, daß der Tiegelofen für gewisse Zwecke — auch vom Elektro
ofen — unerreicht ist, der seinerseits qualitativ vom Martinofen so gut wie eingeholt, wirtschaftlich
* An den B ericht schloß sich folgender M e i n u n g s a u s , ta u s c h an:
H ütten o b erin sp ek to r Alfred R o t t e r (W itkow itz):
Trotz der geschichtlichen B edeutung des Vergleiches m it dem T a l b o t v e r f a h r e n m üssen m it R ücksicht auf den Titel des B erichtes einige W orte hinzugefügt werden.
D er B e ric h tersta tte r h a t zum Schluß seiner B etrach tungen über den Vergleich des W itkow itzer und K önigs
h ütter V erfahrens d e n S atz aufgestellt: „ U n ter diesen Umständen d ü rfte eine Gegenüberstellung die Gleich
wertigkeit beider V erfahren ergeben.“ D ie V erhältnisse haben sich in W itkow itz jedoch gegenüber denjenigen, die Herr B ernhardt fü r seinen Vergleich in B e tra ch t gezogen hat, grundsätzlich sehr sta rk verschoben. H err B ernhardt gibt für W itkow itz bei ein er Tageserzeugung von 1000 t 6 Oefen, und zw ar 1 Mischer, 4 T albotöfen und 1 R eserve
ofen, an. W ir haben jedoch in W itkow itz vor ungefähr zwei Jahren den Mischer gänzlich eingestellt. F ern er w ar es uns möglich, die Leistung d e r T albotöfen gegenüber der früheren w esentlich zu steigern. W ir haben in d en letzten Monaten m it drei T albotöfen im B etriebe 25 000 bis 260 0 0 1 Stahl je M onat erzeugt, d. h. 1000 t je O fentag bei 70 bis 75 % Roheisen und 30 bis 25 % S chrott. Die E rzeugung kann m an jedoch bei V orhandensein von n u r drei T alb o t
öfen infolge der A usbesserungsarbeiten nich t h a lte n ; m an braucht einen vierten Ofen un d erreicht d an n eine Tages
leistung im Jah resd u rch sch n itt von 1300 t je Tag. W ir erzeugen dem nach in W itkow itz m it vier Talbotöfen 1300 t oder m it anderen W orten: M it zwei D ritte ln der von H errn Bernhardt angenom m enen O feneinheiten erreichen wir eine Erzeugung, die 30 % höher ist, als er angenom m en h a t, bei direkter V erarbeitung des Roheisens ohne Mischer.
Durch diese Feststellung d ü rfte die von H errn B ern h ard t gezogene Schlußfolgerung bezüglich des T albotverfahrens im Vergleich m it d en an d eren V erfahren hinfällig ge
worden sein, besonders w enn m an noch hinzufügt, daß der K ohlenverbrauch dieser T albotöfen d u rchschnittlich 22 % beträgt bei gleichzeitiger vorzüglicher O fenhaltbarkeit.
Wenn H err B ern h ard t darau f hingewiesen h a t, daß das K önigshütter V erfahren gegenüber unserem Ver
fahren den Vorteil des bequem eren und sicheren F ertig - machens h at, so en tsp rich t das n ich t unseren E rfa h rungen. Die Tatsache unserer hohen Tagesleistungen und der vorzüglichen Q ualität all d e r vielen S tahlsorten, d a r
unter auch fü r nahtlose R ohre, zeigt, daß unser B etrieb eine große T reffsicherheit h a t tro tz fehlenden Mischers.
Mit dieser Feststellung sind wohl auch die A usführungen
mit ihm aber nur unter besonderen Bedingungen wettbewerbsfähig ist.
Den letzten Teil bildet der Vergleich der W irt
schaftlichkeit des Thomasverfahrens und der Roh
eisen-Erz-Verfahren. In wärmewirtschaftlicher Hin
sicht ist, wenn man Hochofen und Stahlwerk als ein Ganzes betrachtet, der Konverter dem Martinofen keinesfalls überlegen, während er in bezug auf die Stoffwirtschaft ihm unterlegen bleibt. Zur Berech
nung der Gestehungskosten, die nur für Vorkriegs
verhältnisse aufgestellt werden konnten, werden die den verschiedenen Quellen entnommenen Angaben vereinheitlicht und so Richtzahlen gewonnen, die mit Hilfe einer einfachen Formel entscheiden lassen, wann das Thomas- und wann das Siemens-Martin- Verfahren vorteilhafter ist.
Zum Schlüsse werden die Anlagekosten erörtert, und es wird gezeigt, daß die Baukosten für ein Siemens- Martin-Stahlwerk zwar höher sind als für ein Thomas
werk gleicher Leistung, daß aber dafür die Hochofen
anlage im ersteren Falle einen geringeren Umfang erhält, wodurch die Gesamtkosten etwa gleich
bleiben.
* *
des H errn B ern h ard t bezüglich der größeren V erw endbar
keit des K önig sh ü tter V erfahrens gegenüber dem T alb o t
verfahren w iderlegt. W ir w ürden es außerordentlich b e
grüßen, w enn H e rr B e rn h ard t auf G rund d er jetzigen Arbeitsweise in W itkow itz seine d ankensw erten U n te r
suchungen ü ber d en h e u t i g e n S tan d der verschiedenen H erdfrischverfahren im Vergleich zum T hom asverfahren einer neuerlichen D urcharbeitung unterw erfen und dem Stahlw erksausschuß auch dieses E rgebnis vorlegen würde.
W ir sind überzeugt, d aß d an n der Besprechung der zur Behandlung steh en d en F ragen w ertvolle neue Anregung zugeführt wird. H err B e rn h ard t möge auch bei seinen U ntersuchungen die vorzüglichen Ergebnisse, die u n te r
dessen bei einigen feststehenden Oefen, z. B. von Moll und m anchen anderen, erzielt w urden, nich t außer ach t lassen, die dem alten , einfachen H erdofenverfahren gegenüber den heu te zur Besprechung gestellten fü r die Z ukunft eine g ro ß e B edeutung V o ra u s s a g e n lassen.
O b erh ü tten d irek to r F. B e r n h a r d t : Ich habe den Vergleich m it dem W itkow itzer V erfahren gezogen u n te r Zugrundelegung d er V erhältnisse von 1914. Inzw ischen h a t sich, wie bereits angedeutet, hinsichtlich der A rbeits
weise in W itkow itz m anches geändert, wovon ich mich bereits im J a h re 1920 habe persönlich überzeugen können.
U eber die durch die A enderungen erzielten Ergebnisse h a t $r.=3;t!G- J . P u p p e im F rü h ja h r 1921 selbst B ericht e r s ta tte t1). N ach d en A usführungen von H e rrn R o tte r h a t m an in W itkow itz neuerdings die Arbeitsweise noch
m als geändert, indem m an den M ischer ganz ausgeschaltet h a t. D as ist m ir neu. W ohl weiß ich, daß W itkow itz eine Erzeugung von 280 bis 300 t erreicht, wie d en n auch, so
w eit ich m ich entsinne, in dem erw ähnten B erich t 280 bis 290 t angegeben sind. A uch nach dem K ö n ig sh ü tter V er
fah ren ist eine Erzeugung von 300 t möglich, a b er u n te r Zugrundelegung eines w estdeutschen Thom asroheisens.
W enn n un in W itkow itz nach der d o rtigen Arbeitsweise die hohen E rzeugungen möglich sind, so sind d o rt aber auch die d a fü r nötigen V oraussetzungen vorhanden. E s w ird näm lich ein R oheisen m it n u r 2,8 bis 3 % K ohlenstoff verarb eitet. Dies bedingt bei einer bisherigen Schm el
zungsdauer von 6 s t infolge geringerer F risch arb eit eine Z eitersparnis von m indestens 1/ 2 st, wodurch in 24 st die
E') D as T albotverfahren im Vergleich m it anderen H erdfrischverfahren. Ber. Stahlw . - Aussch. V. d. E isenh.
N r. 62: zu beziehen vom Verlag Stahleisen m. b. H ., Düsseldorf. Vgl. St. u. E . 42 (1922) S. 1/10 u. 46/54.
140 S tahl u n d Eisen. Der heutige Stand der basischen Herdfrischverfahren. 46. Ja h rg . N r. 5.
Erzeugung leicht um ein D rittel Schmelzung erhöht wird.
S t a t t der frü h eren Erzeugung von 240 bis 250 t ist es d ah er u n te r V erwendung von niedriggekohltem Roheisen leicht möglich, Erzeugungsziffern von 300 t zu erzielen.
A nderseits habe ich auch bereits die F rage angeschnitten, ob die vorhandenen Späne ausreichen würden, w enn wir alle dazu übergingen, ein R oheisen m it 2,8 bis 3 % K ohlen
stoff durch V erarbeiten von Spänen im Hochofen zu er- blasen. Sie haben beispielsweise 4 % Späne im Hochofen eingesetzt; w enn wir bei unseren oberschlesischen E TZ' Verhältnissen 4 % Späne im Hochofen verarbeiten würden, so h ä tte n w ir dadurch allein im Roheisen einen K upfer
geh alt von 0 ,1 5 % . Sollte also die Herstellung eines niedriggekohlten Roheisens m it Hilfe von Spänen allge
m ein w erden, so w ürde sich eine solche Nachfrage nach Spänen ergeben, daß infolge der dadurch hervorgerufenen V erteuerung des Roheisens der durch die höhere Erzeugung erreichte V orteil bei w eitem wieder aufgewogen würde.
Ich weiß nicht, ob W itkowitz heute noch Späne im H och
ofen v erarbeitet. Vielleicht geben die H erren darüber A uskunft, ob sie tatsächlich nur ein Roheisen m it 2,8 bis 3 % Kohlenstoff herstellen; S r.^H O . Puppe h a t dies in seinem genannten B ericht besonders zum Ausdruck ge-
b r a c h t . . ■
H ü t t e n o b e r i n s p e k t o r R o t t e r : E s i s t w o h l r ic h tig , daß W itkowitz ein Roheisen m it einem K o h le n s to f f g e h a l t von 2,9 % im Jah resm ittel v erarbeitet. Aber dieser v er
hältnism äßig niedrige G ehalt ist, soweit ich un terrich tet bin, nich t auf den Zusatz von Spänen im H ochofen
b etrieb zurückzuführen.
O berhüttendirektor F. B e r n h a r d t : E s ist wichtig, wie ich schon vorhin ausführte, die ganze Frage vom H och
ofen bis zum Stahlw erk gemeinsam zu behandeln. Je d e n falls weiß ich, daß W itkowitz ein niedriggekohltes Roheisen verw endet und dadurch eine hohe Erzeugung erreicht h a f ; wie dieses hergestellt wird, än d ert nichts an dieser T a t
sache. F ü r die Vorteile der Verwendung eines niedrig
gekohlten Roheisens m öchte ich ein Beispiel aus dem B e
triebe der K önigshütte erw ähnen: Als unser R oheisen
sam mler längere Zeit in Ausbesserung war, m ußten wir d en kleinen K ippofen als Sam mler und zugleich auch zum Umschmelzen von festem Thomasroheisen benutzen, letzteres, weil der Ofen n u r etw a 150 t Roheisen fassen konnte. W ährend dieses Umschmelzens ging der K ohlen
stoff durchschnittlich auf 2,8 bis 2,9 % h eru n ter; der M angangehalt blieb fa st u nverändert, w ährend sich der Siliziumgehalt bis auf 0,4 bis 0,5 % verringerte, also noch über der Siliziumgrenze des westfälischen Thomasroheisens lag. M it einem solchen Roheisen haben wir, ohne den B e
trie b zu forcieren, w ährend etw a vier W ochen eine D auer
erzeugung von 12 t /s t erreicht, das sind also ohne w eiteres rd. 290 t in 24 st. W enn m an dagegen ein Roheisen m it bis zu 1,8,% Silizium und 2 % Phosphor v erarbeiten muß, wie es hinsichtlich des Phosphors auch im W esten in den Thomasw erken der F all ist, d an n k a n n m an diese hohe Erzeugung nicht erreichen, ohne m it dem Phosphorgehalt im R oheisen u n ter 1,7 % herunterzugehen.
D irektor O. H o lz : E s w ird zweifellos eine Aufgabe des Hochofenausschusses sein, den Bedingungen nachzugehen, u n ter denen m an in Z ukunft ein kohlenstoffarm es Roheisen herstellt.
©ipIXgitfl. O. S c h w e i tz e r (D ortm und): O b erh ü tten direktor B ern h ard t glaubte, in seinem Bericht feststellen zu müssen, daß das H o e s c h v e r f a h r e n von den neueren H erdfrischverfahren überflügelt w orden sei. Gerade in der neueren Zeit haben wir m it dem Hoeschverfahren recht günstige Ergebnisse, nam entlich bezüglich der Schlacken
w irtschaft und der Phosphorausbeute, erzielt. D as V er
fah ren m uß n atü rlich so durchgeführt werden, daß die zw eite Schlacke m it der ersten zusam m en verm ahlen w erden kan n , wie es bei uns der F a ll ist. W ir haben in der ersten Schlacke durchschnittlich 2 2 % Phosphorsäure;
davon sind 95 % löslich. W enn nu n die zweite Schlacke m it der ersten Schlacke im V erhältnis von 1 : 1 verm ahlen w ird, so bekom m en wir im m er noch ein Mehl m it 13 % lös
licher Phosphorsäure. Bei den heutigen Preisen für das K ilogram m prozent löslicher P hosphorsäure m acht das eine Schlacken-G utschrift von etw as über 8 Jf. f. d. t Stahl
aus D a bei uns gleichzeitig auch ein Vielfaches an Thom as
schlacke zur Verfügung ste h t un d fern er m ehr Vorofen- als F e r t i g s c h l a c k e fällt, so ist das restlose Verm ahlen der F ertigschlacke im m er möglich, und die G ehalte im fertigen Mehl sind w esentlich höher als 13 %.
D aß das H oeschverfahren sich in den 20 Ja h re n seines B estehens, wie d e r B e ric h te rsta tte r b eh au p tete, nicht w eiter durchgesetzt h a t, liegt wohl weniger am V erfahren selbst als an anderen Ursachen. Die letz te n 10 Jahre scheiden fü r die V erbreitung infolge der Kriegs- un d N ach
kriegsverhältnisse aus. E in H au p tg ru n d fü r die geringe V erbreitung d ü rfte in der Abneigung der m eisten S tahl
w erker selbst zu suchen sein, weil ihnen die Erfahrung fü r das R oheisen-E rz-V erfahren feh lt und das Schrott- v erfahren bequem er in der D urchführung ist.
Die T atsache, daß das H oeschverfahren sowohl im feststehenden Ofen als auch im Kippofen durchführbar ist, ist ein w esentlicher V orteil dieses V erfahrens. Die ganzen E inrichtungen sind w esentlich einfacher. So w ird das H oeschverfahren ohne w eiteres in den m eisten Werken durchgeführt werden, können, das K ön ig sh ü tter Verfahren in der” Regel aber n u r bei großen N eubauten. D er K ip p ofen b iete t fü r das H oeschverfahren außer dem Vorteil der besseren E n tfern u n g der Schlacke die Möglichkeit, daß m an die zweite Schlacke zum größten Teü im Ofen zurückbehalten u nd fü r den n ä ch ste n V orofen bei gleich
zeitiger E rsparnis an K alk w ieder n u tzb a r m achen kann.
W as die Erzeugung nach dem H oeschverfahren be
trifft, so ist sie größer als beim K önig sh ü tter Verfahren.
W ir haben schon im F rie d en m it einem lOO-t-Ofen regel
m äßig 300 t täglich gem acht. A uch h eu te erreichen wir niese Zahl w ieder bei einem M ischereisen bis 1,8 % P und V erarbeitung von eigenem Schrott.
Auch wir haben w iederholt die W ärm e- und Stoff
w irtschaft im Vergleich zum T hom asverfahren geprüft und sind, wie ich im B ericht N r. 63 des Stahlw erksaus
schusses schon kurz a n d eu tete, ebenfalls zu den F est
stellungen von H e rrn B e rn h ard t gekomm en, daß das Siem ens-M artin-V erfahren w ohl in d er R egel stoff- und w ärm ew irtschaftlich dem T hom asverfahren überlegen ist, w enn m an Hochofen un d S tahlw erk zusam m en betrachtet.
B ei aller Vorliebe fü r das M artinieren d arf m an aber auch die Vorzüge des T hom asverfahrens nich t übersehen und n ich t vergessen, daß die E ntw ickelung des Thom asver
fahrens noch lange n ich t abgeschlossen is t; m an b rau ch t da n u r die erfolgversprechenden Versuche der neueren Zeit über die Verwendung von reinem Sauerstoff zu erwähnen.
O b erhüttendirektor F. B e r n h a r d t : W ie ist denn die Zitronensäurelöslichkeit der zw eiten Schlacke ?
O. S c h w e i tz e r : Sie is t niedriger als die der ersten Schlacke, gewöhnlich 80 % . W enn man F lu ß sp at b rau ch t, so g eht sie n atü rlich herunter.
O berhüttendirektor F. B e r n h a r d t : Also nach Ihrem V erfahren ist eigentlich die Zitronensäurelöslichkeit an der Grenze von 80 % in der e rsten Schlacke, u n d die Zitronen
säurelöslich k eit der zw eiten Schlacke ist m eist wesentlich u n te r 80 % . Ob Sie d an n noch einen D urchschnitt von 80 % erreichen, erscheint m ir doch etw as zweifelhaft.
(Zuruf Schw eitzer: Die Ergebnisse bestätigen es!) Die Z itronensäurelöslichkeit ist im M artinw erk nich t so regel
m äßig wie im Thomasw erk. W ir haben festgestellt, daß gerade die zw eite Schlacke h eru n terg eh t bis auf 40 bis 50 % Zitronensäurelöslichkeit; w enn diese m it einer bis zu 80 bis 85 % zitronensäurelöslichen e rsten Schlacke ver
m ischt w erden soll, so w ird m an w ohl kaum eine durch
schnittliche Zitronensäurelöslichkeit von 80 % erreichen.
W enden Sie vielleicht ein besonderes V erfahren oder eine besondere A rbeitsw eise a n ?
O. S c h w e i t z e r : W esentlich ist vor allem, daß die Z itronensäurelöslichkeit d er Vorofenschlacke sehr
hoch ist; es ist ohne w eiteres möglich, diese dauernd auf 95 % zu halten. Diese hohen \ \ e rte erreichen wir allerdings auch e rst in d er neueren Zeit, und zw ar ohne Schwierig
keiten auch bei 2 % Phosphor im E isen ; eine große Polle spielt die Auswahl geeigneter E rzsorten.
O b erh ü tten d irck to r F . B e r n h a r d t : Jedenfalls hat H err Schweitzer festgestellt, daß m an auch nach dem H oeschverfahren w eitere günstige Ergebnisse erreicht hat.
4. F eb ru ar 1926. Der häutige Stand der basischen Herdfrischverfahren. S tah l u nd E isen. 141 Man h a t sie, w enn ich richtig v erstan d en habe, nam entlich
durch den K ippofen erzielt, in dem m an d a n n auch die . Möglichkeit h a t, die Schlacke zu verschiedenen Z eiten a b
zukippen.
0 . S c h w e i t z e r : Die eben angeführten Ergebnisse sind in feststeh en d en Oefen erreicht worden.
Der K ippofen ist bei uns noch im Bau. S p äter können wir vergleichende Versuche anstellen.
O b erhüttendirektor F. B e r n h a r d t : W as die E rze u gung im K ippofen a n lan g t, so sind w ir h eu te so weit, daß wir ohne w eiteres 300 t nach dem festen V erfahren h e r
steilen; es m uß allerdings ein sehr großer Ofen sein. Der Ofen, der sonst zum Vorfrischen b e n u tz t wird, und in dem wir heute gezwungen sind, häufiger m it festem E insatz zu arbeiten, m ach t je tz t seine drei Schm elzungen zu je 100 t ganz bequem in 24 st. V oraussetzung ist n a tü rlich beim Kippofen ein großer Ofenraum . Sie sehen, daß nich t allein nach dem flüssigen, sondern auch nach dem festen V er
fahren große E rzeugungsziffern möglich sind.
Oberingenieur S m e e t s (Essen): Ic h m öchte auf einen anderen P u n k t des B erichtes eingehen. H err B ern h ard t sagte an einer Stelle, d aß m an se it J a h re n in großen Siemens-M artin-Oefen S o n d e r s t ä h l e m it gewöhnlichem Einsatz herstelle, wie m an sie frü h er n u r im Elektroofen und Tiegelofen m it ausgew ähltem schwedischen E insatz erschmelzen k o n n te; e r kom m t d a n n zu dem Schluß, daß der Siemens-M artin-Ofen h eu te dem E lektroofen m etall
urgisch gleichw ertig sei. An an d erer Stelle g ibt er zu, daß der Tiegelofen dem E lektroofen noch überlegen sei.
Nun ist der Begriff „ S o n d e rstah l" ja an sich nich t etw as Festum rissenes; der eine sp rich t von S onderstahl, w enn er eine schöne Analyse, der andere, wenn er eine gute Zerreiß
probe erzielt h a t. D ie heutige W erkstoffkunde h a t uns aber sowohl in w issenschaftlicher als auch in p raktischer H in sicht m it Hilfe d er M etallographie gezeigt, daß die H och
wertigkeit eines Stahles wesenilich im G efügeaufbau liegt.
Danach ist das höchstw ertige M aterial dasjenige, das die wenigsten R eduktionsrückstände e n th ä lt; die H ochw ertig
keit ist also im w esentlichen von der D esoxydationsart abhängig. E ine vollständige D esoxydation ist erfahrungs
gemäß n u r bei einer oxydfreien Schlacke möglich, und zwar erfordert die A bscheidung der R eduktionsrückstände auch dann noch eine ziem lich lange Zeit. Das w irksam ste Reduktionsm ittel dabei ist das Silizium in s ta tu nascendi.
Wenn w ir von diesem G esichtspunkt aus den Tiegel-, Elektro- un d Siemens-M artin-O fen b etrach te n , so sehen wir von vornherein, d aß d e r Tiegel das vollkom m enste metallurgische In stru m e n t ist, weil er eine Oxydations- periode ü b erh au p t n ich t h a t, vielm ehr vom B eginn des Schmelzens an in ihm sich fa s t n u r R eduktionsvorgänge abspielen, und zw ar in der H au p tsa ch e d urch Silizium in statu nascendi. D er E lektroofen g e s ta tte t, eine vollständig oxydfreie Schlacke in beliebig langer Z eit zu h alten , wobei gleichfalls bei geeigneten M aßnahm en das Silizium im E n t
stehungszustande zu H ilfe genom m en w erden kann. Es ist also hier die M öglichkeit gegeben, die O xydations
produkte fast vollständig abzuscheiden. Beim Siemens- Martin-Ofen ist es ab er n ich t möglich, eine oxydfreie Schlacke auf längere Z eit reaktionsfähig zu h alten , auch dann nicht, w enn m an sogenanntes indifferentes Gas a n wendet. D er D esoxydationsvorgang w ird im m er auf eine ziemlich kurze Zeit b esch rän k t bleiben m üssen, und die vollständige Abscheidung d e r D esoxydationsprodukte wird nicht in d er Weise möglich sein, wie es z. B. beim Elektroofen und e rst re c h t beim Tiegel d e r F a ll ist. Je größer ein Siemens-M artin-O fen ist, desto größer werden die Schwierigkeiten in dieser H insicht sein.
Auf G rund dieser Ueberlegung m öchte ich zu dem Schluß kommen, d aß in d e r E rzeugung hochw ertigen Stahls dem Tiegelofen die erste, dem E lektroofen die zweite und dem Siemens-M artin-O fen die d ritte Stelle zuzu
weisen ist, wobei n atü rlich die q u a litativ en u nd w irtsch aft
lichen Erfolge des Siem ens-M artin-O fens n ic h t verkleinert werden sollen.
O berhüttendirektor F . B e r n h a r d t : N u r eine kurze Bemerkung: loh habe die G leichw ertigkeit des Siemens- Martin-Ofens m it dem E lektro- un d Tiegelofen auf die
Erzeugung von nich t bis zur Höchstgrenze beanspruchtem Q ualitätsstah l bezogen. W enn m an an sehr hoch b ean spruchten Q ualitätsstah l denkt, so mögen vielleicht die Ausführungen des V orredners zutreffend sein.
D irektor O. H o lz : Ich m öchte H errn Sm eets insofern re ch t geben, als zweifellos die einzelnen V erfahren sich heute noch nich t gegenseitig ersetzen lassen. D as Siemens- M artin-V erfahren drin g t tief in das G ebiet ein, das bisher dem E lektro stah lv erfah ren Vorbehalten w ar. A ber es würde doch zu w eit gehen, w enn m an annehm en wollte, das E lektrpstahlverfahren sei v erd rän g t worden. W ie Sie wissen, sind jene Stahlerzeugungsverfahren, denen m an schon vor 20 Ja h re n den Tod prophezeit h a t, das Puddel- und das Tiegelstahlverfahren, das erstere besonders in Am erika, in voller Blüte.
D irektor F. S o m m e r (Düsseldorf): A uch ich k a n n die A usführungen des H errn B ern h ard t ü ber die Stellung des E lektroofens zum Siemens-M artin-O fen nich t u n widersprochen lassen. E s ist richtig, daß sich die großen H offnungen, die m an seinerzeit bei der Einführung des E lektrostahlverfahrens in die großen Stahlw erke zwecks E rzeugung von M assenstahl hegte, n ich t verw irklicht haben. E s ist ferner richtig, daß der Tiegelofen dem E lektroofen bei der Erzeugung gewisser Sonderstähle überlegen ist, was ich auf G rund eingehender Versuche einw andfrei festgestellt habe. Alles, was zwischen diesen beiden Polen liegt, ist jedoch von einem gewissen ein
seitigen S tan d p u n k t aus b e tra ch te t. Die E lektrostahl- erzeugung h a t sich in der E delstah lin d u strie und auch in der Stahlform gießerei ein w eites Arbeitsfeld erobert. Sie h a t sich in den letz te n zehn Ja h re n vervielfacht und ist auch verhältnism äßig im Vergleich zur G esam tstahlerzeugung p ro zen tu al. gestiegen. D araus erh ellt schon, daß der Siemens-M artin-Ofen nich t den E lektroofen, sondern eher der E lektroofen d en Siemens-M artin-Ofen verdrängt hat. D er Trugschluß, der von H errn B ern h ard t gem acht wurde, ist wohl so aufzuklären, 'daß der Siemens-M artin- Ofen durch Verbesserung der Q ualität seiner Erzeugnisse einen großen Teil des in den letz te n Ja h re n sta rk gestie
genen Bedarfes an Q u alitätsstahl übernom m en h a t. Die allgemein gehaltenen Schlußfolgerungen, besonders in der Zusamm enfassung des B erichtes, können n u r m it diesen E inschränkungen als richtig gelten.
B etrieb sd irek to r G. D o n n e r (Duisburg): N ach dem K önigshütter V erfahren ste h t fü r eine Tagesleistung von 500 t F ertig stah l außer dem R oheisensam m ler ein K ip p ofen von 3 0 0 1 un d ein Fertigofen von 150 bis 200 t Fassung zur Verfügung. N un ist in dem B ericht angegeben, daß der Demag-Ofen von 150 bis 200 t Fassung eine H erdlänge von n u r l i m habe. W enn m an bedenkt, daß auf anderen W erken Oefen von 80 t in einer Länge von etw a 14 m zwischen den K öpfen gebaut werden, so d ü rfte wohl in der K ürze des H erdes der G rund dafür zu suchen sein, daß die Leistung von 500 t eine verhältnism äßig niedrige ist, zum al da m an m it zwei feststehenden lOO-t-Oefen norm aler Länge bei festem E insatz diese L eistung und noch m ehr ohne Schw ierigkeiten erreicht. E s ist wohl anzunehm en, d aß die K ürze des H erdes auf örtliche V erhältnisse zurückzu
führen ist.
O berhüttendirektor F. B e r n h a r d t : Ic h habe bereits ausgeführt, daß die E rzeugung bei einer a n d eren Z u
sam m ensetzung des R oheisens größer sein könnte. W ir in Oberschlesien müssen aber m it dem R oheisen rechnen, wie es sich nu n einm al u n te r den gegebenen V erhältnissen nicht anders hersteilen läßt. Z unächst m uß hier das R o h eisen wegen des hohen Schwefelgehaltes des Kokses — er en th ä lt 1,5 bis 1,7 % Schwefel — heiß erblasen werden.
D azu m uß das E isen bei einem Silizium gehalt von m eistens ü ber 1 % gleichzeitig bis 1,8 % M angan auf weisen, um eine genügende D ünnflüssigkeit zu besitzen. F ü r die B e
seitigung dieser erheblichen Beim engungen sind ab er ge
wisse F rischarbeiten m ehr zu leisten als bei V erw endung eines Roheisens, wie m an es in R heinland un d W estfalen zur Verfügung h a t, und aus diesem G runde m achen w ir in Oberschlesien vielleicht auch eine halbe Schmelzung weniger. W ir haben das ausprobiert, un d ich m öchte m ich verpflichten, m it einem R oheisen m it 0,3 bis 0,4 % Sili
zium eine höhere E rzeugung zu erzielen.
E in neues Universal Differential-Dilatometer. 46. Jah rg . N r. 5.
142 S tahl u n d Eisen.
H err D onner h a t gem eint, die bei unserem Ofen IV zu klein erscheinende Ofenlänge trüge vielleicht die Schuld a n der geringeren Erzeugung auf der K önigshütte. Das trifft keinesfalls zu. Die Ofengröße spielt insofern eine Rolle, als sie fü r d en D auerbetrieb groß genug gewählt sein m uß. W ir haben den einen Ofen etw as kleiner, den anderen etw as größer gew ählt, um verschiedene Möglich
k eiten zu Versuchszwecken zu haben. D er P latz, auf den ein d ritte r Kippofen gestellt w erden soll, ist heute noch frei. N ach den vorliegenden Ergebnissen würden wir uns selbstverständlich wiederum fü r einen 300-t-Kippofen entscheiden, dessen R aum verhältnisse für die H erstellung von 100-t-Schmelzungen überreichlich sind. U eber ein höheres Schmelzungsgewicht w ird m an erfahrungsgem äß doch wohl kaum hinausgehen.
D irektor 0 . H o l z : D er Schw erpunkt des Berichtes liegt zweifellos in dem Vergleich zwischen dem Thomas- und dem Roheisen-Erz-V erfahren. N un ist m ir bei dem von H errn B e rn h ard t erw ähnten Roheisen aufgefallen, daß dieses fü r das Thom asverfahren durchaus nich t v e r
w endbar ist. E in E isen m it einem so hohen Siliziumgehalt kann m an nich t als ein Thom asroheisen ansprechen. D aher w ar der Gedanke richtig, das Thomasw erk in K önigshütte abzureißen und dafür ein S ie m e n s - M a r t in -Verfahren einzu
führen. W enn auf einem rheinisch-westfälischen H ü tte n werk die Bedingungen die gleichen w ären wie in K önigshütte, so w ürden die Eachgenossen w ahrscheinlich ebenso Vor
gehen. Aber nachdem das Thom asverfahren in den letzten Ja h re n außerordentlich große F o rtsc h ritte sowohl in w irtschaftlicher als auch in q u a litativ er H insicht gem acht h a t, läß t sich nich t ohne w eiteres sagen, es sei durch das R oheisen-Erz-V erfahren ü b erholt worden.
O berhüttendirektor F. B e r n h a r d t : Ich b itte , mich nich t m ißzuverstehen. Die V erhältnisse auf der Königs
h ü tte m u ß ten uns notgedrungen zum N eubau eines Siemens-M artin-W erkes un d nich t zum N eubau eines Thomaswerkes führen. Meine heutigen Vergleiche und B erechnungen fü r den Nachweis der W ertigkeit des Siemens-M artin- und T hom asverfahrens beruhen aber nich t auf dem oberschlesischen, sondern auf dem w est
fälischen Roheisen.
O berhüttendirektor F. B e r n h a r d t 1): D en dan k en s
w erten Ausführungen, die bei d er m einem B ericht folgen
den Aussprache von verschiedenen Seiten gem acht wurden, entnehm e ich nich t ohne gewisse G enugtuung, daß auch in den letz te n Ja h re n und M onaten auf dem G ebiete des Siemens-M artin-Schmelzens hinsichtlich A rbeitsverfahren und Ausbildung des Ofenbaues F o rtsc h ritte gem acht wurden. W egen anderer dringlicheren Aufgaben w ar es m ir leider nich t möglich, sie im einzelnen so eingehend zu
verfolgen, daß ich sie fü r m eine A rbeit h ä tte verw erten können Diese F o rtsc h ritte bestätigen m eine zum Aus
druck gebrachte Zuversicht, daß wir im Siemens-M artin- V erfahren in steigendem Maße eine M öglichkeit der S tahl
erzeugung gewinnen, die auch m it dem im m er m ehr ver
feinerten T hom asverfahren an vielen Stellen in w irtschaft
lichen W ettbew erb tre te n kann, wo m an es frü h er vielleicht nich t fü r möglich gehalten h a t. E s ist sicherlich ein Vor
teil, sozusagen zwei Eisen im F euer haben zu können, wenn d a m i t auch höhere Ansprüche an die E ntschlußkraft und das V erantw ortungsgefühl g estellt werden, sobald es zu entscheiden gilt, welches d e r beiden Eisen schließlich u n ter den H am m er genomm en, d. h. welches der Verfahren gew ählt w erden soll. E s lag d a h er auch nich t im Sinne m einer Ausführungen, die übrigen Stahlerzeugungs
verfahren zugunsten der K önigshütter Arbeitsweise herabzusetzen, und ich bin der erste, der das Eisen- und Stahlw erk Hoesch zur B ehebung der frü h er unb estreit
baren Schw ierigkeiten bei d er Schlackenw irtschaft und W itkow itz zu den von H errn R o tte r m itgeteilten schönen Betriebsergebnissen beglückw ünscht. F ü r das Königs
h ü tte r V erfahren beanspruche ich n u r die Anerkennung, daß es auf G rund langw ieriger, sorgfältiger U ntersuchungen als das den örtlichen Roheisen- und Betriebsverhältnissen angem essenste anzusprechen ist, und daß seine Anwendung auf anderen, u n te r günstigeren U m ständen arbeitenden W erken zum indest nich t schlechter als die je tz t d o rt ge
ü b te Arbeitsweise abschneiden w ürde. F ü r mich ist es jedenfalls außer allem Zweifel, daß wir in K önigshütte nach unserer Arbeitsweise m it denselben B etriebsm itteln, d. h. vier großen K ippöfen, ohne Schw ierigkeit dieselben Ergebnisse erzielen w ürden wie W itkow itz, wenn uns unsere A bsatzverhältnisse ü b e rh au p t diese hohen E r zeugungsziffern erlaubten, un d w enn uns ein so gutartiges R oheisen, wie es W itkow itz zu v erarb eiten h a t, zur Ver
fügung stände. U n ter diesen beiden Voraussetzungen k önnten auch w ir ohne w eiteres den Roheisensam m ler ausschalten, das R oheisen u n m ittelb a r vom Hochofen in zwei Voröfen übernehm en, daselbst kontinuierlich vor
frischen, und in zwei Fertigöfen kontinuierlich fertig
schmelzen. N u r in der Zeit der N euzustellung eines der Oefen m u ß te sein P a rtn er nach dem gewöhnlichen Talbot- verfahren arbeiten. Diese V oraussetzungen fehlen jedooh;
eine gewisse B eschränkung der Erzeugungsm enge und die Beschaffenheit unseres R oheisens haben uns auf die be
sondere A usgestaltung unserer Arbeitsweise geführt, für die ich tro tz aller E inw ände auf jeden F a ll noch den Vorteil in A nspruch nehm en m uß, d aß das Fertigschm elzen unter einer zw eiten phosphorärm eren Schlacke, wie sie die Tei
lung des Frischvorganges m it sich brin g t, bei der Erzeu
gung von H a rtstäh len eine größere Gewähr fü r aie Ver
meidung der in jedem S tahlw erk unausbleiblichen A na
lysenüberraschungen b ietet.
Ein neues Universal- Di fferential-Dilatometer .
Von H a n s E s s e r und P a u l O b erh o ffer.
dem E isenhüttenm ännischen I n s titu t der Technischen H ochschule Aachen.]]
Arbeitsweise u n d Versuchsführung. Bestimm ung des wahren Ausdeknungs- Magnetische und elektrische Messungen. Zusammenfassung.)
[M itteilung aus ( Beschreibung des Dilatometers.
Icoeffizienten.
D as Universal-Differential-Dilatometer dient zur Untersuchung der dilatometrischen, magne
tischen und elektrischen (elektrischer Leitwiderstand und thermoelektrische Kraft) Eigenschaften von Metallen und Legierungen bei höheren Temperaturen (bis 1100°). Die Gesamtanordnung ist aus Abb. 1 ersichtlich. Die Apparatur ist auf einer aus Winkel
eisen errichteten optischen Bank angeordnet, deren mittlerer, turmförmig ausgebauter Teil zur Befesti
gung der erschütterungsfreien Aufhängevorrichtung des Dilatometers dient. Diese Vorrichtung besteht a,us einem an vier Federn aufgehängten starren Ge
hänge, dessen wagerechte und senkrechte Schwingun
gen durch besonders angeordnete Kupferflügel in einem mit Oel gefüllten Behälter gedämpft werden.
Oeldämpfung und federnde Aufhängung sichern voll
kommene Erschütterungsfreiheit des Instrumentes, d. h. Ausschaltung aller äußeren Störungen auf das Arbeiten des Apparates während der Dauer eines Versuches. Abb. 1 zeigt ferner, daß Ofen, Kamera und Lichtquelle auf Schienen verschiebbar sind.
Abb. 2 zeigt das eigentliche Dilatometer. Das Dilatometergehäuse besteht aus 5 mm dicken Messing
platten, die mit der 10 mm starken Grundplatte
4. F e b ru a r 1926. E in neues Universal-Drffereniial-DHatometer. S tah l un d E isen. 143
Abbildung 1. (Jesam tanordnung des U niversal-D ifferential-D ilatom eters,
fest verschraubt sind. Drei Nivellierschrauben
gestatten es. das Dilatometer mittels der Libelle 1 auszurichten. In dem magnetischen Feld des Huf
eisenmagneten m aus Wolframstahl bewegt sich die mit einem planparallelen, oberflächlich versilberten Spiegel s versehene Galvanometerspule d. die an einem Bronzeband aufgehängt ist. Die Stromzufüh- rung erfolgt durch die in der Grund- bzw. Deckel
platte angebrachten, vom Gehäuse isolierten Kontakt
schrauben a,, a ä und g, von denen die letztere zur Einregelung des Galvanometerspiegels verstellbar ist.
Die Stromzufflhrungsklemmen ax und aä stehen durch Kupferbügel, die in Quecksilbernäpfchen eintauchen.
mit der zu messenden Stromquelle in Verbindung.
In den Seitenwänden des Gehäuses befinden sich die beiden Hülsen b und k, von denen die erstere zur Abblendung von Nebenlicht eine Blende enthält und gleichzeitig zur Aufnahme von Linsen verschiedener Brennweiten eingerichtet ist, während die letztere einen vollkommen lichtdichten Abschluß der Kamera mit dem Dilatometer gewährleistet.
Arbeitsweise und Versuchsführung bei differential- dilatom etrisehen U ntersuchungen.
In den einseitig zugeschmolzenen Quarzröhrchen Q! und Q, (Abb. 3), die in der Büchse D fest ein?e- kittetsind.ruhen die
beiden Versuchs- stäbchen, derenLän- genänderungen bei Durchlaufen von Temperaturinter
vallen durch die Quarzstäbchen s, und s2 auf die Bol
zen Al und A. über
tragen werden.
Diese Bolzen sind in dem Dilatometer
kopf K mit geringem Spiel geführt und über
tragen ihre Bewegung auf die beiden Hebel H, und H 2, die in den Punkten B1; B, und B3 in Spitzen gelagert sind und in den Punkten P l5 P 3 mit der Spiegelplatte B in Verbindung stehen. Eine kleine an dem Kopf K und der Spiegelplatte K be
festigte Feder sichert eine feste Verbindung der Schräubclien ?!
und P3 mit den beweglichen He
beln H, und H, und von P, mit dem festen Punkt. Die Verbin
dungslinien P
jP
jund P P j schlie
ßen einen rechten Winkel mit
einander ein.
Die Bolzen A t und A» sind an den den Probestäbchen zuliegen
den Enden mit Bohrungen ver
sehen. in denen die Quarzstäb
chen s, und s2 gelagert sind. Um der Spiegelplatte eine genaue Führung zu sichern und ein Ab
gleiten von den Stützpunkten zu verhindern, wurde der Auflager
bolzen des Punktes P, mit einer kleinen Vertiefung und der des Punktes P 2 mit einer schmalen Nut versehen. Als Spiegel dient ein kleines unter 45° zur Spiegelplatte geneigtes Beflexions- prisma.
Wie aus Abb. 3 erhellt, vereinigt der neue Univer
salapparat zwei Dilatometer in einem Kopf. Befindet
A bbildung 2. D ilatom eter-G ehäuse.
A bbildung 3. K opf des U niversal-D ifferential-D ilatom eters.
sich die Dilatometerbüchse D in der Mitte des Kopfes, so werden die Ausdehnungen der Probestäbchen un
mittelbar auf die Punkte P l5 P 3 übertragen; befindet sie sich dagegen in der seitlichen Stellung, so werden die Längenänderungen im Verhältnis 1 : 4 übersetzt.
Man ist somit in der Lage, sehr kleine Längenände-
unu uiSun.iopuiHioSuurx
144 S tahl un d Eisen. E in neues TJ niv er sal-Di / / ei entictl-D iloioi rielei. 46. Jah rg . In r. 5.
rungen stark zu vergrößern und photographisch auf
zunehmen.
Die Lichtquelle besteht aus einer kleinen Einfaden- lampe von 6 V Spannung. Die Lampe ist lichtdicht gekapselt. Das Strahlenbündel fällt durch die im Boden des Lampengehäuses angebrachte 1 mm große Oeffnung auf die darunter befindliche Blende, deren Größe verschieden gewählt werden kann.
Als Heizelement dient ein bifilar gewickelter Chromnickeldrahtofen, der, auf einem in der Höhe verstellbaren Schlitten befestigt, sowohl in seiner Achse als auch senkrecht dazu zu bewegen ist. Um im Ofen eine Zone von rd. 70 bis 80 mm konstanter Temperatur zu erhalten, wird bis zu Temperaturen von 1100° eine Nickelhülse in das Porzellanrohr ein-
Abbildung 4. T em peratur—Ausdehnung von reinem Eisen.
geschoben. Der Abschluß des Ofens erfolgt durch eine Metallkappe, die mit Asbest ausgekleidet ist und entsprechende Bohrungen zur Einführung des Ther
moelementes besitzt.
Die Versuchsführung gestaltet sich folgender
maßen. Nachdem man die beiden Dilatometer
stäbchen1) in die Quarzröhrchen eingeschoben (Ver
gleichsstab im oberen, Probestab im unteren Röhrchen) und die an beiden Enden ebengeschliffenen Quarzstäbe eingelegt hat, verschraubt man die Büchse mit dem Dilatometerkopf, setzt letzteren in das Gehäuse ein und schließt den Lampenstromkreis. Der Lichtstrahl fällt durch die Blende auf das Reflexionsprisma, von dort durch die Linse auf das Prisma P, und wird von diesem auf das Prisma P 2 der Spiegelplatte reflektiert. Bei differential-dilatometrischen Unter
suchungen gibt es zwei Möglichkeiten, eine Kurve
l ) Ausbildung der Proben siehe St. u. E. 45 (1925)S. 888.
aufzunehmen. Die erste Möglichkeit ist die, den Licht
punkt auf eine photographische Platte einwirken zu lassen. Man schaltet zu diesem Zweck den Gal vanometerspiegel S unter 45° zur Dilatometerachse geneigt in den Strahlengang ein und fängt den leuch
tenden Punkt auf der Mattscheibe der Kamera auf.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, den vom Gal
vanometerspiegel ausfallenden Lichtstrahl auf einem besonders konstruierten, mit Bromsilberpapier be
spannten Kameragestell aufzufangen. Durch diese letzte Möglichkeit ist man in der Lage, sich von der Plattengröße vollkommen unabhängig zu machen.
Es lassen sich Werkstoffe untersuchen, bei denen Ausdehnungsabweichungen von bedeutender Größe auftreten, oder bei denen bei mehrmaliger Erhitzung und Abkühlung kontinuierlich wachsende oder sin
kende Volumenänderungen vor sich gehen2).
Nachdem man den Chromnickeldrahtofen zur Achse des Dilatometers zentriert hat, schiebt man ihn über die beiden Quarzstäbe, so daß sie sich in der Mitte des Ofens befinden.
Für die Auswertung einer Differential-Dilatations- Temperaturkurve ist die Kenntnis des Mechanismus des Apparates erforderlich, der an den folgenden drei Fällen erläutert werden soll.
a.) Bei g le ic h e n A u s d e h n u n g s k o e ffiz ie n te n der zu u n te r s u c h e n d e n W e rk s to ffe u n d Fehlen von d is k o n tin u ie r lic h e n V o lu m e n ä n d e ru n gen werden sich Vergleichs- und Probestab mit stei
gender Temperatur — Voraussetzung ist konstante Temperatur über die ganze Länge der Stäbe — gleich
mäßig ausdehnen, d. h. der Lichtpunkt wird auf der photographischen Platte von rechts nach links wan
dern und 'eine wagerechte Gerade auf zeichnen. Die Länge der Geraden gibt einen Maßstab für die Größe der Ausdehnungen der Proben und damit einen solchen für das durchlaufene Temperaturgebiet.
b) Bei vom V e rg le ic h s k ö rp e r v e rs c h ie d e nem A u s d e h n u n g s k o e ff iz ie n te n des P ro b e k ö rp e rs u n d F e h le n v on d is k o n tin u ie rlic h e n V o lu m e n ä n d e ru n g e n wird der Lichtpunkt mit steigender Temperatur nicht wagerecht auf der photographischen Platte, sondern in einem bestimm
ten Winkel (der Winkel bildet ein Maß für die Ver
schiedenheit der Ausdehnungskoeffizienten) zur Wage
rechten nach unten oder nach oben verlaufen, je nachdem der Ausdehnungskoeffizient des Probestabes kleiner oder größer ist als der des Vergleichsstabes.
Je flacher die Kurve zur Wagerechten verläuft, um so weniger sind die Ausdehnungskoeffizienten von
einander verschieden; je größer dagegen der mit der Wagerechten gebildete Winkel ist, um so größer ist die Verschiedenheit der Ausdehnungskoeffizienten.
Der gewählte Vergleichswerkstoff ist dann für diese Untersuchung ungeeignet.
c) Bei vom V e rg le ic h s k ö rp e r v e rs c h ie d e nem A u s d e h n u n g s k o e ffiz ie n te n des P ro b e k ö rp e rs u n d e in e r d is k o n tin u ie r lic h e n V olu
m e n ä n d e ru n g des l e t z t e r e n wird der Lichtpunkt
Vgl. O b e r h o f f e r u n d P i w o w a r s k y : Ueber das W achsen von Gußeisen. St u E . 45 (1925) S. 1173.■i. F e b ru a r 1926. E in neues Universal-Differenlial-Düatometer. S tahl u nd Eisen. 145
auf der photographischen Platte bis 700°, wenn wir
annehmen, daß bei dieser Temperatur die Volumen
änderung stattfinden soll, unter einem gewissen Winkel zur Wagerechten, kurz oberhalb 700° senk
recht nach oben oder nach unten verlaufen, je nach
dem die Volumenänderung positiv oder negativ ist;
nach dem Ausklingen der Unregelmäßigkeit in der Ausdehnung lenkt er wieder in seine ursprüngliche Richtung ein. Bei der Abkühlung wird sich der ganze Vorgang rückwärts vollziehen. Theoretisch müßten also Erhitzungs- und Abkühlungskurve zusammen
fallen. Praktisch liegen die Verhältnisse meist so, daß die beiden Kurven mehr oder minder parallel zueinan
der verlaufen, was auf verschiedene Erhitzungs- bzw.
Abkühlungsgeschwindigkeit, irreversibele Vorgänge im Werkstoff, Verziehen der Probestäbe usw.
zuriickzuführen ist.
rung des Probe
stabes bei Durch
laufen eines Tem
peraturgebietes festgehalten.
Dies geschieht auf folgende Weise: Der zu
untersuchende Probestab wird in das untere Quarzröhrchen Q2 des Dilatome
terkopfes (Abb.
3) eingelegt und seine Längenän- deruns; bei Er-
Abbildung 6. Audion- G leichrichter.
L ? 1 l i - / /
Abbildung 5. V ersuchsanordnung u nd Schaltung fü r m agnetische Messungen.
Meistenteils kommt der letzte Fall lür dilatome- Länge ein Maß trische Untersuchungen in Frage, da mit dem Dilato
meter gerade die Ausdehnungsvorgänge festgestellt werden sollen, die diskontinuierlich verlaufen und in der Mehrzahl auf Phasenumwandlungen im Werkstoff zurückzuführen sind3). Fall a findet bei der Eichung Anwendung, indem man zwei Stäbe gleicher Abmes
sung aus dem Vergleichswerkstoff in die Quarzröhr
chen des Dilatometerkopfes einlegt und den Verlauf der Kurve auf der photographischen Platte beob
achtet und mit den Aufzeichnungen eines geeichten Thermoelementes vergleicht.
Bestim m ung des wahren A usdehnungskoeffizienten.
Während man bei der Differential-Dilatations
messung den Unterschied der Längenänderungen von Probe- und Vergleichsstab in Abhängigkeit von der Temperatur verfolgt, wird bei der Untersuchung der thetmischen Ausdehnung die absolute Längenände-
3) Vgl. E s s e r und O b e r h o f f e r : Zur K enntnis der binären Systeme E isen-Silizium , E isen-Phosphor und Eisen - M angan; Ber. W erkstoffaussch. V. d. Eisenh.
69 (1925). W eitere U ntersuchungen an reinem Eisen siehe St. u. E . dem nächst.
!. W echselstrom -Indikator.
hitzung bzw. Abkühlung auf die Spiegelplatte übertragen.
Der von dem Prisma P 2 der Spiegelplatte reflektierte Lichtstrahl fällt auf den Gal
vanometerspiegel S und wird von diesem auf die photogra
phische Platte geworfen. E r
fährt der Probestab eine be
stimmte Längenänderung, so beschreibt der Lichtpunkt eine Senkrechte, die in ihrer ein
Maßfür’ die Ausdehnung der Probe gibt. Das die Temperatur der Probe anzeigende Thermoelement wird in den Galvanometerstrom
kreis eingesetzt. Die auf diese Weise erhaltene Ausdehnungs-Temperatur-Kurve bietet die Mög
lichkeit, für jede Temperatur den wahren Aus
dehnungskoeffizienten eines Werkstoffes zu bestim
men, wenn man die durch die Ausdehnung des Quar
zes hervorgerufenen Fehler durch Eichung mittels eines Stoffes von bekanntem Ausdehnungskoeffizien
ten in Anrechnung bringt. Abb. 4 zeigt eine mit dem Universal - Differential - Dilatometer aufgenommene Temperatur-Ausdehnungs-Kurve von reinem Eisen, bei der A3 kurz oberhalb 900° deutlich in Erscheinung tritt, während A 2 bei rd. 770° nur sehr schwach an
gedeutet ist.
Untersuchung der m agnetischen Eigenschaften.
Bei der Untersuchung der Permeabilität eines Werkstoffes in Abhängigkeit von der Temperatur wird die Temperatur durch die Ausdehnung des Vergleichsstabes gemessen, während die magnetische Intensität auf das Galvanometer übertragen wird.
v 19
146 S tahl un d Eisen. E in neues JJnivcTS(il-DiffeTe7itüil~Dilcitomeie>. 46. Jah rg . N r. 5.
Versuchsanordnung und Schaltung sind aus Abb. 5 zu ersehen. Zwei Quarzröhrchen, von denen das eine die ellipsoidförmig ausgebildete Probe P des zu untersuchenden Werkstoffes, das andere die Vergleichslegierung V enthält, sind in der Mitte eines bifilar gewickelten Chromnickeldrahtofens orientiert, der von einem in wagerechter Richtung geschlitzten und isolierten Kupferkühlmantel Iv umgeben ist. Ofen und Kühlmantel sind von der Primärspule und Sekundärspule B, umgeben. Die beiden Spulen B3 und B4, von gleichen Abmessungen und gleicher Windungszahl wie B, und B„. dienen zum Ausgleich. Der Grundgedanke des Verfahrens ist folgender: Die Primärspulen Bj und B3 werden von einem konstanten Wechselstrom I durchflossen, der im Innern der Spulen ein magnetisches Feld er
zeugt, dessen Stärke dem Induktionsstrom proportio
nal ist. Durch das magnetische Feld wird in der Probe, die zur Verringerung der entmagnetisierenden Kraft tionsfluß <I> erzeugt, der seinerseits in der
Sekundärspule B, einen bestimmten Strom I2 hervorruft. Der Induktionsfluß (I> ist bei konstantem Primärstrom und damit
sind. Der Metallfaden wird erhitzt und erzeugt in den Thermoelementen einen der jeweiligen Größe des Wechselstromes proportionalen Gleichstrom, der zum Galvanometer geleitet wird. Der Widerstand des Fadens beträgt rd. 10 Q.
Untersuchung der elektrischen E igenschaften.
1. T h e r m o e le k tris c h e K ra f t. Um das thermo
elektrische Verhalten eines Metalles bei höheren Temperaturen zu untersuchen, wird der in Drahtform vorliegende Werkstoff mit einem Platindraht ver
schweißt und durch eine im unteren Quarzrohr Q2 (Abb. 3) angebrachte seitliche Oeffnung in eine im Vergleichsstab befindliche kleine Bohrung eingeführt.
Die elektromotorische Kraft des Elementes wird auf das Galvanometer übertragen. Die Temperatur wird durch die Ausdehnung des Vergleichsstabes gemessen.
2. E le k tr is c h e r L e itw id e r s ta n d . Das erste Verfahren beruht darauf, daß der Spannungs
abfall an den Enden eines von einem konstanten
fV7£/sH4 = Widerstände . B=ßaterie G-Ga/ranometer
A bbildung 8. Schaltanordnung zur U n ter
suchung des elektrischen Leitw iderstandes.
w ,
A bbildung 9.* Schaltung un d A nordnung fü r W id erstan d s
untersuchungen .
bei konstanter Feldstärke ip der Permeabilität u.
des Untersuchungsstoffes proportional:
d) = ¡X. § . K.
Aus der Tatsache, daß der im Sekundärkreis in
duzierte Strom I 2 ebenfalls der Permeabilität ¡x und damit auch der Induktion 33 der Probe proportional ist, folgt, daß jede Veränderung des im Sekundärkreis fließenden Stromes von einer Aenderung der Perme
abilität bedingt ist, und daß man durch Beobachtung des Sekundärstromes gleichzeitig den Verlauf der Permeabilität verfolgen kann.
Um den im Sekundärkreis induzierten Wechsel
strom in Gleichstrom umzuformen, wurden zwei Ver
fahren zur Anwendung gebracht.
1. G le ic h ric h te n d u r c h K a th o d e n rö h re . Die glühende Kathode der sogenannten Kathoden
röhre (Abb. 6) hat die Eigentümlichkeit, von einem Wechselstrom nur die Wechsel durchzulassen, bei denen die Glühkathode negativ geladen ist. Die anderen Wechsel werden abgedrosselt.
2. G le ic h ric h te n d u rc h W e c h s e ls tr o m in d i
k a to r (Abb. 5, punktierter Stromkreis). Der Wechsel
strom des Sekundärkreises durchfließt im Gleich
richter (Abb. 7) einen dünnen Metallfaden, mit dem vier Thermoelemente elektrisch isoliert verbunden
Strom durchflossenen Leiters gemessen und in Ab
hängigkeit von der Temperatur mit dem Dilato
meter registriert wird. Die Probe wird entweder U- oder spiralförmig ausgebildet und in die Ofenzone konstanter Temperatur gebracht. Die Zu- und Ab
leitungsdrähte werden mit der Probe hart verlötet, so daß eine gute Verbindung gesichert ist.
Das zweite Verfahren ist auch als Differential
verfahren zu benutzen und hat den Vorteil der größeren Empfindlichkeit. In dem in Abb. 8 darge
stellten Stromkreis sind w, und w2 zwei im Verhältnis zu den gleich großen Widerständen W sehr kleine Widerstände. Sind wL und w2 ebenfalls gleich, so wird durch das Galvanometer kein Strom fließen. Ein kleiner Unterschied von w3 und w2 ruft in der Brücke einen Strom hervor, dessen Größe —- wenn G den Galvanometerwiderstand und J die Batteriestrom
stärke bedeuten —- sich berechnet zu:
_ w , - w 2 R + G
