Stahl und Eisen, Jg. 56, Heft 26

STAHL UND EISEN

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

H erau sgeg eb en vom V erein deutscher E isen h ü tten leu te G e le ite t v o n D r.-Ing. D r. m ont. E. h. O . P e t e r s e n

unter verantwortlicher Mitarbeit von Dr. J. W. Reichert und Dr. W . Steinberg für den wirtsdiaftlichenTeil

H E F T 2 6 25. J U N I 19 3 6 56. J A H R G A N G

U eber die Windannahme der Düsenstöcke.

Von A dam H o lsc h u h in Völklingen.

[B ericht N r. 152 des Hoohofenaussohusses des Vereins deutscher E isen h ü tten leu te1).]

(Einrichtung zur Ueberwachung der W indannahme der Formen. Folgerungen fü r den Betrieb. Strömungsverhältnisse vor den Formen bei verschiedenen Formenarten. Ausbildung der Oxydationszone vor den Formen. Zusammenhänge zwischen

Gestellgaszusammensetzung und Strömungsgeschwindigkeit.)

Z ahlreiche Untersuchungen über die Vorgänge im Hoch­

ofen haben zu der heute wohl allgemein anerkannten Ansicht geführt, daß die Voraussetzung eines wirtschaftlich und technisch vollkommenen Hochofenbetriebes eine gleich­

mäßige Verteilung des Gases über den ganzen Ofenquer­

schnitt ist. Vor allem wird die Gasströmung und Verteilung durch die Art der Begichtung beeinflußt und so eine Ein­

wirkung auf den Ablauf der Reduktionsvorgänge herbei­

geführt. Anderseits ist aber ebenso wichtig, daß der Wind durch die Formen gleichmäßig auf den Gestellquerschnitt verteilt wird; denn zweifellos stehen verschiedene Erschei­

nungen im Ofengang in ursächlichem Zusammenhang mit Unregelmäßigkeiten der W in d v e r te ilu n g im G estell.

Bei früheren Versuchen, die Windmenge zu messen, die durch jeden einzelnen Düsenstock dem Ofen zugeführt wird, zeigte sich, daß behelfsmäßige Meßvorrichtungen keine zu­

verlässigen Ergebnisse brachten. So hat man den Druck­

verlust vor und hinter einem Krümmer der Düsenstöcke be­

stimmt und konnte nun die Windannahme der einzelnen Formen annähernd miteinander vergleichen. Das Ver­

fahren ist aber ungenau und sehr wenig zuverlässig, weil die Strömungen in den Krümmern und ausgemauerten Rohren ungleichmäßig sind.

Auf eine Anregung aus dem Hochofenbetrieb der Mannes- mannröhren-Werke haben die R ö c h lin g s c h e n E is e n - u n d S ta h lw e r k e die Meßeinrichtung weiter ausgebaut.

Da einzelne Hochöfen noch sehr hoch liegende Ringleitungen haben, war es möglich, S ta u r ä n d e r in die Verbindungs­

stücke zwischen Ringleitung und Düsenstöcken einzubauen und so einwandfreie Messungen durchzuführen. Abb. 1 zeigt die gewählte A n o rd n u n g d e r S ta u s c h e ib e in dem un­

gefähr 4 m langen Verbindungsrohr. Der Durchmesser dieses ausgemauerten Rohres ist genügend groß, so daß die Blendenöffnung der aus hitzebeständigem Stahl angefertig­

ten Stauscheibe noch etwas größer gehalten werden konnte als die Rüsselweite der Formen. Nach dem Einbau wurden die Meßstellen mit den beiderseitigen Heißwindrohren durch Schlackenwolle isoliert. Die Anzeigegeräte, gewöhn­

liche U-Rohre, sind für sämtliche Meßstellen in einem

i) V orgetragen in der S itzung des U nterausschusses fü r H ochofenuntersuchungen am 29. O ktober 1935 in Düsseldorf u n d in der S itzung der F ach g ru p p e H ochofen der E is en h ü tte Südw est am 13. N ovem ber 1935. — Sonderabdrucke sind vom Verlag Stahleisen m. b. H ., Düsseldorf, Postschließfach 664, zu beziehen.

96 26.5#

Sammelkasten in der Nähe des Ofens untergebracht worden und stehen durch dünne Kupferrohre mit den Stauscheiben in Verbindung. Die Oefen mit 4,80 m Gestelldurchmcsser

Umfang. Die beiden Formen über dem Stichloch, Nr. 1

und Nr. 16, sind gestopft ( Abb. 2) ; im übrigen sind k o n isc h e

und V e n tu rif o rm e n abwechselnd eingebaut derart, daß

726 S ta h l u n d Eisen. A . Holschuh: Ueber die Windannahme der Düsenstöcke. 56. Ja h rg . N r. 26.

die konischen Formen gerade, die Venturiformen ungerade Nummern haben. Die konischen Formen haben 180 mm Rüsselweite, die Venturiformen bei einem Durchmesser der engsten Oeffnung von ebenfalls 180 mm eine Rüssel­

weite vorne von 250 mm.

Bei Beobachtung der Messung der einzelnen Windmenge war auffallend, daß die Venturiformen durchweg eine um etwa 20 % größere Windmenge annahmen als die konischen Formen. Außer diesem Ergebnis hat die Einzelmessung

den fü r den O fe n b e trie b w ic h tig e n V o rte il, daß sie die F e s ts te llu n g e rm ö g lic h t, ob d er O fen an e in z e ln e n S te lle n des U m fan g s m eh r o d e rw e n ig e r W in d a n n im m t. Dadurch lassen sich zweifellos einseitige Ansätze und Schiefgehen des Ofens rechtzeitig und sicher feststellen. Nähere Beobachtungen konnten hierüber noch nicht gemacht werden, da der Ofen erst zu kurze Zeit in Betrieb war und keine solchen Störungen hatte,

sondern einwandfrei ohne Stauchen ging. Man könnte annehmen, daß diejenigen Formen den mei­

sten Wind bekommen, die der Einführung der Heißwindleitung in die Ringleitung am nächsten liegen; das ist aber nicht der Fall. Die Ringleitung des untersuchten Ofens hat zwei Zuleitungen, jeweils eine über den Formen 6 und 11. Diese wur­

den versuchsweise abwechselnd in Betrieb ge­

nommen ; dabei zeigte sich keinerlei Unterschied in der Windannahme der Formen. Die in Abb. 2 fest­

gehaltenen Anzeigen der einzelnen Formen haben allerdings auf der dem Stichloch abgekehrten Ofen­

seite etwas geringere Werte als auf den beiden Sei­

ten. Der Ofen hat zwei Schlackenformen, die beiderseits um 90° zum Stichloch versetzt sind. Ob diese Lage der Schlackenformen mit zu der stärkeren Windannahme etwas beiträgt, soll dahingestellt sein; es sei aber nur an die Ansicht erfahrener Meister erinnert, „daß eine Schlackenform eben­

soviel wert ist wie eine blasende Windform“ . Dieser geringe Unterschied in der Windannahme ist allerdings nicht immer zu sehen.

Auch im kleinen geben die U-Rohre ein deutliches Bild von der G e s te lla rb e it. Wenn eine Form kalte Brocken oder Schlacke zeigt, geht sofort die Windannahme zurück.

Nimmt im Gegensatz dazu eine einzelne Form viel Wind an, so folgt auf diese Unregelmäßigkeit meist eine Verschlackung der Form. Bei den Venturiformen setzt sich vor die Ein­

strömung unten leicht etwas Schlacke fest, ohne daß es vom Düsenstockdeckel festzustellen ist. Die Windannahme geht dann sofort etwa auf die der konischen Formen zurück, auch wenn die Querschnittsveränderung nicht soviel aus­

macht.

Diese Messungen weisen auch auf die Möglichkeit hin, im Betrieb die einzelnen Formen ihrem Verhalten entsprechend zu behandeln und den Ofengang danach zu beeinflussen, beispiels­

weise durch Zusatz von kaltem Wind oder Drosselung der Windmenge oder auch Anreicherung des Windes mit Sauer­

stoff bei einzelnen Formen und in verschiedenem Maß.

In der verwendeten Anordnung sind noch die Drücke vor und hinter der Stauscheibe für sich an die einzelnen U-Rohre geführt. U n te rs c h ie d s m e s s u n g e n zwischen den

einzelnen Drücken vor der Stauscheibe haben aber ge­

zeigt, daß sie fast ganz gleich sind, was natürlich überall von dem Durch­

messer und dem Zustand der Ringleitung abhängt. Man könnte sie also auch in einem Sammelkasten zusam­

menfassen, an den Stand­

gläser für die einzelnen Gegendrücke angeschlossen werden; dadurch könnte die Uebersichtlichkeit wesent­

lich verbessert werden.

Mit Rücksicht auf die ver­

schiedene Windannahme der Venturiform gegenüber der konischen Form sei noch auf vor längerer Zeit von W. B a r t h 2) ausgeführte M o d ell­

v e rs u c h e eingegangen. Zur Untersuchung der S tr ö ­ m u n g s v e r h ä ltn is s e v o r v e rs c h ie d e n e n W in d fo r­

m en wurde ein Windkasten eingerichtet, der in kleinerem Maßstab dem Ausschnitt des Hochofengestells für je eine Form entspricht (Abb. 3). In diesen mit Normsand ge­

füllten Kasten wurden Holzmodelle von verschiedenen Formen eingebaut. Die Druckverhältnisse wurden an sehr vielen Stellen des gleichmäßigen Füllstoffes gemessen, indem von den Seiten und dem Boden des Kastens aus Kapillar­

röhren eingeführt wurden, die mit U-Rohren in Verbindung standen. In Abb. 4 sind die K u rv e n g le ic h e n D ru c k e s bei gleichbleibender Windmenge für die Venturiform, die konische Form und die Maulform nach S to e c k e r als E r­

gebnis dieser Untersuchungen dargestellt. Die Unterschiede sind nicht sehr deutlich, doch sieht man, daß bei der Venturi­

form der Druckabfall geringer ist als bei der konischen, da die Linie von + 100 mm W S weiter von der Formmündung entfernt liegt. Das Ergebnis ist durchaus erklärlich, weil die Venturiform größeren Ausblasequerschnitt h at und deshalb vor ihrer Mündung eine geringere Windgeschwindig­

keit herrscht. Diese Art der Untersuchung hat aber für Rückschlüsse auf die Gestellvorgänge keinen besonderen Wert, weil durch die chemischen Umsetzungen vor und

2) Z. angew. M ath. Mech. 14 (1934) S. 347/48.

Abbildung 2. Anzeigetafel fü r die W indm engen säm tlicher Düsenstöcke.

A bbildung 3. V ersuchskasten zur E rm ittlu n g des Druckabfalls vor verschiedenen W indform en.

25- J u n i 1936. A . HoUchuh: Ueber die W indannahme der Düsenstöcke. S tahl u n d Eisen. 727

unmittelbar über den Formen im Gestell eine starke Auflocke­

rung der Beschickung stattfindet und außerdem die Tempe­

ratursteigerung des Gestellgases die Strömung beeinflußt.

Ein V erg leic h d e r v e rs c h ie d e n e n F o r m a r te n un­

mittelbar im Gestell durch Abtasten der Oxydationszone

liehe Ausweitung der Oxydationszone bei der Venturiform auch in größerer Entfernung noch deutlich, was auch durch Beobachtungen von A. M ichel festgestellt wurde3).

Es wurde damals auch eine verschiebbare Blasform

(Abb 6) untersucht, die durch eine konische Form verscliie-

A bbildung 4. K u rv e n gleichen D ruckes vor verschiedenen W indform en (M odellversuche).

mit Proberohren ergab die in Abb. 5 wiedergegebenen Kurven gleichen Kohlensäuregehaltes bei der Venturi- und der konischen Form, beide am gleichen Ofen eingebaut und unter den gleichen Betriebsbedingungen. Daraus ist zu sehen, wie die hohen Kohlensäuregehalte vor der Venturi­

form in flacher linsenförmiger Anordnung liegen, während sie bei der konischen Form einen in der Blaserichtung länger gestreckten kegelförmigen Aufbau ergeben. In ungefähr 0 5 m Entfernung vor den Formen bestehen in der Achsen­

richtung fast keine Unterschiede mehr, dagegen ist die seit-

den weit in den Ofen vorgescho­

ben werden konnte, etwa nach Art der von A. Michel beschrie­

benen Kolben. Die lichte Weite dieser zylindrischen Einsatzfor­

men war 90 mm. Man hatte sich von diesen Formen eine leichte Be­

einflussung des Siliziumgehaltes von Gießereiroheisen verspro­

chen; im Dauerbetrieb ergaben sich aber zu große Schwierigkei­

ten, so daß man von der Einfüh­

rung abgesehen hat. Dagegen ist die verschiebbare Form besonders gut geeignet zur Abtastung der Oxydationszone. Dadurch, daß die Lage der Proberohrachse zu der Formenmündung unverändert bleibt, läßt sich eine Reihe gleich­

laufender Schnitte durch die Ver­

brennungszone legen, wie Abb. 7 zeigt. Die Kurven haben sich aus sehr vielen Analysenwerten klar und einwandfrei ergeben. Die Gebiete der h ö c h s te n Kohlen­

säuregehalte liegen hier wesent­

lichweiter von der Formmündung entfernt im Ofen, obgleich die gesamte kohlensäurehaltige Zone

nicht weiter reicht als bei den großen Formen (Abb. 5).

Winddruck und Windtemperatur waren in allen Fällen praktisch gleich. Die Ursache liegt in der verschieden großen A u s tr itts g e s c h w in d ig k e it des W in d e s aus dem Formrüssel. Die Nachrechnung hat ergeben, daß im engsten Querschnitt der konischen Form eine tatsächliche Windgeschwindigkeit von 62 m/s, im engsten Querschnitt der Venturiform eine solche von 75 m/s, in der kleineren verschiebbaren Form dagegen eine solche von 300 m/s

3) S tah l u. E isen 53 (1933) S. 1073/80.

A bbildung 6.

V erschiebbare Blasform.

728 S ta h l u n d Eisen. G. Striegan: Die Technik des Beschickens von Siemens- Martin-Oefen 56. Ja h rg . N r. 26.

Abbildung 7.

herrschte. An der erweiterten Mündung der Venturiform wurde eine Windgeschwindigkeit von 39 m/s ermittelt.

In den Düsenstöcken floß die Windmenge der konischen Form mit 42 m/s, der Venturiform mit 50 m/s, der ver­

schiebbaren Form mit 53 m/s; in den weiteren Zuleitungs­

rohren betrugen die entsprechenden Geschwindigkeiten 27 m/s, 33 m/s und 35 m/s. Die gesamte Ausdehnung der Oxydationszone ist also bei den drei untersuchten Formen­

arten ziemlich gleich. Die Höchstwerte der Kohlensäure­

gehalte liegen aber innerhalb der Oxydationszone um so weiter vom Formrüssel entfernt, je größer die Windaustritts­

geschwindigkeit ist.

Diese Feststellung führt weiter zu der Annahme, daß gleiche Kohlensäuregehalte im Gestellgas vor verschiedenen Formen unabhängig von deren Ausbildung bei sonst gleichen Koksverhältnissen und Betriebsbedingungen dort auftreten, wo gleiche Gasgeschwindigkeiten herrschen. Die tatsäch­

lichen Gasgeschwindigkeiten zwischen den Koksstücken lassen sich rechnerisch nicht ermitteln, weil mehrere wich­

tige Größen nicht meßbar sind, nämlich der wirklich zur

Verfügung stehende freie Raum, die Reibungsverhältnisse und die Temperaturen. Annahmen in dieser Richtung, die die tatsächlichen Verhältnisse stark verwischen würden, können leider auch nicht zu einer rechnerischen Ableitung verwendet werden, weil die Ablenkung des Gases nach den verschiedenen Richtungen unbekannt ist.

Z u sa m m e n fa ssu n g .

Messungen der Windmenge an jedem einzelnen Düsen­

stock werden beschrieben und es wird gezeigt, welche Vorteile diese Messungen für den Hochofenbetrieb haben. Modellver­

suche über die Windverteilung vor verschiedenen Formen­

arten werden besprochen, ebenso Betriebsversuche über die Ausdehnung der Oxydationszone vor den Formen. Es hat sich ergeben, daß bei drei verschiedenen Formen die Oxy­

dationszone ungefähr gleich weit in das Gestell hineinreicht, daß aber die seitliche Ausdehnung verschieden ist. Offenbar bestehen hier Zusammenhänge mit der Strömungsgeschwin­

digkeit derart, daß gleiche Kohlensäuregehalte an Stellen gleicher Gasgeschwindigkeit auftreten.

Die T echnik des Beschickens von Siemens-M artin-Oefen.

Von Dipl.-Ing. G eorg S trie g a n in Bobrek, O.-S.

[B ericht N r. 311 des Stahlw erksausschusses des Vereins d eu tsch er E isenhüttenleute*).]

(Beziehungen zwischen Einsatzzeit und Ofenleistung beim Roheisen-Schrott-Verfahren m it flüssigem Roheisen una Schrott-Kohle-Verfahren. Abhängigkeit von Einsatzdauer und Oesamtschmelzzeit bei Schmelzungen von gewöhnlichem Stahl.

Schrottbeschaffenheit und -Vorbereitung. Ofen- und Kranarbeitsplan. Richtlinien f ü r Einsetzen von Schrott und Roheisen.)

D ie Wirtschaftlichkeit eines Betriebes ist abhängig von der Leistungsfähigkeit seiner Einrichtungen. Die Lei­

stungsfähigkeit der einzelnen Einrichtungen selbst ist zwar in ihrem Höchstwert bestimmt, unterliegt jedoch im übrigen starken Schwankungen. Betrachtet man beispielsweise den Ofenbetrieb eines Stahlwerkes, so ist hier das erstrebens­

werte Ziel nicht die Normalleistung der einzelnen Oefen, sondern die überhaupt erreichbare Höchstleistung unter grundsätzlicher Berücksichtigung der zu erschmelzenden Stahlgüte und unter Vermeidung von wirtschaftlichen Ueberschneidungen, wie sie sich z. B. zwischen Bean­

spruchung der Ofenbaustoffe und Anspannung des Betriebes

*) V orgetragen in der Sitzung des A rbeitsausschusses am 12. D ezem ber 1935. — Sonderabdrucke sind vom Verlag S ta h l­

eisen m . b. H ., Düsseldorf, Postschließfach 664, zu beziehen.

ergeben können. Die Leistungsfähigkeit eines Stahlwerkes und überhaupt die Leistungsfähigkeit jedes einzelnen Sie­

mens-Martin-Ofens hängt von der Ofengröße und von den jeweiligen Betriebsverhältnissen ab, die ihrerseits wieder unter den gegebenen Voraussetzungen die Leistung je Ofen­

stunde in Abhängigkeit von der Schmelzdauer bedingen.

Unterteilt man nun den Werdegang des Stahles in die ein­

zelnen Arbeitsgänge: Einsetzen, Aufschmelzen, Ausarbeiten und Fertigmachen, so sind die Phasen Ausarbeiten und Fer­

tigmachen gleichsam qualitätsgebunden und erfordern ihre Zeit. Die Zeit des Ausschmelzens wird teilweise durch den Ofenzustand beeinflußt, ist im übrigen jedoch nichts anderes als die folgerichtige Auswirkung der Technik des Beschickens und wird im Zusammenhang mit der Dauer und A rt des Einset­

zens von entscheidendem Einfluß auf dieGesamtschmelzdauer.

0 0,7 0 ,2 0,3 O.V 0,S 7n 1 , i i i i_i____i_i________ i_i

G aszusam m ensetzung vor der verschiebbaren Blasform.

25. J u n i 1936. G. Striegan: Die Technik des Beschickens von Siemens-Martin-Oejen. S tahl u n d Eisen. 729

Aus diesen Erwägungen heraus sind eine Anzahl von Schmelzen in ihren Einsatzbedingungen untersucht worden, und zwar zunächst bei einer Arbeitsweise mit ungefähr 24 % flüssigem Roheisen und einer solchen nach dem Schrott- Kohle-Verfahren mit 8 % festem Roheisen. Für die an­

geführten Fälle wurde jedesmal der Durchschnitt von je 20 beliebig herausgegriffenen Schmelzen ermittelt; hierbei wurden, um möglichst genaue Werte zu erhalten und um jeden sonstigen Einfluß auf die Schmelzdauer auszuschalten, wie Bauzustand des Ofens, Stahlgüte, Verschlechterung der Schrottverhältnisse oder Aenderung der Roheisenanalyse, nur die Ergebnisse berücksichtigt von Schmelzen eines einzigen Ofens bei einem gewöhnlichen Stahl m it 0,40 bis 0,16 % C, die außerdem zeitlich in den letzten sieben Mo­

naten hergestellt worden sind.

Bei einem flü s s ig e n R o h e is e n s a tz von 2 4 % wur­

den folgende Zahlen festgestellt:

einer Arbeitsweise mit 24, 30 und 41 % flüssigem Roheisen sowie 8 % festem Roheisen mit Kohlungsmitteln. Dabei ergibt sich noch anschaulicher die Abhängigkeit der Schmelz­

dauer von der Einsatzzeit, die ganz eindeutig von entschei­

denderem Einfluß auf die Gesamtschmelzdauer ist als der flüssige Roheisenzusatz.

4100

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A n za h l ! E in s a t z - Z a h l der S c h m e lz ­ R o h e is e n - S c h m e lz ­ O fe n ­ der ! d a u e r S c h r o tt- d a u er s a tz g e w ic h t l e is tu n g

S c h m e lz e n | m in i m u ld e n m m % k g k g /h

20 155 | 70 404 23,2 63 800 9480

20 208 | 92 438 23,9 64 400 8820 1

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A n zah l E in s a tz - Z a h l der S ch m elz­ R o h e is e n ­ S ch m elz­ O fen­

der d a u e r i Schrott-1 d a u er s a tz g e w ic h t le is tu n g

i Schm elzen m in j m u ld en | m in % kg ^{k g /h}

20 215 1 92 466 9,3 64 300 8280

20 244 | 107 1 506 8 , 2 64 100 7590

Hiernach ergibt eine zusätzliche Einsatzzeit von 53 min, wie sie in Oberschlesien bei den schlechten Schrottverhält­

nissen durchaus an der Tagesordnung ist, eine verlängerte Schmelzzeit von 34 min. Hand in Hand geht damit ein Sinken der Stundenleistung um 660 kg von 9480 auf 8820 kg.

In der Tat sind bei dem Vergleich die Ergebnisse für die längere Einsatzzeit noch ungünstiger, wenn man berück­

sichtigt, daß die Ofenleistung an sich um so günstiger wird, je besser der Ofenfassungsraum ausgenutzt ist, und daß bei diesen Untersuchungen das durchschnittliche Schmelzge­

wicht bei den kürzeren Einsatzzeiten nur 63 800 kg gegen­

über 64 400 kg betrug.

Die Untersuchungen an Schmelzen, die nach dem S c h r o tt- K o h le - V e r f a h r e n m it 8 % fe s te m R o h ­ eisen hergestellt wurden, führten zu ähnlichen Ergebnissen, nämlich folgenden:

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Demnach zieht bei dieser Arbeitsweise eine Verlängerung der Einsatzzeit von 31 min ein Sinken der stündlichen Ofen­

leistung von 8280 kg um 690 kg auf 7590 kg bei einer ent­

sprechenden Verlängerung der Schmelzzeit um 40 min nach sich.

Beim Vergleich der Ergebnisse nach beiden Verfahren muß sich, entsprechend der Dauer der Gesamtschmelzzeiten bei den beiden angeführten Arbeitsverfahren, zwangsläufig eine Verlängerung der Einsatzzeit beim flüssigen Roheisen­

verfahren nicht so ungünstig auswirken wie eine solche beim Schrott-Kohle-Verfahren mit 8 % festem Roheisenzusatz.

Im ersten Falle ergibt die Verlängerung der Einsatzzeit von 53 min ein Sinken der stündlichen Ofenleistung um 660 kg gegenüber 690 kg bei dem zweiten Verfahren mit einer nur verlängerten Einsatzzeit von 31 min.

Eindeutig klar erscheint in beiden Fällen die unmittel­

bare A b h ä n g ig k e it v on E in s a tz d a u e r u n d G e s a m t­

s c h m e lz z e it. In diesem Sinne wurden nun die Betriebs­

ergebnisse sämtlicher Oefen, soweit es sich jedoch nur um die Erzeugung von gewöhnlichem Stahl handelte, untersucht.

In Abh. 1 sind die Ergebnisse dieser Untersuchungen schau­

bildlich zusanimengetragen, und zwar die Verlängerung der

S c h m

elzdauer in Abhängigkeit von der Einsatzzeit bei

SO W 00 60 700 7£0 7W 700 730 yer/änfferi/figäerSc/rme/zze/hnm/n

A bbildung 1. Schm elzdauer in A bhängigkeit von der Einsatzzeit.

» Hierdurch dürfte die Forderung nach möglichster Ver­

kürzung der Einsatzzeit ganz eindeutig begründet sein.

Die nun hierbei zu lösenden Fragen liegen einerseits auf rein maschinentechnischem Gebiet, anderseits, soweit die Arbeit des praktischen Hüttenmannes in Frage kommt, auf dem Gebiete der Arbeitsanordnung.

Mit der Inbetriebnahme größter Siemens-Martin-Oefen ist die Durchbildung der Einsatzkrane und Einsatzmaschinen Hand in Hand gegangen; diese haben in ihrer heutigen Form überhaupt erst die wirtschaftliche Inbetriebstellung der­

artig großer Ofeneinheiten ermöglicht. Hierzu gehören weiterhin die Magnetkrane und Einsatzmulden, deren Größe durch die Tragfähigkeit der Einsatzmaschinen und die Ab­

messungen der Ofentüren gegeben ist. Aufgabe des Betriebs­

mannes ist es nun, diese maschinellen Hilfsmittel weitest­

gehend wirtschaftlich zu nutzen und bei der Wichtigkeit einer kurzen Einsatzzeit durch klares Durchdenken und Durchbilden des Arbeitsvorganges „Einsetzen“ hier Best­

leistungen zu erreichen. Hierbei ergeben sich als Erforder­

nisse folgende Gesichtspunkte: Schrottvorbereitung, Ofen- und Krandisposition und das Einsetzen selbst.

Aus Gründen der Rohstoffbewirtschaftung darf nach Möglichkeit kein Gramm Abfalleisen verlorengehen. Das Schrottprogramm der einzelnen Werke, das in der Haupt­

sache durch dessen Lage im Zusammenhang mit dem Schrott­

aufkommen gegeben ist, muß auf jeden Fall bewältigt wer­

den. Zu diesem Schrottprogramm gehören in der Haupt­

sache, und zwar in mehr oder weniger wechselnden Anteilen:

Kernschrott, Späne und Schmelzeisen. Unter Kernschrott und Schmelzeisen lassen sich auch die auf den Werken an­

fallenden Walzwerksabfälle ohne weiteres einreihen. Zur Beurteilung der Schrottgüte wird man, abgesehen von den Mengenverhältnissen der eingehenden Schrottsorten, die Raumgewichte der eingehenden Schrottsorten zugrunde legen. Danach liegen die Schrottverhältnisse in Oberschle­

sien besonders schlecht. Das durchschnittliche Raumgewicht

im Anlieferungszustande beträgt z. B. auf der Julienhütte

0,8 t. Raumgewichte von 2,5 t im Anlieferungszustande

werden nur in den seltensten Fällen erreicht. Hierzu kom­

730 S ta h l un d Eisen. 0 . Striegan: Die Technik des Beschickens von Siemens-Martin-Oefen. 56. Ja h rg . N r. 26.

men recht häufig Schrottsendungen, die stark verschmutzt sind und schädliche Anhaftungen, wie Kesselstein, auf­

weisen. Kesselsteinhaltiger Schrott muß beispielsweise wegen seines hohen Schwefelgehaltes von der Verarbeitung überhaupt ausgeschlossen werden; hier lohnt der Aufwand für die Entfernung des Schwefels aus dem Bade in keinem Falle die Mühe und bleibt immer unwirtschaftlich.

Im allgemeinen soll der Schrott einsatzgerecht angeliefert oder, z. B. bei Schneideeisen, auf dem Werk einsatzgerecht vorbereitet werden, d. h ., der zu verarbeitende Schrott muß die Einsatzmulden dicht füllen, ohne über den Muldenrand herauszuragen. Durch zu große Schrottstücke, durch sper­

rigen Schrott oder durch sperriges Laden entstehen Zeit­

verluste dadurch, daß der Schrott derartig geladener Mulden bei der Aufnahme durch den Einsatzkran zum Teil wieder herausfällt und von Hand auf der Arbeitsbühne durch die Ofenbelegschaft zusammengeklaubt und wieder aufgeladen werden muß.

Auf der anderen Seite verursachen sehr hoch geladene Mulden und über den Muldenrand herausragende Schrott­

stücke einen starken mechanischen Verschleiß der Türpfeiler und bestimmter Gewölbeteile und verlangsamen darüber hinaus zwangsläufig ganz wesentlich das Arbeitsspiel der einsetzenden Krane. Bei Schmelzeisen, Blechabfällen und Spänen hat man durch Pressen und Paketieren der Forde­

rung nach dichten, schweren Einsatzmulden und damit flottem Einsetzen nachzukommen versucht. Das alleinige Verarbeiten von Schmelzeisen und Spänen in ihrem Ur­

sprungszustande wird immer auf Schwierigkeiten stoßen.

Alles in allem wird bei einem gemischten Schrottprogramm nur durch richtiges Gattieren aller zur Verfügung stehenden Schrottsorten ein Erfolg zu erzielen sein. Voraussetzung für die Möglichkeit des Gattierens überhaupt ist die über­

sichtlich getrennt vorzunehmende Einlagerung der ein­

gehenden Schrottsorten und eine anteilige Schrottbeliefe­

rung. Plötzliche, stark eingehende Schrottanlieferungen können niemals wirtschaftlich verarbeitet werden, besonders wenn die Einlagerungsmöglichkeiten des Werkes beschränkt oder erschöpft sind. Unter solchen Verhältnissen muß der Schrott verarbeitet werden, wie er von der Bahn zuge­

stellt wird; es liegt auf der Hand, daß die den einzelnen Stahlgüten und Oefen zustehenden Schrottsorten nicht voll ausgenutzt werden können, und daß unter Umständen hoch­

wertiger Schrott unter dem Druck der Forderung nach raschester Entladung zur Vermeidung von auflauf enden Bahnstandgeldern in gewöhnlichen Schmelzen zur Verarbei­

tung kommt. Auf der anderen Seite ist es unmöglich, Mengen von mehreren hundert Tonnen täglich eingehender Späne oder sonstigen minderwertigen Schrottes ohne die Möglichkeit einer getrennten Einlagerung wirtschaftlich zu verarbeiten. Grundsätzlich beherrscht der Qualitäts­

gedanke die Arbeit des praktischen Hüttenmannes, der nach Erfahrungsgrundsätzen jeder Schmelze den ihr zu­

stehenden Schrott vorbereiten und einsetzen läßt, und der bei der Forderung nach Mehrverarbeitung auch minder­

wertigen Schrottes jederzeit beliebig auf alle Schrottsorten zurückgreifen können muß, um durch entsprechendes Gat­

tieren auch bei der Verarbeitung schlechten Schrottes gute Einsatzmuldengewichte und damit gute Einsatzzeiten her­

auszuholen.

Der vorbereitete Schrott muß weiterhin einsatzfertig und greifbar in einer solchen Menge dem Betrieb zur Verfügung stehen, daß keine Störungen und damit Erzeugungsausfälle infolge Schrottmangels Vorkommen dürfen. Grundsätzlich werden die beladenen Schrottmulden dem Ofen gegenüber derart vorbereitet, daß zeitraubende Arbeitsspiele der Ein­

satzkrane auf das geringste Maß beschränkt bleiben. Weiter­

hin wird es hierbei Aufgabe einer durchblickenden Betriebs­

führung sein, durch entsprechende Qualitäts- und Ofen­

anordnungen Klemmungen durch zeitliches Zusammen­

fallen von mehreren Abstichen mit ihrem nach sich ziehen­

den plötzlich erhöhten Schrottbedarf auf jeden Fall zu vermeiden. Bekanntlich beeinflussen sowohl der Bauzustand des einzelnen Ofens als auch die Güteanforderungen an den zu erzeugenden Stahl ganz einschneidend die Dauer der Schmelzzeiten, so daß ein zeitlich genau ablaufendes Ab­

stichprogramm nicht einzuhalten ist. Häufungen von Ab­

stichen jedoch mit ihrem schon erwähnten plötzlich ein­

tretenden hohen Schrottbedarf bedeuten auf der anderen Seite Spitzenleistungen der entsprechenden Maschinen und der mit den Schrottarbeiten beauftragten Gefolgschaft.

Jede Ueberschreitung des nun einmal im normal ablaufenden Betriebe sich einstellenden Gleichgewichtszustandes birgt Störungen in sich, die, einmal auftretend, sich unter solchen Verhältnissen zu steigern pflegen und sich zusätzlich nach­

teilig auf den Gesamtbetrieb auswirken.

Wenn nun auch darüber hinaus die Vermeidung des un­

günstigsten Zustandes, daß überhaupt mehr Oefen abstechen, als Einsatzkrane vorhanden sind, eine Selbstverständlich­

keit ist, so ist. diese Aufgabe ohne entsprechende Schrott­

vorbereitung und Gattierung bei voll ausgenutzten großen Betriebsanlagen mit knapp vorhandenen Maschineneinheiten überhaupt nicht zu meistern. Bei Untersuchung der Julien- hütter Verhältnisse ergibt sich bei voller Ausnutzung der Anlage beispielsweise folgendes Bild: Es sind sieben Oefen und vier Einsatzkrane vorhanden. Bei einem flüssigen Roheiseneinsatz von 24 % und einer Ofenleistung von rd.

225 t/24 h sind 25 Abstiche erforderlich. Die durchschnitt­

liche Einsatzdauer und überhaupt die gesamte Inanspruch­

nahme eines Einsatzkranes je Schmelze beträgt alles in allem 3 h, das sind bei 25 Schmelzen 75 Einsatzstunden gegenüber 96 verfügbaren Einsatzstunden überhaupt. Zu diesen 75 Einsatzstunden kommen noch die zwangsläufig einzulegenden Pausen für Wartung und Schmierung der Krane, die immerhin beträchtliche Zeit in Anspruch nehmen, und ebenso die bei so rauhen Betriebsverhältnissen nicht ganz zu vermeidenden Störungen maschineller oder elektri­

scher Art. Doch ganz abgesehen davon, dürfen bei vier vorhandenen Einsatzkranen, wenn man in Betracht zieht, daß bei 25 Abstichen in 24 h auf jede Stunde schlecht gerechnet ein Abstich kommt, niemals mehr als vier Oefen in 3 h abstechen. Wird nun berücksichtigt, daß es überhaupt nicht möglich ist, einen stündlichen Abstichplan bei einer so großen Anlage auch nur einen Tag hindurch, geschweige denn während einer ganzen Woche, annähernd genau einzu­

halten, so vermag man nur durch planmäßige Verkürzungen der Einsatzzeiten einzelner Oefen dieser Schwierigkeiten Herr zu werden. Da auf der anderen Seite für das Werk ein bestimmtes Schrottprogramm vorliegt, ist die Ver­

kürzung der Einsatzzeiten wieder nur durch folgerichtiges Gattieren und Vorbereiten des Schrottes möglich.

Was nun das Einsetzen selbst betrifft, so muß dieses zunächst vor allem auf einem genügend warmen Herd er­

folgen. Die üblichen Ausbesserungen des Herdes, der Pfeiler und der Brücken müssen nach jeder Schmelze unter Gas ausgeführt werden. Das Gas darf nur insoweit abgestellt werden, als Zeit zur Ueberwachung des inneren Ofenzu­

standes und zum Schließen des Stichloches erforderlich ist.

Das Einsetzen auf einen nicht genügend warmen Herd führt zu einer Verlängerung der Aufschmelzzeit, während der ein unverhältnismäßig langes Auskochen des Bades zu beob­

achten ist und das Bad selbst erst sehr spät zu einem ruhigen

25. J u n i 1936. O. Striegan: Die Technik des Beschickens von Siemens-Martin-Oefen. S tahl und Eisen. 731

und gleichmäßigen Kochen kommt. Auf der anderen Seite

verzögern derart eingesetzte Schmelzen die Schlackenbildung und zeichnen sich durch schwierige Entschwefelung und Entphosphorung aus. Während des Einsetzens wird mit möglichst scharfer Flamme gefahren. Die Fremdgaszufuhr, insbesondere der Anteil an hochwertigem Koksofengas, darf in diesem Zeitabschnitt auf das überhaupt zuträgliche Maß gesteigert werden. Die Menge des zugeführten Gases richtet sich während dieser Zeit lediglich nach den Abgastempera­

turen. Ein Anbrennen des Gewölbes ist hierbei angesichts des hohen Schmelzwärmebedarfs des eingebrachten Schrottes gewöhnlich ausgeschlossen und läßt vorkommendenfalls auf Fehler in der Gasführung schließen.

Grundsätzlich wird leichter Schrott nach unten gesetzt.

Das Einsetzen erfolgt durch die dem abziehenden Kopf nächstliegende Tür. In die Ofenmitte und nach oben werden schwere Schrottsorten, wie Blockwalzwerksenden oder Fall- werkssauen, gesetzt, die zweckmäßig möglichst lange der unmittelbaren Flammenwirkung ausgesetzt bleiben müssen, um einwandfrei einzuschmelzen. Ganz allgemein ist die geeignetste Schrottsorte ein leichtsperriger Schrott von nicht zu starken Abmessungen, der der Flamme weitestgehend Gelegenheit gibt, durch den im Ofen zunächst locker liegen­

den Schrott zu streichen. Alte, schlapp gehende Oefen ver­

tragen schwere und kompakte Schrottsorten überhaupt nicht.

Der erforderliche Kalksatz wird entsprechend dem Wärmefluß, der im Siemens-Martin-Ofen, von der Flamme ausgehend, von oben nach unten verläuft, grundsätzlich nach unten gesetzt. Das Umgekehrte wäre ein glatter Widersinn, wenn man berücksichtigt, daß der zum Schluß auf den metallischen Einsatz gebrachte Kalk gleichsam eine Isolierschicht bildet, die zwischen die wärmeabgebende Flamme und den aufzuschmelzenden Schrott zu liegen kommt. Darüber hinaus würde in diesem Falle ein großer Teil des Kalkes von der Flamme mitgerissen werden und zu Zerstörungen der feuerfesten Steine in den Köpfen und Kammern führen. Entsprechend den verschiedenen Ar­

beitsbedingungen an sich wird jedoch der Kalk in seinen unteren Lagen verschieden hoch gesetzt. Beim flüssigen Roheisenzusatz kommt der Kalk auf eine leichte Lage Schrott unmittelbar auf den Herd zu liegen. Durch dieses tiefe Setzen erstrebt man, nicht zuletzt bei den hier eintretenden heftigen Reaktionen während und nach dem Roheisen­

zusatz, eine Schonung des Herdfutters. Das Setzen des Kalkes unmittelbar auf den Herd ist bekanntlich insofern von Nachteil, als der Kalk sehr leicht an dem Herdfutter festbackt, hierdurch zum Teil für die Schlackenbildung verlorengeht und schließlich zu Anwachsungen des Herdes führt. Auf der anderen Seite ist das Setzen des Kalkes unmittelbar auf den Herd immer dort ein beliebtes Hilfs­

mittel, wo es gilt, kleine sich bildende Unebenheiten der Herdoberfläche auszugleichen. Beim Schrott-Kohle-Ver- fahren und auch beim Roheisen-Schrott-Verfahren mit festem Roheisen, bei denen von vornherein eine Neigung zum Wachsen des Herdes vorherrscht, kommt natürlich der Kalk höher zu liegen.

Ueber die Kohlungsmittel gehen beim Schrott-Kohle- Verfahren die Ansichten dahin, daß die Kohlungsmittel nicht durch Kalk, sondern zwischen Schrott zu legen und durch dichten Schrott bei abgestellter Luftzufuhr abzu­

decken sind. Im ersten Falle würde ein Teil der Kohlungs­

mittel unwirksam bleiben, da diese erst beim Aufsteigen des Kalkes mit dem Schrott in Berührung kommen. Ander­

seits verzögern die auf der Badoberfläche in ihrer unver­

änderten Form schwimmenden Kohlungsmittel den Schmelz­

verlauf, da sie mit dem Luftüberschuß erst verbrennen müssen, ehe ein fühlbares Frischen des Bades eintritt.

Die Menge der Kohlungsmittel und die Höhe des Roh­

eisensatzes bauen sich auf Erfahrungen auf; sie richten sich im allgemeinen nach der Frischwirkung der einzelnen Oefen sowie der Schrottbeschaffenheit und müssen der Härte der zu erschmelzenden Stahlsorte Rechnung tragen. Im all­

gemeinen genügt ein Einsatz von Kohlenstoffträgern, der ein Einlaufen der Schmelzen mit 0,30 bis 0,40 % C über dem verlangten Kohlenstoffgehalt des zu erzeugenden Stahles gewährleistet. Für das Einsetzen von flüssigem Roheisen, gleichgültig ob mit oder ohne Erz im Einsatz gearbeitet wird, muß der richtige Zeitpunkt des Zugießens gewählt werden. Im allgemeinen wird das flüssige Roheisen zugesetzt, sobald der eingesetzte Schrott bis auf kleine Haufen her­

untergeschmolzen ist. In diesem Falle tritt das flüssige Roheisen sofort mit dem flüssigen, träge im Ofen liegenden Schrott in Reaktion und beschleunigt die restliche Auf­

schmelzarbeit. Bei zu frühem Roheisenzusatz geht infolge der noch nicht genügend vorgeschmolzenen Schrottmassen ein großer Teil der Reaktionskraft des flüssigen Roheisens verloren, während bei zu spätem Roheisenzusatz die Reak­

tionen einen derart stürmischen Verlauf nehmen können, daß eine sehr hohe Beanspruchung des Ofenraumes eintritt und die Gefahr des Ueberschäumens über die Türschwellen besteht. Zu frühes oder zu spätes Einsetzen stört also in jedem Falle den Schmelzgang. Aus diesen Erfahrungen ergibt sich als überragender Vorteil einer Anlage das Vor­

handensein eines Mischers, der den Stahlwerksbetrieb voll­

kommen unabhängig von dem des Hochofens gestaltet und erst das zeitlich richtige Zusetzen des Roheisens in die einzelnen Oefen ermöglicht. Von weiterer entscheidender Wichtigkeit ist hierbei noch die Temperatur des Roheisens.

Untersuchungen in dieser Richtung haben eine Zeitersparnis bis zu 15 min je Schmelze ergeben, wenn die Roheisen­

temperatur genügend hoch war im Gegensatz zu Roheisen, das kalt floß und stark schmierte.

Ueber das Einsetzen von festem Roheisen ist folgendes zu sagen. Da das Roheisen schneller als der Schrott schmilzt, bildet sich aus ihm im Ofen recht bald eine flüssige Masse, die, mit dem anderen Einsatz in Berührung kommend, auch diesen schneller zum Schmelzen bringt. Dabei verteilen sich die im Roheisen enthaltenen Reduktionsstoffe sehr schnell über die ganze nun flüssig werdende Metallmasse.

Aus diesen Erwägungen heraus wird das feste Roheisen auf der Julienhütte grundsätzlich zum Schluß auf den fertig eingesetzten Schrott gesetzt. Die Beobachtung einer früh­

zeitigen Entkohlung und damit eines höheren Roheisen­

bedarfes ist gegenüber solchen Schmelzen, bei denen das Roheisen tiefer gesetzt wurde, nicht gemacht worden.

Z u sam m e n fassu n g .

Es werden alle Fragen erörtert, die mit der Technik des Einsetzens bei Siemens-Martin-Oefen in Berührung stehen.

Die Abhängigkeit der Schmelzdauer von der Einsatzzeit wird durch Betriebsuntersuchungen eindeutig nachgewiesen;

weiterhin werden Richtung und Weg einer auf möglichste Verkürzung der Einsatzzeit abzielenden Arbeitsweise ge­

zeigt. Danach ist es Aufgabe des Betriebsmannes, durch vollkommene Beherrschung des Arbeitsvorganges „Ein­

setzen“ einen Anteil zur Wirtschaftlichkeit beizutragen durch Verkürzung der Schmelzdauer und damit zur Ver­

minderung der Verarbeitungskosten und schließlich der Ge­

stehungskosten.

732 S tahl u n d Eisen. U mschau. 56. Ja h rg . N r. 26.

I n der sich anschließenden E r ö r t e r u n g w urden folgende E rfahrungen von än d ern W erken m itgeteilt.

Auf einem W erk w urde festgestellt, d aß d o rt beim 3-0fen- B etrieb gegenüber dem 2-0fen-B etrieb die Schm elzungsdauer um rd. 30 m in von 7 h auf 7 h 30 m in verlän g ert wurde. Die Einsatzzeiten betrugen dabei 2 h 45 m in un d 2 h 35 min. Schmel­

zungsdauer u n d E in satzd au er hängen nach den d o rt gem achten B eobachtungen u n m ittelb ar voneinander ab, solange sich die E insatzzeit zwischen 2 u n d 3 h bew egt; sin k t sie jedoch u n ter 2 h, so w ird die Schm elzungsdauer nich t kürzer, sondern länger.

Das gleiche ist der Pall, wenn die E insatzdauer über 3 h ansteigt, und zw ar w ird in diesem F alle die Schm elzungsdauer länger, als es dem anteiligen V erhältnis von E insatzdauer u nd Schm elzdauer entspricht.

Die zunächst auffallende B eobachtung, daß bei U nterschrei- tung einer bestim m ten E in satzd au er die Schm elzungsdauer ver­

längert wird, w urde auch bei zwei w eiteren W erken gem acht, konnte jedoch bei zwei anderen nich t bestätig t werden. Die E r ­ klärung hierfür ist d arin zu finden, daß entw eder die sehr kurzen

Einsatzzeiten n u r bei Verwendung von sehr schwerem S chrott erzielt werden, oder daß der Ofen sehr schnell zugeworfen w ird und der S chrott sehr dicht liegt. I n beiden F ällen k an n m an nicht erw arten, daß der Ofen besser geht. Man m uß eben d afü r sorgen, daß die Flam m e den E insatz g u t durchstreichen kann.

Bei einem w eiteren W erk liegt die beste E insatzzeit für 100 t S chrott bei 3 h. M an kann diese kurze Z eit a b er nur dadurch erreichen, daß m an m it drei K ränen gleichzeitig arbeitet. Auf einem anderen W erk liegt die übliche E in satzd au er fü r einen 150-t-0fen bei 6 h, bisweilen werden aber auch 8 h benötigt.

W ird m it flüssigem Roheisen gearbeitet, so ist darau f zu achten, daß dieses nich t zu frü h eingesetzt wird. D am it die U m ­ setzungen gleich lebhaft einsetzen, gießt m an es zweckmäßig erst ein, w enn der S ch ro tt fa st vollkom m en beigeschmolzen ist.

Bei festem Roheiseneinsatz a rb eite t m an auf einem anderen W erk am besten so, daß das Roheisen auf eine Lage S chrott gegeben un d d an n wieder m it einer Schrottschicht abgedeckt wird. Der K alk w ird ebenfalls zwischen diese beiden S chrottschichten ge­

setzt, weil sonst leicht ein Schäum en der Schlacke e in tritt.

Umschau.

D e r B ie g e v e r s u c h u n d se in W ert fü r d ie E r k e n n u n g d er Z äh igk eit.

L. W . S c h u s t e r 1) befaß t sich eingehend m it den V e r ­ f o r m u n g s v e r h ä l t n i s s e n b e im B i e g e v e r s u c h . D avon aus­

gehend, daß beim Zugversuch die Gleichmaß- u n d die E inschnür­

dehnung zwei verschiedene K ennzahlen eines Stahles sind, die in der D ehnungsm essung zusammengezogen w erden u n d dann — nam entlich bei den in E ngland üblichen kurzen M eßlängen — oft keine großen U nterschiede zeigen, w ährend die Einzelwerte stark voneinander abweichen, weist er darau f hin, daß beim Biegeversuch eine erhebliche Verformung über einen größeren Bereich e in tritt. D a die Einschnürung oft nich t gemessen wird, vor allem nich t bei rechteckigen Proben, k an n die D ehnungs­

messung beim Biegeversuch an ihre Stelle treten .

F ü r die U m r e c h n u n g d e r D e h n u n g b e im B i e g e v e r ­ s u c h in d ie E i n s c h n ü r u n g b e im Z u g v e r s u c h werden N äherungsgleichungen angegeben, die durch einen Beiw ert p berichtigt werden. Dieser Beiw ert p w ird errechnet u n d nach ihm die B rauchbarkeit der einzelnen V erfahren des Biegever­

suchs bew ertet. F ü r Biegeproben verschiedener B reite kom m t noch ein B eiw ert k hinzu, der die verschieden stark e seitliche Zusamm enziehung berücksichtigt. I n einer Tafel ist die B e­

ziehung zwischen D ehnung u n d Einschnürung fü r die verschie­

denen B reitenverhältnisse dargestellt. Die größte D ehnung beim Biegeversuch entspricht der E inschnürung beim Zugversuch, sobald der erste R iß e in tritt. N achteilig ist, daß h a rte r S tahl oft in einer Teilungslinie reißt, w ährend weicher S tahl außer bei sehr breiten Proben sich m eist ohne Risse bis z u r B erührung der Schenkel biegen läß t. I n diesem F all lä ß t sich die größtmögliche Einschnürdehnung aus dem Biegeversuch nich t errechnen. I n den U nterlagen über die verschiedenen Versuchsverfahren sind nun kaum W erte m iteinander verglichen, bei denen der V er­

such durch R ißbildung beendet w urde, sondern die Versuche sind so angelegt, daß Zahlen fü r den Beiw ert p erh alten werden.

H ieraus lä ß t sich aber nich t übersehen, ob die Proben bei den einzelnen V erfahren auch gleichen B eanspruchungen u n te r­

worfen w erden u n d ob nich t andere G ründe fü r die verschiedenen Dehnw erte m aßgebend sind.

Bei allen Versuchsverfahren zeigte sich, daß die G e s c h w i n ­ d i g k e i t oder eine kurze V ersuchsunterbrechung keinen Einfluß h a t, dagegen weisen die durch Ham m erschläge gebogenen Proben eine etw as geringere D ehnung auf.

Beim f r e i e n B i e g e v e r s u c h w ird die Probe zunächst m it einem Stem pel vorgebogen un d dann durch seitlichen D ruck zu ­ sam m engedrückt. Die Dehnung ist bei dieser V ersuchsart über einen w eiten Bereich gleichmäßig (Abb. 1) u n d g e s ta tte t daher genaues Messen. Sobald m an versucht, die Proben bis zur B e­

rührung der Schenkel zusam m enzudrücken, erh ält m an jedoch stark streuende W erte un d unsym m etrische Proben. Auch das Biegen bis zu einem bestim m ten W inkel g ib t keine einheitlichen Ergebnisse.

D er B i e g e v e r s u c h a n e i n e r b e i d s e i t i g g e s t ü t z t e n u n d in d e r M i t t e d u r c h e in e n S t e m p e l b e l a s t e t e n P r o b e w ird als die w ichtigste un d erfolgreichste V ersuchsart empfohlen. F ü r die A usbildung der Auflage w erden die v er­

schiedensten A usführungen besprochen. Als günstigste Auflage werden Rollen n äh er u n tersu ch t, wobei die D rehung der Rollen als unw esentlich festgestellt wird. D a wegen der großen R eibung

l ) Proc. In stn . Mech. Engr. 129 (1935) S. 251/398.

hierzu eine besondere V orrichtung notw endig ist, k an n m an auf drehende Rollen verzichten. D urch die D reh b ark eit w ird die zum Biegen erforderliche K ra ft etw as v erm indert u n d die Verteilung der D ehnung ü ber die gebogene Strecke etw as verbessert. Die H auptvorteile der R o l le n a ls A u f la g e sind ihre Auswechsel­

bark eit, die es g e sta ttet, den Durchm esser bequem der wechselnden P robenstärke anzupassen, un d die leichte A enderung ihres A b­

standes. Als bester W ert fü r dieses V erhältnis w ird Rollendurch- messer = Probendicke gen an n t, d a d an n der B eiw ert p am größten ist. D er R o l l e n a b s t a n d soll m öglichst klein gehalten werden, d a m it die Probe um einen m öglichst großen W inkel ge­

bogen w erden kann, wobei ein Z ehntel der Probendicke fü r den verbleibenden S palt g en an n t wird. H ierdurch w ird die D ehnung über einen größeren Bereich der Probe gleichm äßiger, so d aß m an nich t auf zu kurze M eßlängen angewiesen ist. Von großem E in ­ fluß auf die D ehnung is t der D u r c h m e s s e r d e s S t e m p e l s (Abb. 2 ), d a bei gleicher Probendicke die B eanspruchung und da m it die D ehnung der Probe m it kleiner w erdendem Stem pel w ächst. Die zur V erformung notw endige K ra ft fä llt m it w achsen­

dem Durchm esser der A uflagerollen u n d des Stem pels sowie m it Zunehm en der S paltbreite. Ih ren H öchstw ert erreicht sie bei einem Biegewinkel von etw a 120°. Die D ehnung erreich t bereits früher, bei etw a 100°, ihren H öchstw ert (Abb. 3 ). E ine w eitere F o rtsetzu n g des Versuches h a t keine B edeutung, d a d an n n u r andere Bereiche der P robe v erfo rm t w erden. A bnahm evor- schriften, die fü r verschiedene W erkstoffe verschiedene W inkel bei Verwendung desselben Stem pels verlangen, sind unzw eck­

mäßig. Bei geringen Biegewinkeln streuen die D ehnungen be- Meß/ange in mm

1,05 1,04

I

A b b ild u n g 1. D e h n u n g sr er la u f b eim freien B ie g e v er su c h . (P ro b en stärk e t = 1 2 ,7 m m ; B r e ite d er P r o b e N r. 1 = 4 - 1, P r o b e N r. 2 = 1 ,5 ■ t;

L ä n g e = 1 0 ,5 . t ; <7g = 4 0 ,7 k g /m m 2.)

—I—1---1--- '----

o— o Probe Nr. 7 o-— -o » « 2 Biege-

winke/:

I I i Schenkel-

25. J u n i 1936. Umschau. S ta h l u n d Eisen. 733 rar it ich. W ichtig ist die gute Anlage der Probe am Stempel.

er k tah l m uß notfalls m it einem G egenhalter an den Stem pel ge ru c k t werden, d a sonst die Probe nur seitlich und nicht in der f l 1 ani ®^empel a n lieg t. N u r geringen E influß h a t eine A b­

flachung des Stem pels, so daß auch ab genutzte Stem pel w eiter gebraucht w erden können.

A ehnlich dieser V ersuchsart is t das B ie g e n d e r e i n s e i t i g e i n g e s p a n n t e n P r o b e ü b e r e in e n D o r n . Dieses V erfahren w ird besonders bei geringen Probendicken angew andt. E s ist dabei n u r ein einfaches G erät notw endig. D a die D ehnung über einen großen Bereich gleichm äßig ist, is t das V erfahren sehr gut zur B eurteilung der V erform barkeit geeignet. M ehrere B e ­ l a s t u n g s a r t e n w erden als gleichw ertig bezeichnet. D ünne Proben können im S chraubstock gebogen w erden, w ährend stärkere Stücke m eist m it dem D o m zusam m en eingespannt un d durch Schläge m it dem V orschlagham m er gebogen w erden. I s t die Probe n ich t lang genug, so is t es schwierig, die nötige enge B erührung m it dem D orn zu erzielen. A uch d urch A ufsetzen eines Hebels oder eines R ohres gelingt dies n icht, u n d m an erh ält

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A b b ild u n g 2 . G rö ß te ö r tlich e D e h n u n g b e i 1 2 ,7 m m M eßlän ge in A b h ä n g ig k e it v o m D u rch m esser des B ie g e ste m p e ls . (P r o b e n stä r k e t = 1 7 ,8 m m ; B r e ite

= 1 • t ; B o lle n d u r ch m e sse r = 0 ,7 • t ; S p a ltb r e ite

= 0 ,0 5 • t .)

dann tro tz großer Biegewinkel n u r geringe D ehnungen der A ußen­

fasern. Abb. 4 zeigt, wie a n einer ü ber einen D orn gebogenen Probe aus weichem S ta h l die D ehnung ü b er die M eßlänge fo rt­

schreitet. Bei einem Biegewinkel vo n 89° ist die g rößte D ehnung erreicht, die F o rtsetzu n g des Versuches bis 180° bew irkt nur, daß diese größte D ehnung sich ü b er einen größeren M eßbereich e r­

streckt. Im allgem einen is t es bei dieser V ersuchsart n ich t n o t­

wendig, die Probe um m ehr als 100° zu biegen, d a hier die D ehnung bereits ih ren H öchstw ert erreicht h a t. M eistens is t diese aber nich t so groß wie bei den Biegeversuchen m it Stem pel. G enau wie bei A nw endung eines Biegestem pels m uß m an den D u r c h ­ m e s s e r d e s D o r n e s nach d e r P robendicke w ählen. Als zweck­

mäßiges Maß fü r den B iegedom w ird die drei- bis fünffache Probendicke g en an n t. U m ein s a tte s Anliegen d e r P robe am D om zu erzielen, soll diese m indestens um ihre doppelte S tärke über den le tz te n B erü h ru n g sp u n k t m it dem D orn hinausgehen.

Als nachteilig is t bei dieser V ersuchsart anzusehen, daß die K ra ft nicht senkrecht zu r B erührungsfläche am D o m w irk t, daß die Innenseite beim V ersuch leicht beschädigt w ird u n d daß, ebenso wie beim V ersuch m it B iegestem pel, P roben aus h a rtem S tahl sich schlecht an dünne D orne anlegen.

F ü r h a rte u n d spröde S tähle w ird das H i n e i n d r ü c k e n d e r P r o b e i n e i n e n p r i s m a t i s c h a u s g e s c h n i t t e n e n B l e i ­ k l o t z m it ein em Biegestem pel em pfohlen. Dieses V ersuchsver­

fahren gleich t dem oben besprochenen, b ei dem die Probe auf R ollen aufgelegt w ird. E s g e s ta tte t a b er n u r ein en geringen Biegewinkel, wie er ja bei sprödem S ta h l m eistens n u r zu e r­

reichen ist. N achteilig is t die radiale B eanspruchung des am Stem pel anliegenden Teiles der Probe, sobald diese in B erührung m it dem W iderlager k om m t. Diese m ehrachsige D ruckbeanspru­

chung m ag das Biegen der spröden S tähle erleichtern. Auch hierbei fü h rt die V erw endung von zu kleinen Biegestem peln zu schlech ten E rgeb nissen .

D er B i e g e v e r s u c h m i t e in e m r e i n e n B i e g e m o m e n t w ird selten fü r größere Verform ungen angew andt, obgleich er t h e o r e t i s c h die beste V ersuchsart ist. Die P robe w ird hierbei

ü ber einen großen Bereich fa st kreisförm ig gebogen u n d h a t eine gleichmäßige D ehnung. B esonders geeignet is t dies V erfahren fü r ungleichmäßige Stücke, z. B. Schw eißverbindungen, da durch die gleichmäßige

B eanspruchung die schw ächste Stelle un d nicht die zufällig u n te r dem Stem pel liegende geprüft w ird. L eider werden hierfür keine V er­

suchsergebnisse a n ­ gegeben.

Bei g e s c h w e i ß ­ t e n V e r b i n d u n ­ g e n h a t der Biege­

versuch m ehrere Aufgaben. Z unächst is t beim Zugversuch die D ehnung der Schweiße nich t zu bestim m en, d a die S täbe m eist a u ß er­

halb der Schweiß- *- stelle reißen. Einen Z erreißstab n u r aus (Jj der Schw eißnaht zu entnehm en, ist aber m eist n ich t möglich.

L iegt beim Biegever­

such die Schweiß­

n a h t in der größten K rüm m ung, so kann m an ihre Dehnung messen u n d m it der D ehnung desBleches vergleichen. D ane­

ben g e sta tte t der Biegeversuch, zu be­

u rteilen, ob etw a die U ebergangszone zu h a rt ist u n d ob die V erbindung als sol­

che genügende V er­

form ung aufw eist.

D ann zeigt der Bie- 90

80

70

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& 50

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besonders iuf/agero,

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f l

50 100 150 m

ßlege w inket in G rad

A b b ild u n g 3. A b h ä n g ig k e it der grö ß ten D eh n u n g v o m B ie g e w in k e l beim B ie g e n m it ein em B ie g e ste m p e l b e i w ech seln d em A u f­

la g er a b sta n d u n d S tem peld urchm esser.

( 1 0 S tä h le.)

ge versuch oft Fehlstellen in der Schw eißnaht und besonders, ob der G rund einer V-Schweißung g u t gebunden h a t.

Bei der ungleichen D ehnung von Schweißstelle un d Blech ist es nich t möglich, eine allgemeine Beziehung zwischen Dehnung

0 10 20 30 40 SO GO 70

Abstand fängs der Außenfaser in mm

A b b ild u n g 4 . O ertlich e D e h n u n g b e im B ie g e n u m e in en D o m d urch H a m m e r ­ s c h lä g e . (P r o b e n stä r k e t = 2 5 ,4 m m , B r e ite = 1 .5 - 1; D o m d u r c h m e sse r - 3 ■ t .

D ie Zah len in dem S c h a u b ild g e b e n d en B ie g e w in k e l a n .)

u n d Biegewinkel aufzustellen, d a sie fü r jeden Schw eißdraht anders lau te n w ürde. F ü r die v e r s c h i e d e n e D e h n u n g h a r t e r u n d w e i c h e r S c h w e i ß v e r b i n d u n g e n zeigen Abb. 5 und 6 Beispiele. I s t die Schw eißnaht h a rt im Vergleich zum Blech, so ist es n u r schwer möglich, die N a h t selbst zu biegen; die Probe w ird unsym m etrisch. Erheblich vereinfacht w ird der Versuch, w enn m an die P robe in der Schw eißrichtung entnehm en kann.

H ohe D ehnungsw erte der Schw eißnaht sind o ft n u r vorgetäuscht durch porige un d rissige Stellen u n te r der Oberfläche.

E ine D e h n u n g s m e s s u n g b e im A b n a h m e v e r s u c h v e r­

spricht n u r E rfolg, w enn S ta h l u n d Schw eißnaht von ähnlicher V erform barkeit sind, d a m an sonst zu kleine M eßlängen w ählen m uß. G erade bei geschw eißten P roben w ird m an nie eine so

97

734 S tah l u n d Eisen. Umschau. 56. Ja h rg . N r. 26.

gleichmäßige D ehnung ü ber einen größeren Bereich erzielen können, wie es bei allen anderen Biegeversuchen möglich ist.

Schuster w endet sich scharf gegen die häufig anzutreffende A b n a h m e v o r s c h r i f t , d a ß d ie P r o b e n s ic h b is z u r B e ­ r ü h r u n g d e r S c h e n k e l z u s a m m e n b i e g e n l a s s e n m ü ß te n . E r bespricht fünf verschiedene V ersuchsarten, bei denen diese B edingung erfüllt w ird, die aber alle andere Dehnungsw erte geben. Eine entsprechende V erschärfung der Biegeprüfung läß t sich viel eher durch A nw endung eines kleineren Stem pels er­

reichen. Die V orschrift h a t n u r wenig W ert, d a w'eicher Stahl sich ste ts bis zur B erührung der Schenkel biegen lä ß t und W alz­

fehler hierbei n u r selten zu finden sind.

A b b ild u n g 5 u n d 6. D eh n u n g sv erla u f in g e s c h w e iß te n P r o b e n . B e i A u n d B i s t d ie S c h w eiß e h ä rter a ls d a s B le c h , b e i 0 , D

u n d E i s t s ie w eich er.

L eider w erden wenig Beispiele fü r Proben gebracht, die bis zum A ufreißen gebogen w urden. Auch sind in den Zahlentafeln m eist rech t verschiedene Stähle gegenübergestellt, um die Ge­

setzm äßigkeiten zu belegen, so daß der Vergleich der einzelnen W erte sehr erschw ert wird. W eiterhin sind nur wenige a u slä n ­ dische Schrifttum sstellen angeführt, obgleich z. B. auch in D eutsch­

land zahlreiche A rbeiten über dieses Gebiet erschienen sind.

Alfred Krisch.

F ü r die E orm änderungsarbeit A beim Schlag gilt die Glei­

chung :

(]o

d A = P - d h = 2 h — - P. (2) a

U n ter B erücksichtigung von (1) erhält m an bei der In teg ratio n in der Grenze von aj bis a die Beziehung

a—a» a— at

A = 2 h ■ f --- - - ctb = 2 V --- • <jb , (3)

ax ax

wobei das Volumen des gestauchten K örpers m it V bezeichnet ist.

N ach den Versuchen des Verfassers m it K upfer un d Bleizylinder soll diese Beziehung es gestatten , die F orm änderungsarbeit m it einer G enauigkeit von 1 0 % zu errechnen.

Zum Schluß geht der Verfasser kurz auf den U nterschied zwischen der Stauchung eines Zylinders un d der Ausschmiedung eines Stabes zwischen P reßbahnen ein. N ach seinen U n te r­

suchungen an Stahlkörpern liegt der Form änderungsw iderstand beim R ecken etw a 20 % ü ber dem Form änderungsw iderstand des betreffenden W erkstoffes beim Stauchen. Eine Verallge­

m einerung dieser Ergebnisse erscheint nicht ratsam , da die Breite der P reß b ah n un d die H öhe des Versuchsstückes nich t ohne E in ­ fluß auf den Form änderungsw iderstand ist. Erich Siebei.

5<>ojähriges B e ste h e n d es F r o h n a u e r H a m m e r s . D er älteste H am m er D eutschlands k an n in diesem Ja h re auf ein SOOjähriges Dasein zurückblicken. W enn die frühe Geschichte des H am m ers auch in D unkel gehüllt ist, so darf m an doch an ­ nehmen, daß die E rric h tu n g der „O berm ühle“ , des späteren Ham m ers, m it der G ründung des Dorfes F rohnau, das 1397 zum ersten Male urkundlich erw ähnt wird, zusam m enfällt. Im Jah re 1436 kam F ro h n au an das H aus W ettin. Dieses J a h r w ird nun als G ründungsjahr des H am m ers angesehen.

Als m an gegen Ende des 15. Ja h rh u n d erts in unm ittelbarer N ähe Frohnaus Silber fand, w urde die Mühle in eine Münze um ­ gewandelt. W echselvoll w ar das Schicksal dieser Mühle, die später auch als Oelmühle u nd Schleiferei betrieben wurde, und in der Zeit des D reißigjährigen K rieges erneut als Silberham mer, ver­

bunden m it Münze, diente. Aber die dam aligen unruhigen Zeiten m achten der Silberschlägerei auch bald wieder ein E nde. E ben­

sowenig konnte ein Kupferschm ied, der den H am m er um 1630 Abstand längs der Außenfoser in mm

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A b b ild u n g 1. D e r a lte H a m m e r in F r o h n a u b e i A n n a b erg .

übernom m en h atte , den B etrieb aufrechterhalten. 1656 ging der H am m er durch K au f in den Besitz des A nnaberger Bürgers G o t t f r i e d R u b n e r über, der die vorhandenen Anlagen zu einem Zain-, Zeug- un d Schaufelham m er ausbaute. E rs t nachdem im Ja h re 1684 der Zain- un d Zeugschmied J o h a n n C l a u ß den H am m er erw orben h atte, w aren ihm bessere Zeiten beschieden.

Die E inrichtung des H am m ers bestand zu dieser Zeit aus zwei Frischfeuern u nd drei Schw anzhäm m ern. Gegen E nde des 18. Ja h rh u n d erts kam der H am m er in den Besitz der Fam ilie M a r t i n , die ihn bis zum J a h re 1895 in regelmäßigem B etrieb erhielt u nd ihn erst im Ja h re 1904 stillegte. Um den Zeugen alte r Schm iedetechnik nicht verfallen zu lassen, w urde im J a h re 1908 der „H am m erb u n d “ gegründet, der die M ittel zum Erw erb und zur E rh altu n g des H am m ers aufbrachte, u n d dem die Sicher­

stellung dieses technischen K u lturdenkm als zu danken ist.

D ie V orgän ge b e im P r e sse n und S ch m ie d e n .

P. R e g n a u l d 1) unterscheidet beim statischen Zusamm enpressen eines Zylinders drei Bereiche, in denen verschiedenartige Gesetzmäßigkeiten Geltung haben. Im elastischen Bereich ist das Hookesche Gesetz für den Zusamm enhang zwischen Form änderungen und Spannungen m aßgebend.

Zwischen der E lastizitätsgrenze und der der H öchst­

last beim Zugversuch entsprechende Spannung a B wird ein Exponentialgesetz als geltend angenom ­ men, w ährend bei weitergehender Zusamm en­

pressung die Spannung a der Beziehung folgen soll:

wenn m it aj der dem W ert <rB entsprechende Durchm esser, m it a aber der dem W ert o e n t­

sprechende D urchm esser bezeichnet wird.

E rfolgt die Stauchung des W erkstückes d y n a­

misch u n ter der W irkung des H am m erbärs, der m it einer bestim m ten Geschwindigkeit v auftrifft, so m acht der Verfasser folgende Annahm en:

1. W erkstück und H am m erbär haben am Ende der ersten Stoßperiode die gleiche Geschwin­

digkeit.

2. W ährend der zweiten Stoßperiode w ird die Geschwindigkeit der in Bewegung befindlichen Massen durch die von der Schabotte ausgeübte R eaktionskraft P auf den W ert Null gebracht.

3. D er Stoßverlust während der ersten Stoßperiode setzt sich in Schwingungen der Schabotte um.

4. F ü r die K raftw irkung w ährend der zweiten Stoßperiode gelten die gleichen Gesetzm äßigkeiten wie bei der statischen Z u­

sam m enpressung.

Diese A nnahm en erscheinen nicht in allen Teilen einw and­

frei. Irgend ein versuchsm äßiger Nachweis fü r ihre R ichtigkeit und die B rauchbarkeit der daraus abgeleiteten Form eln für die B erech­

nung der K raftw irkungen ist der Verfasser schuldig geblieben.

*) Genie civ. 108 (1936) S. 371/73.