technischen Teiles fTl FT! II TT T TT||TT| T^TC^T^HT wirtsehaftlichen Teiles Dr.-3nn. E. SchrSdter, g i g M | I „ I I RU RS i 1 1 X . ® H I Generalsekretar
Geschattsfflhrer des ^ g O | I | f 818 I B S B | I | 1 j B il Dr. W . Beirmer, Vereins deutscher Eisen- B R 1 Jt JL A | | J I | | U Gesdialtsiiihrer der
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m ^ des Yereins deutscher
Verlag Stahleisen m. b.H., " 7 F " I T W R I P " T Eisen' und Stahl‘
Dflsseldorf. Ł — I ■ W I I I I I I I industrielier.
FUR DAS DEUTSCHE EISENHUTTENWESEN.
Nr. 49. 7. Dezember 1910. 30. Jahrgang.
Die B rikettierung von Gufi- u nd E isenspanen und ihre Schm elzung im Kupolofen.
V on Ingenieur A. M e s s e r s c h m i t t in Wiesbaden.
I. A l t e V e r f a h r e n . D ie Versuchc, GuB- wie auch Schmiedeisen- nnd Stahlspane zur Gat- tierung und W iedereinschmelzung im Kupolofen zu verwcnden, sind alte. Vor Jahrzehnten ist eine y o r richtung bekannt gegeben worden, durch welche lose Spane in den Schmelzraum eines Kupolofens gebracht werden konnten ohne erhebliche Gefahr fiir deren yorzeitige Verbrennung. An der Seite des Ofens befand sich eine verschlieBbare Oeffnung m it Schiittvorsatz, durch welche die eingefiillten Spane von Zeit zu Zeit m ittels einer Schnecke in das Ofeninnere hineingedruckt wurden. D ie Schmelz- ergebnisse sollen in jeder Beziehung befriedigende gewesen sein. Sodann sind Brikettierungsversuche von Erzen und Spiinen m it B indem ittelzusatzen und Kalkwasser zur Schmelzung im Hoehofen sehr verbreitet. S ta tt einer direkten Riederschmelzung der Spane im Kupolofen kann man auch ihre Schmel
zung im Tiegel oder im Flamm ofen oder ihre Auflosung in einem GieBpfannenbade bewirken. Die losen Spane miissen fiir letztere Fiille gu t trocken sein, da sonst die W asserverdampfung dem Eisenbade Warnie entzieht. Denn um bei einem Wassergehalt der Spane von beispielsweise 5 % das Wasser in Dam pf zu verwandeln, ist ein Warmeaufwand von 5 x 600 = 3000 W E fiir 100 kg Spanezusatz er
forderlich. Y iel groBer ist jedoch der Wśirmeverlust, wenn der gebildete W asserdampf von dem gliihenden Eisen zersetzt wird, w as in der Praxis nur zum Teil der F ali sein diirfte, da dann fiir jedes kg Wasser bis 1540 W E gebunden werden konnen, also bei 5 kg = 7700 W E. Insgesam t konnten also unter ungiinstigen Umstanden dem Pfanneneisen 10 700 W E fiir 100 kg Spanezusatz entzogen werden. Fliissiges GuBeisen hat im M ittel 300 W E, m ithin entsprieht der W armeverlust 10 700 : 300 = 35,6 kg aufzu- schmelzendem kaltem Roheisen, wozu noch die 100 kg kalte Spane treten, die fur ihre Schmelzung allein dem Bade 300 x 100 = 3 0 0 0 0 W E entziehen. Die Aufgabe der Spane in die Pfanne wiirde demnach gleichbedeutend sein m it einer Schmelzung von nicht 100 kg, sondern von 135 kg Roheisen.
Beim U ntertauchen von Spiinen in ein Pfannen- bad entweichen die verdampften und zersetzten Wassereinschlusse gcw altsam bis esplosionsartig, so daB m an wegen des Umherspritzens fliissigen Eisens sehr vorsichtig sein muB. Dem Verfahren haftet aber noch ein besonderer Uebelstand an.
Infolge der Zersetzung des Wassers durch das flussige Eisen wird Wasserstoff frei, der gem vom Eisen aufgenommen wird und darin sich je nacli der chemischen Zusammensetzung des Eisenbades lost. Silizium vermindert und Mangan erhoht diese Losliehkeit. Bei der Erstarrung des fliissigen Eisens in seiner GuBform entweichen diese gelósten Gase zum Teil wieder, und zwar um so mehr, je langer die Warnie — die Gliihhitze — des GuBstiicks ą n h a lt;
hSufig wird aber ein Teil der Gase am Entweichen behindert sein und in den GuBstiieken verbleiben.
Diese sind dann blasig, wodurch auch die Festigkeit beeintraehtigt wird. Eine noch schlimmere Wirkung kann der in der Luft enthaltene Stickstoff auf das Pfanneneisen ausiiben, welchen die Schrnelzspane durch eine liingere Lagerung an der Luft aufgenom
men oder m it dem sie sich gesattigt haben. Man muB annehmen, daB das lieiBfliissige Eisenbad einen Teil dieses Stickstoffs aufniinm t, gleichwie das traufelnde Eisen im Kupolofen allen Stickstoff aus der es umgebenden Yerbrennungsluft empfangt.
In diesem Falle kann ein GuBstuck aus solchem Pfanneneisen nicht nur sehr poroś ausfallen, sondern es wird auch briiehig. Besonders diirfte dieser Um- stand bei Pfanneneisen fiir feste, hartere Gegen- stiinde zu beachten sein, da im inelierten w ie weiBen Roheisen bis 0,04 % geloster Stickstoff enthalten sind, trotz reiehlich sichtlicher Blaschenbildung in den erstarrten Masseln. * Dagegen komm t im grauen Roheisen der Stickstoff nur bis 0,009 % vor. Im KupolofenguB nim m t man diese hohe Gasaufnahme des Eisens bei heiBem Ofengang nicht wahr, denn die P rasis lehrt, daB durch heiBes Schmelzen die Gasaufnahme des Eisens behindert wird, und
* Vgl. „Stahl und Eisen“ 1906,15. Dezember, S. 1497.
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das Yorhandetiscin von Gasen m acht sieh an den GuBstiickcn nicht bemerkbar. Anders muB ein Spilnezusatz im Pfanneneisen wirken. D ie Affinitiit besonders harten Pfanneneisens zu mit Stickstoff angereicherten Spiinen fiihrt sichtlich zur Aufnahme dieses Fremdkorpers, denn das Pfanneneisen hat eine viel geringere Warme ais das im Ofen niedertraufelnde Eisen.
E s kann bei einer Pfannenbadschm elzung weiter- hin sehr in Betracht kommen, daB sich das Bad nach dem Spilnezusatz rasch abkuhlt und dadurch keine innige Mischung der schmelzenden Spfine mit dem Pfanneneisen moglich werden kann, denn ein Durchriihren zur Yermischung liiBt sich praktisch nicht ausfiihren, schon wegen der ausstrahlenden H itze und sonstiger Unzutriiglichkeiten. E in ganz besonderer Uebelstand tritt aber noch dadurch ein, daB der in den GuBspiinen enthaltenc Graphit von dem oberen Pfannenbade zunachst aufgenommen wird. Das Eisenbad wird dadurch in seinem oberen Teile kohlenstoffreicher, und dic GuBstiicke daraus miissen naeh dem Erkalten und dem dadurch bewirkten Ausscheiden des iiberschussigen Kohlenstoffes ais Graphit an Kohlenstoff gesattigt bleiben und daher an H artę und Festigkcit verlieren, denn nur koldenstoff- armes Eisen hat diese Eigenschaften. Dureh diese Kohlenstoffaufnalime entsteht daselbst ein gewisser Siittigungsgrad, der eine weitere Aufnahme behindert;
denn anders kann man die groBe Schmiere, die auf einem Pfannenbade bei Aufgabe von weichen GuBspiinen entsteht, diese Sehaumbildungen, nicht gut erklilren, selbst wenn man annim mt, daB die ergliihten Spilne auf dem Pfannenbade lange schwimmend bleiben und ein Teil derselben m it seinen oberen Fliiclien in Beriihrung m it der L uft.geblicben ist, und daher sich oxydiert und m it den Schaum- bildungen vermischt hat. Man ist also beim Spiine- zusatz in cin Eisenbad darauf bedacht, diese mog
lichst unter die auf deniBadeschw im m ende Schlacken- decke zu bringen, damit sie geschiitzt bleiben. Es ist noch angenommen, daB entgegen den Wirkungen einer Kupolofenschmelze, wodurch der Kohlenstoff
gehalt der Spiine herabgeniindert wird — was indirekt eine Folgę des groBen Siliziumabbrandes der Spiine infolge von Schwefelaufnahine ist, wie wir spaterhin noch selien werden — derselbe in dem Falle der Spaneaufgabe in ein Pfannenbad erhoht wird, je nach der Aufnahmefahigkeit des Materials. Eine besondere Mischung des oberen Pfaunenbades m it dem unteren ist aber nicht zu erwarten, erst beim YergieBen der GuBformcn diirfte dureh die mechanische Mischung beim E in- gieBen eine kleine Besserung, eine Milderung zu erwarten sein.
Der Abbrand der in einer Pfanne aufgelosten und m it Schlacke geschutzten Spiine kann kein groBer sein und sich im wesentlichen nur auf den Yerlust von ausgcschiedenem Kohlenstoff zu Garschauin- verbindungen erstrecken, vorausgesetzt, daB die Spiine rein und nicht durcli Lagerung an der Luft
m it Oxydbildungen — einer H aut — behaftet sind.
Aus dem Gesagten ist erkliirlich, weshalb diese Art Verwendung von Spiinen keine Aufnahme finden konnte. Aber auch die direktc Aufgabe von Spiinen im Kupolofen hat keine Anwendung gefunden, da der Verlust durcli Verbrennung ein ungeheurer war. Man rechnet bis 50 % Verlust bei diesem Yer
fahren.
N ach einem in Amerika G. W h i t n e y paten- tierten Yerfahren* aus dem Jahre 1872 wurden m it Erfolg GuBspiine direkt im Kupolofen ais Gattierung ver\vendet. Man benutzte H olzkasten, in welche die Spiine eingepackt wurden. Es waren dam it jedoch Unzutraglichkeiten verkniipft, w ie leicht erkliirlich ist, wenn man unterstellt: bei gutem Ofengang ist die Temperatur in der Sclnnelzzone hoch, und es bleibt die Eisenzone, das ist die Zone, in weleher die Warme vom Gichtmaterial aufgenommen wird, eine niedrige, denn die Gichten sturzen rasch nach, da die Schmelzung sich rasch vollzieht und walir- scheinlich auch eine erhohte Absorptions-Energic von Warme ins Eisen dabei eintritt. Diese schnellc Warnieaufnahme bewirkt, daB die H olzkasten bis zu ihrer Yerbrennung und Entleerung auf verhiiltnis- maBig lange Zeit im Ofen erhalten bleiben. In einer Holie von 1,5 m iiber der Fiillkoksschicht** macht sich in diesem Falle der WiirmeeinfluB erst bemerk
bar. D ie Spiine werden dadurch auf m oglichst kurze Zeit dor Einwirkung der Yerbrennungsluft, der Oxy- dierung oder Yerbrennung, ausgesetzt. D as Gegen- teil muBte bei schlechtem Ofengange, bei zu viel Koksverbraueh und zu geringer Sauerstoffzufuhrung durcli die Yerbrennungsluft eintreten. Dadurch ent- wickeln sich Kohlenoxydgase, die Eisenzone erhoht sich ais Bedingung zu ihrer Warnieaufnahme, und die Holzkasten muBten hoch iiber der Fiillkoksschicht schon yerbrennen und sich entleeren. Demzufolge hatten die Spiine einen liingeren Schmelzweg ais vordem zuriickzulegen, und daher waren sie der Einwirkung der Yerbrennungsluft und dem Abbrand mehr ausgesetzt ais im ersten Falle.
Ais das H olz sehr teuer wurde, ersetzte man es bei weiteren Yerfahren durcli EisenguB und w ollte damit viele Unzutraglichkeiten, die der Ge- brauch der Holzkasten verursachte, behoben haben.
Es steht aber a u B er,Frage, daB diese Gattierungs- weise durcli die Anfertigung und den YerschluB der GuBkasten, gleichwie bei Holz, sehr teuer sein muBte, und daB damit nur Unzutraglichkeiten, die aus dem friihzeitigen Zerfall der Holzkasten sich ergaben und das Schm elzgut ungunstig beeinflussen muBten, b eseitigt wurden. E s wird fiir die Kastenverfahrcn noch angegeben, daB der Abbrand im M ittel 10 % betrug, und dic Hartung der GuBstiicke eine groBe war, bis zu weiBem Bruch bei einer Gattierung von 88 % Spiinen mit 22 % Roheisen. Der Silizium
gehalt verringerte sich dabei von 2,5 % auf 0,5 %
* ..S ta h l utid E ise n “ 1909, 1. D ezem b er, S. 1881.
** A. M o s s e r s c h m i 11 : ,.B a u dor K upolofen*1.
„ S ta h l und E isen “ 1909, 1. D ezem ber, S. 1895.
7. D eze m b o r 1910. Die Brikctlicrung von Gu/3- und Eiaenspanen. S ta lli und E isen . 20 6 5
im GuB. D ie unter Anwendung von eisernen Topfen gegossenen Gegenstande zeigten bessere Eigensehaften ais die m it Holzkasten; es konnten auch ohne Roh- eisenzusatz gute Ergebnisse erzielt werden, da die GuBtćipfe geniigenden Ersatz dafiir boten. Die GuBstiicke zeigten sich zwar feinkornig, diclit und hellfarbig, waren jedoch nicht bart und besaBen eine Zugfestigkeit von 20 }ig/qmm.
Bian kann die Ergebnisse bei Spanepackung"
ais typisch nur den amerikanischen Arbeitsweisen zuschreiben,denn es ist dortiiblich, mit hohen Prozent- satzen von Koks — bis zu den doppelten der bei uns iibliclien — zu giclitcn. Setzt man geniigende W indmenge voraus, so muB es bei solchem Betriebe allenthalben im Ofen an Eisengichtinassen fehlen, die die Warme aufzunehmen hatten, daher miissen die Abgase m it hoher Temperatur der Ofcngicht enteilen, so daB Holz- oder GuBkasten friihzcitig von der W arme angegriffen und zerstort werden, som it dereń Spaneinhalt einen langen Ofenweg zu durcheilen hat. Dieser Yorgang hat aber zur Folgę, daB der Siliziumabbrand sehr hoch wird, und daB, w ie wir spiiter sehen werden, die Schwefel- aufnahme der Spiine aus dem Schmelzkoks eine ganz ungeheure und unverhaltnismaBige wird. Daher verursachen schon geringe Gattierungsmassen von Spiinen eine iibergroBe Harto der GuBstiicke ganz ab- gesehen davon, daB das Spanematerial immer iirmer an K ohlenstoff ist, ais sein Ausgangsmaterial, denn durch die Bearbeitung von GuBmaterial zu Spiinen geht von dessen Graphitgehalt ein Teil verlorcn, er verfliichtigt sich ais Staub in der Luft durch den Angriff des Arbeitstahls, durch den Transport;
durch Lagerung und durch Packung in Formen beliufs der Gichtung entsteht ein weiterer Verlust.
Nach den von mir Uberschliiglich angestellten Yer- suchen kann man den Graphitverlust bei Klein- spanen zu 8 % annehmen, w enn das GuBmaterial einen Graphitgehalt von 2,6 % besaB. Man kann dies auch leicht ausrechnen, w enn m an ein GuBstiick von diesem Graphitgehalt m it einem W erkzeugstahl in Spiine von 2,5 m m Stiirke verarbeitet und die Grapiiitmasse auf je 0,2 mm zusam men gedriingt sich vorstellt; fiir 5 mm Starkę erhalt man die Halfte.
Man kann die H alfte dieses Graphitverlustes auf den Transport, die Stapelung und das Verladen und Pressen rcchnen: E s ist dem amerikanischen GieBcrei-Schriftsteller Dr. E. K i r k zu glauben, wenn er berichtet, daB ihm m indestens 20 GieBereien bekannt seien, welche das W hitney-Yerfahren ange- wendet, aber wieder aufgegcben hatten, da die Erfolge ,,unsichcr“ und auch unlohnend waren.
Ein sehr altes Yerfahren ist es auch, mit Spiinen zur H alfte Masselformen auszufiillen und dariiber fliissiges Eisen bis zur Fiillung der Formen zu gieBen. Die Spiine sind dann eingeschmolzen und dem festen Masseleisen gleichwertig. Dieses Yerfahren wurde fruher da geiibt, wo man nur an gewissen Tagen die Formen abgoB, und mit R iicksicht darauf, daB keine Formen ungegossen blieben, stets einen gewissen
UeberschuB an fliissigem Eisen haben muBte. Fiir dic heutigen Betriebsweisen hat aber das Yerfahren keinen Wert mehr, denn es wiire sinnlos, Roheisen zu schmelzen, um Spiine beliufs ihrer Yerwertung einzuschmelzen.
II. N e u e Y e r f a h r e n . Sie bestehen darin, daB man Spiine unter sehr hohem Druck so ineinander preBt, daB dadurch feste Briketts entstehen; d aslose Gefuge der Spiine bildet dann eine feste Masse, aus welcher die Luft ausgepreBt ist, so daB eine Festigkeit der Briketts erzielt wird, die sie zur direkten Begich
tung geeignet m acht, ohne friihzcitig im Ofen zu zer- fallen. D iese ganz neuzeitlichen Verfahrcn werden bereits angewendet und sind in Ausbreitung begriffen;
sic gewahren groBe Yorteile durch geringen Abbrand;
sie ermoglichen die Yerwertung allen Spanematerials, rein oder in Mischungsyerhaltnisąen; sie bewirken in ihrer Gattierung m it anderen Gichtsatzen dic lir- schm elzung eines GuBmaterials von bedeutend er- hohter Festigkeit und je nach Mischung auch erhohter Ziihigkeit. Trotzdem ist auch bei diesen Yerfahren ein Uebelstand nicht zu verkennen, der sich aber bei einiger Sachkenntnis beheben oder mildern liiBt.
Es sind zwei Yerfahren, welche hier in Betracht kommen:
a) das Yerfahren von L u d w i g W e i B (D. R. P.
Nr. 178 033). Bei diesem wird ein Bindem ittel an
gew endet; b) das Yerfahren von A r p a d R o n a y (D . R. P. Nr. 158 472), bei welchem die allmahliche Drucksteigerung die Grundlage fiir das P aten t bildet.
E s wird k e i n Bindem ittel angewendet.
Yor Beurteilung der Fragen, ob eine Spane-Biiket- tierung in wirtschaftlicher Beziehung von W ert ist, mithin denGuBschrott alsG attierungsm aterialersetzt, oder in physikalischer, also ob die F estigkeit und andere gew unschte Eigensehaften in den GuBstiicken durch die Anwendung der Briketts erhóht werden, und welche Ergebnisse m it der Brikettierung erzielt werden konnen, miissen folgende Yerhiiltnisse klar- gestellt werden: „Zerfśillt ein solches B rikett durch die Ofenhitze in seine B estandteile und w ann? Yoll- zieht sich die Schmelzung oder der Zerfall erst in der Schinelzzone, gleichw ie bei einem festen Gichtstiicke,.
oder w eit oberhalb derselben, also da wo das G ich t- eisen erst Gliihhitze annim m t, und die erste S ch w efel- aufnahme aus dem Schm elzkoks stattfin d et, und zw ar um so mehr, je loser das Spimegefiige der B riketts ist ?“ Von der Beantwortung dieser Fragen hangt die Beurteilung ab. E s ist zu bedenken, daB das Schm el
zen des Roheisens nicht so allmahlich erfolgt, w ie man gemeinhin glaubt, sondern ungemein rasch, wahr- scheinlich fast plótzlich, sobald seine chcmischen Ver- bindungskrafte durch eine gewisse Temperatur zer
stort sind. Denn das Roheisen nim m t in dem Sehmelz- bereich eines Kupolofens innerhalb weniger ais 0,3 Sekunden, w ie Verfasser bereits nachgewiesen iia t ,*
bei gutem Ofengange alle aufsteigende W arme in sich auf. .Man kann praktisch die Auflosung ais einen
* „ S ta b l u n d E isen" 1909, 1. D ezcm ber S. 1895.
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plotzlichen Zerfall annehmen. Demgegeniiber ist es aber hochst wahrscheinlich, daB der Zerfall jeglieher Briketts bereits weit oberhalb der Schmelzzone eines Ofens erfolgt, denn sie biiden keine chemische Yer
einigung von kleinen Korpern, die sich erst in hoher Temperatur losen, sondern sind ein durch mechanisclie Kriifte zusammengehaltenes Gemenge, das unter Um- standen durch WarmeeinfluB zerstort werden kann und in kleinere Teile zerfiłllt.
Es bleibt weiterhin zu beacliten, daB die GuB- spane etwas kohlenstoffarmer sind, ais das Ausgangs- material, denn, wie bereits ausgefiihrt, merkliche Kohlenstoffmengen haben sich in Form von Graphit bei der Verarbeitung der GuBstiicke, aus denen die Spiine stam m en, verfluchtigt und sind ais Staub ver- loren gegangen, da der Graphit aus losen, im Eisen eingelagerten Blattchen besteht. Finden solche Spiine in einem Kupolofen volle Venvertung m it beispiels- weise 30 bis 40 % vom Gichtsatze ais Ersatz fiir GuB- bruch oder sonstiges festes Zusatzeisen, so muB das Schmelzprodukt notwendigenveise kohlenstoffarmer ausfallen, ais wenn m it dem gleichwertigen GuB- bruche, aus welchem die Spiine eriibrigt wurden, gegichtet worden wiire. Ein niedriger Kohlenstoff- gehalt ist aber immer ein ITaupterfordernis fiir dichten GuB von hoher Festigkeit, dessen Hartę jedoch iiber ein gewisses MaB m it der Ziihigkeit in Wechselwirkung stelit. Je hiirter, desto geringer wird die Ziihigkeit, und desto weniger kann der GuB den W cchsel der Temperaturen vertragen. Die Grenzcn fiir die An
wendung solchen Materials hiingen demnach von den Anforderungen ab, welche an die GuBstiicke gestellt werden, wobei noch zu beacliten bleibt, daB das fliissige Eisen gasreicher geworden ist und daher nach dem GieBcn stark lunkcrt.
Ein weiterer U m stand, der bei der Anwendung von Spanebriketts zur Begichtung sehr zu beacliten bleibt, ist dereń erhebliche Anreicherung m it Schwefel, bei hohem Brikettzusatz zu der Gattierung m acht sich auch eine Phosphoraufnahme bemerklich. Denn zerfallen die Briketts oberhalb der Schmelzzone, so ist der Weg, den die fliissigen oder gluhenden Eisen- teilchen durch den Ofen nelimen, groBer ais bei den festeren Gichtmassen. D as hat zur Folgę groBere O sydation von Silizium und Mangan und daher groBeren Abbrand, aber aucli stiirkere Anreicherung an Schwefel und unter Um standen an Phosphor.
Kann demnach der W ert eines GuBstiickes durch die Erniedrigung seiner Gehaltc an Kohlenstoff, Sili
zium und Mangan in viclen Fallen vorteilhaft beein- fiuBt werden, was beispielsweise der GuB von Dampf- und Gasmotoren-Zylindern bedingt, und werden da
durch die Gattierungen m it teuerem Zuschlageisen, um die gewiinschten Zusammensetzungen zu erzielen, entbehrlich g em a ch t, m ithin der GuB verbilligt, so bleibt doch dereń erhohte Anreicherung mit S c h w e f e l eine Tatsache, die fiir alle GuBwaren, an welche Anforderungen gestellt werden, eine be- denkliclie Zugabe ist. Jeder Gehalt an Schwefel iiber 0,10 % ist im GuBeisen bei Anspruch auf Ziihig-
keit zu vermeiden. Der Schwefel erhoht zwar die Festigkeit, aber er hartet auch und vermindert die Ziihigkeit und zwar so, daB die GuBstiicke m it etwa 0,13 % Schwefel auf liingere Zeit keine groBeren Temperaturdifferenzen ertragen konnen. Der Schwefel erzeugt insbesondere noch Spannungen, Lunker- stellen und groBe Schwindung. Will man den scliad- lichen Einfliissen von zu groBen Schwefelgehalten in den GuBstiicken begegnen, so muB m an fiir die A n
w esenheit von viel Silizium sorgen. Bei etw a 2,0 % Silizium ist selbst ein hoher Schwefelgehalt von 0,12 % und mehr von nicht groBerem Einflusse auf die Graphitbildung ais etw a 0,08 % Schwefel bei 1,1 % Silizium.* D er Schwefel druckt den Siittigungsgrad des Eisens fiir K ohlenstoff herab und w irkt dem Streben des Siliziums auf Graphitbildung entgegen.
Auch ein geringer Silizium gehalt verdriingt in er- heblichem MaBe den Kohlenstoff. Man kann dem Uebelstande groBer Schwefelaufnalmie durch Mischung der GuBspiine m it solchen aus Eisen oder Stahl wirk- sam begegnen, da die letzteren gegeniiber den reinen GuBbriketts nur geringe Schwefclmengen enthalten.
Was dic P h o s p h o r - Aufnalime betrifft, so konnte man sich dam it schon abfinden, da sie, w eil nicht erheblich und nur normal, von geringem E in
fluB ist. Auch kann eine Phosphorerhóhung bei An
wesenheit von viel Schwefel erwiinscht sein, denn er wirkt der Hiirtebildung des Schwefels dadurch ent
gegen, daB er die Eigenschaft des Schwefels, die Graphitausscheidung zu behindern, mildert. —
Die beiden patentierten Brikettierverfahren sind in ihrer Anwendung durch die Erfahrung dahin vervollkom m net, daB durch einen auBerordentlich hohen PreBdruck die losen Spiine zu festen, dichten Masscn vereinigt werden, so daB dadurch ein zu friihzeitiger Zerfall der Briketts im Kupolofen aus- geschlossen bleibt, sowie insbesondere die groBe Schwefelaufnalmie behindert wird. Bei beiden Yer
fahren werden zurzeit Drucke von 2000 kg/qem und hoher zur Pressung der Spiine angewendet. Das System WeiB unterscheidet sich von dem von R onay nur darin, daB bei ersterem noch 2 % Kalk- wasser ais B indem ittel den Spanen beigem engt wer
den, wahrend Ronay ohne dieses B indem ittel das- selbe zu erreichen sucht. Durch das Kgl. Material- priifungsam t in GroB-Lichterfelde ist nachgewiesen worden, daB der K alkgehalt in den B riketts nur noch ein sehr geringfiigiger bleibt — wohl ais eine Folgę der hohen A uspressung— , auch zeigten sich in der Praxis die Briketts „ m it“ oder „oline“ Kalk- milch ganz gleichwertig, so daB Ronay zu dem Schlusse kam, daB dem Kalkwasser ais Bindem ittel keine „bindende" Kraft zukomme.
D ie Form der Briketts hat man fiir eine gute D ruckverteilung in die Spanemasse, wie auch fiir den Warmeangriff im Ofen sehr zwcckiniiBig und haudlich gewahlt. D ie Briketts sind kleine Zylinder
* „M etallu rgie“ 1900, 22. Marz, S. 201 und 22. D e- zsm ber, S. 815.
7. D ezc m b e r 1910. Die Brikeltierung von Gwfl- und Eiseńspanen. S ta h l und E iaoii. 2067
von etwa 140 inni Durchmesser bei 100 m m H ohe, die beiden Grundfliiclieii sind bei beiden Yerfahren nacli aufien abgeschragt. Durch den hohen PreB- druck wird die L uft aus den Spanen ausgetrieben, so dafi aus ihnen eine feste Masse wird, die bei der Lagerung an der L uft im Innem nicht mehr rostet. Das spezifische Gewicht solcher Briketts kann bis 5,8 erreiclien und ist fiir gewohnlich 5,0.
Diese D ichte der Spane hat zur Folgę, daB sie sich lange in der Ofenhitze erhalten, bevor ihre Auflosung erfolgt, denn sie sind den Gattierungs- stiicken fester Massen ahnlich geworden und fast gleichwertig; der Abbrand ist nicht hoch, aber ein eigenartiger; er ist durch den Schwefel der Ofengase hervorgerufen und zwar in ganz anderem MaBe ais bei den festen Giclitm aterialien; er stelit aber in gar keinem Verhaltnisse zu den alten Verfahren der Kastenpackung oder der Spanesehmelzung durch direkte Beforderung in die Schmelzzone.
W ie sehr nur die heutige A nwendung hoher Brikettpressung, gegeniiber friilierer niedriger Pres- sung, die Vortcile gewahrt, die man an dic Yer- wertung von B riketts im K upolofen kniipft, geht
aus einer Yeroffentlichung der Firm a A. Borsig in Tegel bei Berlin hervor, worin fiir niedere Pressung angegeben wird: Dic B riketts ohne Bindem ittel, also trocken gepreBt, zeigten nach Lagerung im Innem sich rostig; dagegen trat bei Bindem ittel- zusatz keine Rostung ein. Es trat auch bei der Gat- tierung m it Spanen „ohne“ B indem ittel der Fali ein, daB Spane im gliihenden Zustande in die Luft ge- schleudert wurden, und daB alsdann das daraus ge- gossene Eisen von groBter Sprodigkeit und sehr un- rein war. D es weiteren wird bekanntgegeben, daB Briketts bei zu niedrigem Druck selbst bei Anwen
dung von Kalkwasser einen betriibenden Mangel an D iclitigkeit zeigten.
In welcher W eise die Scliwefelaufnahme in einem Kupolofen durch das Schm elzgut vor sieli geht, kann man an folgendem Yersuche von mir ermessen, der auf eine Anregung hin ausgefiihrt worden ist: Eine bis zur Sohle reichendc Stange von 25 mm 4) wurde in den Kupolofen eingestellt, dann der Ofen wie iiblicli gefullt und geblasen. Nach einer gewissen Zeit, in w el
cher man verm uten konnte, daB der untere Stangen- teil abgeschmolzen sein muBte, wurde die Stange gewaltsam liochgezogen. Es ergab sieli in bezug auf dic Scliwefelaufnahme aus dem Schmelzkoks das folgende Bild (s. Abb. 1).
E s betrug die Hohe der Schmelzzone 1200 mm, die Scliwefelanreicherung war auf 1000 m m Liinge in dem ungeschmolzenen gegliihten Eisenstab von
0,02 auf 0,12 % gestiegen. Man kann daraus folgern, daB es bei Anwendung von Spiinebriketts vornehm- licli auf deren festen Zusammenhang, deren Pressung, m ithin ihr spezifisches Gewiclit gegeniiber dem Bruch- eisen, ankomm t, wenn nicht eine Schwefelanreiclie- rung schon friihzcitig beginnen soli, die eine ver- haltnismaBig groBe Hohe erreicht. In der Schmelzzone selbst diirfte nach allgemeiner Annahme nur eine geringo oder gar keine Scliwefelaufnahme aus dem Schmelzkoks stattfinden, da der Schwefel wahrend des Ofenbetriebes daraus langst verfliichtigt, vergast ist.
LaBt sich nach dem Gesagten ein direkter Vor- teil des Yerfahrens AYeiB gegeniiber demjenigen von R onay nicht finden, so bleibt doch wiinschenswert, daB das Einbringen einer gewissen festen Kalkmengc sta tt Kalkmilch in die PreBspiine erfolge, da deren Auspressung keine Vorteilc im Schmelzbetriebe sichert. Im ersteren Falle wird die Schwefelauf- nahnie behindert und kann auf ein gewisses MaB beschrankt w erden; dadurch wird auch der Abbrand ein geringerer. D . W e s t hat fcstgestellt, daB glatte, in Eisenform gegossene Masseln nach ihrer Schmel- zung im Kupolofen 3,39 % Abbrand ergaben. D a
gegen zeigten dieselben Masseln, wenn sie m it Kalkanstrich ver- sehen w aren , nur 2,76 % Ab
brand. Es fiihrtc mithin dic Yer
wendung von Kalk zu einem Ab- brandgewinn von 0,63% , der zwar nicht erheblich ist, jedoch irnmer- hin zu beriicksichtigen bleibt.
Zu einem weiteren meiner Versuche iiber die Schwefelaufnahme im Kupolofen dienten Massel- stiicke, welche in rotgliihendem, teilweise angeschmol- zenem Zustande nach Beendigung der Schmelze dem Ofen entfielen. Der Schwefelgehalt betrug an deren Oberflachen bis zu einer Tiefe von 5 mm 0 ,3 0 % , in 20 mm Tiefe jedoch nur nocli 0,025 %. Der iiber- groBe Unterschied ist auch eine E'olge davon, daB der Schwefel von dem Masselinnern sich nach auBen be- w egte, denn er folgt derWarme und liiiuft sieli an. Beim ZerflieBen der Masseln erfolgt wieder seine Yerteilung im flussigen Eisen, das alsdann eine durchschnittliche Scliwefelaufnahme gleich der H alfte des im Schm elz
koks eingebrachten Schwefels von etw a 0,05 % zeigt, wie bekannt ist. E s ist hierbei angenommen, daB der Schmelzkoks 1 ,0 % Schwefel enthalt und m it 1 0 % Koks geschmolzen wird. Nach dem Vorher- gehenden kann man annehmen, daB die D ichte der Spanebriketts gegeniiber festem Gattierungseisen auch einen MaBstab fiir die Schwefelaufnahme zu- liiBt. D ie unter Hochdruck erzeugtcn Briketts er- reichen im Mittel ein spezifisches Gewicht von 5,0, wahrend festes Brucheisen ein solches von 7,5 besitzt.
W ie wir spaterhin sehen, ist diese Annahme berech- tigt. Die Firma A. B o r s i g in Tegel bei Berlin m achte seinerzeit folgende Angaben iiber die A n
wendung von Briketts im Kupolofen aus 7- bis 8m onatigen Yersuchen: „Bedeutend erhohte Festig- keiten fiir Zug und Biegung, gróBte Hom ogenitiit,
—Zlb(?esc/?f77o/ze/7 - f <— Jc/?wefl?/cmre/c/7eru/jgr —>+<- ć/rtóee//7f7isj3f — >-|
, 0,73% 0,07% 0,03% I 0 ,0 2 %_______
*-J0O—>\*?J0O - >-l < ¥00 —ftofoc/7afY---->-j
Abbildung 1.
20G8 S ta h l und E isen . Die Brikettierung von Gu/3- und Eisenspanen. 30. J a h r g . N r. 4 9 .
Abbrand gering, AusschuB gering, Hiirte wie bester MaschinenguB.“ Schmelzversuche ergaben:
Angcwendctes Roheisen Kraft III
Maschinenguflsatz Zyllndcrguflsatz Ohne
Briketts
Mit 31 % GuGbrik.
Ohne Briketts
Mit 35 % Stahl- u.
GuDbrlk*
A b b ra n d % . . . . 4— 5 4— 5 4— 5 4— 5
Z u g fe s tig k e it in
k g /q m m ... 17,0 19,3 21,0 28,7
B ic g u n g sfe stig - .
k e it in k g /q n u n 28,0 3 4,G 32,0 41,3
D u rc lib ie g u n g a u f
L - 800 . . . ’ 10 m m 10 m m 12 m m 12 m m P re is f. d . t G at-
t i e r u n g ...11 7,30 7,46 7,75 7,44
P re is f. d . t S ta h l-
b r i k e t t s ...
ft —
8,00 — 8,00P re is f. d . ł GuB-
b r i k e t t s ...11 — 8,50 — 8,50
D ie P ro b e s ta b e h a t t e n f u r Z u g 20 ra m (b u n d f u r B ic g u n g 40 m m (j).
Trotz einer gewissen Gleichwertigkeit der Spiine- briketts m it den festen Materialien ergibt sich die Schwefelaufnahme ais eine erheblichere. Sie wird her- vorgerufen durch ein etwas friiheres Ergliihen in der Verbrennungsluft, denn wie bereits erliiutert ist, be- girint schon beim Ergliihen tester Eisenstucke deren Schwefelaufnahme aus dem Schmelzkoks. D ie Spiine- briketts miissen aber im Verhaltnis ihrer D ichte dazu, also wie 7,5: 5,0, friiher ergliihen und auch in diesem Yerhiiltnis den Schwefel vcrmehrt aufnehmen. E n t
halt der Schmelzkoks 1,0 % Schwefel, so betragt erfahrungsgemaB beim gewohnliclien Ofenbetriebe die Schwefelaufnahme des festen Schmelzmateriales 0,05 %, wenn m it 1 0 % Koks geschmolzen wird.
Dic Aufnahme der PrcBspiine miiBte deninach infolge ihrer langeren Gliihzeit bis zum E intritt in die Schmelzzone, also bis zum E intritt in die Fiillkoks- schicht, 0,05 x 7 ,5:5 = 0 ,075% betragen, was sich auch bestatigt findet. So gibt Borsig ais chemische Veranderung von Hochdruckbriketts ohne Kalk- wasserzusatz in der Kupolofenschmelze fiir reine Briketts an in Prozenten (s. Zahlentafel I):
Z a h le n ta fe l 1.
Gufl
Ges.- Koh- len- stoff
% Sili
zium
% Man
gan
% J3O o— Łt c“
% V
•S «Zo 03
% G r a phit
% Gcb.
Koh- i len- stoff
% R e in e B r ik e tts
S c b m e lz p ro d u k t 3,60 3,04
2,51 1,27
0,33 0 ,50
0,50 0 ,44
0,105 0,190
2,68 0,12
0,72 2,92
D as Eisen war „weiB“ erschmolzen, was durch den hohen Schwefelgchalt und geringen Silizium- wie Kohlenstoffgehalt erklarlich ist. Weshalb der Mangan
g eh a lt hoher und der Gehalt an Phosphor niedriger geworden ist, ist mir nicht erklarlich. Sonst wiirde dies ein Zeichen sein, daB auf die Schmelzweise des Ofens noch andere U m stande ihren EinfluB UuBerten.
Versuclie, welche ich m it solchen Briketts maclien lieB, ergaben denn auch ein besseres Bild (Zahlen
tafel 2):
Z a h le n ta fe l 2.
Spunebriketts von Borsig
Schwefelgchalt dra Koks = 1,0 % Gesamt-
Kohlcn- stoir
% Slli- ztum
% Man
gan
% Phos
phor
% Schwe
fel
% I . GuB, a u s d e m d ie
S p iin e s ta m m te n 3,4— 3.8 2,25 0,61 0,60 0 ,108 I I . llo h b r ik c tts ,M it
te l a u s 20 S tiie k 3,50 2,20 0 ,64 0 ,69 0 ,108 I I I . A n g eseb m o lzen e
B r i k e t t s , beim O fe n e n tle e re n ge- g e f a lle n : a u s gnti- z e r D u re h b o li-
r u n g ... 3,40 2,20 0,57 0,60 0,118 IV . D esg leich en , a u s
d . O b erfliich e b is
3 m m T ie fe . . 3,00* 2,16 0,180
V. ElU ssiges E ise n
a u s d e n B r ik e tts 3 ,16 1,10 0 ,48 0,63 0 ,190
Trotz der miBlichen Um stande, wie sich solche in bezug auf Erlangung gleichwertigen Prufungs- m aterials, Spane und deren Ausgangsmaterial, er
geben, liiBt sich doch aus den Analysen letzterer Yersuche folgern, daB schon im ersten Gliihzustande (IV ) die Briketts infolge ihrer Porositat gegeniiber festem , hartem Materiał (7,5: 5,0) K ohlenstoff verlie- ren, aber an Schwefel erheblich zunehmen. Man kann w eiter aus der Zahlentafel 2 folgern, daB die Oxydation von Silizium und Mangan erst beim E in tritt in die Schmelzzone beginnt und naeh der volligen Verfliissi- gung das Mangan nicht mehr Yerlust erleidet ais bei festem Gichtmaterial. Aus den oben m itgeteilten Zahlen ist ersiehtlich, daB naeh dem E intritt in die Schmelzzone das Silizium in hohem MaBe oxydiert wird. E s betragen im M ittel die Schmelzverańde- rungen in Prozenten an:
Ges.-Kohlenstoir Silizium Schwefel
% % %
- - 13,3 — 5 0,0 + 84,4
Der Kohlenstoffgehalt fliissigen Gichteisens kann, wie bekannt, durch den Kupołofenbetrieb nicht w eit unter etwa 3,0 % gedriickt werden, da eine Anreiclie- rung des Gichteisens an Kohlenstoff aus dem Schmelz- koks erfolgt, wenn das Gattierungsmaterial weniger K ohlenstoff enthalt. Nacli den obenstehendenAngaben Borsigs betrug der K ohlenstoffvcrlust 0,56 % = 15,5 % der ursprimglichen Menge. Der Gesamtab- brand der Briketts naeh dem Yerfahren von Ronay wird aus neueren Yersuchen zu 6 % angegeben; er ist also mindestens 2,0 % hoher ais der fester Gicht- matcrialien. D as ist aber auch erklarlich, denn Spane haben eine ungeheuer groBere Flachę ais beispiels- weise GuBschrott; sie sind daher im mer auf ihrer Oberfliiche durch den EinfluB der L uft in demselben MaBe oxydreicher, diese Oxydschichtm engen gehen
* D e r S a tz b e s ta n d a u s 1 0 % S ta h l- u n d 25 % GuB- * A u c h : 2,97 bis 3 ,18 °/° — P r o d u k t V : weiB, lia r t,
b r ik e tt s. u n b ra u c h b a r.
7. D eze m b er 1910. D ie Brikellierung von Gu[i- und E isem pancn. S ta lli und E iso n . 2069
in die Ofenschlacken iiber und bilden einen Yerlust, der nur indirekt dureh den SchmelzprozeB hervor- gerufen ist. W ie sehr Spiine infolge langer Lagerung an der Luft dureh Oxydation cinbiiBen, kann man daraus ermessen, daB Spiine sich bei Nichtentfernung von oligen Putzlappen und sonstigen Unreinigkeiten aus dem Kehricht derart erwarmen konnen, daB sie sich selbst cntziinden bezw. in R otglut geraten, wenn auch erst nach zehnjahriger Lagerung, wie der Yer
fasser beobachtet hat. Daraus liiBt sich auf eine Be- eintrachtigungder Ausbeute der Spiine von fast 10 % fiir je ein Jahr ihrer Lagerung schlieBen, wenn man annim m t, daB auch die Lagerung an der Luft den Zerfall herbeifiihren kann. Nach den Versuchen von D. W e s t erhalt man bei der Gichtung von GuB- schrott m it 19 m m W andstiirke den Abbrand zu 7 % hoher ais bei Gichtung von Masseleisen. E s spricht hieraus die Einwirkung der GroBe der osydierten Flachen bei gleichem Materialgewicht. N im m t man ais BearbeiturigsmaB eines GuBstuckes von 19 mm Wandstiirke die Spandicke zu 2,72 mm und dereń H olie zu 9,5 m m an, so erhalt man an Spanoberflachen gegeniiber 19 mm starken Schrottstiicken das Acht- fache. Mithin muB dereń Abbrand auch 7 x 8 = 56 % groBer sein. N im m t man noch weiterhin eine ein- jiihrige Spiinelagerung an, so erhoht sieli der Yerlust noch um 10 % = 5,6 % und betragt m ithin 61,6,
~ 62 %. Den Abbrand und Verlust einer Kupolofen- schm elzung bei Gichtung von Masseleisen nim m t man im Mittel zu 4 % an, daher muB derjenige der Brikett- gichtung zuziiglich 62 % rund 6,5 % betragen, ab- gesehen von den Yerlusten, die nach der Yerwendung des flussigen Eisens wahrend des GieBens in die Formen oder bei Herrichtung der GuBstiicke, dem Verputz, entstehen.
Was die Erniedrigung des Kohlenstoffes betrifft, so kann letzterer infolge der Einwirkung des fliissigen Briketteisens auf das iibrige Gattierungsmaterial bis auf 3 % sinken, den geringsten G ehalt, der gemein- hin bei Kupolofenschmelzen erreicht wird. Die starkę Anreicherung der Briketts, namentlich der auBeren Teile (vergl. Zahlentafel 2), an Schwefel bo- hindert die Kohlenstoffaufnahm e aus dem Schmelz- bad, zudem hindert Schwefel die Graphitbildung.
Wir sehen aus Zahlentafel 1, w ic das Anwachsen des Schwefels von 0,10 auf 0 ,1 9 % dic vorhandenen 2,68 % Graphit auf 0,12 % verminderte, so daB das graue Brikettmaterial weiB, also liart, wurde.
Das Ausgangsmaterial hatte sicher alle Ziihigkeit ein- gebiiBt, war aber dafiir sehr fest und dicht geworden.
Die Wirkung des Schwefels tritt u m so m eh r in die Erscheinung, je tiefer der Silizium gehalt eines Mate
rials unter 2,0 % sinkt. * Bei 1,1 % Silizium und ctwra 0,08 % Schwefel kann ein Eisen von seinem Gehalt an Gesamtkohlenstoff noch 40 % an Graphit ausscheiden, bei 0,20 % Schwefel nur noch 15 %.
Dagegen ist bei A nwesenheit von 2,0 % Silizium der EinfluB des Schwefels auf die Graphitausscheidung sehr gering.
* ,,M etallu rgie“ 1906, 22. Marz, S. 201.
Aus den Versuchen von A. Borsig werden noch folgende Ergebnisse m itgeteilt: „Spiine fanden meist nur Yerwendung in Martinwerken, chemischen F a
briken u sw .; lose Spiine im Kupolofen geben nur 50 % Ausbeute, das Eisen wird dickflussig, der Ofengang anormal. Auch zu Klumpen gerostete Spiine haben groBen Abbrand, der R ost geht in die Schlacken;
leichte Pressung und Bindeinittel ntttzen wenig, die Bindem ittel verfluchtigen sich in der H itze und die Spiine zerfallen. Dagegen schiitzt hohe Pressung die Briketts vor Zerfall, friihzeitiger Oxydation und Yerschlaekung; sie ersetzt nich t allein den festen Schrott, sondern erhoht auch die D iehte und Festig- keit; die Spezialeisen werden ersetzt; es ist die Anwendung von Frodair, Bearcliff, die bis doppelt so hoch im Preise stehen, w ie gute deutsche Roh
eisen, uberfliissig; die Gattierungen m it Stahl- und Eisenbrocken, die ais Behelf mit iiblen Begleit- erscheinungen zu betrachten sind, kommen in W egfall.“
E s wurden erzielt bei Giissen m it Roheisen Kraft I an:
Źugfestigkeit (kz) . . . . 14,3 kg/qmm Biegefestigkeit (kb) . . . 29,2 „ Durchbiegung (t) . . . . 13 mm
dagegen m it einer Gattierung von 7 0 % GuB- briketts und 3 0 % Kraft I:
lc z = 24,8 kg/qmm kb = 42,5 kg/qmm t = 14 mm D as fliissige Roheisen Kraft I hatte folgende Zusammensetzung in Prozenten:
S iliz iu m P h o s p h o r M a n g a n S c h w e fe l Koh le irsto ff
% % % % %
3,16 0,46 0,66 0,115 3,60
die hochste Zug- und Biegungsfestigkeit des G attie- rungsmaterials wurde erreicht bei einer Zusammen-
etzung des fliissigen Eisens von:
Silizium 1‘hosphor Gesamt- Brlkett*
Mangan Schwefel KohlenstoiT zusatz
% % % % % %
2,34 0,43 0,58 0,105 3,42 30
2,00 0,54 0 ,58 0,131 3,22 55
2,00 0,50 0 ,56 0,165 3,32 65
2,09 0,81 0,61 0,128 3,37 70
Aehnliche Festigkeitsergebnisse wurden auch mit anderen Roheisengattierungen, w ie beispielsweise Krupp-Hilm atit, erzielt. E s war hierbei die Zusammen
setzung des flussigen Eisens bei hochsten Festigkeits- zahlen:
. , , „ , . , Gesamt- Sta h l- u n d
s iliz iu m P h o s p h o r M a n g a n Sc h w e fe l K o h le n s to ff O u O b rik.
% % % % % %
2,12 0,37 0,61 0,10 3,40 15 + 15 1,37 0,39 0,64 0,13 3,40 25 + 25
W olltc man auf Grund der A nalyse oder bestim m - ter Zuschlage von Briketts zu einer Gattierung auf eine gewisse RegelmaBigkcit in der Festigkeitszu- nahme Schliisse ziehen, so wiirde man finden, daB man sich darin irrte; es kommen sogar Spriinge vor, die man nur dadurch erkl&ren kann, daB man unter- stellt:
1. die Spiine sind kein einheitliches Materiał und daher auch nicht die B riketts, trotz etwaiger Mischung. Auch diirfte die verschiedene Hartę
2 0 7 0 S ta h l und E ison. Dic Brikettierung von Gup- und Eiscnspanen. 3 0 . Ja h rg ;. N r. 49.
von Spanen von EinfluB auf ihre durch Pressung erlangtc D ichte sein;
2. Ofenbetrieb, Koks, Schwefelaufnahme des Eisens, heiBes und kaltes GieBen iiben groBen EinfluB auf die physikalischen Erschcinungen aus. Der Schwefel allein kann Umgestaltungen bedingen, denn er behindert die Kohlenstoffaufnahm e, er halt den K ohlenstoff in gebundener Form.
Im anderen Falle wiirde man sich die vielfach beobachtctcn Vorkommnisse nicht erldiiren konnen, wie beispielsweise zwei ganz ahnliche Analyscn von Versuchen bei Borsig dartun:
f(lr 30 % B r ik e tts . . k z = 22,0, k b = 38,5 k g /q m m f ttr 40 % B r i k e t t s . . k z = 17,8, k b = 33,5 k g /q m m
In bezug auf den K ohlenstoff wird nocli erkliirt:
„D er Graphit verbrennt in den spezifisch leichteren Briketts oberhalb der Schmelzzone, der sich in der Schmelzung anreichernde Kohlenstoff kann den A b- gang nicht ersetzen.11 Betrachten wir die Ergebnisse, dic in der Zahlentafel 2 aufgefiihrt sind, so ersieht man aus Nr. III, daB, solange der Schwefel von 0,118 noch nicht auf 0,18 % (Nr. IV ) angereichert war, der Kohlenstoff fast ganz erhalten blieb; er sank (Nr. II) von 3 ,5 0 % nur auf 3 ,4 0 % (Nr. III), also nur um 0,10 %. E s kann dcmnach der Graphitabgang nicht eine Folgc des Verbrennens oberhalb der Schmelzzone sein, sondern eine Folgę der ubergroBen Anreicherung der Briketts m it Schwefel.
E s kennzeichnet sich m ithin der Zusatz von B riketts ais cin H ilfsm ittel, den Kohlenstoff einer Gattierung m it Hilfe von Schwefel herabzumindern, und es kom m t dem Spanematerial noch zugute, daB es an und fiir sieli an Kohlenstoff bcziehungsweise an Graphit armer ist, ais sein Ausgangsmaterial, mithin ais fcsterGuBschrott. E s erkliirt sich hieraus, daB Briketts die iiberaus teuren Spezialroheisen, w ie Frodair und Bearcliff, voll und ganz ersetzen konnen. denn Frodair hat neben 0,10 % Schwefel noch den iiber- hohen Phosphorgehalt von 1,35 %, Bearcliff dagegen weist den hohen Schwefelgehalt von 0,13 % auf, der im KupolofenprozeB, wie wir aus den Zahlentafeln 1 und 2 ersehen, sieli unter allen Umstiinden noch aus dem Schmclzkoks anreichert, und zwar um etw a 0,05 %. Die Vorteile, welche die Anwendung von Briketts gewUhrt, in bezug auf die physikalischen Eigensehaften des erschmolzenen .Materials, bestelien daher cinerseits in ihrem geringen Phosphorgehalt und anderseits in ihrem geringeren Schwefelgehalt gegeniiber dem teuren englischen Spezialroheisen.
III. W i r t s c h a f t l i c h k e i t d e r B r i k e t t - g a t t i e r u n g . Die Hochdruek-Brikettierungs-Ge- sellsehaft gibt die Selbstkosten einschlieBlich der Lizenzgebflhr nach dem Vcrfahren Ronay fiir Briket
tierung von Spanen zu 10 J l f. d. t an. Sielit man von Frachtkosten ab, welche die Brikcttierungs- anstalt eines groBen Werkes oder einer Vereinigung benachbarter Bezirkc nur in geringem Ma Ge haben kann, so konnte man seither ais Wert der GuBspiine im Mittel 37 J l f. d. t gegeniiber 57 J l fiir GuB- -chrott annehmen. D ie Brikettierkostcn konnen also
bis zu 20 J i betragen, um zuziiglich 37 J l auf 57 Jl zu kommen. Es ist ersichtlich, daB eine Brikettierung von GuBspiinen den GuBschrott m it reichlichem Vor- teil ersetzt. D er groBtc Gewinn besteht aber darin, daB die bisher so vielfach zu QualitiitsguB angewen- deten Spezialroheisen, w ie Frodair, Bearcliff und andere Sorten, vollstiindig uberfliissig werden. Die Spiinebriketts bilden einen guten Ersatz nicht allein in bezug auf die Erziclung hoher Festigkeiten, sondern auch auf die Qualitiit der dam it erzeugten GuBstiicke.
D ie Gesellschaft nim m t die Preise fur Frodair zu 115 J l , fiir Bearcliff zu 140 J l und fiir Coldair von 95 J l f. d. t an und komm t auf Grund derselben nach den Gatticrungen von Borsig fiir QualitiltsguB zu folgenden Zahlen:
B ish e rig e r Z ylin d erg u B m it 3 0 % C o ld a ir 84,10 f. d. t
„ 3 0 % F ro d a ir
u n d 2 0 % B e a rc liff 94,— „ „ J e tz ig e G a ttic ru n g e n m it 20 % GuB- u n d „ 10 % S t a h l b r i k c t t s ... 62— 65 „ „ D ie Ersparnis betragt demnach 22 bis 29 J l fiir 1 1
Gichtsatz. Es wird hierbei noch besonders betont, wie kraftig der Spiinezusatz auf eine Gattierung wirkt. So ergaben
M aschinenguB satzo o h n e B r ik e tts :
k z = 16— 1 8 k g /q m m , k b = 24— 3 0 k g /q m in , k s = 4 0 0 nim M aschinenguB satzo m i t 3 0 % B r ik e tts :
k z = 2G— 2 7 k g /q m m , k b = 34 k g /q m m , k s = 5 5 0 m m , Z ylin d erg u B m it B r ik e tts :
k z bis 30 k g /q m m , k b b is 49 k g /q m m , k s b is 825 m m , Die Stiibe fiir die ZerreiBprobe von 28 111111 0 waren auf 25 mm cf> abgedreht worden, wiihrend zu der Biegeprobe Stiibe von 40 x 4 0111111 in roliem Zustande bei 900 mm Auflagerweite venvendct wurden. Fur die Schlagprobe wurden Stiibe von 4 5 x 4 5 111111 auf 4 0 x 4 0 mm abgehobelt. Ein 12 kg schwerer Fallbiir sclilug auf die Mitte der Stiibe bei einer Entfernung der Auflager von 160 mm. Die Schlagproben wur
den m it 350 111111 Fali hohe angefangen, nach jedem Schlag wurde dic Hohe um 50 111111 gesteigert bis auf die Hohe ks.
Zum SchluB sei noch in Zahlentafel 3 eines Festig- keitsversuchs mit 30 mm starken Rundstaben, den ich mir von befreundeter Seite vorfiihren lieB, Er- wahnung getan, da er fiir gleichen SatzguB erfolgt ist:
Z a h le n ta fe l 3.
Ges.- Koh- len- stoir
% Sili- zlum
%
? 1 i - S 0 g ! -S-S
% %
i 2 co
%
1 kb ) t k?/qmm| mm O hne G u B b rik e tts
M it 2 5 % GuB 3,55 2.42
2,20 2,15
0 ,5 0,55 0,5 0,53
0,10 0,14
28 ! 9 1
36 10
. . . --- 1
Der giinstige EinfluB von Spiinebriketts zu einer Kupolofengattierung steht also auBer Zweifel.
Die Hochdruck-Briketticrungs-Gesellschaft gibt ais weitere Yerwenduugszwecke der GuBbriketts an:
„B riketts mit geringem Phosphorgehalt und geringem Maugangęłialt ersetzen das phosphorarme WeiBeisen in der TempergieBerei; durch Zuschliige und Spiine-
7. D e z e m b c r 1910. Die BrikrJtierung von Gup- und Eiscnspanen. S ta h l und E ise n . 2071
mischung wird fur viele Zwecke eine veredelnde Wir
kung erzeugt; ferner sind alle Brikettsorten geeignet sta tt Stahlschrott fiir Kleinbessemereien, FormguB- stahlwerke, Martinbetrieb.“
E s wird iiber Versuche in dem M arti n b e tr ic b der Friedenshiitte folgendesm itgeteilt: „D ie Chargenmit Briketts waren kiirzer ais bei loser Spaneaufgabe in den iiblichen Lagen; die Transportkosten der Briketts waren viel geringer ais bei Spanen.1'
Fiir Schm iedeisen- und Stahlbriketts gibt die Hochdruck - Brikctticrungs - Gesellschaft noch an:
„Man kann aus Schmiedeisenspanbriketts direkt Stiicke ausschmieden; man kann Briketts aus Stahl- spiinen und Graphit fiir die Zwecke der Ruckkohlung im Elektrostahlofen verw enden; man kann den Ani- linschlamm der chemischen Fabriken durch Bri- kettierung zur Yerwendung im Hochofen geeigneter machen. “
Wie vielcn anderen Errungenschaften wird es aber auch der Spanebrikettierung ergehen, cs wer
den die wirtschaftlichen Erfolge erst nach und nach erkannt werden, und dann wird sich das Yerfahren einbiirgern. K ostete die Tonne GuBspiine friiher 27 J l und bislang bei den friiheren Roheisenpreisen 37 J l , so ist vorauszuselien, daB — wenn groBere Werke fiir ihre Erzeugnisse sich das Verfahren an- eignen — die Spiine auf dem W eltm arkte geringer und dadurch teuer werden miissen. D ie chemischen Fabriken verbrauchten bisher den groBten Teil der erzeugten GuBspiine; sie werden die groBten Auf- wendungen machen, um ihre Quellen nicht versiegen zu lassen, denn nur so kann man das plotzliche Steigen des Preises von 37 J l auf 48 J l erkliiren, wahrend der Preis von GuBschrott von 57 J l nur auf G1 J l stieg. E s ist dieses cin Preis, der ihre Briketticrung auf die groBeren Fabriken ais Spitneerzeuger be- sehriinkt. D ie kleinen Spaneerzeuger werden, da die einzelnen Betriebe hiiufig zu w eit von einander entfernt liegen, der Frachtkosten wegen nie zur Brikettierung ihrer Spiine schreiten und daher aus den hohen Spiinepreisen ihren N utzen ziehen. Was die Schmiedeisen- und StahlspŁne betrifft, so ist dereń Wert schon immer um etw a 10 J l hoher ge- wesen ais der von GuBspanen.
Bei dem GuBspiineprcis von 48 J l f. d. t, sta tt 37 J l wie bisher, wird der W irtscliaftlichkeit der Verwendung von Spiinebriketts kein Abbruch in Aussicht stehen, denn die Brikettierungskosten stellen sich, wie bereits angefiihrt, einschlieBlich iiblicher Amortisation, Yerzinsung und P atentge- biihrcn nur auf etw a 10 J l f. d. t. Dagegen ist der Preis der englischen Spezialmarken immer noch der doppelte und mehr. Dazu hat Frodair im Mittel einen Schwefelgehalt von 0,10 % und hiiufig mehr, also ebensoviel wie die GuBbriketts, und 1,35 % Phosphor gegen 0,50 % deutscher Briketts, was eine bedenkliche Zugabe ist. D as teuere Bearcliff besitzt zwar einen geringen Phosphorgehalt von nur 0,08 %, der aber durch den hohen Schwefelgehalt von 0,13 % wieder aufgewogen wird.
X L IX .3n
Der Grund, weshalb die genannten Spezialeisen eine so groBe Anwendung finden konnten, liegt in dem U m stand, daB die von vielen Fabriken ge- forderte D ichte, Porenfreiheit und Hartę, die man insbesondere fiir ZylinderguB wiinschtc, durch den geringen Kohlenstoffgchalt und hohen Schwefel
gehalt dieser Marken erreicht wurde, d. h. in Zu
sam mensetzungen, welche die deutschen GieBerei- marken nich t aufweisen. DaB den oft ubertriebenen Anforderungen des Maschinenbaues auf Kosten der Ziihigkeit Geniige geleistet wurde, ist durch viele unliebsame Yorkommnisse, die sich in den letzten Jahren m it solchen GuBstiicken ergeben haben, zur Geniige bekannt, wenn solche Falle auch viel- facli auf Konstruktionsfehler der GuBstiicke zu- ruckgefiihrt wurden.
IV . B e t r a c h t u n g e n d e r G u B e i s e n v e r - e d e 1 u n g m i t B r i k e t t s g e g e n u b e r S t a h l - u n d E i s e n s c h r o 11. D ic Yeredelung des GuBeisens durch Gattierungen m it Stahl- und Eisensclirott- stiicken istla n g e bekannt; Verfasscr glaubt der erste gewesen zu sein, welcher solche Erzeugnisse in den 70 er Jahren des vor. Jalirh. auf den Markt ge
bracht hat. Y iel Giinstiges, aber auch Ungiin- stiges, trat dabei in Erscheinung, bis eine gewisse Aufkliirung erlangt war. Ais Gattierungsmaterialien kommen in Betracht fiir E isen: A ltm aterialien, Schmiedeschrott, Abfiille von Eisenkonstruktionen und FluBeisen; fiir Stahl: die Altm aterialien und Abfiille von FluBstahl, insbesondere die A bschnitt- kiipfe aller Art Stahlschienen fiir Gleisanlagen, w ie auch zerkleinertes Schienen-Altm aterial in Liingen bis zu 1 m.
Giinstige Ergebnisse wurden durch die Gattic- rungen im Kupolofen bei einem gewissen MaBhalten immer erreicht in bezug auf Porenfreiheit, D icht- lieit neben Bearbeitbarkeit, W eichheit trotz er- hohter Festigkeit bei yermelirter Ziihigkeit. D ie Graphitausscheidungen waren dabei stets geringer ais ohne Zusiitze. Besonders auffiillig waren die gunstigen Erseheinungen bei Walzengttssefa, bei starkwandigen Plungern von 500 bis 000 mm <t> und 4 bis 5 m Lange fiir Bergwerksdrucksiitze und PrcB- zylinder. Im Jahre 1886 hat Verfasser in seinem Wcrkchen Uber „K alkulation in der EiscngieBerei“ * diese Erfolge m itgeteilt und neuerdings in seiner
„Technik in der EisengieBerei" ** niiher besprochen.
Es geniigte zur Erzielung giinstiger R esultate bei 10 bis 30 111111 Stoffstarken ein Zusatz von 5 bis 10 % Schienen-Abfallen. Fiir den GuB von Kaliberwalzen geniigten 16 %. Dabei waren solche W alzen besser und dauerhafter ais im Flammofen erzeugte. D ie Drehspane kriiuselten, und eine Graphit
ausscheidung war w enig merklich. Je nach den Gattierungsiitzen konnte auch m it 25 % Stahl- zusatz gegossen werden, es war nur zu beacliten, daB der GuB bei 3 ,0 % Gesamtkolilenstoff nicht iiber
* Seits 152.
** IV. Aufl., Seite 108 bis 111.
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