Stahl und Eisen, Jg. 33, No. 45

U iter des wirtschaftlichen Teiles

Generalsekretär Dr. W. B e u t n e r , fiesdiältslührer der nordwestlichen Gruppe des Vereins deutscher Bisen- und Stahl-

industrieller.

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Leiter des technischen Teiles J U . - J n g . 0 . P e t e r s e n ,

s te llv e rtr. G eschältslührer des Vereins deu tsch er

BisenhDttenleute.

FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENWESEN.

Nr. 45. 6. N o v e m b e r 1 913. 3 3. Jahrgang.

S elb stk o sten erm ittlu n g bei elek trisch en Kraftanlagen auf H üttenw erken.

Von Regierungs-Baum eister a .D . P a u l S c h o e n f e ld in W etzlar.

I je r Vortrag von Professor (Ör.'-Sng. G. S t ä u b e r , C h a r l o t t e n b u r g , un d die sich daran an­

schließende Besprechung g ib t m ir Veranlassung, mich über die B ew ertung einer K W st zu äußern.

Ich darf dabei eine A rbeit des Großh. Hess. B aurats Schöberl, D arm stadt, benutzen u n d verfehle nicht, hierfür auch an dieser Stelle m einen D ank auszu­

sprechen.

Als Leiter einer tfeberlandzentrale, welche an ein Hüttenwerk angeschlossen ist, begegne ich sehr häufig ungenügend geklärten Begriffen über die Selbstkosten einer K W st am V erbrauchsort, und es ist augenscheinlich, daß über diesen wichtigen Begriff in den Kreisen der an n äh ern d größten E r­

zeuger und V erbraucher zugleich, eben im Kreise der Eisenhüttenleute selbst, n ic h t die wünschenswerte klare Vorstellung herrscht.

Unter keinen U m ständen ist es angängig, bei der Berechnung der Selbstkosten, einer K W st den „A n­

teil der Zentrale“ zu vernachlässigen. E in „S taffel­

tarif“, der für verschiedene B etriebe verschiedene Preise ergibt, ist notw endig, un d es fra g t sich, wie er gestaltet werden m uß, um allen Verhältnissen Rechnung z u tragen.

Elektrische Zentralen, welche Strom verkaufen, müssen eine m öglichst genaue E rm ittlu n g der Selbstkosten haben, d am it eine P reisbildung erfolgen kann, die den A nschluß' auch großer Konsum enten ermöglicht,, ohne daß . d i e Gefahr eines Verlustes entsteht. . Die. E rm ittlu n g dieser Selbstkosten in einem weitverzweigten N etz einer U ebeilandzentrale ist keineswegs sehr einfach.* B eschränkt m an sich m it seinem Absatz aber auf ein verhältnism äßig kleines Gebiet, wie cs . der R aum eines H üttenw erkes dar­

stellt, so ist die richtige E rm ittlu n g der Selbstkosten elektrischer Energie schon wesentlich leichter zu übersehen.

Die Kosten der E le k triz itä t sind m ehr als die irgendeiner anderen verkäuflichen W äre Schwan­

kungen unterworfen, die von der A rt u n d Weise,

* S. z. B. E. E le ig : Stromtarife für Großabnehmer elektrischer Energie (Springer 1913).

XLV.„

wie der Abnehmer die Anlagen des E le k trizitäts­

werkes beansprucht, beeinflußt werden. J a die Selbstkosten ändern sich sogar m it jeder E n t­

wicklungsstufe dos Kraftwerkes. Es ist im Auge zu behalten, daß die Selbstkosten der K W st nich t n u r durch laufende Ausgaben für den Betrieb entstehen, sondern daß g a n z w e s e n t l i c h auch Zinsen und A bschreibungen. der Zentrale n ebst Leitungen und Transform ator-Stationen m it ihren Verlusten in Ansatz zu bringens ind. Es w äre g r u n d v e r k e h r t , etw a die K W st nach den „m ittleren “ Selbstkosten zu bewerten, sondern es ist zu unterscheiden zwischen

„ f e s t e n “ K o s te n f ü r K i l o w a t t m a x i m a l e r Beanspruchung des E lektrizitätsw erks und den

„ z u s ä t z l i c h e n “ K o s te n f ü r e n t n o m m e n e K i l o ­ w a t t s t u n d e n .

Dieses allein richtige Berechnungsverfahren ist in seiner G rundlage zwar schwerer verständlich, in seiner Anwendung aber erheblich einfacher, und alle modernen E lektrizitätsw erke richten ihre Tarif­

politik nach diesem Verfahren ein und haben große Vorteile und eine ungeahnte Entw icklung dam it erreicht.

Die „reinen Betriebskosten“ , die m eistens in den Kraftw erken gewissenhaft verfolgt werden, sind in „ f e s t e “ und „ z u s ä t z l i c h e “ B etriebskosten zu unterteilen. Als „zusätzliche“ B etriebskosten gelten die Betriebsausgaben, die fü r jede erzeugte K W st aufzuwenden sind. Als „feste“ Betriebskosten sind dagegen diejenigen Ausgaben zu betrachten, die von der Menge des Strom absatzes nich t direkt abhängig sind, wie die Kosten für Personal und V er­

sicherungen. Feste Kosten der Strom erzeugung sind ferner alle diejenigen Ausgaben, welche durch die Höhe des A nlagekapitals bestim m t sind, also die Ausgaben für Abschreibungen und Zinsen u n d wohl auch für Instandhaltung, denn die H öhe des Anlage­

kapitals hängt nich t von der Menge der jährlich abgegebenen K i l o w a t t s t u n d e n , sondern von der H öchstbeanspruchung des Werkes in K i l o w a t t ab.

Die Selbstkosten, welche der S trom verbrauch eines Abnehmers dem E lektrizitätsw erk veru rsach t,

23G

Zahlentafel1. Berechnungder„mittleren“ StromerzougungskostonunterZerlegungin„feste“ untl „zusätzliche“ für verschiedeneBetriobszustände.

1846 Stahl und Eisen. Selbstkostenertnittluiig bei elektrischen Kraftanlagen auf Hüttenwerken. 6. N ovem ber 1913.

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Zahlentafcl 2.Umrechnungder „festen.“ Kostenauf 1 KWmaximalerBelastung.

33. Jahrg. Nr. 45. Selbstkostenermitllung bei elektrischen Krajtanlagen auf Hüttenwerken. Stahl und Eisen. 1847

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* Bemerkung:Dieeinzelnen VerteilungspunktesinddurchRingleitungenverbunden. ZurVereinfachungkannangenommenwerden, daßalleHauptleitungen nebstSchalteinrichtungonanden VerteilungspunktenallenVerbrauchstellengleichmäßigdienen. DieLeitungenvon den Verteilungspunktenbis zuden Verbrauchs- StellengehenzuLastendereinzelnen Betricbsstellen.

1848 Stahl undJEiscn. Selbstkoslencrmiltlungbei elektrischen Krgilanlagen auf Hüttenwerken. 33. Jahrg. Nr. 45.

bestehen dem nach aus zwei G ruppen. Die eine G ruppe u m fa ß t die K osten für die B ereitstellung des E lektrizitätsw erks m it allen seinen E inrichtungen und seinem Personal, das sind die festen Kosten, die von der H öhe der B eanspruchung in K ilow att abhängen. Die andere G ruppe u m faßt die Kosten der eigentlichen Strom erzeugung. Das sind die zusätzlichen K osten, die sich nach der Zahl der ver­

brauchten K W st richten.

U m deutlich zu werden, sei ein Beispiel dureli- gereehnet:

Die Zentrale sei an ein Hoehofenwcrk angegliedert u n d beziehe von diesem das gereinigte Gichtgas lediglich zum B etriebe von Gasmaschinen. Der Preis von 1 cbm Gas (i. M. 830 W E ) sei m it 0,14 Pf.

festgesetzt.

Die Ausgaben für die erforderlichen Gasleitungen, einen G asbehälter und alles, was zum Betriebe gehört, wie ‘W asserleitungen, Schaltanlagen, Gebäude, kommen auf das K onto der Zentrale. Es sei der A n l a g e w e r t z u 210 Jt j e i n s t a l l i e r t e s K W an ­ genommen, bezogen auf die Nennleistung.

Die G esam tleistungsfähigkeit der Zentrale be­

trage 15 000 K W N ennleistung, u n te rte ilt in Aggre­

gate von 3 x 1000, 3 x 2000 und 2 x 3000 KW.

A n l a g e w e r t insgesam t also 3 1 5 0 000 JC, hierin betragen die Kosten des Gebäudes 200 000 JC.

In der Zahlentafcl 1 und 2 sind die Selbst­

kosten für drei verschiedene B etriebszustände der­

selben Zentrale erm ittelt. Bei genauerer D urch­

sicht ergibt sich die Trennung in feste und zusätz­

liche Kosten so klar, daß jeder d am it rechnen kann.

Die Beispiele in Zahlentafel 3 zeigen deutlich den E influß der d a u e r n d e n A usnutzung der Motoren wie auch der Zentralen. Man sieht, es ist u n te r U m ständen ein Strom preis von 3 Pf. noch ange­

messen, w ährend bei anderen Verhältnissen ein Strom preis von 30 Pf. eine Zubuße bedeuten kann.

G l e i c h z c i t i g k e i t s f a k t o r .

In diesen Beispielen ist noch n ic h t berücksichtigt, daß die Maxima der einzelnen B etriebe gegeneinander verschoben au ftreten. l n welchem Maße dies ge­

schieht, h ä n g t naturgem äß ganz von den Zufällig­

keiten der B etriebe ab. Es sei hier aber ein Weg gezeigt, welcher zu annähernd richtiger Beurteilung führt.

Die höchste S trom entnahm e eines Betriebes nach den angeschlossenen K W zu bestim m en, fü h rt zu Ungeheuerlichkeiten. Neuerdings werden deshalb vielfach Zähler m it M aximumzeiger ben u tzt, welche hier beschrieben seien. D er M aximumzeiger wird durch einen M itnehm er, welcher seinerseits m it dem Zählwerk eines norm alen Zählers vcibunden ist, vorgeschoben. D er M itnehm er wird aber je nach Ablauf einer beliebig festzusetzenden Zeit, z. B.

einer V iertelstunde,- u n te r V erm ittlung eines U hr­

werks wieder in die Nullstellung zurückgeführt, w ährend der Maximumzeiger, ähnlich wie bei einem M axim um therm om eter, stehen bleibt. In der nächsten

Zeitspanne w ird der Maximumzeiger n u r dann w e i t e r vorgeschoben, wenn der M itnehm er weiter als in einer vorhergehenden Zeitspanne vorrückt. D a der M itnehm er durch den Zähler bewegt wird, so zeigt er eigentlich K ilo w a tts tu n d e n an, welche im Ver­

lauf, z. B. einer V iertelstunde, verfahren werden, x K W st in V4 Stunde sind aber gleich x • 4 KW.

D urch Eichung der Skala k ann also ohne weiteres die H öchstbelastung in K W abgelesen werden, m it welchem im D urchschnitt einer V iertelstunde das K raftw erk beansprucht wurde. Die Festsetzung dieser D urchschnittszeit k ann jedem B etrieb an ­ g ep a ß t werden. Die B elastungsspitzen, welche h äu ­ fig n u r B rut hteile von Sekunden an d a u em (K ran­

betriebe) und von den Schwungmassen der Genera­

toren anstandslos durchgezogen w erden, w erden auf solche Weise m ehr oder weniger eingeebnet. Bei Betrieben m it starken Stößen, die auch n u r kurze Zeit w ähren, wird m an zu diesem Zweck die D urch­

schnittszeit rech t kurz wählen, z. B. drei Minuten, u n d so das M aximum erm itteln. F ü h r t m an das in allen Betrieben durch, so w ird die Addition der einzelnen M axim a dem der höchsten Zentralen­

leistung schon näher kommen. L etztere ist durch registrierende Instrum ente zu erm itteln. Im m erhin w ird auch dann noch ein G leichzeitigkeitsfaktor ein­

zuführen sein, der häufiger nachzuprüfen ist. E rgibt sich dieser z. B. zu 0,9, so än d e rt sich die Be­

rechnung der Selbstkosten des Beispiels I a wie folgt:

50 K W m a i., 300 000 K W st, feste Kosten 50 ■ 6G,40 - 09 . . . 2988 .11

. . . . _ . 300 0 0 0 .0 ,9 4 5

zusatzl. K osten --- —--- . 283o •„

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d. i. für 1 K W st = 1,941 Pf.

Bei einem W a lz w e r k , das besonders stoßweise arbeitet, sind folgende V erhältnisse sehr g u t möglich:

M otorgrüße D auerleistung 3000 P S , M aximum­

anzeiger 2500 KW.

1. Zählerangabe Jahresleistung 5 000 000 KWst.

S e l b s t k o s t e n b e i B e t r i e b s z u s t a n d II.

Feste Kosten jo K W m ax... 52,21 Gleichzcitigkeitsfaktor der Zentrale . . 0,9 2 500-52,21 .0 ,9 ... 117 500 JC 5 000 000 .1 ,0 4

iö ö ...A 2_0QQ_->K 109 500 JC, d. i. für 1 K W st 3,39 Pf.

2. Dasselbe Walzwerk soll n u r in der Tag­

schicht arbeiten, dann bleibt die H öchstentnahm e wie vor = 2500 KW.

Die K W st werden nu r 2 500 000 betragen.

Feste K osten wie v o r 117 500 JC ... . „ , 2 500 0 0 0 -1 ,0 4

zusatzl. K osten --- . . 2G 000 „

100 —

143 500 JC, d. i. für 1 K W st 5,74 Pf.

V e r l u s t e .

Zu beachten sind je tz t noch die Verluste in den Zuleitungen und Transform atoren.

6. November 1913. D as Stahlwerk Julienhütte und das ElektrostaMwerk Baildonhütte. Stahl und Eisen. 1849

a ) F i i r H 0 C ll S P c a n n u n g S m 0 1 0 r e n , w e l c h e d i r e k t 675 000 K W s t T ra n s fo rm a to r-L o h rla u fa -V e rlu s te , m it d e r Z e n t r a l e n s p a n n u n g a r b e i t e n , k o m m e n n u r 1-5 % = 300 000 K W s t T ra n s fo rm a to r-B e trie b s -V e rlu s te , L e itiin g s v c riu s te i „ B M I ; * * w f , d e „ z w a r , u c h > « 2 g g j g “

dureb das Maximum der B eanspruchung der K abel luste, beeinflußt, aber es lo h n t sich n icht, hierfür eine be- z u s r 2 T 7 5 0 0 0 K W s t.

sondere Berechnung nach festen und zusätzlichen j) as sjlld 2 0 , 8 % der an den Zählern der Abgabe- Kosten aufzustellen, es gen ü g t die Schätzung je steUen erm ittelten K W st.

nach der K abclbeanspruchung, z. B. daß 3 % der Als Preis k ann m it hinreichender Genauigkeit wieder entnommenen K W st noch von der Zentrale für c]er m ittlere K ilow attstundenpreis eingeführt werden.

Kabelverluste m ehr zu K isten sind Diese K W st B ß i ¡d ({ür B etriebszustand II}

k ö n n en m i t d e m „ m i t t l e r e n W e r t e e i n g e s e t z t 50 K W m a x ., 300 000 K W s t, G leich zeitig k o its-

w erd en . f a k t o r 0,9

In den Beispielen für das W alzwerk sind also f osto K o s te n 50 • 0,9 • 5 2,2 1 ... 23 5 0 x noch hinzuzuschlagen: zusätzl Kogten 3 0 0 0 0 0 - 1 , 0 4 _ 3120

Zu 1) 3 % V e rlu ste v o n 5 000 000 K W s t 100

2 ,6 0 8 • 3 ■ 5 000 000 „ V e rlu s te = 1 0 ,8 % = 32 400 K W s t je

zu je 2,60S P f . — --- —— - — 3920 .IC. 2,608 P f. m ittle re K o s te n . . . . 845 „

D a d u r c h ste ig e n d ie G e s a m tk o s te n 6315 .lt.,

a u f 173 420 M , d . i. f ü r 1 K W s t a m d . i. = 2,103 P f. f ü r 1 K W s t a m M o to r.

M otor...= 3,47 Pf. Diese B etrachtungen zeigen den Weg, den m an zur Zu 2) 3 % v o n 2 500 000 K W s t zu j e ^ E rm ittlung der wirklichen Selbstkosten gehen m uß.

2,008 pf... = __ 1 9(l° Ji Je nach A rt des Betriebes und auch jo nach der G e ^ m t k o s t o n 145 460 G esam tausnutzung der Zentrale ändern sich die

Selbstkosten in rech t w eiten Grenzen. Die E rm itt- b) F ür Motoren m it t r a n s f o r m i e r t e r Spannung iungcn müssen deshalb häufig w iederholt werden, sind außer den L eitungsverlusten noch die Trans- m indestens jährlich. Vor jeder schablonenhaften fonnatorverluste zu beachten. E in Beispiel spricht E rm ittlung kann aber nich t genug gew arnt werden,

deutlich: D er A nteil der Verteilungsanlagen an den Selbst-

Transform atoren von 7000 K W Norm alleistung kosten u n d die Verluste sind bei den weitverzweigten seien ständig eingeschaltet, also 8760 S tunden lang und häufig sehr schlecht ausgenutzten U eberland-

im Jahr. zentralen naturgem äß von w eit größerer, ja aus-

Der Leerlauf-V erlust betrage 1,1 % , schlaggebender B edeutung, deshalb ist die Berück- d j 7 000 • 1 ,1 ■ 8 7 6 0 _ qqq K W st im Ja h r sicktigung aller V erhältnisse bei Bildung eines Tarifes

100 ' nich t zu umgehen und n u r auf der Grundlage vor-

Bei Belastung kom m en noch 1 bis 2, im Mittel stehender Berechnungsm ethode möglich,

also 1 ,5 % Verluste hinzu. E s genügt, dies zu Aber auch alle H üttenw erke sollten m einer A nsicht

schätzen. nach von der angeführten B erechnungsm ethode Ge­

ist die Sum m e der niederspannungsseitig abge- brauch m achen, d am it sie vor der E ntscheidung gebenen K W st = 20 000 000, so h a t die Zentrale über die A n triebsart einer N cuanlage vollständige hierfür folgendes M ehr aufzubringen: K larheit über die zu erw artenden Kosten besitzen.

Das Stahlw erk Ju lien h ü tte und das E lek trostahlw erk B aild onh ü tte.

(S c h lu ß v o n S eite 1770.)

Das Elektrostahlwerk Baildonhütte. G ie ß h a ll e ... 440 qm P V eA u sfü h ru n g d esB etrie b sg e b äu d esin E isen b e to n Nebenräumo 130 ”,

verdient besonderes Interesse; es dürfte dies

der erste Fall sein, daß ein Stahlw erksgebäude diese U nter diesen N ebenräum en u n d der Ofenbiihne Bauart nicht nu r in den N ebenräum en zeigt. D aß liegt ein rd. 3 m hoher L agerraum von 400 qm, in die Erfüllung aller betriebstechnischen F orderungen dem wertvollere K ohm aterialien, die Wage, säm t- gelungen ist, zeigt Abb. 9; die erfreulich ästhetische liehe Hochspannungsschalter, die O fentransform a- Wirkung des Ganzen zeigen die A bb. 10 un d 11; toren, ein rotierendes Gleichstrom-Umformeraggregat zur vollen Geltung dürfte das G ebäude nach Aus- usw. ihren P latz gefunden haben,

führung der geplanten E rw eiterungsbauten kommen. Die H auptarbeitsräum e, Gießhalle und Ofenbühne Heute besteht das Gebäude aus der Gießhalle sind u n te r einem Dache vereinigt. In R ücksicht von 16,9 m 1. Breite, der 10,45 m breiten Ofenbühne auf die für später vorgesehene E rw eiterung der An- und einem 5 m breiten A nbau, der S chaltraum , läge durch einen M artinofen von rd. 15 t Fassungs- Bureaus usw. en th ält. Die Länge des Gebäudes raum ergeben sich Pfeiler- und K ranbahnabm essun- beträgt 26 m, so daß sich folgende Ausmaße er- gen, die über das augenblickliche Erfordernis hinaus­

geben: gehen; insbesondere kom m t diese R ücksichtnahm e

1850 Stahl und Eisen. D as Stahlwerk Jvlienhütte und das Elektrostahlwerk Baildonhütte. 33. Jahrg. Nr. 45.

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auch in der stattlichen H öhe der H aupthalle, die bis O berkante L atern e 23,7 m m ißt, zum Ausdruck.

Die H auptabm essungen, die sich auch aus der Abb. 9 ergeben, sind folgende:

Laufbahn des 25-t-Gießkrans 11 m über H üttensohle

„ „ 5-t-Blockkrans 14,1 ,, „ „

„ „ Chargierkrans 12,5 „ „ „

, , , , , , 9,5 , , , , , ,

O f o n b ü h n o ... 3,0 „ „ „ Scheitel der H aupthalle . . . 21,05 „ „ „ Lichte Höhe der Ofenbülmo . 13,0 bis 15,5 m über Ofen-

biihno.

Das Gerippe des heutigen Gebäudes wird von fünf stark en G elenkbogenträgern gebildet; um eine beiderseitige Verlängerung jederzeit zu ermöglichen, sind säm tliche Binder freitragend ausgeführt.

Die ungleiche E inteilung der Felder zwischen den Bindern, abwechselnd je 5 u n d 8 m , ergab sich ganz natürlich aus der Lage der beiden zunächst zur A usführung gekommenen Oefen. Die A nbringung der sehr k räftig gehaltenen B e­

tonbalken für die K ranbahnen geht aus der A b b .llh e rv o r. Sie sind in natürlicherw eise an den Außenpfeilern des Bauwerks un d an einerp endelndenBIittel- stiitzc angebracht, die eine besonders starke Längs- und Bügelarm ierung erhalten hat.

Die Decke des Gebäudes ist ganz in Stam pfbeton ausgeführt, ebenso die A rbeitsbühne selbst. Ein Schutz des Stam pfbetons gegen heiße Schlacke und Eisenstücke h a t sich bisher nicht als nötig er­

wiesen, so daß der P lattenbelag m it all seinen U nzuträgliehkeiten sich wohl dauernd wird ver­

meiden lassen. Bei der A usm auerung der Stirn­

wände des Gebäudes m it leichtem Eisenfachwerk ist auf den bereits oben erw ähnten w eiteren Ausbau R ücksicht genommen worden.

Bei Erw eiterung des Stahlw erks soll zunächst noch ein weiterer Girodofen Aufstellung finden;

diesem schließt sich dann ein M artinofen an, der nach E instellung des jetzigen M artinwerks die Herstellung billiger Federstahlsorten u. a. m. übernehm en soll.

Mit der Aufstellung eines M artinofens m it seinen Gaserzeugern wird die V erbreiterung dieses Ge­

bäudeteils um etwa 11,5 m nötig. Diese kann bei der gew ählten K onstruktion ohne weiteres durch

H erausrücken der bei­

den le tzten Pfeiler er­

folgen.

Zu erw ähnen ist noch, daß säm tliche Kontroll- instrum ente sowie die Regeleinrichtungen des Girodofens in einem be­

sonderen Schaltraume,

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Abbildung 9. Gesamtanlage des Elektrostalihverkes Baildonhütte.

6. November 1913. D as Stahlwerk JulienhüUe und das Eleklrostaldwerk Baildonhütle. Stahl und Eisen. 1851 geschützt vor S taub u n d H itze, untergebracht sind.

Hinter diesem S chaltraum liegt ein kleines Labora­

torium, in dem nach Schnellm ethoden während des

Chargenganges die w ichtigsten Bestim m ungen vorge­

nommen werden, ein V erfahren, das bei der laufen­

den Verarbeitung legierten S chrottm aterials auf Quali­

tätsstähle sich sehr bew ährt.

D er Kjellinofen, ein reiner Induktionsofen bekann­

te r B auart, arb eitet in seiner P rim ärspule m it Strom von 3500 Volt und 16,3 Perioden. Die luftgekühlte Spule w ar ursprünglich von einem w assergekühlten doppelten K upfer­

m antel um geben; die W asserkühlung h a t sich nach kurzer B etriebsdauer als überflüssig erwiesen. Bei einem Einsatzgew icht von 1500 kg nim m t der Ofen b isz u l 80 KW a u f ; der S trom ­ verbrauch b eträ g t je 1000 kg A usbrin­

gen je nach Schm elzpunkt und elek­

trischem W iderstand der erschmol­

zenen Legierung 700 bis 950 IvWst.

D er A bbrand im Ofen ist geringfügig, außer einer fast genau proportional zur Zeit verlaufenden K ohlenstoffab­

nahm e treten keinerlei V erluste auf, so daß m it noch größerer Genauig­

k eit als im Tiegel selbst kom plizierte A nalysen getroffen werden. Zahlen­

tafel 1 ist eine beliebig herausgegrif­

fene Seite aus dem Analysenbuch, die deutlich die G enauigkeit zeigt.

Zur Bedienung des Ofens sind drei M ann und ein K ranführer erforderlich, der auch noch am Girod­

ofen Verwendung findet. Die M aterialverwiegung Abbildung 10. Eloktrostalilwerk Baildonhiitte. (Außenansicht)

E l e k t r i s c h e O e fe n .

Bereits im Ja h re 1907 w urde in Baildonhiitte der erste elektrische Ofen aufgestellt. Dam als wurde ein Kjellin-Ofen gew ählt, der vom ersten Tage an seiner Aufgabe, W erkzeugstähle und vor allem hoch­

legierte Nickel- und W olfram -(Schnelldreh-)Stähle zu erzeugen, im vollsten M aße gerecht wurde. Bis zu dieser Zeit stand an der Spitze der m etallurgischen Verfahren die Tiegelschmelzerei, die allein der Auf­

gabe gerecht w urde, gänzlich schlackenfreien und beliebig legierten Guß zu erzeugen. Die N achteile der Tiegelstahlfabrikation, die kleinen E inheiten der Tiegel, die Schwierigkeit,, größere, gleichmäßig legierte Blöcke zu erzeugen, wurden durch den

„elektrischen“ Tiegelofen m it einem Schlage behoben.

Dieser erste elektrische Ofen w urde in den neuen Stahlwerksbau übernomm en.

Die Aufgabe dieses Aufsatzes k an n es natürlich nicht sein, Vor- u n d N achteile der einzelnen Ofen­

systeme gegeneinander abzuwägen. Tatsache ist, daß wir heute über eine ganze Reihe betriebssicherer Ofensysteme verfügen, deren Anwendung im ein­

zelnen Falle sich nach dem lokalen technischen und wirtschaftlichen Bedürfnisse richten muß. So h a t es sich in B aildonhiitte als zweckmäßig erwiesen, dem Kjellin- einen G i r o d - O f e n an die Seite zu stellen.

E r erfüllt seine Aufgabe, unlegierte W erkzeugstähle sowie besonderes Nickel- und Chromnickelstähle zu erzeugen, wie sich bereits nach den heutigen Betriebserfahrungen sagen läßt, einwandfrei.

Ueber die beiden Oefen sollen im Folgenden noch einige erläuternde A ngaben gem acht werden.

Abbildung 11. Elektrostahlwerk Baildonhiitte.

Innenansicht (im Bau).

und Anfuhr, G ießgrubenarbeit, B locktransport usw.

wird von den Ofenarbeitern besorgt.

Die H altb ark eit des O fenfutters b eträg t rd. 20 bis 25 Betriebsschichten; je nachdem zu erschmelzen­

1852 Stahl und Eisen. D as Stahlwerk Julienhütte und das Elektrostahlwerk BaildonhüUe. 33. Jahrg. Nr. 45.

den M aterial entspricht dies einer Erzeugung von 50 bis 60 t Stahl. D ann m uß die A usstam pfung aus D olom it und Teer erneuert werden. Das cigent-

Z ah len tafel 1. D u r e h s c h n i t t s a n a l y s e n . j Chargcn-Xr. C

%

Mn

0//O /O ___ /O

618 1,10 0,39 0,17 1,04

619 1,16 0,34 0,22 1,03

620 1,16 0,35 0,21 1,12

621 1,11 0,32 0,14 1,07

622 1,13 0,37 0,19 1.10

623 1,09 0,33 0,17 1,07

624 1,13 0,30 0.20 1,10

625 1,12 0,37 0,19 1.10

626 1,15 0,37 0,21 1,11

627 1.11 0,39 0,1S 1,08

628 1,13 0,34 0,22 1,08

629 1,11 0,31 0,22 1,10

630 1,16 0,30 0,21 1,11

631 1,16 0,31 0,22 1,09

632 1,17 0,31 0,21 1,11

633 1,13 0,29 0,25 1,07

634 1,15 0,30 0,20 1,14

635 1,14 0.30 0,24 1,07

D u rch ­

sch n itt 1,134 0,333 0,203 1.0 S8

Vorge­ 1,10 bis etw a etw a 1,05 bis

schrieben 1,15 0,35 0,20 1,15

liehe Ofenmauerwerk h ä lt eine ganze Reihe von H erdzustellungen aus. E in besonderer Vorzug des Kjellinofens zeigt sich bei der Aufnahm e der letzten Zusätze, die un m ittelb ar vor dem Abstich zum Bade gem acht werden. Infolge der eigentümlich quirlenden Bewegung, die das B ad im Sinne des K raftlinien­

verlaufes des Feldes der P rim ärspule ausführt, ver­

teilen sich Fcrrom angan-, Silizium-, V anadium -, M olybdän- usw. Zuschläge innerhalb weniger Se­

kunden gleichmäßig im Bade. D er V erlust selbst an sta rk oxydierbaren Stoffen ist gering, da das Bad stets von einer reaktionsunfähigen, steifen Schlacke bedeckt ist, die sich beliebig durch Ab­

krücken entfernen läßt. E in Fehler wäre es, im Kjellinofen Reaktionen zwischen Schlacke und Bad hervorrufen zu wollen — d. h. zu raffinieren — , er ist ausschließlich „Tiegelofen“ , un d erfüllt dessen Aufgabe als Schmelz- und L egierungsapparat in vervollkom m netem Maße.

D ort, wo es sich nun darum handelt, größere Mengen S tahl bis zur äußersten R einheit zu raffi­

nieren, tr itt der elektrische Flamm bogenofen in seine Rechte, der die Erzeugung einer heißen, reaktions­

fähigen, oxydierenden und reduzierenden Schlacke gestattet. Bei der W ahl zwischen den zahlreichen in der P raxis bew ährten System en: Girod, H eroult, Keller, N athusius usw., sprachen vielerlei Erw ägungen m it, deren E rörterung neben einer K ritik der ein­

zelnen System e allerlei nicht allgemein interessierende P u n k te in diese Zeilen tragen w ürde; die Summe aller dieser Erw ägungen führte schließlich zur Auf­

stellung eines Girod-Drehstromofens (vgl. Abb. 12) für eine K ap azität von 8 t. D as Schaltungsschema (vgl. Abb. 13) zeigt, daß alle drei P hasen als ge­

meinsamen Nulleiter das Ofengefäß sam t Boden­

elektroden haben, die untereinander kurz geschlossen sind. Die drei oberen K ohleelektroden sind an je eine P hase angeschlossen, die Isolierung der Kohle­

elektroden untereinander und gegen das Ofengefäß m acht bei der niedrigen P hasenspannung (65 Volt) keine Schwierigkeit.

D er B aildonhütter Girodofen dürfte in D eutsch­

land der erste sein, der m it D rehstrom betrieben wird. Diese B a u art g estattet, d irekt auf das Dreh­

strom netz ohne E inschaltung rotierender Umformer zu arbeiten, es wird dadurch nicht n ur eine be­

deutende Verringerung der Anlagekosten erzielt, sondern auch der Umformer und Leitungsverlust a u f das praktisch erreichbare M indestm aß gebracht,

Abbildung 12. Girod-Drehstromofen.

da die drei zur Anwendung kom m enden Einphasen­

uniform er u n m ittelbar u n te r und neben den Ofen gestellt werden können, so daß die Zuleitungen sehr kurz und billig werden und in ihnen n u r geringe Leitungsverluste entstehen.

D aß m it den K osten der Zuleitung und den V erlusten in ihr bereits sehr sta rk gerechnet werden m uß, liegt auf der ITand, w enn m an bedenkt, daß von jedem einzelnen U m form er eine Leistung von durchschnittlich 550 K ilow att bei nu r 65 Volt Spannung dem Ofen zugeführt w erden muß. Diese B a u art des Ofens ist in neuerer Zeit bei Girodüfen allgemein üblich. D as schmiedeiserne Ofengefäß ist m it den in den Boden eingeführten wasserge­

kühlten Eisenelektroden leitend verbunden und gleichzeitig geerdet. Die Kippbewegung des Ofen­

gefäßes wird durch einen 6% -P S -D reh stro m m o to r bewirkt, der durch ein Zahnradvorgelege auf eine

6. November 1913. D as Stahlwerk Jvlienhüite und das Elektrostahlwerh Baildonhiiitc. Stah l und Eisen. 1853 unter den Ofen gelagerte Stahlspindel w irkt; diese

Spindel ist für den F all etwaiger Bodendurchbrüche oder Herabfließen von Schlacke durch ein feuer­

festes Gewölbe geschützt, sie ü b erträg t ihre K raft durch zwei sym m etrisch angeordnete I-Iebel u nm ittel­

bar auf das Ofengefäß. Die Kippbewegung des Ofens vom Beginn des Abstiches bis zum voll­

ständigen E ntleeren der Charge ist bequem in etwa

154 Minuten durchführbar. Spindel und Motor sind auch w ährend des B etriebs zugänglich. F ü r den F all des Versagens des elektrisch enAntriebes kann durch eine in Reserve ge­

h altene K urbel der Ofen von

Abbildung 1 2 zeigt die Elektrodenaufhängung.

Die E lektrodenführung ist eine vollkom men starre.

Die Bewegung der E lektroden erfolgt durch drei Gleichstromm otoren von je 1% P S Leistung, die sta rr am Ofen befestigt sind un d säm tliche K ipp­

bewegungen mitm achen. Irgendwelche U nzuträg­

lichkeiten haben sich aus dieser A nordnung nicht ergeben, da der U ebertragungsm eekanism us sowie die Motoren vollständig öl- u n d schm utzdicht ge­

kapselt sind. Die ganze A nordnung h a t den Vorteil der UÜbersichtlichkeit u n d leichten Zugänglichkeit.

F ü r den Fall des Versagens einer der M otoren ist an jeder Elektrode ein H andrad zum Bewegen der Schraubenspindel vorgesehen.

so o P o to

Abbildung 13.

Schaltungsschema des Girod- Drehstromofens.

Hand gekippt werden, so daß ein E ntleeren auch bei Betriebsstörungen im K ippm echanism us möglich ist.

Die einzige O fentür h a t einen wassergekühlten Rahmen; auf dem Ofengewölbe liegen drei K ühlringe, die die Einführungsstellen der K ohleelektroden schützen. D er K ühlw asserverbrauch ist ein recht be­

deutender, jedoch haben erfreulicherweise diese empfindlichen Teile im bisherigen B etriebe zu keinerlei Störungen A nlaß gegeben. D er Anschluß der die K ühlungen versorgenden Rohrsystem e an die ortsfeste Steigleitung erfolgt durch m etall­

gepanzerte H anfschläuche, die Abflüsse säm tlicher drei Spülsysteme liegen a n der rechten Ofenseite frei und entleeren ih r W asser in einen großen Sammel- trichtcr, so daß stets m it einem Blick die W irksam ­ keit aller K ühlungen beobachtet w erden kann.

XLV.3,

/f/pptyerJrs -M otor 7. S P S

Der Schaltraum ist gegenüber dem Ofen an der R ückseite der B ühne angeordnet. In diesem liegen die zur Bedienung der H ochspannungsschaltanlage erforderlichen Hebel, der Drossclspulenschalter für die O eltransform atoren sowie die A nzeigeinstrum ente fü r die Ofenelektroden. Vor diesen Instrum enten liegen H andräder zur Bedienung der K ontroller der Regulierm otoren, so daß e in Mann in der Lage ist, Ofen und Instrum ente zu übersehen und die K ontroller zu bedienen. Im allgemeinen erfolgt die Elektrodenregulierung durch die bekannten selbsttätigen Thurysehen Regler, die sogar w ährend der Einschmelzperiode sehr gute D ienste leisten.

F erner sind in dem Schaltraum auch die fü r die Betriebsüberwachung erforderlichen Strom zähler untergebracht. Die Vereinigung säm tlicher Meß-

237

1854 Stahl und Eisen. D as Stahlwerk Julienhütte und das Elektroslahlwerk Baildonhiitte. 33. Jahrg. Nr. 45.

und K ontrollinstrum ente in einem gegen die Bühne abgeschlossenen B aum , der einen Ueberblick über den Ofen g e s ta tte t, h a t sich bisher bestens bew ährt.

D er Girodofen ist in B aildonhiitte erst seit einigen M onaten in B etrieb, so daß sich ein abschließendes U rteil über die Betriebsergebnisse noch nicht fällen läßt. Im allgemeinen scheint er den E rw artungen, die in ihn bei seiner Aufstellung gesetzt wurden, zu entsprechen; einige kurze Angaben über seine Betriebsweise w erden imm erhin, auch w enn heute noch keine Zahlen genannt w erden können, von Interesse sein.

Der Ofen arbeitet, wie der Kjellinofen, zunächst n u r m it kaltem E insatz. E r erzeugt in der H a u p t­

sache K ohlenstoffstähle sowie niedrig legierten W erkzeugstahl un d K onstruktionsstähle aller Art.

Die Q ualität des erzeugten M aterials läß t nichts zu w ünschen übrig; insbesondere ist die chemische u n d physikalische R einheit eine dem im m erhin teu ren Schmelzverfahren durchaus entsprechende.

Der Strom verbrauch beträgt je Tonne S tahl je nach dem G rade der R affination u n d der H ä rte des er­

schmolzenen Stahles 750 bis 900 K W st, die Chargen- dauer ausschließlich der Zeit für das E insetzen etwa sechs bis sieben Stunden. D er E lektrodenverbrauch ist nach U eberw indung der ersten Schwierigkeiten in der H andhabung von Klemmen un d Nippeln bereits au f rd. 12 bis 14 k g /t S tahl heruntergegangen. Die H altb ark eit des Herdes ist eine offenbar sehr gute.

Die ersten Zustellungen vmrden jeweils nach wenigen Wochen herausgerissen, um Gewißheit über ihren Z ustand zu schaffen; es w urden niemals irgendwie nennenswerte V eränderungen (außer in der Schlacken­

zone) gefunden. Die jetzige Zustellung befindet sich bereits ü ber sechs Wochen in Betrieb, ohne irgendwelche Schwierigkeiten zu zeigen. E s ist anzunehm en, daß die auch anderw ärts beobachtete vorzügliche B odenhaltbarkeit — ob tro tz oder wegen der w assergekühlten Bodenelektroden, m öchten war heute noch nicht entscheiden — erzielt werden wird.

F ü r die D cckclhaltbarkcit kann heute noch keine D urchschnittszahl angegeben werden, da die ersten Deckel naturgem äß infolge der U ngeübtheit der Bedienungsm annschaft cs zu keiner großen Lebens­

dauer gebracht haben. E s haben aber heute bereits Deckel w eit über 500 B etriebsstunden H altb ark eit erreicht, und diese wird sich noch steigern lassen.

D urch die Aufstellung des Girodofens h a t die Leistungsfähigkeit des B aildonhütter Stahlw erkes in Stählen höchster Q ualität, wie sie bisher nu r im Tiegelofen erzeugt werden konnten, eine nennens­

w erte Steigerung erfahren. W ar es bisher gelungen, im Kjellinofen in befriedigender Weise ein M aterial zu erzeugen, das dem Tiegelstahl ebenbürtig, in seiner großen G leichmäßigkeit sogar überlegen ist, so ist auch der Versuch im Girodofen, ein au f dieser Höhe stehendes M aterial zu erzeugen, als geglückt zu b etrachten. Bekanntlich ist die F eststellung der G üte eines erstklassigen W erkzeugstahles durch chemische und physikalische P rüfung allein nicht

möglich. Eine hervorragende Rolle bei seiner Be­

urteilung spielen die technologischen Proben, die auf die spätere Verwendung des M aterials Rücksicht nehm en u n d seine H ärtefähigkeit, Schneidhaltigkeit usw. u n m ittelb ar beurteilen lassen. D erartige Proben, bei denen neben Schmiede- un d H ärteversuchen die H erstellung fertiger W erkzeuge eine große Rolle spielt, werden laufend in B aildonhiitte vor- genommen. Die neue mechanische W e rk stätte der B aildonhiitte bietet hierzu die beste Gelegenheit, auf m odernen Hochleistungsm aschinen Stahlquali­

tä te n aller A rt durchzuproben. Die bereits heute in großem Umfange durchgeführten Versuche, auf die an dieser Stelle aus Raum m angel leider nicht näher eingegangen w erden kann, haben bereits ergeben, daß die Q ualitätsfrage für E lektrostahl bei sachgem äßer Auswahl des E insatzes in d e m Sinne als gelöst zu betrachten ist, daß die Gleichwertigkeit gegenüber dem besten Tiegelstahl erreicht ist. Die großen Chargengewichte, die der elektrische Ofen liefert, geben für die F ab rik atio n eine sehr envünschte absolute Gleichmäßigkeit großer Q u an titäten des zur W eiterverarbeitung kom m enden Rohm aterials, so daß hierin das E lektrostahlw erk von vornherein dem Tiegelstahlwerk überlegen ist.

E in Blick auf die S tatistik der Elektroofen bauenden F irm en zeigt uns auch, daß die Verbreitung der Oefen im Laufe weniger Ja h re eine überraschend große geworden ist; Tiegelstahl dürfte bereits heute in nennensw ert niedrigerem Maße als vo r fünf oder sechs Ja h re n in der W erkzeugstahlfabrikation Ver­

wendung finden.

A n t r i e b s v o r r i c h t u n g e n .

Die Baildonhiitte besitzt n u r eine kleine elektrische Zentrale m it einer Leistungsfähigkeit von 300 Kilo­

w att. Die Zentrale b esteht aus zwei D rehstrom ­ generatoren, die Strom von 500 V olt Spannungen u n d 50 Perioden erzeugen. In der H auptsache be­

sorgt diese kleine Anlage die B eleuchtung des Werkes und den Antrieb einer Anzahl kontinuierlich ohne B elastungsschwankungen laufender Maschinen, wie V entilatoren usw. Dies allein w ürde jedoch ihre Inbetriebhaltung kaum m ehr rechtfertigen, wenn n icht gerade für den E lektroofenbetrieb eine Strom ­ reserve sehr erw ünscht wäre. Beim Ausbleiben der Strom lieferung von ausw ärts m uß u n te r allen Um­

ständen darauf gesehen werden, daß die Ventilatoren des Kjellin-Ofens sowie die K ippvorrichtung des Girodofens, schließlich auch der G ießkran im Stahl­

werk in Betrieb gehalten w erden können, da Stö­

rungen in diesen Teilen Betriebsschwierigkeiten von größerer A usdehnung zur Folge h aben würden.

D er gesam te laufende Strom bedarf, insbesondere fü r die Elektrostahlöfen, wird dem Leitungsnetze der Oberschlesischen E lektrizitätsw erke entnommen, die D rehstrom von 6000 Volt Spannung liefern.

H ier interessieren hauptsächlich die Umformer­

anlagen für die elektrischen Oefen. D er Kjellin-Ofen h a t einen eigenen rotierenden U m form er v on 180 KW

G. November 1913. Ueber Silileaquarzite. Stall 1 und Eisen. 1855 Leistung, der den D rehstrom in W echselstrom von

16,3 Perioden u n d 3800 V olt Spannung um wandelt.

Der Girodofen arb eitet, wie bereits erw ähnt, m it drei Einphasenölum formern. Außerdem ist für die Speisung der Elektroden-R egulicrm otoren ein rotie­

render Umformer aufgestellt, der eine ' Leistung von 40 K ilow att in Gleichstrom abzugeben in der Lage ist.

Interessieren dürfte, daß außer der Dam pf­

heizung in dem gesam ten E lektrostahlw erk keine Dampfleitung V erw endung gefunden h at. Selbst der Hammer zum Schm ieden d er S tahlproben wird elektrisch angetrieben. Die große Sauberkeit, die sich durch ausschließliche D urchführung des elek­

trischen Betriebes erzielen lä ß t, m acht sich bei der auch auf äußerliche R einlichkeit angewiesenen

Qualitätsstahlfabrikation in jeder Weise bezahlt.

Der vorstehenden Beschreibung der Betriebs­

aidagen der Ju lien h ü tte un d B aildonhiitte, die zur Erzeugung des R ohm aterials dienen, soll sich bei anderer Gelegenheit eine Schilderung der aus­

gedehnten V erfeinerangsanlagen beider Werke an- schließen.

Wir wollen hier n u r kurz die Abteilungen auf- fiihren, die, m it den m odernsten Einrichtungen ausgerüstet, in ih rer G esam theit einen auf der Höhe

der Zeit dastehenden Q ualitätsstahlw erksbetrieb darstellen. Die ursprüngliche W alzwerksanlage in Baildonhiitte ist bereits v or drei Ja h re n durch Ausbau der schweren Triostraße und einer Doppel­

duostrecke für die W alzung von Q ualitätsm aterial ergänzt worden. D as H am m erw erk verfügt heute über sieben Dam pfhäm m er u n d eine dam pfhydrau­

lische Presse, die mechanische W e rk statt ist außer­

ordentlich vielseitig für die B earbeitung von Quali­

täts-Schm iedestücken bis zu 6000 kg Stückgewicht eingerichtet; seit etwa drei Ja h re n befinden sich Spiralbohrerfabrik und Präzisionszieherei in Betrieb und haben ihre Leistungsfähigkeit in vollem Umfange bewiesen. Die Nebenbetriebe, Glüherei, H ärterei, Magazine, Laboratorium , V ersuchsanstalt usw., sind m it den m odernsten E inrichtungen ausgestattet.

Der Ausbau der B aildonhütter Anlagen, die schließlich auch durch das H erm ineuhütter K alt­

walzwerk noch eine wünschenswerte Ergänzung erfahren, ist von dem B estreben geleitet w orden, bei der frachtlich ungünstigen Lage Oberschlesiens eine möglichst weitgehende Verfeinerungsanlage zu schaffen, die ü b e r die Grenzen des engeren In d u strie­

bezirkes und ü b e r die Grenzen unseres Zollgebietes hinaus auf dem W eltm arkt w ettbew erbsfähig auf- treten kann.

Heutige Baildonhiitte.

U e b e r S i l i k a q u a r z i t e .

Von K u r d E n d e i l in Berlin.

(Mitteilung aus dem Eiscnhüttenm iinnischen Laboratorium dor Kgl. Technischen Hochschule zu B erlin.) Schluß von Seite 1775.

m den E i n f l u ß d e r T e m p e r a t u r h ö h e a u f d a s W a c h s e n d e r S i l i k a q u a r z i t e zu er­

kennen, w urden etw a walnußgroße Stücke im elektri­

schen Kohlegrieswiderstandsofen nach Simonis-Rieke je zwei S tunden auf 1250°, 1400°, 1500° und 1600° C erhitzt. Die T em peraturen w urden optisch m it dem Holborn - K urlbaum - P yrom eter gemessen und schwankten in den zwei S tunden bis 1400° um ¿ 1 0 ° , bis 1600° um + 20°. Die T em peraturen von 17000 wurden im Iridium ofen der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt erreicht und sind bei den Schmelz­

tem peraturen der Silikaquarzite eingehend erläutert.

Nach dem B rennen w urden die P roben teilweise gepulvert und die spezifischen Gewichte in der an ­

gegebenen Weise pyknom etrisch bestim m t. Dabei wurden folgende W erte gefunden, die in Schaubild 3 dargestellt sind.

Z ahlcntafol 3. A b n a h m e d e s s p e z i f i s c h e n G e ­ w i c h t s v e r s c h i e d e n e r Q u a r z i t e n a c h z w e i ­ s t ü n d i g e m E r h i t z e n a u f v e r s c h i e d e n e T e m ­

p e r a t u r e n . Quar­

zit Nr.

Qualitäts­

bezeichnung ^{R oh}

Spezifisches Gewicht nach zwei­

stündigem Erhitzen auf

1250° 1400° 1600° 1600° 1700« C *

I gu t 2 ,0 4 2 ,6 0 2,4 2 2 ,3 9 2 ,3 2 2 ,21

II m i t t e l 2 ,6 5 2 ,6 3 2 ,4 2 2,31 2 32 —

II I s c h le c h t 2 ,0 5 2 ,6 4 2,51 2 ,31 2 ,4 0 —

* Nur 10 m in erhitzt.

1856 Stahl und Eisen. Ueber Silikaqm rzite. 33. Jahrg. Nr. 45.

Aus dem steilen Abfall der K urven geht m it D eutlichkeit hervor, daß das W achsen m it steigender T em peratur sehr rasch zunim m t. Bei 1250 und 1400° ist außerdem noch ein stärkeres Wachsen bei dem g u te n Q uarzit I zu erkennen, -während sich bei 1500 und 1600° entsprechend der größeren Um- w andlungsgeschwindigkeit die Unterschiede etwas verwischen. Die Unregelm äßigkeit der K urven bei 1500 bis 1600° C wird zum Teil auch dadurch bedingt, daß die Tem peraturverteilung in den einzelnen Stücken nicht ganz gleichmäßig w a r. In den D ünn­

schliffen befinden sich an verschiedenen Stellen noch nicht um gewandelte Quarze. Die bei 1600° C ge­

b ran n te n Q uarzite zeigen die „C ristobalitreaktion“ .*

Im m erhin ist die G esam trichtung der K urven un ­ verkennbar. Bei 1700° C sind alle Q uarzite in den glasig am orphen Zustand übergegangen m it dem spezifischen Gewicht 2,21.

^ s \

|

| m

%

T em peratu r in °C

Schaubild 3. E i n f l u ß d e r B r c n n t o m p o r a t u r a u f d a s W a c h s e n d e r Q u a r z ite .

Zusam menfassend lä ß t sich also sagen, daß die Zem entquarzite bereits nach den ersten Bränden so sta rk wachsen, daß sie sich im Ofen später nu r noch wenig ausdehnen können, w ährend dies bei den Felsquarzitcn nicht der Fall ist. Die W achstum s­

geschwindigkeit ( = U m wandlungsgeschwindigkeit in Cristobalit) nim m t m it steigender Tem peratur sehr rasch zu. Infolge der feiner verteilten Beimengungen und der dadurch bedingten weitgehenden Sinterung haben die Zem entquarzite nach dem Brennen eine erheblich größere F estigkeit als die Felsquarzitc.

2. I d e n t i f i z i e r u n g d e r E n d p r o d u k t e . Die drei- bis fünfm al gebrannten Q uarzite zeigen im D ünn­

schliff u n te r dem Mikroskop ein sehr fein zertrüm m er­

tes Grundgewebe m it n ur hie und da auftretenden unveränderten Quarzen. Man vergleiche hierzu die

* Als „Cristobalitreaktion“ bczeichneten R. R i c k e und der Verfasser die durch die Zustandsänderung des Cristobalits bei 230 0 C bedingte Aufhellung einer Cristobalit enthaltenden Probe beim vorsichtigen Erhitzen über der Flamme. Der Vorgang ist besonders deutlich m it bloßem Auge bei cntglastem Quarzglas und bei Cristobalit-Silika- steinen zu sehen.

Abb. 5 eines guten, fünfmal im Porzellanofen ge­

brannten Quarzits. In m einer früheren Unter­

suchung h a tte ich diesen Z ustand in Ueberein- stim m ung m it P. J. H o lm q u is t* als „festes Quarz­

glas“ bezeichnet, da sich keine Anisotropie er­

kennen ließ. Neuere U ntersuchungen gemeinsam mit B. R i c k e über das V erhalten verschiedener Kiesel­

säurem aterialien, die m ehrm als auf 1450° C gebrannt w aren, haben jedoch den Beweis erbracht, daß diese anscheinend isotrope Phase beim E rhitzen im Quecksilberdilatometer bei etw a 230° C eine starke Volumzunahme erfährt, die für Cristobalit charak­

teristisch ist. Eine dilatom etrische P rüfung eines fast vollkommen aus Cristobalit bestehenden Silika- steines ergab folgende D ilatom eterkurve (Schaubild 4).

Die drei- bis fünfmal gebrannten Q uarzite geben den gleichen Effekt. Nach zehnmaligem Brennen bei 1450° C sind unter dem Mikroskop bereits keilförmige Zwillinge zu erkennen, die für T ridym it sprechen.

Eine dilatom etrische U nstetigkeit t r i t t auch hier noch bei etwa 230° C ein, was auf die Langsam keit der Umwandlung des Cristobalits in T ridym it hinweist.

Sehaubild 4. D i l a t o m e t r i s c h e A b k ü h l u n g s ­ k u r v e e in e s C r i s t o b a l i t - S i l i k a s t c i n e s .

Bei den ganz aus T ridym it bestehenden Silika­

steinen, die den M artinofen passiert haben, kann kein dilatom etrischer E ffekt m ehr festgestellt werden.

Weniger sicher, aber in einzelnen F ällen zulässig, ist die therm ische Methode. Bei der Aufnahm e von Abkühlungskurven m it dem Eisen - Konstantan- Thermoelement kann eine schwache U nstetigkeit bei 229 bis 228° C wahrgenom men werden.

Die mehrmals auf 1450° C erhitzten Quarzite be­

stehen also zunächst aus einem sta rk zertrüm merten Grundgewebe von Cristobalit, der sich bei längerem E rhitzen in keilförmige T ridym itkristalle umlagert, wahrscheinlich u nter geringer Volumverkleinerung.

3. D ie S c h m e l z t e m p e r a t u r e n d e r S ilik a - q u a r z i t e u n d S i l i k a s t e i n e . Als Schmelztempera­

tu ren der Silikaquarzitc werden gewöhnlich Seger- kegel 35 bis 36, entsprechend 1755 bis 1775° C, für die Silikasteine Sk 34 bis 36, entsprechend 1740 bis 1775° C angegeben. Als Kegelschmelzpunkte

* P. J. H o l m q u i s t , Tonindustrie - Zeitung 1911.

21. Sept., S. 1324/7.

6. November 1913. Ucber Silikaquarzite. Stahl und Eisen. 1857 wurden hierbei die von C. W. K a n o l t * um gerech­

neten und geprüften T em peraturw erte F. H o f f ­ m anns eingesetzt. D er nicht nachgeprüfte Sk 36 wurde 20° C höher als Sk 35 angenommen.

Die vom Verfasser gem einsam m it F. H o f f m a n n und R. R i c k e ausgeführten Schm elztem peratur­

bestimmungen des aus sehr reinem Quarz hergestell­

ten Cristobalits h a tte n 16850 ± 1 00 C ergeben. Es ist sehr unwahrscheinlich, daß die Schmelztempe­

ratur des K ieselsäureanliydrids durch 2 bis 3 % Fe.03, A1203 un d CaO um 60 bis 90° C heraufgesetzt wird. Die K egelschm elzpunkte w aren aber unter gleichen Versuchsbedingungen von demselben Beob­

achter erm ittelt worden. Zur A ufklärung dieses Widerspruchs w ar eine N achprüfung der Schmelz­

temperaturen der Silikaquarzite und Silikasteine er­

wünscht.

Dank dem liebenswürdigen Entgegenkom m en von Dr. F. H o f f m a n n konnten diese Bestim mungen gemeinsam m it ihm in der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt ausgeführt werden. Als Ofen diente der Iridium widerstandsofen von H eraus, der m it Stickstoffspülung b en u tz t wurde. Die Tem peratur wurde m it einem Iridium -Iridium ruthenium -T hcrm o- element gemessen, das nach der D rahtm ethode durch die drei Schm elzpunkte des Goldes, Palladium s und Platins geeicht w ar. Als T em peraturen wurden dafür die “Werte von A. L. D a y und R. B. S o sin a iC * (1063°, 1549° un d 1755° C) angenom m en, während die Zwischentemperaturen nach einer quadratischen Formel für die A bhängigkeit der T herm okraft des Elements von der T em peratur interpoliert wurden.

Die Quarzitproben, die sich zwischen zwei P latin ­ deckeln u n m ittelbar u n te r der Lötstelle des Thermo­

elements befanden, wurden je zehn M inuten auf 1650°, 1690°, 1700° u n d 1710° C erh itzt und daim nach plötzlichem Abkühlen untersucht.

E r s t e r V e r s u c h b e i 1650° C.

Feines P ulver des guten Q uarzits I w ar stark zusanunengesintert, w ährend ein erbsengroßes Stück noch scharfkantig w ar und keine Schmelzerscheinun­

gen zeigte.

Z w e it e r V e r s u c h b e i 1690° C.

Das gleiche P ulver w ar zu Tropfen zusam m en­

geschmolzen, das S tück oberflächlich glasiert unter gleichzeitiger R undung der K anten. Entsprechend den Versuchen m it reinem Q uarz schm ilzt also auch

Quarzitpulver u n te r 1690° C.

D r i t t e r V e r s u c h b e i 1700° C.

Nachstehende M aterialien w urden nacheinander bzw. gleichzeitig erh itzt, wobei sie durch einen P latindraht voneinander g etren n t w aren:

a) feine P ulver von reinem B ergkristall aus Brasilien,

* Technologie Paper Bureau of Standard No. 7, 1912, S. 12/15.

** A. L. D a y und R. B. S o s r a a n , Zeitschr. f. anorg.

Chem., 72. B d .,"1911, 24. A ug., S. 1/10.

b) erbsengroßes B ruchstück eines verkaufsfertigen Silikasteins,

c) erbsengroßes B ruchstück eines in T ridym it um ­ gew andelten Silikasteins,

d) erbsengroßes B ruchstück eines in Cristobalit umgewandelten Silikasteins,

c) erbsengroßes B ruchstück eines zehnmal bei Sk 13 bis 18 gebrannten erstklassigen Silika- quarzites (A des Schaubildes 2),

f) 6 m m langes Kopfende des Segerkegels 34.

a bis d waren vollkommen geschmolzen und jedesm al zu einem flachen Kuchen zusamm engelaufen, e sta rk glasiert m it gerundeten K anten, w ährend f nur wenig angebacken w ar und scharfe K anten behalten hatte. Silikasteine sind also bei 1700 0 C bereits sta rk flüssig, w ährend der etwas reinere Quarzit nu r wenig seine V iskosität v erän d ert hat.

E s wurden daher die bei folgendem Versuch ge­

nannten Proben zehn M inuten auf 1710° C erhitzt.

V i e r t e r V e r s u c h b e i 1710° C.

a) erbsengroßes Bruchstück von Q uarzit B roh, b) erbsengroßes Bruchstück von Q uarzit A vierm al

gebrannt bei 1450° C,

c) erbsengroßes Bruchstück von Q uarzit D v e rm a l gebrannt bei 1450° C,

d) erbsengroßes B ruchstück von Q uarzit C vierm al gebrannt bei 1450° C,

e) erbsengroßes B ruchstück von reinem Berg­

kristall aus Brasilien,

f) 6 m m langes Kopfende des Segerkegels 35.

a, b und d w aren sta rk glasiert und zeigten völlig gerundete K anten, c w ar zu einem Glas m it zahlreichen Bläschen zusammengeschmolzen, e war bereits beim E rhitzen zersprungen; kleine Teile von 1 bis 2 mm Durchmesser w aren ganz rund geschmol­

zen, ein größeres S tück m it 6 bis 7 m m Durchm esser h atte stark abgerundete K anten und explodierte plötzlich nach etw a fünf M inuten langer Abkühlung, wohl infolge innerer Spannungen, in eine Unzahl feinster Teilchen nach A rt der Bologneser Tränen, f war m a tt glasiert und ein wenig gequollen, würde' aber als Kegel noch stehen. Die optische U n ter­

suchung der Proben aus den Versuchen I I I a bis d und IV a bis e ergab völlige Isotropie und einen Brechungsindex von 1,46, d. h. den des Quarzglases.

Bei ¿710° C haben also sowohl Bruchstücke des reinen Bergkristalls als auch der vier verschiedenen weniger reinen Silikaquarzite ihre V iskosität stark verändert. Freilich ist m it Ausnahm e des Q uarzits D, der la u t Analyse auch den geringsten Gehalt an Kieselsäure ( = 96,4 % ) besitzt, die Erw eichung noch nicht soweit vorgeschritten, daß eine dem üblichen Kegelschmelzpunkt entsprechende V iskositätsände­

rung vorliegt. D azu mag noch eine weitere Tem pera­

tursteigerung bis zu 45° C erforderlich sein, was zu der für Segerkegel 35 u nter gleichen Versuchs­

bedingungen erm ittelten E rw eichungstem peratur von 1755° C führen würde.