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■ Q T f l H L m E I S F M
CesdiältslBhrer der I I f « V I I I U stellvertr, Oeschältslütirer
Nordwestlich!!! firuppt ^ ^ des Vereins deutscher
des Vereins deutscher Isen- und Stah
Industrieller.
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Eisen- und Stahl- i •
Z E IT S C H R IF T
FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENWESEN.
N r. 4 3 . 2 4 . O k to b er 1 9 12 . 3 2 . Jahrgang.
Zur allgemeinen Einführung einer deutschen Hüttenm anns-Tracht.
A us der guten alten Zeit des Berg- und H ütten- wesens, in der die Berg- und Hüttenleute noch eigene, m it manchen Vorrechten ausgerüstete Stände bildeten, hat sich bis auf unsere Tage als einer der wenigen Uebcrreste — und zwar nahezu unver
ändert — die Tracht erhalten, so wie sie sich als mehr oder minder geschmücktor, auch
mit den Rangabzeichen versehener Paradeanzug für festliche Gelegen
heiten herausgebildet hatte.
Insbesondere gilt dies für die An
gehörigen der Preußischen Staats-, Berg-, H ütten- und Salincn-Verwal- tung, für die die Vorschriften be
züglich der Uniformen durch Aller
höchsten Erlaß vom 15. Januar 1890 zuletzt geregelt worden sind.
In den privaten Bcrgbetricben unse
res Vaterlandes hat sich die Tracht der Bergleute zwar fast allenthalben erhalten, jedoch machen die Beleg
schaften in ihrer Gesamtheit nur in wenigen Fällen Gebrauch davon.
Von Hüttenlcuten wird aus her
gebrachter Ueberlieferung die Tracht nur im Harz und in Sachsen, insbe
sondere im Mansfeld ¡sehen, getragen;
dagegen haben neuerdings große Hüttenwerke an der Saar den alten Brauch wiedor neu belebt.
Im Saargebiete trägt der Berg
mann von alters her seine Uniform, während der ihm sozial gleiehstehende Hüttenmann bis vor einiger Zeit keine solche trug. Die H üttenleute der Saarwerkc zerfielen von jeher
in zwei Gruppen, in ständige und unständige Hüttcn- leute. In den ersten fünf Jahren der Arbeit auf der H ütte war der eingetretene Hüttenmann nach dein alten Knappschaftsgesetz unständiges und minderbe
rechtigtes Mitglied gewesen. Neuerdings ist die W arte
zeit von fünf Jahren auf drei herabgesetzt worden, und wird der Hüttenmann schon nach dieser Zeit stimmberechtigtes Mitglied des Knappschaftsvereins, der ihm Krankenversorgung, Sterbegeld und Pensions
berechtigung, sowie W itwen- und W a isen versorgung X U I I.32
bietet. Nebenher gewährt ihm der Hüttenverein, der seit mehreren Jahren bestellt, und fast die ganze Hütten-Belegschaft umfaßt, Beihilfen in Krankheits
fällen, besonderen Notfällen, bei Kommunion und Konfirmation der Kinder, sowie Sterbegeld. Ferner wurde für die Mitglieder eine Sparkasse eingerichtet, in der sie monatlich kleinere Beträge zinsbar aulegen und sich auch an der alljährlich stattfindenden Prämien- vcrlosung beteiligen können. Mit dem zunehmenden Standesbewußt
sein unter den ständigen H ütten
lcuten machte sich im Saargebict eine Bewegung geltend, die eben
falls auf Annahme einer Standes- und Berufstracht hinausging. Die B u r b a c h e r H ü t t e unter General
direktor W e is d o r f f war die erste, die dieser Bewegung Rechnung trug und ihren ständigen Hüttenleuten das Tragen der Berufstracht an
heimgab. Als Vorbild diente die Tracht der M a n s f e l d e r H ütten
leute. Sofort nahmen gegen 2500 H üttenleutc die Tracht an, und zwar beschafften sie sich diese ge
meinsam auf ihre K osten; jene Zahl hat sich gegenwärtig auf mehr als 5000 erhöht. An den Toren der H ütte stehen seitdem die Pförtner in Uniform, bei festlichen Anlässen trägt der Hüttenmann m it Stolz seine Standestracht so gut wie der Bergmann, und wem es vergönnt war, Zeuge der Hüttenfeier zu sein, die sich am 8. September auf dem ge
räumigen Hofe der Burbacher H ütte und später im Ludwigspafk vollzog, der wird sich des tiefen und bleibenden Eindrucks nicht haben erwehren können, daß es sich hier um die Wiedereinführung einer guten alten Sitte handelt, die für die Entwicklung der sozialen Verhältnisse von einschneidender Bedeutung ist. Eine neue Standesbildung, die die gelernte H üttenbeleg
schaft als selbständigen Stand heraushebt, hat sich, durch äußere Merkmale deutlich gekennzeichnet, hier vollzogen. Wenn sie sich zunächst auch nur
8 8
Abbildung 1. H üttenm ann der 'B arbadier H ütte in Tracht.
auf einem bestimmten Gebiete schon auskristallisiert zeigt, so sind doch die Kräfte, die im Saargebiet zu dieser Entwicklung geführt haben, andcrorts ebenso lebendig und dürften binnen kurzem dazu führen, daß man aufhört, die gelernten Industriearbeiter mit den ungelernten Arbeitern zusammenzuwerfen, eine Gepflogenheit, die längst keine Berechtigung mehr hat; dann wird auch die Tatsache anerkannt werden,
1774 Stahl und Eisen. 32. Jahrg. Nr. 43.
verkannt und verlästert worden sind, ihre Wirk
sam keit endet nicht m it der Beschaffung von Brot:
sie ist vielmehr zugleich auch die Grundlage einer neuen Berufsgliederung breiter Schichten des deut
schen Volkes, die dahin zielt, daß ein jeder lernt mit Stolz da zu stehen, wo er seine Lebensarbeit verrichtet.
Unsere Bilder zeigen die Trachten, wie sie auf der Burbacher Hütte m it durchschlagendem Erfolg Die 1V ärmespeicher des Siemens-Martin-Ofens.
Abbildung 2. Jubilare der Burbacher H ü tte in ihrer Tracht.
daß die Industrie des Deutschen Reiches nicht nur acht Millionen Arbeitern und deren Angehörigen Brot gibt, sondern daß sie auch die neue stände- bildendc Macht ist, an der alle Versuche des Sozialis
mus, die auf eine erträumte Gleichmacherei hinaus
laufen, schließlich zerschellen müssen. Kaufmänni
sches und technisches Können, Organisationstalent und Kapitalbereitstellung in der Industrie sind die Grundlagen der Neuschaffung von Arbeitsgelegen
heit gewesen. Aber wenn sie und ihre wohltätigen Wirkungen auch von der Handarbeiterschaft oftmals
cingeführt sind. Die A eltcstcn, die Vorarbeiter, die Meister und Aufseher sowie die Beamten sind durch besondere Abzeichen gekennzeichnet. In der Ein
führung einer besonderen hüttenmännischen Tracht ist u. E. ein Mittel von nicht zu unterschätzender Bedeutung zu erblicken, um das Gefühl der Zu
sammengehörigkeit in der Arbeit, in Freud und Leid bei allen deutschen Hüttenleuten zu stärken, so daß die allgemeine Einführung nach dem Vorbilde der Burbacher H ütte auf allen deutschen Hüttenwerken in ernste Erwägung gezogen zu werden verdient.
Die ’Wärmespeicher des Siem ens-M artin-O fens im Verlaufe der O fenreise.
Von Ingenieur E d u a r d J u o n in Walujki (Rußland).
(Hierzu Tafel 46.) I | ie Hauptaufgabe der Wärmespeicher ist, wie schon
^— ihr Name zeigt, die Ansammlung von Wärme
einheiten in den Steinen des das Innere des Wärme
speichers bildenden Gitterwerkes. Jedoch ist das nicht die e in z i g e Aufgabe der Wärmespeicher bzw. der Kammernpaare. Sie sind vor allem auch die Zufüh-
rungs- und die Abführungswerkzeuge des Ofens für die Gasarten, und d ie s e Seite der Tätigkeit der Wärme
speicher ist neben ihrer wärmetechnischen Seite für die Arbeit des Ofens von hervorragender W ichtigkeit.
Um nur ein Beispiel anzuführen, wie sich diese beiden Aufgaben der Wärmespeicher voneinander
24. O ktober 1912. Die Wärmespeicher des Siemens-Martin-Ofens. Stuhl und Eisen. 1775 unterscheiden und sogar einander entgegentreten,
soll an die Ueberlegung erinnert werden, die wohl ein jeder Ofenleiter im Beginne seiner Praxis durchdacht hat, daß nämlich die Wärmeausnutzung des Gitter- werkes der Wärmespeicher eine viel vollkommenere wäre, wenn man die Steine versetzt zueinander ver
legen würde, so daß die einzelnen Kanälchen des Wäriuespcichers nicht in gerader, sondern in ge
wundener Bichtung verlaufen müßten. Solche ver
wickelter gelegten Gitterwerke sind denn auch viel
fach versucht worden; jedoch war der Erfolg stets ein negativer, denn gerade die zweite Aufgabe der Kammern, die sie als Zuführungswerkzeuge zu leisten haben, wird durch eine solche Anordnung der Gitter ernstlich behindert.
Neben den Kammern sind es aber auch die senk
rechten Züge über den Kammern, welche die Gas
arten, Gas und Luft, aus den Wärmespeichern durch die Brenner dem Ofen zuführen bzw. die Abgase wegführen. Auch diese Teile des Ofens gehören somit zu den eigentlichen Zuführungswerkzeugen.
In dem Nachfolgenden sollen einige d ie s e Seite des Ofenbetriebes betreffende Beobachtungen zu- sammengestcllt werden, wobei vor allem berück
sichtigt wird, daß der Wirkungswert der Wärme
speicher auch in dieser Beziehung leider keine un
veränderliche Größe ist. Im Laufe der Ofenreise ändern sich die Verhältnisse, unter denen die Wärnie- spcichcr zu arbeiten haben, sowohl die äußeren als auch die inneren, ganz bedeutend. Die Tätigkeit der Wärmespeicher unterliegt m it dem Fortschreiten der Ofenreise einer regelrecht fortschreitenden Er
müdung, die schließlich, wenn nicht andere Betriebs
störungen vorgreifen, zu der Stillsetzung des Ofens führt.
D ie betreffenden Untersuchungen wurden im Betriebe der Martinöfen der Donez-Jurjewka-Gesell- schaft in Südrußland durchgeführt und beziehen sich auf eine längere Zeitdauer. D as Stahlwerk dieser Gesellschaft, dessen Arbeitsweise usw. schon wiederholt in dieser Zeitschrift* besprochen wurde, besitzt gegenwärtig fünf Oefen zu 30 bis 35 t und einen Ofen zu 45 bis 50 t, die im Jahre 1911 über 220000 t Stahlblöcke erzeugten. Ein siebenter Ofen zu 60 t ist im März 1912 angelassen worden. Alle Oefen arbeiten ausschließlich m it flüssigem Einsatz. An anderer Stelle** wurde vom Verfasser gezeigt, wie die Oefen dieses Stahlwerkes allmählich von 22 zu 35 t Einsatz vergrößert wurden, ohne daß die Wärmc- speicher eine entsprechende Vergrößerung mit- maehten. Bei dem angestrengten Betriebe werden die Wärmespeicher deshalb in übermäßiger Weise überlastet; dies erfordert seinerseits eine ständige aufmerksame Beobachtung der Steine im Gitter-
* D io h m a n n , St. u. E. 1905, 1. Jan., S. 30; 1. Dez., S. 1337; 15. Dez., S. 1429. Th. N a s k e , St. u. E. 1907, 30. Jan., S. 157; 0. Febr., S. 191. W. S o h d a n o w , St. u. E.
1909, 8. Doz., S. 1930; 15. Dez., S. 19S7. 0 . P o te r s e n , St. u. E. 1910, 5. Jan., S. 23.
** Journal der russ. metallen:. Gosollsch. 1910, Heft 5, S. 185/92; vgl. St. 11. E. 1911, IS. Mai, S. 819.
werk, um ihr Schmelzen oder Verschlacken hintan
zuhalten.
Es sind zwei Umstände, die hier einer syste
matischen Beobachtung unterliegen: die Temperatur der Wärmespeicher und die in ihnen herrschenden Druckverhältnisse bzw. die Pressung in verschie
denen Teilen des Luft- und Gasstromes. Wärme
messungen werden system atisch, mehrere Male am Tage, in jeder der Kammern vorgenommen; immer
hin bilden sie aber nur Stichproben, da Thermo
elem ente in Verbindung m it Millivoltamperemetern, wie sie Professor (SivSng. F. M a y er* für seine ununterbrochenen Messungen in R othe Erde an
glw endet hat, leider nicht zur Verfügung stehen.
Zur Verwendung kommen das AVannersche Pyro
meter und ein in Jurjewka geformtes Schauglas, das aus einer Reihe verschieden dicker rubinroter Gläser besteht und m ittels des AVannerschcn Pyrometers geeicht wird.
Die Gaspressung in den verschiedenen Teilen des Ofens wird m ittels der von der „IIydro“-Apparate- Bauanstalt (J. von Geldern) in Düsseldorf gebauten Ueber- und Unterdruckmesser** bestim m t und in fortlaufenden Schaubildern aufgezeichnet. Es stehen fünf solcher Apparate zur Verfügung. Die geringste Druckänderung wird von dem Apparat aufgenommen, und deshalb bieten die Schaubilder eine Kennzeich
nung der gesamten Arbeiten an dem betreffenden Ofen, indem nicht nur die Umschaltungen von Gas und Luft, sondern auch die Arbeiten am Gaserzeuger, wie Stochen und Reinigen, ferner jede Umstellung der Gasklappe und der Schieber, das Beschicken, die Reaktion des Bades im Ofen, auch der Abstich sich in dem Schaubilde zu erkennen geben. H aupt
sächlich als Kontrollapparate wurden dann die Druckmesser auch im hiesigen Betriebe aufgestellt.
Den eigentlichen Druckwerten wurde anfangs weniger Beachtung geschenkt. E ine Beziehung zwischen diesen und der Arbeit des Ofens konnte anfangs durchaus nicht festgestellt werden.
Unter normalen Arerhältnissen sehen sich die einzelnen, Tag für Tag an ein und derselben Stelle aufgenommenen Druckschaubilder fast vollkommen gleich. D a innerhalb zweier Jahre hier über 3000 einzelner Druckschaubilder aufgenommen wurden, so konnten normale Bilder von anormalen schließ
lich auf den ersten Blick unterschieden werden. In nachfolgendem sollen ganz normale Druckschau
bilder aus den hauptsächlichsten der Beobachtung unterlegenen Stellen des Ofensystems vorgeführt werden. Als „normale“ Umstände, unter denen diese Bilder aufgezeichnet wurden, bezeichnen wir die Ofen
arbeit in der Periode zwischen der 20. und 500. Charge und eine Temperatur von gegen 1200° C im oberen Teile derAVäintnespeicher bei richtigem Arbeiten der Gas
erzeuger und ganz offenen Schiebern und Gasklappen.
E s seien in Abb. 1 diejenigen Stellen des Ofen
systems schematisch dargestellt, an denen Druck
* St~u7E. 1908, 20. Mai, S. 720 u. ff.
** Vgl. St. u. E. 1912, 4. Apr., S. 573.
1776 Stahl und Eisen. Die Wärmespeicher des Siemens-Martin-Ofens. 32. Jahrg. Nr. 43.
Zahlentafel 1. B e z e ic h n u n g d e r S te lle n , a n d e n e n D r u c k s c h a u b i ld c r a u fg e n o m m e n w u rd e n .
F o rt
laufende N r. d e r Meß-
B e z e i c h n u n g d e r M e ß s t e l l e n (v g l. A bb. 1)
M ittle re r ge
m e ssen er D ru ck bol norm alem
O fengang
M ittlere T e m p e r a tu r
S pezi f. G ew ich te d e r hindurch*
strö m e n d en G ase bei 0 0 C und
760 m m QS
1
Q u e rsc h n itt an d e r 1 b etreffen d en
S telle stellen
m m W S • C L u f t = 1,00 qm
G a s :
1. in G asleitung... + 15 600 0,90 bis 0,94 0,78 + 2 bis + 11 650—750*
0,92 0,90
, , Gaskanal unterhalb Gaskamm er . . . .
+ 5 700**
1100— 1300*
0,92 5,00
3. „ Gaskamm er o b e n ... + 4
1200**
+ 5 bis + 10 1200— 1300*
0,92 0,30
4.
L u f t :
+ 7 1250**
400—700*
0. in Luftkanal unterhalb L uftkam m er . . . . — 1
550** 1,00 1,25
+ 0 1100—1350*
0. 1,00 6,20
1225**
1250— 1400*
,, senkrechtem L u ftz u g ... + 3 1,66 0,30 1300**
O fe n ra u m :
8. über der M itte llin ie ... ( geringer
bis 1800
_
t Ucberdruck
9. m .. .. ... ± 0 „ 1800 — —
10. unter „ „ ...
A b g a s e :
| geringer
\ U nterdrück „ 1800 — —
11. im senkrechten G a s z u g ... — 2 bis — 3
1700 1,01 bis 1,05 0,30
— 3
12. ,, L u ftz u g ... + 1,5 1700 1,03 0,30
13. 1600
,,
5,0014. ,, L u f t k a m m e r ... — 14 bis — 15 1600 6,20
15. — 19 750
ff
0,9016. L u f tk a m m e r ... — 18 700 1,25
17. im Schornsteinfuchs... — 33 600 » 1,00 schaubilder in großer Anzahl aufgenommen wurden.
D ie Zahlen bedeuten die fortlaufenden Nummern der Meßstellen, deren Merkmale in Zahlentafel 1 zu
sam mengestellt sind.
In den Abb. 2 bis 9, Tafel 4(1, findet sich eine Reihe von Druckschaubildern für jede der bezeich- neten Meßstellen. Nur der Druck im Ofenarbeits
raum konnte nicht m ittels unseres Apparates ge
messen werden: er wurde daher durch fortlaufende Messungen m it einem gewöhnlichen U-Rohr fest- gestellt. Stellen wir die gefundenen normalen Druck- werte, die Temperaturen, die aus der Gasanalvse berechneten spezifischen Gewichte der hindurch
strömenden Gasarten und die Querschnitte der betref
fenden Stellen zusammen, so entsteht Zahlentafel 1.
Wie wir aus Abb. 10 ersehen, erhält man für jede einzelne Stelle des Ofensystems ganz charakteristi
sche Linien, die über die Aenderungen der Zugver
hältnisse an den betreffenden Stellen ein klares Bild geben. Solche Druckschaubilder geben die Möglich
keit, für die einzelnen Arbeitsperioden wirkliche Durchschnittswerte zu finden, während gewöhn
liche piezometrische Messungen von Druckverlüilt- nissen stets nur Stichwerte liefern.
Um Mißverständnissen vorzubeugen, soll hier noch bemerkt werden, daß in Zahlentafel 1 die Höhenunterschiede zwischen den Meßstellen des Ofensvstems mit Vorbedacht unberücksichtigt gc-
* Beobachtete Mindest- und Höchstwerte.
** Beobachtete Durchschnittswerte.
Abbildung 1. Schema der Meßstellen im Ofensystem.
blieben sind. Es ist freilich sehr einfach, Korrek
turen in die Messungen zu bringen, indem man alle Druckwerte auf e in e beliebig gewählte Höhe redu
ziert. Es kommt uns jedoch hei unseren täglichen
24. O ktober 1912. Die Wärmespekher des Siemens-Martin-Ofens. Stahl und Eisen. 1777 Betriebsbeobach t ungen gar nicht darauf an, das
genaue Verhältnis zwischen dem Druck an den ver
schiedenen Stellen des Systems kennen zu lernen;
cs soll nur täglich ein „B ild“ gegeben werden, aus dem auf den ersten Blick zu erkennen ist, ob alles seinen richtigen Gang geht. Nur als solche Betriebs
illustrationen, aus denen aber immerhin, wie später gezeigt werden soll, oft gewichtige Folgerungen ge
zogen werden dürfen, mögen unsere Druckschau
bilder im Vorliegenden einer weiteren Betrachtung unterzogen werden.
Es wurde schon eingangs gesagt, daß der Tätig
keit der Gaszuführungswerkzeuge gewisse „Er
müdungserscheinungen“ anhaften: ihre Wirkungs
weise flaut in gewissen Perioden ab. In solchen Perio
den weicht auch die Druckschaulinie von der Norm ab; Sache des Beobachtenden ist es dann, den rich
tigen Grund der Abweichung zu erkennen, um an der richtigen Stelle einzugreifen.
Stündlich läßt sich eine Ermüdung der Wärme
speicherarbeit schon in den kurzen Perioden zwischen den einzelnen Umschaltungen von Gas und Luft beobachten. Betrachten wir z. B. in Abb. 10 die Drucklinie, die im unteren Teile der Luftwärme
speicher aufgezeichnet wird. Unmittelbar nach der Umschaltung ist die Verdünnung am größten; sic flaut allmählich bis zur nächsten Umschaltung ab.
Dies findet nicht nur statt in der Periode, in der die Kammer auf den Schornstein geschaltet, sondern auch wenn sie m it dem Ofen verbunden ist; allerdings sind die Schwankungen der letzteren Periode be
deutend geringer, bis zu etwa 0,2 mm W S zwischen zwei Umschaltungen, während sie in den auf Schorn
stein geschalteten Perioden bis zu 2 mm W S be
tragen können, wie in AB, Ä*Bi, A2B 2, A3B , und AjB4 in Abbildung 10 zu sehen ist. Es hängen diese periodischen regelmäßigen Schwankungen natürlich mit den in der betreffenden Kammer herrschenden Temperaturen zusammen. Die Schwankungen sind im Anfang der Ofenreise stets bemerkbarer als zu deren Schluß; es scheinen also zu Beginn der Ofen
reise, solange die Steine des Gitterwerkes noch un- verschlackt und besser wärmeleitend sind, die Temperaturschwankungen zwischen den einzelnen Umschaltungen größer zu seih. Die Druckscliaulinie Abb. 10 stam m t aus dem A n fä n g e einer Ofenreise (Charge 30 bis 34).
Bei der Bewegung der Luft durch die Wärmc- speicher spielen zwei Umstände m it: der Auftrieb in den Kammernschächten, der mit Steigen der Temperatur wächst, und die Reibung bzw. der R ei
bungswiderstand sowie der durch diesen bervor- gcrufene Druckverlust, die ebenfalls m it steigender Temperatur größer werden. Sind die Kammern m it dem Schornstein verbunden, so tritt innerhalb einer Umsehaltungsperiode eine allmähliche Erwärmung der Kammern ein; die Reibungswiderstände nehmen zu, und der Auftrieb, der hier ebenfalls als Wider
stand wirkt, wird größer. Es fällt som it die Zughöhe, und zwar um die Summe der Vergrößerungen beider
Widerstände. Befinden sich die Kammern auf der Zuleitungsseite, d. h. sind sie mit dem Ofen verbunden so tritt innerhalb einer Umschaltungsperiode eine allmähliche Abkühlung der Kammern ein; es wird deshalb der innere Widerstand der Kammer all
mählich geringer, doch auch der Auftrieb, der hier ja in positivem Sinne wirkt, nim mt ab. D ie Zughöhe verringert sich dann nur sehr unbedeutend, und zwar um die Differenz zwischen Auftriebsverminderung und Reibungsverminderung. Diese Verhältnisse geben sich in den Druckschaulinien zu erkennen.
Die Schwankungen in der Zugkraft der Esse infolge der Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Umschaltungon sind in der Druckschau
linie der Esse ebenfalls sehr wohl zu bemerken (vgl. Abb. 11). In diesem Druckschaubild der Esse sieht man aber noch andere, in längeren Zwischen
räumen wiederkehrende Schwankungen; es sind das die Mindestpunkte des Essenzuges E , E „ E 2 und Ej. die in jeder Drucklinie regelmäßig wieder
kehren und m it den Abstichen der einzelnen Chargen Zusammenhängen. D ie Abstiche sind in das Schau
bild eingczeichnet. Man sieht, daß das Mindestmaß der Zugkraft stets dem Chargenabstich in anderthalb bis zwei Stunden folgt und während der Beschickung des Ofens erreicht wird. Man sieht auch aus der entsprechenden Druckschaulinie der Luftkam mer (Abb. 12), daß dieselben Perioden mit den Perioden der größeren Zwischenräume zwischen den Um- schaltungen des Gases zusamnienfalleh. Es ist som it gewissermaßen ebenfalls eine „Ermüdungs
erscheinung“ der Züleitungswerkzeuge, die hierin zutage tritt.
Für den Ofen viel verhängnisvoller aber ist die viel langsamer zunehmende Ermüdung der Wärme- speicher im Verlaufe der Ofenreise. Oft führt das sogenannte Zurückgelicn der Ofenköpfe zur S till
setzung des Martinofens. Man sucht dieser an sich unvermeidlichen Zerstörung der Köpfe durch Wasser
kühlung, durch Anordnung auswechselbarer Köpfe, durch neuerdings auftauchende Sonderbauarten der Ofenköpfe beizukommen. Doch auch bei völlig unbeschädigten Köpfen tritt schließlich der Augen
blick ein, wo man deutliche Alterserscheinungen am Ofen wahrzunehmen beginnt. Der gewöhnliche, mit kaltem Einsatz arbeitende Martinofen bringt es auf etwas mehr als 1000 Chargen; die Lebensdauer eines großen m it flüssigem Einsatz arbeitenden Ofens ist noch geringer. In Donez-Jurjewka machen sich schon nach 500 Chargen verschiedene durch das Alter des Ofens bedingte Betriebsstörungen bemerk
bar. Mehr als 750 Chargen werden nur in Ausnalime- fällen erreicht. Das erste Anzeichen von Alters
schwäche ist dort vergrößerter Kohlenverbrauch;
dann folgen Verschlechterung der Flammenführung im Herdraum und Auftreten von Metallrückständen an den Rändern des Metallbades, Luftmangel, Un
gleichmäßigkeit in der Erwärmung der Wärmc- speicher, verlangsamter Chargengang, m atte Chargen, kalte Chargen selbst bei größtem K ohlenverbrauch. . .
1778 Stahl uiul Eisen. Die Wärmespeicher des Siemens-Martin-Ofens. 32. Jahrg. Nr. 43.
Alle diese Erscheinungen haben in erster Linie Hemmungen in der Tätigkeit der Wärmespeichfr, als der Zuleitungswerkzeuge für L uft und Gas und als der Ableitungswerkzeuge für die Abgase des Ofens, zur Ursache.
Vergleicht man zwei zu Beginn der Ofenreise und zum Schluß einer solchen in den Wärmespeichern aufgenommene Dr'ucksehaulinicn, so ist der Unter
schied ohne weiteres zu erkennen (vgl. Abb. 13 u. 14).
Sowohl die Verdünnung bei den m it dem Schorn
stein verbundenen als auch der Druck in den m it dem Ofen verbundenen Wärmespeichern haben im u n t e r e n Teile derselben um das Anderthalbfache bzw. um das Fünffache zugenommen. Genau das entgegengesetzte Bild sehen wir in der Drucklinie des o b e r e n Teiles der Gaswärmespeicher. Abb. 15 stellt ein solches Druckschaubild bei einem alten, kurz vor der Abstellung befindlichen Ofen dar, und zwar nach der 641. Charge. Vergleichen wir cs m it dem normalen Druckschaubild an dieser Stelle (Meßstellcn 3 und 13 in Abb. 4 und Zahlentafel 1), so sehen wir, daß bei dem alten Ofen im oberen Teile der Wärmespeicher sowohl der Druck auf der E in
trittsseite als auch die Verdünnung auf der Abgas- scite abgenommen haben. Indem also auf der Zu- leitungsseite des alten Ofens im u n t e r e n Teile der Wärmespeicher der Gasdruck von 3 bis 4 mm auf 14 bis 17 mm W S gestiegen ist, ist der Gasdruck im o b e r e n Teile der Gaskammern von -f 3 mm auf Null gefallen. Dies ist die auffallendste Erscheinung in der Bewegung der Gasarten durch das Ofensystem, in der die Altersschwäche des Ofens, sow eit sie sich in den Drucklinien zu erkennen gibt, zum Ausdruck kommt.
Untersucht man unsere anderen Meßstellen des Ofensystems im Zusammenhänge m it dem vorge
schrittenen Alter des Ofens, so findet man, daß säm t
liche v o r den Wärmespeichern befindlichen Stellen eine auffallende Erhöhung des Gasdrucks, sämtliche h in t e r den Wärmespeichern befindlichen eine Er
niedrigung des Gasdrucks bzw. eine Vergrößerung der Verdünnung aufweisen. Kurzum, es wird klar, daß gerade die Wärmespeicher es sind, in denen eine m it dem Altern des Ofens in ursächlichem Zusammen
hang stehende Veränderung vor sich gegangen ist.
Es hat sich der Widerstand, welcher der Bewegung der Oasarten durch die Wärmespeicher entgegen
tritt, auffallend vergrößert. Dies kann aber nur in der Verminderung des Auftriebs in den Wärme
speichern oder in der Vergrößerung ihres Reibungs
widerstandes seinen Grund haben; es ist ohne weiteres verständlich, daß der letztere Grund der wichtigere ist, zumal sich die äußeren Abmessungen der Kammern und ihre Temperatur im Laufe der Ofenreise nur sehr unwesentlich verändern, also auch eine bedeutende Aenderung in den Auftriebsbedingungen ausge
schlossen ist. Die Ansammlung von Flugstaub in den Wärmespeichern bzw. ihre Verschlackung, über die weiter unten übrigens ausführlicher die Rede sein soll, erklären hingegen die vergrößerten Reibungs
widerstände ohne Mühe. Der Wert der Druckschau- linien in dieser Periode des Ofens liegt darin, daß sich durch Vergleichen der Druckverhältnisse ober
halb des Wärmespeichers und unterhalb desselben der Grad der Verschlackung bzw. die Widerstände, welche die Wärmespeicher bieten, sehr wohl be
stimmen lassen, ebenso wie auch die Verschlackungs- grade jeder einzelnen Kammer für sich.
Der erste, der den vergrößerten Reibungswider
stand der Wärmespeicher unangenehm empfindet, ist der Schmelzer. Die vergrößerte Reibung bewirkt, daß das Gas ohne Spannung in den Ofen tritt; es hat keine Führung mehr. Es läßt sich m it solchem Gase keine gute Flam m e im Ofen erzielen. Der Schmelzer klagt dann über „Mangel an Gas“ oder „schlechtes Gas“. Dies bewegt dann den Gasarbeiter zu festerem Eingreifen: cs wird m it verdoppeltem Fleiß gestocht, die Kohlenaufgabe vergrößert und, wo angängig, die Spannung des Untergebläses der Gaserzeuger verstärkt. In der ersten Zeit hilft das, da der ver
größerte Druck des zuströmenden Gases der ver
größerten Reihung in den Packungen der Wärme
speicher die Wage hält. E s wird som it, bei an und für sieh vollkommen genügender Gasmenge, der Kohlenaufwand nur vergrößert, um die Flammen
führung im Ofen zu verbessern, ein recht teures H ilfsm ittel. Es scheint beinahe, daß in Berück
sichtigung dieser Verhältnisse ein Augenblick cin- treten könnte, wo es in der Praxis nicht mehr von Nutzen ist, g u t e s Gas zu halten (wenn nämlich der gezwungenermaßen dem Ofen zugeführte Gas- übersclmß im Sfiimelzraume nicht mehr zur vollen Verbrennung gelangt).
Sobald sich nun bei sonst normalen Umständen in den Druckschaulinien der Wärmespeicher eine Verschlackung der letzteren bis zu einem gewissen Grade bemerkbar macht (annähernd, wenn im oberen Teile der Wärmespeicher der Gasdruck bis auf N ull sinkt), beginnt der Koldcnverbrauch an
zuwachsen. Und zwar steigt nicht nur die für die Erzeugungseinheit aufgebrauchte Kohlenmenge, son
dern auch der Kohlenverbrauch für die Zeiteinheit.
In Zahlcntafel 2 ist der wöchentliche Kohlenver
brauch angeführt, bezogen auf die in den Druck- schaubildern Abb. 13 u. 14 wiedergegebenen Betriebs
perioden. E s sei ausdrücklich betont, daß die beiden vorgeführten Arbeitsperioden durchaus nicht etwa zu Vorführungszwecken herausgesucht und gegen- übergestellt worden sind, sondern daß solche Perio
den in j e d e r Ofenreise hier zu beobachten sind.
Läßt, sich nun bei Verminderung der Arbeits
fähigkeit der G a s k a m m e r n durch vergrößerten Gasdruck hiergegen einschreiten, so ist dieselbe Erscheinung in den L u f tk a m m e r n noch viel ver
hängnisvoller für den Ofen. In Donez-Jurjewka wird, wie wohl meistens, die Temperatur der Wärme- speieher der Luftseite um 50 bis 100" C höher ge
halten als diejenige der Gasseite. Des weiteren sind die senkrechten Luftzüge — und som it die Luft
köpfe — wohl stets höher über dem Wärmespeicher
24. O ktober 1912. Die Wämiespeiclier des Siemens-Marlin-Ofens. Stahl und Eisen. 1779
Zahlentafel 2. O f e n a lt e r u n d K o h le n v e rb ra u c h . Ofen Nr. 4, 9. Ofenreise, 1910.
Datum 1910
Charge üer Ofen reise
Nr. Chargenanzahl (Zahl der Abstiche) 0t- s ! 3 CCi
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* 2 s 9t
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Koh len verbrauch
e l’ro- tunde**
Mittlerer Gas
druck in den Wiirmespeichern . filr 100 t
erzeugter Blocke für ein duktionss C 1
ß t
im Tag t
täglich t
Im Durch
schnitt t
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schnitt t
i. unteren Teile mm WS
im oberen Teile mm W S t- to
" c
§ ! • y.o
19./V I.
20./VI.
21./V I.
22. /VI.
23./V I.
24./V I.
156/59 100/04 105/08 109/72 173/70 177/81
4 5 4 4 4 5
4.7 4,5 5,0 L7 4,9 4.8
130.5 105.0 135.0 133,3 141.5 100.0
20,0 29.1 28.1 20,8 20,0 27,9
20.3 17.0 20,8 20.0 18,8 17.4
19,07 1,11 1,21 1.17 1,11 1,11 1.17
1,14 -+j o + 5 + 4 + 4 + 5 + 4
-f 5 | + 5 | 4- 4 i + 4 ! + 4 4- 3 1
i _ E 23./X. 000/02 3 5,0 - 96,0 30,0 31,0 1,25 + 18 0 |
S¡ü 24./X . 003/00 4 5,7 131,0 30,0 23,2 1.27 + 18 + 1 ;
to g S
C Í il 25./X . 007/10 4 5,8 135,0 29,0 21,9 • 24 fi 1 1,23 !
1 °G + 17 0
20./X . 011/13 3 5,8 102,5 28,3 27,0 1,18 + 10 o 1
3 Ł 27./X. 014/17 4 5,7 132,9 30,8 23, l 1,29 + 17 0
O £ "5 28./X. 618/21 4 5,7 130,0 . 31,0 23,1 1.32 ¡ -1- 10 — 1
als diejenigen des Gases, und die Luftbrenner liegen in der Regel Uber den Gasbrennern. Alles dieses trägt dazu bei, daß die Auftriebs- und Rcibungs- bedingungen der Luftzuführung günstiger liegen.
Trotzdem tritt auch in den Luftkammern der Zeit
punkt ein, wo der Zutritt der Luft durch diese, infolge der nämlichen Gründe wie auf der Gasseite, stark behindert wird. Dies gibt sich dann als Luft- mangel im Ofen zu erkennen. Wird dann, wie oben gezeigt, die Gasmenge noch mit Absicht vergrößert, so hat man es sehr bald m it unvollständiger Ver
brennung und, wenn die Luftmenge nicht von vorn
herein sehr reichlich bemessen war (was naturgemäß seinerseits vom Uebel ist), mit kaltem Chargengang und merklicher Verringerung der Erzeugung zu tun. Gewöhnlich kann ein Luftmangel schon durch Analyse der Rauchgase nachgewiesen werden, wobei aber stets betont werden muß, daß Stichproben oft gar keinen AVcrt haben; es müssen stets gute Durch
schnittsproben genommen werden. Durchschnitts
proben aus Analysenreihen, die sich auf die oben untersuchten Perioden von normalem und alters
müdem Ofengang beziehen, sind in Zahlentafel ?>
wiedergegeben. Die Zusammensetzung des Gene
ratorgases war in beiden Perioden annähernd die gleiche.
Bemerkt sei noch, daß die Proben bei gut ge
schlossenen Ofentüren genommen werden müssen.
Bei schlecht schließenden Ofentüren holt sich der
* F ü r die Zustellung des Ofens zwischen den Chargen werden je 45 min gerechnet, die in der An
gabe der Chargendaucr n i c h t einbegriffen sind.
** Den Tag zu 24 „P roduktionsstunden“ gerechnet.
Ofen die Luft durch die Türen, und der Luftüber
schuß ist bei alten Oefen dann noch m eist viel höher als bei gut gehenden. Das darf bei Beurteilung der Rauchgasanalyse nicht außer acht gelassen worden, weil sonst Fehlschlüsse unvermeidlich sind. W ie schädlich aber für die Arbeit des Ofens ein durch die Ofentüren geholter Luftüberschuß ist, braucht nicht
Zahlcntnfel 3. R a u o h g a s a n a ly s e n . Ofen Nr. 4.
D a tu m 1 0 1 0 2 1. U . 2 2 .
J u n i
2 6.u .2 7.
J u n i
2 5. U . 2 C.
O k t.
2 9.u. 3 0.
O k t.
A lte r d es O fens (in C h arg en ) 1 6 5 - 1 7 2 1 8 5 - 1 9 3 6 0 7 - 0 1 3 6 2 5 - 0 3 1 ( e o 2
R auchgas ) 0 in Vol. % | CO
10,2 7,7 82,1
9,1 8,4 82,5
10.4 3,9 0,2 79.5
14.2 3,1 0.4 82.3 : Ueborschußkocffiziont
für L uft:
u = x
N — 79 0 21
1,54 1 , 0 2 1,22 1 . 1 0
erst gesagt zu werden. Bei dem alten Ofen, auf den sich die Zahlentafel 3 bezieht, wiesen einzelne Rauchgasanalysen bei einer Temperatur im Schorn
stein von 8 7 5 0 C und bei gut geschlossenen Ofen
klappen die AVerte auf: 1 2,7% Kohlensäure, 1 ,3 % Sauerstoff, 3 ,2 % Kohlenoxyd. Die U nvollständig
keit der Verbrennung gibt sich bei alten Oefen oft genug, zum Aerger des Betriebsleiters, durch dem Kamin des betreffenden Ofens entweichende feurige Zungen am nächtlichen Himmel kund.
(Schluß folgt.)
1780 Stahl und Eisen. Beiträge zur Kenntnis der Zementation des Eisens mittels Oasen. 32. Jahrg. Nr. 43.
Beiträge zur Kenntnis der Zementation des Eisens mittels Gasen.
Von F r a n z K u r e k in Charlotten bürg.*
(Mitteilungen aus dom Eisenhüttonmännisohen Laboratorium der Kgl. Xeohn. Hoolisokule zu Berlin.) (Hierzu Tafel 47.)
W
ährend in der Praxis zum Zementieren von Eisen bisher fast ausschließlich feste Zementier- oder H ärtem ittel angewendet wurden, hat man neuerdings versucht, mit Gasen zu zementieren; in dieser Zeitschrift** ist auch ein Ofen zur Durchführung der Zementation mittels Gasen abgebildet und be
schrieben. Im Polytechnischen Institut zu Brooklyn sind von O lse n und W e if f e n b a c k f eine Anzahl Laboratoriumsversuche ausgeführt worden, um den Einfluß verschiedener Gasarten auf Eisen zu unter
suchen, deren Ergebnisse ebenfalls in dieser Zeit- sch riftff im Auszuge wiedergegeben sind. Die beiden Verfasser haben ihre Versuche nur bei e in e r Tem
peratur, nämlich bei 815 0 C, ausgeführt, die Zemen
tierdauer betrug 4 st und bei Anwendung von Leucht
gas bei drei Versuchen je 8 st; die Kohlung selbst erfolgte unter einem Druck von 100 mm QS, da sich hcrausgestellt hatte, daß dann die Kohlung wesent
lich schneller vor sich geht. Die Versuche ergaben, daß Kohlenoxyd die stärkste kohlende Wirkung besitzt, und daß letztere durch Hinzufügen von Ammoniak zum Gase so gut wie gar nicht gesteigert wird, während die Kohlungsfähigkeit von Leuchtgas, Azetylen und Methan durch einen Zusatz von ge
bundenem Stickstoff in Form von Ammoniak nicht unwesentlich gefördert wird. Mit reinem Leuchtgas, das 26 % Kohlenoxyd, je 26 % Methan und Wasser
stoff und 12 % schwere Kohlenwasserstoffe hatte, erhielten die Verfasser sonderbarerweise keine Kohlung des Eisens. Die Härte der zementierten Proben ist nicht bestimm t, sondern nur mit „glashart, gering oder w eich“ bezeichnet; ferner mußte sich bei den Versuchen eine unvermeidliche Fehlerquelle dadurch ergeben, daß die Gase infolge des Hindurchströmens durch wässerige Ammoniaklösungen ohne nach- herige Trocknung sicherlich größere Mengen Feuch
tigkeit m it sich führten. D ie im folgenden beschrie
benen Versuche sollten daher feststellen, wie sich t r o c k e n e s Kohlenoxyd, Methan und Leuchtgas entweder allein oder unter Zusatz von Ammoniak in verschiedenen Prozentgehalten zur Zementation von Eisen eignen.
Für die Ausführung der Versuche wurde ein weiches Eisen in Form von Rundstäben gewählt, die einen Durchmesser von 10 mm und eine Länge von 100 mm besaßen und zur Entfernung der Glüh- spanschicht vollkommen blank abgedreht waren.
* Auszug aus der gleichnamigen Dissertation zur Erlangung der Würde eines Doktor-Ingenieurs. Kgl.
Techn. Hochschule zu Berlin. 1911.
** 1909, 5. Mai, S. 605.
t American Machinist 1909, 14. Aug., S. 156.
f t 1910, 16. Febr., S. 306.
Das Eisen hatte folgende Zusammensetzung: 0,091 % Kohlenstoff, 0,0 2 6 % Silizium, 0,0 4 0 % Phosphor, 0,035 % Schwefel und 0,32 % Mangan. D as Kohlen oxyd wrnrde hergestellt durch Erhitzen von Ameisen
säure mit konzentrierter Schwefelsäure, sehr sorg
fältig von Sauerstoff und Kohlensäure befreit und mittels Kalziumoxyd getrocknet. D ie Zementier
versuche wurden in einem glasierten Porzellanrolir von 28 mm lichter Weite durchgeführt, das in einen horizontalen elektrisch geheizten Platinwiderstands
ofen nach Heraeus gelegt war. Die Temperatur wurde mittels eines geeichten Le-Chatelier-Pyro- meters, das m it einem selbstregistnercnden Milli
voltnieter von Siemens verbunden war, bestimmt.
Von den einzelnen zementierten Stäben wurden Schichten von 0,2 nun Dicke abgedreht und auf ihren Kohlenstoff- sowie Stickstoffgehalt untersucht.
Die bei Anwendung von K o h l e n o x y d als Zementiermittel erhaltenen Ergebnisse sind in den Zahlentafeln 1 und 2 wiedergegeben. Um fcstzu- stcllcn, wie schnell der Zerfall des über die Probe
stäbe geleiteten Kohlenoxyds und damit die Zemen
tation des Eisens vor sich geht, wurden die in der Stunde gebildeten Kohlcnsäuremengen, die ja etwa der vom Eisen aufgenommeiien Kohlenstoffmenge entsprechen müssen, durch Absorption in Natron
kalkröhren bestimm t. Für die drei ersten Versuche bei 800 °, 1000 0 und 1100 0 C wurde eine Zementier- dauer von 8 st gewählt. Es zeigte sich bei den Ver
suchen, daß die Zementation, wenn man von der Menge der gebildeten Kohlensäure auf die vom Eisen aufgenommene Kohlenstoffmenge schließen darf, in der ersten Stunde verhältnismäßig sehr groß ist und in der folgenden Zeit ziemlich stetig abnimmt.
D a in der Praxis die Anwendung von Gasen als Zementiermittel, besonders zur Herstellung der sogenannten Oberflächenhärtung, vor allen Dingen dann einen Vorteil gegenüber der Anwendung von festen Zcmentationsinitteln bedeuten würde, wenn die Kohlung wesentlich schneller vor sich geht, so wurde bei den folgenden Versuchen die Dauer des einzelnen Versuches auf 4 st herabgesetzt.
Wie Zahlentafel 1 deutlich zeigt, findet vor allen Dingen in der ersten Zeit des Hindurchlcitens von Kohlenoxyd die stärkste Einwirkung auf das Eisen statt. Sowie sich die Oberfläche der Eisenprobe mit Eisenkarbid bei der entsprechenden Temperatur angereichert hat, geht der Zerfall des Kohlenoxyds langsamer vor sich ; es wird dann immer nur so viel Kohlenoxyd gespalten, wie Eisenkarbid von der Oberfläche des Stabes nach dem Innern hinein wandert.
Diese Wanderungsfähigkeit wird natürlich m it zu-
„STAH L U N D E IS E N “ 1912, Nr. 43. Tafel 47.
F r a n z K u r e k : Beiträge zur Kenntnis der Zementation des Eisens mittels Gasen.
A bbildung 3.
1 d 1C00 0 C im K ohlen o x y d stro m l s t g eg lü h t.
x C.O
A bbildung 5.
Jlei 800 • C Im K ohlen o x y d stro m u n te r Z usatz von 2,25 % Am m oniak 1 s t geglüht.
A bbildung 2.
Bel 000 0 C Im K ohlenoxydstrom I s t geglüht.
X 0 0
A bbildung I.
Jlel 1100 0 0 in» K ohlenoxydstrom i s t geglüht.
Abbildung 0.
Bei 800 ® C im K ohlenoxydstrom u n te r Z usatz von C,3G % A m m oniak 1 s t geglüht.
A bbildung 1.
Bei 8')')® C im K ohlenoxydstrom 1 t t geglüht.
1 A bbildung 12.
Ab »< UI‘r, . . . .... c/ Ti«*, onn« c im Leuchtgasstrom . u n te r Z usatz von 0,36 %.
B e i 800® C im L cuchtgasstrom u n te r Z usatz von 6,30 /0 ' A m m oniak 4 s t geg]u h t.
A m m oniak 4 s t geglüht.
A bbildung 7.
Bei 900 0 C im M ethnnstrom 1 s t geglüht.
A bbildung S.
Bei 800* 0 im L eu ch tg asstro m 4 s t geg lü h t.
A bbildung 9.
Bei 900® C im L euchtgasstrom 4 s t g e g lü h t
A bbildung 10.
Bei 1000« C im L eu clitg asitro m 4 s t g e g lü h t
24. O ktober 1912. Beiträge zur Kenntnis der Zementation des Eisens m ittels Gasen. Stahl und Eisen. 1781 nehmender Temperatur größer werden, und so er
klärt es sich, daß bei den in höheren Temperaturen vorgenommenen Versuchen in d m einzelnen Stunden eine größere Menge Kohlensäure gebildet wird als bei den niedrigeren Temperaturen
Es zeigt sich, daß bei einer Temperatur von 800 0 C der äußersto lland des Probestabes die größte Kohlenstoffmenge (0,67 %) aufweist, daß diese Menge aber verhältnism äßig sehr schnell nach dem Innern zu abnim mt. Bei den in höheren Temperaturen behandelten Proben ist der Kohlenstoffgelullt außen zwar nicht so hoch, doch ist bei 1000 0 und 1 1 0 0 0 C das ganze Eisenstück m it Kohlenstoff angereichert.
Mit dem Wachsen der Temperatur steigt also die Diffusionsgeschwindigkeit des Karbides. Diese Diffusionsgeschwindigkeit ist bei höherer Tem
peratur größer als die Zerfallgeschwindigkeit des Kohlenoxyds bzw. die. Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Eisen und Kohlenoxyd unter B ildung.von Eisenkarbid, und so ist es zu erklären, daß bei den in niedrigeren Temperaturen zementierten Eisen
proben die Menge des Kohlenstoffs am Rande größer ist als bei den in höheren Temperaturen be
handelten Proben.
Die metallographische Untersuchung der Proben ergab im allgemeinen eine Bestätigung der dureli die Analyse gefundenen Werte. D as Ausgangsmaterial zeigte Ferrit m it ganz wenig Perlit. In Abb. 1 sieht man (bei direkter Beobachtung allerdings wesentlich deutlicher) am Rande des Stückes einen dünnen, perlitreichcren R ing; in Abb. 2 ist dieser perlitische Ring ein wenig breiter, während bei den Abb. 3 und 4 Pcrlitinscbi bis zur Mitte des Probestabes vorge- drungen sind, so daß bei diesen Proben, da sie mit der gleichen sechzigfachen Vergrößerung wrie die vorhergehenden Proben aufgenommen sind, das Ausgaugsmaterial nicht mehr zu erkennen ist. Die beiden letzten Proben zeigen infolge der sehr hohen Erhitzung größer ausgebildete Ferritkristalle.
Aus den angcstcllten Versuchen gellt hervor, daß Kohlenoxyd unter normalen Druckverhältnissen allein als Zcmentationsm ittel nicht vorteilhaft an
zuwenden ist, da die Kohlung bei den in Betracht kommenden Temperaturen zwischen 8 0 0 0 und 900 0 C einm al zu langsam erfolgt und der Rand nicht den gewöhnlich notwendigen Kohlenstoffgchalt des Eutektikums von 0,9 % erreicht; dann aber entstellt durch die Zementation bei dieser Temperatur eine so scharfe Grenze zwischen dem gekohlten Rand und dem ungekohlten Kern, daß auf jeden Fall
«in sogenanntes Abblättcrn der Stücke stattfinden muß. Man kann diese scharfe Grenze zwischen ungckohltcm Kern und der äußeren Schicht allerdings dadurch abschwächen und einen Uebergang schaffen, daß man das Eisenstück erst bei 8 0 0 0 C behandelt und dann längere Zeit bei 1000 0 C glüht oder um gekehrt.
Bei der Zementation m it festen Kohlungsmitteln in Zementierkästen soll nach Ansicht einiger Forscher nicht der feste Kohlenstoff, sondern das sich bildende
X L III.jj
Kohlenoxyd die zementierende Wirkung ausüben.
Während L e d e b u r noch in der neuesten Auflage der „Eisenhüttenkunde“ schreibt, daß die Zemen
tation durch feste Kohlungsmittel der zementierenden Wirkung des festen Kohlenstoffs zuzuschreiben sei, wurde von C h a rp y * nachgewiesen, daß fester Kohlenstoff keine zementierende Wirkung ausüben könne, und von W cy l* * , daß der feste Kohlenstoff zwar zementierend wirken könne, dabei aber fest an das Eisenstück angepreßt sein müsse. Nun wird letzterer Fall in den Zementierkästen natürlich nicht vorhanden sein, sondern es wird im Gegenteil z,wischen den Eisenstücken und dem Kohlenstoffpulver immer eine Luftschicht sich befinden; da die Stücke aber bei dieser Zementationsart stark gekohlt werden, so kann nur angenommen werden, daß eine Zemen
tation durch das Auftreten irgendwelcher Gase, z. B. Kohlenoxyd, hervorgerufen wird.
Um die Uebertragungsfühigkeit des Kohlenoxyds für festen Kohlenstoff in übertriebener A rt nach
zuweisen, wurde in ein Porzelianrohr ein Schiffchen m it im Vakuum längere Zeit gut ausgeglühter Holz
kohle und daneben ein Eisenstab von den früher ge
nannten Abmessungen gebracht. D as Rohr wurde nach dem Austreiben der L uft durch K ohlenoxyd schnell auf 800 0 C erhitzt, an beiden Seiten ver
schlossen und 14 */2 st bei dieser Temperatur gehalten.
Nach dem Herausnehmen von Schiffchen und E isen
stal) zeigte sich, daß ersteres 0,0026 g an Gewicht verloren, der Eisenstab dagegen 0,0018 g zugenommen hatte. Der gleiche Versuch wurde dann bei 1000 0 C ausgeführt und der Ofen 12 st auf dieser Temperatur gehalten; dabei erlitt die Holzkohle eine Gewichts
verminderung von 0,0296 g, das Eisenstück eine Gewichtszunahme von 0,0240 g. D ie metallographische Untersuchung ergab, daß die erste Probe keine Vermehrung des Kohlenstoffs am Rande aufzuweisen hatte, daß die zweite Probe dagegen vollkommen gleichmäßig durchzementiert war und einen Kohlen- stoffgehalt von etwa 0,2 % besaß. Bei der Temperatur von 800 0 C kommt also das Kohlenoxyd als K ohlen
stoffüberträger so g u t wie gar nicht in Betracht, dagegen in erheblichem Maße bei höherer Tempe
ratur. D a bei der Zementation m it festen Kohlungs
mitteln stets ein wesentlich höherer Kohlenstoff- gehalt an der Oberfläche der Eisenstücke erreicht wird als bei dem bei 1000 0 C angestellten Versuch, so ist anzunehmen, daß nicht Kohlenoxyd allein das wirksame zementierfähige Gas in den Zementier
kästen ist, sondern daß jedenfalls noch andere kohlenstoffhaltige Gase mitwirken müssen.
Zur Untersuchung der Zementationsfähigkeit von Kohlenoxyd m it geringen Prozentgehalten an Stick
stoff wurden zwei Versuchsreihen bei Temperaturen von 800 ®, 9 0 0 0 und 1 0 0 0 0 C durchgeführt, wobei der Stickstoff in Form von Ammoniak dem Kohlenoxyd beigemischt wurde, da festgestellt ist, daß freier Stickstoff ohne Einfluß auf die Zementation ist. Die
* Comptes rendus 1903, S. 1000.
** St u. E. 1910, 17. Aug., S. 1417.
89
1782 Stahl und Eisen. Beiträge zur Kenntnis der Zementation des Eisens mittels Gosen. 32. Jahrg. Nr. 43.
Zahlentafel 1. Z e m e n ta tio n m it K o h le n o x y d .
N r . T em pe
r a t u r
• 0 Z e it
s t
D ie in d en einzelnen S tu n d en g e b ild eten Kohlcm säurcm cngen b e tru g en in G ram m : G asv er
b rau ch i . d . s t .
1
G e
w ic h ts
zu n ah m e S
G m aint- | K ohlen- 1
säu re
I . n . rn . IV . V. V I. V II. v n i. B
2 800 8 0,0026 0,0262 0,0227 0,02 ls 0,0220 0,0216 0,0168 0,0160 1,25 0,0534 0,2097
3 900 4 0,0792 0,0321 0,0279 0,0218 — — — — 1 0,0401 0,1610
4 1000 4 0,0960 0,0400 0,0350 0,0337 — — — — 1 0,0530 0,2 47
5 1000 8 0,0995 0,0443 0,0380 0,0370 0,0345 0,0337 0,0294 0,0206 1,2 0,0873 0,3370 0 1100 8 0,1126 0,0492 0,0396 0,0389 0,0368 0,0337 0,0320 0,0212 1,25 0,0951 0,3640
7 700 4 0,0116 0,0079 0,0057 0,0058 — - 0,0070 0,0310
8 600 4 0,0110 0,0110 0,0065 0,0055 — —
S . — 0,0060 0,0340 : Zahlentafel 2. Z e m e n ta tio n m it K o h le n o x y d .
N r.
T em pe
ra tu r
• C Z e it
s t
K o h len sto ifg eh alt d e r einzelnen S ch ich ten in %
1. 2 3. 4 .
2 800 8 0,67 0,32 0,28 0,21
3 900 4 0,55 0,36 0,27 0,25
4 1000 4 0,41 0,31 0,21 0,18
5 1000 8 0,46 0,36 0,36 0,29
6 1100 8 0,28 0,28 0,20 0,22
7 700 4 0,15 — — —
8 600 4 0,13 — —
Zumischung von Ammoniak erfolgte in der W eise, daß das Kohlenoxyd durch eine große Flasche ge
leitet wurde, die für die erste Versuchsreihe m it einer Ammoniaklösung vom spezifischen Gewicht 0,984, für die zweite m it einer solchen vom spezifi
schen Gewicht 0,966 gefüllt war; das Kohlenoxyd hatte im ersten Falle 2,25 Vol. %, im zweiten 6,36 Vol. % Ammoniak (bezogen auf t r o c k e n e s Gas) aufgenommen. Bei Betrachtung der in Zahlentafel 3 zusammengestellten Ergebnisse der m it 2,25 % Ammoniakzusatz behandelten Proben zeigt sich, daß der Kohlenstoffgehalt der äußersten Schicht bei allen drei Temperaturen wesentlich niedriger ist als bei der Anwendung von reinem Kohlenoxyd.
Der größte Stickstoffgehalt zeigt sich in der äußersten Schicht der bei 8 0 0 ° C behandelten Probe; m it Steigerung der Temperatur nim mt derselbe ab. Bei der metallographischen Beobachtung zeigte diese
Probe (Abb. 5) einen breiten weißen Rand, dann einen perlitreicliercn Ring und einen schnellen Uebcrgang des Kohlenstoffgehaltes zu dem des Ausgangs- materialcs. Bei den Proben 16 und 17 zeigten sich gleichfalls diese weißen Einsprengungen, aber außen in geringerem Maße, sie sind tiefer in das Stück cin- gedrungen.
Zahlentafel 4 zeigt die Ergebnisse der m it Kohlen
oxyd unter Hinzufügen von 6,36 % Ammoniak angestcllten Untersuchungen. D ie metallographischen Schliffbilder dieser Proben zeigten ein ähnliches Ge
füge wie die der m it wenig Ammoniak behandelten Proben. Auffallend ist auch hier wieder der bei 8 0 0 0 C auftretende, hier jedoch etwas schmalere weiße Ring (Abb. 6). Bei einem Blick auf die Stick
stoffgehalte der in Betracht kommenden Proben 15 und 18 erkannt man, daß der Stickstoffgehalt im zweiten Falle wesentlich niedriger ist.
Aus den Versuchen scheint hervorzugehen, daß ein Hinzufügen von Stickstoff in Form von Ammoniak zum Kohlenoxyd dessen zementierende Wirkung, wenn darunter lediglich die Bildung von Eisenkarbid zu verstehen ist, nicht in günstigem Sinne beeinflußt;
jedoch wird das Material durch die Beimengung von Stickstoff in seiner Härte wesentlich verändert.
E s folgten Zementierversuche m it Methan. Wäh
rend Olsen und Weiffenback bei Anwendung von Methan als Zem entationsm ittel eine Kohlung des Eisens bei 815 0 C nachwiesen und den aufgenommenen Kohlenstoffgehalt zu 0,27 % angeben, wird von Zahlentafel 3. E i n w i r k u n g v o n K o h l e n o x y d + 2,25 V o l. % A m m o n i a k .
N r. T e m p e ra tu r
K o h len sto ffg eh a lte J Sticlcstoffgehalte
d e r einzelnen S ch ich ten in % G ew ichts
zunahm e
» 0 1. -• 3. 4 . 1. 2. 3. <• S
15 16 17
800 900 1000
0,49 0,35 0,34
0,33 0,28 0,26
0,19 0,21 0,24
0,13 0,19 0,19
0,77 0,45 0,23
0,61 0,30 0,14
0,17 0,24 0,14
0,10 0,14 0,10
0,0923 0,0639 0,06 IS Zahlontafel 4. E i n w i r k u n g v o n K o h l e n o x y d - } - 6,36 V o l. % A m m o n i a k
N r . T e m p e ra tu r
K o h lcn sto flg eh alte S tic k sto ffg eh alte
d e r ein zeln en S ch ic h ten ln % G ew ichts
zunahm e
• c 1. =■ 3. 4. 1. 2. 3. 4. g
18 19 20
800 900 1000
0,44 0,40 0,34
0,29 0,34 0,22
0,14 0,24 0,18
0,11 0,12 0,16
0,52 0,52 0,62
0,24 0,29 0,29
0,20 0,23 0,25
0,11 0,14 0,28
0,1007 0,0977 0,0923
24. Oktober 1912. Beiträge zur Kenntnis der Zementation des Eisern mittels Gasen. Stahl und Eisen. 1783 Zahlentafel 5. E i n w i r k u n g v o n M e t h a n .
!
Nr.
Tem pc- |
r a tu r ;
O O
K öhlens to fig eh alte
d e r einzelnen S ch ic h ten in % G ew ichts
zu n ah m e
1. 2‘ 3 . | 4. 6
__
800 1 keine Kohlenstoffaufnahme eingetreten 21 900 , 1,31 0,93 0,74 ' 0,45 0,1344 22 10001
1,81 1,41 1,20 j 0,55 0,3420 G io litti und C a r n e v a li* angeführt, daß m it Methan bei 800° C „kaum Kohleabscheidung und kaum Karburierung stattfindet“. Bei mehreren von mir durchgeführten Versuchen bei 8 0 0 0 C zeigte sich, daß das eingesetzte Eisenstück keinen Kohlenstoff aufgenommen hatte. Bei 9 0 0 0 und 1000 0 C dagegen trat eine sehr starke Zementation ein, und die äußersten Schichten zeigten, w ie aus Zahlentafel 5 hervorgeht, sehr hohe Kohlenstoffgehalte.suchen vollkommen zerfallen) die Dissoziation des Methans nach dem Massenwirkungsgesetz zurück
gedrängt wird, so daß eine entsprechend geringere Kohlung eintreten muß. Bei der metallographischen Beobachtung wurden auch bei diesen Proben die für den Stickstoffgehalt charakteristischen weißen Einsprengungen erkannt.
Bei den Zementierversuchen m it Leuchtgas hatte letzteres folgende Zusammensetzung: 9,7 % Kohlen
oxyd, 5 1 ,7 % Wasserstoff, 30,7;% Methan, 2,8%
schwere Kohlenwasserstoffe, 0,3 % Sauerstoff, 1,7 % Kohlensäure und 3,3 % Stickstoff. Aus Zahlentafel 8 ist ersichtlich, daß bei der Zementation m it reinem Leuchtgas der Kohlenstoffgehalt der äußersten Schicht wesentlich höher ist als bei der Zementation m it Methan. Schon bei 8 0 0 0 C ist hier eine ziemlich starke Kohlung wahrzunehmen, während Methan Znhlentafcl 6. E i n w i r k u n g v o n M e t h a n 4- 2,25 V o l .% A m m o n i a k .
N r. T e m p e ratu r
K o h len sto ttg eh a lte J S tic k sto ifg e h a lte
d e r einzelnen S ch ich ten in % r G ew ichts
zu n ah m e
0 0 1- 2 - 3. 4. 1. | 2. 3 - 4 . S
23 24
800 900
0,30 1,01
0,32 0,67
0,17 0,47
0,10 0,37
0,61 0,24 0,12 0,094
0,13 0,060
0,091 0,057
0,0494 0,1013
Zahlentafel 7. E i n w i r k u n g v o n M e th a n - f 6 ,3 G V ol. % A m m on i a k .
N r. T e m p e ra tu r
• c
K o h len sto ffg eh a lte j S tic k sto ifg e h a lte
d e r einzelnen S ch ich ten in % : G ew ichts
zu n ah m e
1. 2. | 3. «■ !• 2 . | 3. ■4. S
25 800 0,35 0,33 0,15 0,095 0,69 0,49 0,10 0,071 0,0614
2G 900 1,10 9,79 ! 0,47 0,38 0,27 0,18 0,12 0,083 0,1109
27 1000 1,58 1,35 ! 1,06 0,96 0,23 0,16 0,11 0,100 0,3188
Die Zementation geht hier in wesentlich anderer Weise vor sich wie bei Anwendung von Kohlenoxyd.
Die Zerfallgeschwindigkcit des Methans bei diesen Temperaturen ist bedeutend größer als die Diffusions
geschwindigkeit des Kohlenstoffs bzw. des Eisen
karbides in das Eisen, so daß die äußersten Schichten viel höher gekohlt sind; der Kohlenstoffgehalt nim m t auch hier nach dem Innern des Eisenstabes ver
hältnismäßig sehr schnell ab, wie es z. B. Abb. 7 zeigt, wo deutlich der fast ungekohltc Kern zu er
kennen ist.
Die Zahlentafcln 6 und 7 veranschaulichen die Einwirkung von Methan auf Eisen bei Zusatz von 2,25 und 6,36 Vol. % Ammoniak. Bei Zumischung von Ammoniak zum Methan übt letzteres bei 800 0 C eine schwach zementierende Wirkung aus, der Kohlen
stoff dringt nicht weiter als etw a 0,8 mm tief ein.
Bei 9 0 0 0 und 1 0 0 0 0 C erreicht die äußerste Schicht der Eisenprobe nicht den Kohlenstoffgehalt, den man beim Zementieren m it Methan allein erhält.
Dies liegt vermutlich darin begründet, daß bei der Anwesenheit von viel Wasserstoff (Ammoniak ist bei dieser Temperatur nach früher angestellten Ver-
* Gazz. Chim. Ital. 1908, S. 258. Vgl. S t u. E.
1911, IC. Febr., S. 287
Zahlentafei 8. E i n w i r k u n g v o n L e u c h t g a s .
N r.
T em pe
r a tu r
• C
K öhlens to ffg eh ak e d e r einzelnen S ch ich ten in % :
1. 2 . | 3. | 4.
Ge wich ts- zu n ah m e
g
2S 29 30
800 900 1000
0,93 1,45 2,18
0,35 1,10 1,37
0,16 0,79 1,19
0,13 0,48 0,95
0,0516 0,1695 0,3251 bei dieser Temperatur nicht kohlt; die zementierende Wirkung des Leuchtgases bei dieser Temperatur dürfte daher wohl auf die geringen Mengen schwerer Kohlenwasserstoffe zurückzuführen sein. Während bei Temperaturen von 8 0 0 0 und 9 0 0 0 C, wie aus den Schliffbildern Abb. 8 und 9 ersichtlich, der gekohlte Rand sehr dünn is t , dringt bei 1000 0 C der Kohlenstoff durch das ganze Eisen
stück, wie Abb. 10 in dreißigfacher Vergrößerung deutlich zeigt.
D as Hinzufügen von Ammoniak zum Leuchtgas wirkt in derselben Weise, wie beim Methan geschildert, bewirkt also einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt (vgl. Zahlentafel 9 und 10). Die für die Anwesen
heit von Stickstoff charakteristischen weißen E in
sprengungen sind in den Abb. 11 und 12 deutlich zu erkennen.
