Stahl und Eisen, Jg. 42, Nr. 40

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Geschäftsführer der

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geschäftsführendes

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Nordwestlichen Gruppe g l 1 W ^ ^ I ^ F -1 1 I I I Vorstandsmilgl ed des

des Vereins deutscher I I ^ J ■ Vereins deutscher

Eisen- und Stahl- W * _ _ ___ ___ _______ • «, Eisenhütten-

w ..« ,.,, Z E IT S C H R IF T “ *

FÜR DAS DEUTSCHE E ISEN HÜTTEN WESEN.

Nr. 40. 5. Oktober 1922. 42. Jahrgang.

D ie R ekristallisation d e s tech n isch en E isen s.

Von P. O b er h o ffe r und H. J u n g b lu th .

(M itte ilu n g a u s d e m B is e n h ü tte n m ä n n is c h e n I n s t i t u t d e r T e c h n isc h e n H o c h sc h u le A achen.)

(B isherige Forschungen. Bestätigung und genaue Festlegung eines H öchstw ertes der Korngröße bei 10<>/o Ver­

form ung. E in flu ß des Alterns. Perlitausbildung und R ekristallisation.)

1 | i e technisch außerordentlich wichtige Erschei- nung der Rekristallisation der Metalle hat zu zahlreichen Untersuchungen1) Anlaß gegeben, und

■eine ganze Reihe von Theorien, die teilweise in schroffem Gegensatz zueinander stehen, suchten die tieferen Ursachen zu ergründen. O b erh offer und O e r te l3) untersuchten die Rekristallisation am Elektrolyteisen und kamen dabei zu dem be­

merkenswerten Schaubild der Abb. 1. W h ite 3) hatte

’festgestellt, daß der Kohlenstoffgehalt einen wesentlichen Einfluß auf die Rekristallisation ausübt. Die wichtigste und umfangreichste Arbeit aus neuerer Zeit ist die von P o m p 4), die sehr genau auf denVerhältnissen der Praxis aufgebaut ist. Pomp findet wie S h e r r y 5) bei etwa 10 % Verformung einen Höchstwert der Korngröße; sein Verfahren eignet sich aber weniger dazu, eine genaue Beziehung zwischen Verformungsgrad, Gliihtemperatur und Korngröße einwandfrei erkennen zu lassen.

Die folgenden Untersuchungen sollen für das kohlenstoffhaltige Eisen dieselben Zahlen­

angaben bieten, die Oberhoffer und Oertel für das Elektrolyteisen aufstellten.

Die vier untersuchtenWerkstoffe sindnebst ihren Analysen in Zahlentafel 1 zusammen­

gestellt.

Z a h le n ta fe l 1. U n t e r s u o h t e W e r k s t o f f e .

B e z e ic h ­ 0 Si I Mn P ^{S Cu}

n u n g % % % % % %

K 0,07 0 , 0 2 2 0,14 0,0 0 8 5 0 ,0 1 7 5 0,0 7 9

W W 6) 0,08 0,0 2 5 0,13 0,0 0 7 0,035 —

A 2 O 6) 0 ,09 0,16 0,33 0,009 0,0 3 5 —

A 3 O 6) 0,18 0,18 0 ,5 2 0,046 0,0 2 3 —

') V ergl. a u c h S t. u . E . 1921, 18. A u g ., S .'ll5 3 /7 . 2) S t. u. E. 1919, 11. S e p t., S. 1061/7.

3) I r o n A g e 1916, 16. J u li, S. 20 u n d M ech. E n g g . 1920, N ov., S. 603/6 u n d 6 1 8 ; vgl. S t. u. E . 1917, 1. M ä rz, S. 211 u . 1921, 18. A ug., S. 1153.

4) S t. u . E . 1920, 23. S e p t., S. 1261/9; 14. O k t., S. 1 366/78; 21. O k t., S. 1403/15.

5) I r o n A ge 1916, 13. J u li, S. 676/9.

6) V on d e r K ru p p s c h e n G u ß s ta h lfa b rik , E sse n , in lie b e n sw ü rd ig e r W eise z u r V e rfü g u n g g estellt.

X L .42

Die Probekörper waren zylindrisch mit einer Höhe von 30 mm und einem Durchmesser von 15 mm. Das Eisen K lag in gewalzten Stangen von 20 mm 0 vor und wurde auf Maß gedreht. Die drei anderen Eisensorten waren auf 18 mm herunter gewalzt und in zwei Zügen auf Endmaß gezogen.

Sämtliche Proben wurden bei 1000 0 normalisiert.

Das Stauchen der Probekörper geschah für K, WW und A 2 O mit einer hydraulischen Presse in der Ver­

suchsanstalt der Firma Krupp; A 3 O wurde im Eisenhüttenmännischen Institut zu Aachen mit einer auf Druckversuche eingebauten Zerreißmaschine von Losenhausen gestaucht.

Z a h le n ta fe l 2. F l i e ß g r e n z e n u n d b e i d e n e i n z e l n e n D r u c k s t u f e n a u f t r e t e n d e

S p a n n u n g e n .

W e rk ­ s to ff

F lie ß ­ S pan n u n g en in kg/m m 2 b ei ein er

g ren ze V erfo rm u n g von

k g /m m s 5 % | ₁« % 25 % 50 % 75 %

K 2 1 , 0 28,7 37,3 56,7 1 0 2 , 0 3 3 4 ,0

W W 17,5 25,0 3 4,0 5 6,6 1 0 0 , 0 3 0 0 ,0

A 2 0 2 0 , 0 30,0 4 3,5 6 5,0 116,0 3 5 6 ,0

A 3 0 2 5,5 42,5 5 7 ,0 8 5,5 140,0 2 3 8 ,0 i)

x) E ise n A 3 0 w u rd e n u r bis 6 5 o/o g e s ta u c h t.

1 9 4 A b b ild u n g 1. R e k ris ta llis a tio n ss c h a u b ild von Elektrolyfc-

eisen (O b e rh o ffe r u n d O e rte l).

1514 Stahl und Eisen. D ie R e k rista llisa tio n des technischen E isens. 42. Ja h rg . N r. 40.

Eisen /T 75000

70000

sooo

soo - s

-10 -25 -50-75

%

£

600 ZOO 800 ¿70WO

Tem peratur in °C

A b b ild u n g 2. S ta u c h u n g sg ra d , G lü h te m - p o r a tu r u n d K o rn g rö ß e d e r W e rk sto ffe .

Eisen f/20

Die Zahlentafel 2 gibt die bei den einzelnen Druckstufen auftretenden Spannungen sowie die Fließgrenzen der Werkstoffe an.

Vor dem Rekristallisieren wurde von den Werk­

stoffen eine Temperaturkurve mit langsamer Ab- kiihlungsgeschwjndigkeit aufgenommen, um die Lage

Eisen W

A b b ild u n g 3. S ta u c h u n g sg ra d , G lü h te m p e ra tu r u n d K o rn g rö ß e d e r W e rk sto ffe .

des Ar3-Punktes festzulegen. Sicherheitshalber wur­

den nämlich sämtliche Glühungen mindestens 1 0 01 unter ,vr3 ausgeführt. Sodann wurden die Proben in der Längsrichtung bis zur Hälfte abgefräst, ge­

schliffen, poliert und geätzt. LTntersucht wurden sie- stets im Schnittpunkt der beiden, die Fläche in vier

A b b ild u n g 4. S ta u c h u n g s g ra d , G lü h te m - p e r a tu r u n d K o rn g rö ß e d e r W e rk sto ffe .

övu. 700 SOO

Temperatur in C A bb. 5. S ta u c h u n g s g ra d , G lü h te m p e ra ­ t u r u n d K o rn g rö ß e d e r W e rk sto ffe .

SOOO

„

«OOO

\

Eisen /? 30

15000

\

10000

$

⁵⁰⁰⁰

<5

O 510 ¿5 50 75

•Stauchung in %----

A b b ild u n g 6. R e k ris ta llis a tio n ss c h a u b ild d e r W e rk s to ffe . Eisen f f

5. Oktober 1922. D ie R e k ris ta llisa tio n des tech n isch en Eisens. S tah l und Eisen. 1515

Ver­

formung in %

G lü h tem p eratu r:

4 0 0 ° 5 0 0 0 6 0 0 ° 7 0 0 ° 8 0 0 " 8 5 0 °

5 1 5 4 0 1 6 0 0 1 0 0 0 1 8 5 0 3 6 0 0 1 4 0 0

10 1 5 4 0 1 8 7 0 1 1 3 0 2 5 0 0 8 8 0 0 6 3 0 0

2 5 1 7 0 0 1 5 0 0 6 3 5 8 0 0 1 5 8 0 1 0 0 0

5 0 — — 3 2 0 4 4 5 6 6 0 5 3 5

75 — - 1) 2 7 0 3 2 0 3 3 0 4 6 0

Ver­ G lü h tem p eratu r:

formung

in % 4 0 0 u 5 0 0 “ 6 0 0 ° 7 0 0 ° 8 0 0 ° 8 7 0 "

5 9 2 0 9 0 0 1 0 0 0 8 9 0 9 7 5 5 3 5

10 9 3 0 1 0 0 0 5 5 0 0 1 4 5 0 0 1 7 3 5 0 6 0 0

25 9 0 0 8 0 0 9 2 5 1 0 1 0 1 0 8 0 5 3 0

5 0 1 6 0 2 5 0 3 1 5 4 0 0 4 5 0 5 1 0

7 5 8 0 190 2 3 0 2 6 5 3 8 0 5 9 0

Z a h le n ta fe l 4 . E i s e n W W . A u s g a n g s ­ k o r n g r ö ß e 9 0 0 — 1000 ¡j.2.

A b b ild u n g 8. R e k ris ta llis a tio n ss c h a u b ild d e r W e rk sto ffe .

Weise erhaltenen Werte für die Korngröße sind in den Zahlentafeln 3 bis 6 niedergelegt und in den Schaubildem (Abb. 2 bis 9) aufgetragen. Es muß darauf hingewiesen werden, daß hier unter Ver-

Z a h le n ta fe l 3. E i s e n K . A u s g a n g s k o r n g r ö ß e v o r d e m S t a u c h e n 8 0 0 — 1000 ¡x2.

Z a h le n ta fe l 5. E i s e n A 2 0 . A u s g a n g s k o r n g r ö ß e 1 5 5 0 — 1800 ¡x2.

formungsgrad die Höhenabnahme des Stauchkörpers verstanden ist, nicht die der Körner. Außerdem soll der Begriff Rekristallisation so bestimmt sein, daß man darunter j e d e Aenderung in der Korngröße beim Glühen kaltverformten Stoffes unter Ac3 versteht, d. h. sowohl Komwachstum als auch Kornver­

feinerung; ja, es kann sogar der Fall eintreten, daß sich die Korngröße gar nicht ändert.

Auf eines muß jedoch geachtet werden. Die Kornausbildung im rekristallisierten Werkstoff ist nicht immer gleichmäßig. Wenn bei vor­

liegenden Eisensorten auch so krasse Fälle von Kornverschiedenheit im Gesichtsfelde des Mikroskops nicht Vorkommen, wie Oberhoffer sie in

1

^1SOOO

* „

⁷⁰⁰⁰⁰

< sooo

I

sooo'

O S 70 25 SO

OL S ta u c h u n g /n °/o— >■

A b b ild u n g 9. R e k ris ta llis a tio n ss c h a u b ild d e r W e rk sto ffe . E/serr WW

2S SO r s

S ta u c h u n g /n /o --- >

A b b ild u n g 7. R e k rista llis a tio n ss c h a u b ild d e r W e rk sto ffe .

Segmente teilenden DiagonalenL). Zur Kornzählung wurde die von Oberhoffer entworfene und bereits beschriebene *) Vorrichtung benutzt. Die auf diese

V er­ G lühtem peratur:

fo rm u n g

in % 4 0 0 ° 5 0 0 « 6 0 0 ° 7 0 0 “ 8 0 0 ° 8 7 0 °

5 9 1 0 9 7 0 9 2 0 9 2 0 4 0 0 3 2 0

10 9 2 0 9 7 0 9 2 0 9 7 0 0 1 4 5 0 0 8 0 0

2 5 9 1 0 9 0 0 9 3 0 7 8 0 1 0 5 0 5 3 0

5 0 — 55 17 5 3 5 0 2 9 0 5 3 0

75 — 14 160 2 5 0 3 5 0 3 8 0

') U m e in m a l u n te r e in a n d e r , so d a n n a u c h , u m m it d e m v o n O b e rh o ffe r u n d O e rte l e n tw o rfe n e n S c h a u b ild v e rg le ic h b a re W e r te zu e rla n g e n .

2) S t. u . E . 1919, l l . S e p t., S. 1061.

Z a h le n ta fe l 6. E i s e n A 3 0 . A u s g a n g s ­ k o r n g r ö ß e 1450— 1550 ja2.

V er­

formung in %

G -lühtem peratur:

4 0 0 ° 5 0 0 ° 6 0 0 “ 7 0 0 ° 8 0 0 °

5 1 5 0 0 1 5 4 0 1 5 4 0 1 5 4 0 1 4 0 0

10 1 4 5 0 1 5 0 0 1 5 4 0 3 6 0 0 2 0 0 0

2 5 1 4 5 0 1 4 5 0 5 3 0 7 0 0 6 8 0

5 0 — — 170 4 0 0 4 6 0

6 5 — — 1 2 0 3 0 0 3 0 0

x) M it s t ä r k s t e r V e rg rö ß e ru n g g e ra d e B e g in n d e r R e k ris ta llis a tio n n a c h w e isb a r.

1516 Stahl und Eisen. D ie R e k rista llisa tio n des tech n isch en Eisens. 42. Ja h rg . N r. 40.

seinem Buche1) als Beispiel bei Elektrolyteisen aufführt, so zeigt doch Abb. 10, daß auch hier bedeutende Unterschiede auftreten. Da der Werk­

stoff als Walz- bzw. Zieherzeugnis sekundäre Zeilen aufwies, ist es klar, daß bei Temperaturen

Korngröße auf, der allen Eisensorten gemeinsam ist und bei 10 % gefunden wurde. Zur genaueren Fest­

legung dieses Höchstwertes wurden an Eisen WW weitere Rekristallisationsversuche gemacht mit Stauchungsstufen zwischen 5 % und 25 %. Zahlen-

A b b ild u n g 10. W e rk s to ff K . K o rn g e fü g e d e r um 10 o/o g e sta u c h te n , bei 800° g e g lü h te n P ro b e n .

über

Acx

ein Teil des Perlits in Lösung geht und beim Abkühlen wieder auskristallisiert. Man findet dann an den Stellen, wo die Zeile war, feines Korn im Perlit, wie Abb. 11 und 12 zeigen. Man muß also sinngemäß zählen, nachdem man mit

A b b ild u n g 11. W e rk s to ff A 2 O. K o rn g e fü g e d e r om lOo/o g e sta u c h te n , bei 800° g e g lü h te n P ro b e n .

Z a h le n ta fe l 7. E i s e n W W . A u s g a n g s ­ k o r n g r ö ß e 800 — 1 0 0 0 ¡x2.

Ver­

formung in %

G lühtem peratur:

5 0 0 ° 6 0 0 ° 7 0 0 ° 8 0 0 °

7 ,5 1 0 0 0 9 4 0 10 8 0 1 0 5 0

1 2 ,5 1 0 0 0 2 2 0 0 1 1 5 0 0 1 5 0 0 0

1 5 ,0 9 0 0 1 8 0 0 3 8 0 0 4 0 0 0

2 0 ,0 1 0 0 0 1 8 0 0 3 1 0 0 1 5 4 0

A b b ild u n g 12. W e rk sto ff A 2 O. K om gefüg-e d e r um 10 °/o g e sta u c h te n , bei 800° g e g lü h te n P ro b e n .

schwachen Vergrößerungen die Probe (in der Mitte auf geeignete Stellen abgesucht hat.

Bei den Schaubildern fällt zunächst der auch von S h e r r y 2) und Pomp gefundene Höchstwert der

*) „ D a s s c h m ie d b a re E is e n “ , B e rlin 1921, J u l.

S p rin g e r, S. 237, A bb. 226.

2) l r o n A ge 1916, 13. J u li, S. 7 6 /9 ; v g l. S t. u. E 1916, 7 D ez., S. 1186.

tafel 7 und die Schaubilder (Abb. 13 bis 15) geben die Ergebnisse der Kornmessung wieder.

Sie zeigen, daß der Höchstwert tatsächlich bei 10% Verformung liegt. Jedoch tritt er bei den Stoffen K, WW und A 2 0 erst bei 800°, bei A 3 0 bei 700 0 in seiner vollen Größe auf.

Wenn man annimmt, daß in den älteren Arbeiten unter Rekristallisation Kornvergrößerung verstanden

25 s o ?s

S ta u c h u n g /n °/o

A b b ild u n g 13. K o rn g rö ß e in A b h ä n g ig k e it vom S ta u c h u n g s g ra d f ü r G lü h te m p e ra tu r 600° ( W e rk ­

s to f f W W ) .

toooo Eiserr W W

ffe/rr/sta/Z/so/ions-Temperatur ßoo °

5. Oktober 1922. D ie R e k ris ta llis a tio n des te ch n isch en E isens. Stahl und Eisen. 1517

wird, so kann man feststellen, daß auch R o b in 1) den Höchstwert der Korngröße (also wohl den durch die lOprozentige Verformung hervorgerufenen) zwi­

schen 700 bis 800° fand, und C h a p p e l“) stellte gleichfalls bei weichem Flußeisen den Höchstwert bei 700 0 fest.

große stark ab. Damit werden die bis jetzt bereits bekannten Tatsachen erneut bestätigt. Es ist jedoch irrig, wie Sherryl) anzunehmen, daß bei 0,15 % C

A b b ild u n g 14, w ie A b b ild u n g 13 (7 0 0 °).

Weiterhin lehren die Schaubilder, daß in erster Linie der Kohlenstoffgehalt die Korngröße beeinflußt.

Mit steigendem Kohlenstoffgehalt nimmt die Korn-

C/Ssrr rr iS

A b b ild u n g 15, w ie A b b ild u n g 13 (8 0 0 ° ).

A b b ild u n g 16. S ta u c h u n g , K o rn g rö ß e u n d G liih te m p e ra tu r d e r g e a lte rte n

W e rk s to ffe K a.

*) R e v . M et. 1913, J u n i , S. 7 2 2 /5 7 .

2) F e rru m 1915/16, Bd. X III, S. 6; vgl. St. u. E . 1914. 14. M ai, S. 847/9.

A b b ild u n g 17, w ie A b b ild u n g 16 ( W e rk s to ff W W a ).

Rekristallisation nicht mehr stattfindet. Im allge­

meinen führt dann die Rekristallisation zu Korn-

M a O.

1518 Stahl und Eisen. Die R ekristallisation des technischen Eisens. 42. Ja h rg . N r. 40.

A b b ild u n g 18. R e k ris ta llis a tio n ssc h a u b ild d e r g e a lte r ­ te n W e rk sto ffe K a.

A b b ild u n g 19. R e k ris ta llisa tio n ssc h a u b ild d e r g e a lte r ­ te n W e rk sto ffe W W a.

Z a h le n ta fe l 8. E i s e n K a . A u s g a n g s ­ k o r n g r ö ß e 9 0 0 — 1000 ¡i8.

größere im Schwefel-Gehalt. Da hier trotz höheren Kohlenstoffgehaltes das Eisen WW die größeren Körner hat, kann man dies vielleicht auf Rechnung des höheren Schwefelgehaltes setzen, wenn nicht andere Stoffe, die durch die übliche Analyse nicht erfaßt werden, eine Rolle spielen.

Ein Vergleich von WW mit A 2 0 , die bis auf die Silizium- und Mangangehalte in der Analyse ziemlich gleich sind, zeigt, daß das A 2 0 viel kleinere Körner, besonders im Gebiet des Höchstwertes hat alsWW. Der Höchstwert im Eisen WW für die Koni­

größe beträgt 17350|x*, im Eisen A 2 O 8800«

jl

2, obwohl der Kohlenstoffgehalt nur um 0,01 % niedriger ist. Die nächstliegende Annahme ist dann wohl die, daß der hohe Silizium- und Mangangehalt diese Kornver­

kleinerung bewirkt.

Ein Teil der Proben K und WW wurde zu Alterungsversuchen zurückgelegt und erst 3 bis 4 Monate nach dem Stauchen rekristallisiert. Die folgenden Zahlentafeln 8 und 9 sowie die Abb. 16 bis 19 geben die Werte der Kommessung zahlenmäßig und schaubildlich wieder. Die Probenreihen sind mit K a bzw. WW a bezeichnet.

Ein Vergleich der Schaubilder zeigt, daß durch das Altern die Neigung ent­

steht, den durch den Höchstwert bei 10% Verformung im Schaubild geschaffe­

nen Raum zu vergrößern. Diese Vergröße- rung wird in erster Linie dadurch herbei­

geführt, daß bei der Temperatur von 870 0 die Rekristallisation im gealterten Eisen lebhafter einsetzt. Der Wert von 5050

ja

* im Eisen WW bei 600° und 10% Verfor­

mungmuß übrigens als unsicher bezeichnet werden, da die Korngröße stark schwankte.

Im gealterten Eisen wurde bei derselben Temperatur und demselben Verformungs­

grad der Wert 1280 ¡x* gefunden. Die Körner hatten sehr gleichmäßige Größe.

Wennmandasberiicksichtigt, sieht man das

„Alterungsgesetz“ um so besser bestätigt.

Z a h le n ta fe l 9. E i s e n W W a. A u s g a n g s ­ k o r n g r ö ß e 90 0 — 1000 u.2.

Ver­

formung in %

G lühtem peratur :

4 0 0 ° 5 0 0 ° <500° 7 0 0 ° 8 0 0 ° 8 7 0 °

5 9 5 0 9 2 0 9 0 0 5 4 5 11 3 0 9 7 0

10 9 0 0 9 3 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 4 5 0 0 (>000

2 5 9 8 0 9 1 0 8 5 0 8 4 5 14 2 0 1 3 0 0

50

—

27 3 2 0 3 3 0 3 9 0 5 9 0

75 — 14 2 2 0 2 4 0 3 5 0 5 7 0

V er­ G llih te m p e ra tu r:

fo rm u n g

in % 4 0 0 ° 5 0 0 ° 6 0 0 ° 7 0 0 ° 8 0 0 ° 8 7 0 °

5 1 0 0 0 900 980 1400 1370 1265

1 0 980 980 1280 17300 18500 15750

25 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1370 1870 1800 i

50 - 1) ^{« 6} 315 415 660 1125 1

75 - 1) 35 240 270 4 0 0 530

Verfeinerung,

wie Eisen A 3 O es zeigt.

N u r

bei der 10 %- Verformungsstufe konnte noch Kornvergröße-

rung festgestellt werden. •

Die Eisensorten K und WW stimmen in den Analysen ziemlich genau überein. Es finden sich nur schwache Unterschiede im Kohlenstoff- und

Ueber die Anordnung und Ausbildung des Perllts kann nur wenig gesagt werden. Das Eisen zeigte, wie schon früher erwähnt, sekundäre Zeilenstruktur Diese blieb stets vollkommen erhalten und wurde

l ) B e g in n d e r R e k ris ta llis a tio n m it s t ä r k s t e r V e r­

g rö ß e ru n g im M ik ro sk o p f e s ts te llb a r.

5. Oktober 1922. ü e h e r d en E in flu ß d e r G as- u n d W in d g e sc h w in d ig k e it. S tahl und Bisen. 1519

durch die Rekristallisation nicht im mindesten ge­

stört. Häufig konnte man beobachten, daß die Perlitinseln, die ehemals an den Grenzen der Ferrit­

körner sich hinzogen, mitten im neuern Ferritkorn lagen, wie Abb. 20 zeigt.

Die von Pomp *) im kritischen Gebiete gefundene körnige oder „zerklüftete“ Ausbildung des Perlits konnte nicht festgestellt werden. Der Perlit lag im Ausgangswerkstoff selbst nach dem Normalisieren stets in sorbitischer Form vor. Nach einem Rekristal- lisieren bei 700° tritt dann regelmäßig körniger Perlit auf, was aber nach den neueren Arbeiten von

tatsächlich der Höchstwert bei 10% Verformung im Elektrolyteisen fehlt. Man ist somit genötigt, anzu­

nehmen, daß der Hinzutritt von Fremdkörpern, im Eisen, besonders von Kohlenstoff, den Höchstwert bedingt. Es dürfte mit den bis jetzt bekannten Tatsachen noch nicht möglich sein, eine Erklärung dafür zu geben.

Von der Bestimmung einiger Eigenschaften des rekristallisierten Werkstoffs wurde absichtlich Ab­

stand genommen. In den Schaubildern hat nur die Korngröße des rekristallisierten Eisens Berücksich­

tigung gefunden. Jedoch ist es selbstverständlich,

K o ta r o H o n d a , G u ille t und B e r n a r d u. a. nicht

•erstaunlich erscheint und keinesfalls notwendig auf Rekristallisation zurückgeführt werden muß. Bei den anderen Temperaturen blieb die sorbitische Ausbildung des Perlits meist ganz erhalten. „Atollen- Perlit“ wurde nur selten beobachtet.

Vergleicht man nun zum Schlüsse noch die Re­

kristallisationsschaubilder des technischen Eisens mit -den bis jetzt aufgestellten anderer Metalle, so fällt auf, daß nur das technische Eisen einen Höchstwert der Korngröße auf weist, während die reinen Metalle dies nicht zeigen. Beim Elektrolyteisen fehlt zwar in der Untersuchung die lOprozentige Verformungs- stufe; jedoch weisen neuere Untersuchungen, die augenblicklich noch im Gange sind, darauf hin, daß

’) A. a. O

daß der Stoff nicht gleichmäßig über den ganzen Querschnitt rekristallisiert. Abb. 21 zeigt z. B. die Probe K 500 °, 50 %. Man sieht die kleinen rekristalli­

sierten Körner in einer Masse langgestreckter, nicht rekristallisierter Körner liegen. Eine Untersuchung der Eigenschaften einer solchen Probe würde im großen und ganzen nur die Eigenschaften kaltver­

formten Stoffs zeigen.

Z u s a m m e n f a s s u n g .

Es wurde die genaue Lage des schon von Sherry und von Pomp gefundenen Höchstwertes b eil0% Ver­

formung mitgeteilt, der Einfluß von Schwefel, Silizium und Mangan besprochen und gezeigt, daß das Altern einen Einfluß auf die Rekristallisation ausübt. Zu­

sammenhänge zwischen Perlitausbildung und Re­

kristallisation ließen sich nicht finden.

U e b e r den Einfluß der G a s- und W in d g e s c h w in d ig k e it auf den W ärm eü b ergan g im G itterw erk von H o c h o fe n - W in d e r h itz e r n .

Von < 3)r.*3ng. C. Sc hwar z in Oberhausen (Wärmeabteilung der Gutehoffnungshütte).

(Schluß v o n S e ite 1460-)

( V er gl eich der V ersuchsergebnisse m it anderen Messungen. Folgerungen.)

V ergleich m it frem den M essungen.

Zum Vergleich mit den mitgeteilten Messungen sind zunächst die über die Versuche von Pfoser ver­

öffentlichten Unterlagen1) unzureichend. Zwar sind

') S t. u . E . 1 9 1 7 , 11. J a n ., S. 2 5 ; 18. J a n ., S. 52-

die Windmengen verhältnismäßig genau gemessen, aber bereits die Festlegung der Gasmenge ist mit Ungenauigkeiten behaftet, da sie aus der Analyse und der gemessenen Verbrennungsluftmenge er­

rechnet wurde. Der durch die Heißwindschieber

A bbildung- 20. W e rk sto ff K a, u m 10 o/o g e sta u c h t, bei

700° g e g lü h t.

A b b ild u n g 21. W e rk sto ff K , um 50<>/o g e sta u c h t, bei 500° g e g lü h t.

1520 Stahl und Eisen. H eber d e n E in f l u ß d e r Gas- u n d W in d g e s c h w in d ig k e it. 42. Ja h rg . N r. 40.

einströmende Wind bringt Unsicherheiten mit sich.

Dazu kommt noch, daß die Abgasverluste mit den alten linearen Werten für die spezifischen Wärmen berechnet sind. Eine Nachrechnung ist ausgeschlossen, da Pfoser keine Angaben über die Heizgasanalysen macht. Aber all diese Umstände werden dadurch überholt, daß er mit annähernd bestimmter Heiz­

fläche und freiem Durchgangsquerschnitt rechnet.

Die Annahme, „daß etwa ein Drittel der Heizgas­

kanäle verstopft wären“, ist derartig unbestimmt, daß ein Vergleich seiner Ergebnisse mit anderen Wind­

erhitzerarten vollständig ausgeschlossen erscheint. Es fallen die Geschwindigkeiten und damit q viel zu groß aus, wenn mit zu kleinem freien Querschnitt gerechnet wird. Daraus würde sich auch die außerordentliche Steigerung von q mit w0 erklären. Diese Ergebnisse sind also bloß qualitativ zu werten. Ganz abgesehen davon, stehen sie mit allen anderen Versuchen und Berechnungen in so krassem Widerspruch, daß von einer weiteren Behandlung liier abgesehen werden muß.

Die Angaben Osanns1) gründen sich durchweg auf die Annahme,, daß die für den Ofen nötige

„Windmenge in m3 das Vierfache der stündlich zur Verbrennung verfügbaren Kohlenstoffmenge in kg (auch unter Abzug des ins Roheisen gehenden Kohlenstoffes)“ sei. Demgegenüber ist geltend zu machen, daß bei demselben Kokidurchsatz und schwankender Gichtgaszusammensetzung der Wind­

verbrauch im Ofen außerordentlich wechselt. Noch viel größeren Unterschieden sind jedoch die Wind­

verluste unterworfen, die fast ausschließlich zwischen Ofen und Cowper stattfinden. Eine Verallgemeinerung der Windberechnung in dieser Weise ist also außer­

ordentlich unsicher. Noch viel schlimmer ist es in dieser Beziehung um die im Cowper verbrannte stündliche Gichtgasmenge bestellt, dsgl. bezüglich der Abgasmenge und der daraus errechneten Ge­

schwindigkeit. Die Gichtgasmenge wurde für alle Werke zum l,3fachen der auf obiger Grundlage berechneten Windmenge angegeben. Der Faktor 1.3 ist in manchen Fällen wohl das Verhältnis zwi­

schen Gichtgasmenge und theoretischer Windmenge, d. h. derjenigen Windmenge, welche tatsächlich in den Ofen gelangt. Diese Windmenge ist um vieles kleiner als diejenige, welche durch den Cowper geht.

Nach Messungen auf verschiedenen Werken betragen die Windverluste zwischen 30 und 50%. Völlig ungerechtfertigt ist es ferner, glattweg 30 % der an sich ungenau ermittelten Gichtgasmengen als für die Cowperbeheizung verwendet hinzustellen.

Sind schon aus diesen Gründen die gegebenen Zahlen­

werte als Vergleichswerte kaum zu brauchen, so findet sich ein weiterer, unschwer vermeidbarer Fehler darin, daß die Rauchgasmenge zum l,8fachen der berechneten Gichtgasmenge angenommen wurde.

Letzteres stimmt in vielen Fällen annähernd. Da aber2) eine Zusammenstellung von Gichtgas- und Abgaszusammensetzungen gegeben ist, wäre es

1) O san n : L e h rb u c h d e r E is e n h ü tte n k u n d e , B d . I , S 2 6 3 .

2) O sa n n : L e h rb u c h d e r E is e n h ü tte n k u n d e , B d . I, S . 2 59.

leicht möglich gewesen, wenigstens mit diesem Wert in jedem einzelnen Falle das Richtige zu treffen.

Allerdings halten auch die dort angegebenen Ana­

lysen einer Nachprüfung mit Verbrennungsschau­

bildern nicht stand. Aus diesen Gründen wurden bloß einige Werte für die Windperiode, soweit die Angaben dazu ausreichten, in Abbildung 2 zusammen mit den von Bansen aufgestellten Kurven ein­

getragen. Wie vorauszusehen war, decken sich diese nicht mit den hier errechneten. Die Kurve für den Wärmeübergang von Gas an Stein stimmt zwar anfänglich mit den gefundenen Punkten (auch Bansens Gaspunkt liegt in diesem Bereich), aber ihre Krümmung ergibt ein vollständig unzutreffendes Bild. Dies vor allem daher, weil sich Bansen auf die Versuche von Pfoser stützt. Wenn er auch den Fehler in den dortigen Gasmengen in Rechnung zieht, nimmt er doch die Unsicherheit bezüglich der Heizflächengröße ohne weiteres mit in Kauf. Da­

gegen hat Bansen jüngst den Einweg-Cowper ver­

wirklicht1), der jedenfalls außerordentliche Vorteile­

bieten dürfte. Vor allem die Mechanisierung der Umstellvorgänge wird sehr große Vorteile bringen.

Der Beweis der Gültigkeit der Nusseltschen Gesetze an Hand von genauen Versuchen an Winderhitzern, den er in seiner letzten Zuschrift in St. u. E. fordert,, ist durch die vorliegende Arbeit erbracht. Seinem Anspruch, daß nicht auf experimentellen oder rech­

nerischen Grundlagen, sondern auf Erwägungen beruhende Beweisführungen stets sehr vorsichtig zu werten sind, kann nur zugestimmt weiden.

Die Anschauungen Wurmbachs2) haben bereits­

in St. u. E. durch die erwähnte Zuschrift ihre Be­

rücksichtigung erfahren. Was die logarithmischeii' Wärmeübergangsformeln für Gegenstromheizung und Wärmeübergang in Kesseln usw. betrifft, so sei darauf hingewiesen, daß sie alle ohne Rücksicht auf den Einfluß der Veränderung von k mit der Geschwindigkeit und auf die veränderliche spezifische Wärme abgeleitet sind.

Mit Rücksicht auf die Größe des Exponenten m

= 0,88 sei auf das vorzügliche Buch von Gröber3) hingewiesen. Er findet zwar, daß die Nusseltschen Gleichungen wegen einiger bewußter Vernach­

lässigungen Nusselts nicht ganz zutreffen dürften, bestimmt aber den Exponenten m = 0,85 aus der Zusammenfassung der Versuche von Nusselt, Jordan, Poensgen und ihm selbst.

F olgerungen.

Gehen wir auf Gleichungen (5) und (6) der E in ­ leitung zurück, so erhalten wir für die Wärmeüber­

gangszahl :

K = a . /i ™ “ - ( W« ' 0p) m W E /s t- 1 m —2 . d(l — m) \ x '

Wir faßten bei der Ermittlung von m = 0,88 den spezifischen Wärmeübergang q je Stunde und m*

Heizfläche zusammen in den Ausdruck

1) Vgl. S t. u. E . 1921, 22. S e p t., S. 1338 ff.

2) Vgl. S t. u . E . 1921, 20. J a n . , S. 7 4 /6 .

:1) $r.»3;ng. H .G r ö b e r ; „ D ie G ru n d g e s e tz e d e r W ä r m e - le itu n g u n d d e s W ä rm e ü b e rg a n g s “ . S p rin g e r 1921, S. 196,.

F o rm e l 103 b , A bb. 63.

5. Oktober 1922. Ueher d en E in flu ß der Gas- u nd W indgeschw indigkeit. S tahl und Eisen. 1521

_ v \ t 0,88 _ „ 0,88 D * A tl * W

Q -

^{ä • W}

Q

Es ergibt sieh danach a zu:

. . A wand / Cp \0 ,8 8 a = A ‘ ‘ ’ 'd o . i s I r ) •

Nach den neueren Ueberlegungen Gröbers setzt man besser an Stelle von Xwand unmittelbar >. ein.

Dadurch vereinfacht sich der obige Ausdruck für a zu:

X °>12 nsa

Aus den zehn Perioden, die zur zweiten Wärme­

bilanz führten, können wir nun auch x bestimmen.

Da diese Wärmebilanz nur Windperioden mit 70 0 0 Windtemperatur enthält, wurden noch die eigens zu diesem Zweck auf genommenen Periodenspiele 49—56 mit Windtemperaturen von 8 0 0 0 zur Er­

mittlung von a hinzugenommen. Wir kennen die mittlere Heißwind- und die Kaltwindtemperatur t w, tk, ebenso wie die Abgastemperatur t a. Die Flammentemperatur t £ läßt sich aus ohne weiteres

■An

berechnen. Da es sich hier um rein theoretische Ueberlegungen handelt, soll für die näherungsweise Berechnung auch die theoretische Flammentempe­

ratur angenommen werden. Der mittlere Spiel­

raum A für die Steintemperatur t s ergibt sich als Summe des Gefälles zwischen Stein und Wind A tw und zwischen Gas und Stein A t_-

A A t w + A t ?...

Außerdem können wir das Verhältnis von

0.12

>.w a w = A t w • a • — — ■ cp

d

0,88

ä g --- Ä t g • CI * ( A t w aw / Ag A tg &g \Xw

0,12

0,12

0,12

%

g c Pg,

0,88

(II a)

• (H b)

0.88

(II)

*) B. N e u m a n n : S t. u . E . 1919, 3. J u li, S. 7 4 6 /9 ; 10. J u li, S. 7 7 2 /5 . G rö b e r: „ W ä r m e le itu n g u n d W ä r m e ­ ü b e r tr a g u n g “ .

dampf je nm3 läßt sich cp nach den Neumannschen Werten (bezogen auf 1 nm3) errechnen. /. kann aus der Zähigkeit rt, der spezifischen Wärme cv bei konstantem Volumen nach der Beziehung

f-n in k g se k m 2

A = •/. • Y. • Cv { 1 6 , ,

1 | Cv in W E • 0 C • n m

extrapoliert werden2), worin /. ein Festwert ist, der für die angewendeten Maßeinheiten etwa bei 0,055 • 106 liegt. Da es hier immer wieder auf die Werte von /. ’1_! c(J° " ankommt, wurden sie in Zahlentafel 10 für verschiedene mittlere Tempe­

raturen t'm berechnet.

Z a h le n ta fe l 10. W e r t e f ü r c p ü’88- X0 ’1 2

f ü r W i n d u n d G a s .

W ind A b g as, 2 2 - 2 % C O £

t■m ~ 1 ! * ■ tl /» *. 0,12 . Cn 0 ,8 8 t n , , • U - 0 ,1 2 , c 0 ,8

: łt i A. p

3

1 0 0 0 ,2 3 4 2 40 0 0 ,2 8 7 2

2 0 0 0 ,2 4 2 5 500 0 ,2 9 6 6

3 00 0 ,2 4 9 4 600 0,3 0 6 2

4 00 0 ,2 5 6 5 700 0 ,3 1 4 2

500 0 ,2635 800 0 ,3 2 4 5

(1) A tw I t .

aus der Zergliederung der Zahlenwerte von aw für die Windperiode und a • für die vorhergehende Gas­

periode erhalten.

Der Zeiger g deutet auf zum Gas gehörige Werte von cp und X, derjenige w auf solche, welche der Luft entsprechen. Für d muß nach Nusselt der hydrau­

lische Durchmesser eingesetzt werden. Dieser ist gleich der Kanalseite d = 0,15 m. Für die Werte cp und X dagegen müssen für die mittleren Tempera­

turen Annahmen gemacht werden. Ersetzen wir für den Augenblick in zweiter Annäherung das Exponentialgesetz. dem die Temperaturkurven ge­

nügen, durch Parabeln, so wird die wahre mittlere Temperatur t/m zu t x + \ wenn unter t, die niedrigste, unter t 2 die höchste Temperatur ver­

standen wird. cp und X für Luft sind bekannt1).

Für das Gas mit etwa 22 % C 02 und 0,025 kg Wasser-

Nach diesen Gesichtspunkten wurde a aus den 18 Versuchen in Zahlentafel 11 berechnet. Für a wird mit verhältnismäßig guter Uebereinstimmung der Mittelwert 36 gefunden, so daß die Gleichung für die Wärmeübergangszahl jetzt lautet:

- 0.12 / \ «>,88

k = 36 • . ( w0 . Cp j W E • s t“ 1 . ' ( T 1 . m —

Nach den in Zahlentafel 11 errechneten Werten ergibt sich ein Unterschied in der mittleren Stein­

temperatur vom ersten bis zum letzten Perioden­

spiel von etwa 1 4 0 für die erste und letzte Periode, während auf Grund der dortigen Ueberlegungen 8 , 5 0 gefunden wurden. Die dort angenommene Temperaturdifferenz zwischen Stein und Wind ist allerdings mit A tw = 175 0 zu hoch gewesen.

In Zahlentafel 11 ergeben sich etwa A tw = 130 °.

Da jedoch der Anteil des Speicherwertes sehr gering ist, wurde die Wärmegleiche nicht weiter verändert.

Damit ist die Gleichung für die Wärmeübergangs­

zahl gefunden, die für die untersuchten Wind­

erhitzer für alle Fälle ausreicht. Ihre Uebertrag- barkeit auf andere Bauarten muß noch der Versuch bestätigen. Jedoch dürfte ihr annäherndes Zu­

treffen auf andere Konstruktionen ziemlich wahr­

scheinlich sein. Die Steigerung des Exponenten m auf 0,88 gegenüber dem Nusseltschen Wert läßt darauf schließen, daß ein Gitterwerk mit noch weiter gesteigerten Rauhigkeitsverhältnissen — z . B . mit einer Zustellung nach Art der Martinofen­

kammern — von Vorteil sein könnte. Der Exponent m hängt hauptsächlich von der Turbulenz ab. Unter gewöhnlichen Verhältnissen bedeutet die Steigerung der Geschwindigkeit nur ein Mittel zur Erhöhung der Turbulenz. Letztere ist eigentlich die Ursache

2) N e r n s t: „ T h e o re tis c h e C h e m is“ , 7. A u fl., 1 9 1 3 , S. 207

195

1522 Stahl und Eisen. V eh er d e n E in flu ß d er Gas- u n d W in d g e sc h w in d ig k e it. 42. Ja h rg . N r. 40.

Z a h le n ta fe l 11. V e r s u c h e z u r E r r e c h n u n g v o n a.

G a s p e r i o d e W i n d p e r i o d e

N r. ag A t g , 0,12 0,88

A Cp N r. a w A tw i 0,12 „ 0,88

A ’ Cp a

30 2 166 180 0 ,3 0 6 1 1158 1 2 0 0 ,2 4 9 5 37,4

31 2 045 172 0,3 0 4 ² 1098 113 0 ,2 4 9 0 37,1

32 2 435 225 0,3 0 9 3 1095 1 2 2 0 ,2 4 8 8 35,1

33 2410 228 0,3 0 9 4 1115 128 0 ,2 4 8 8 3 5 ,0

34 2330 216 0,307 5 1006 116 0 ,2 4 8 2 35,1

35 1895 155 0,301 6 1 1 0 0 109 0 ,2 4 8 2 4 0 ,6

36 2190 189 0,3 0 5 7 1 1 2 0 119 0 ,2 4 8 2 3 8 ,0

37 1942 175 0,3 0 3 8 1060 117 0 ,2 4 8 8 36,7

38 2085 188 0,3 0 6 9 1 1 0 0 1 2 2 0 ,2 4 8 8 36,3

39 2213 192 0 ,3 0 8 1 0 1165 124 0 ,2 5 0 0 3 7 ,5

49 2080 182 0 ,3 0 8 4 9 a 1232 133 0 ,2 5 0 5 3 6,9

50 2 2 2 0 195 0,3 1 0 5 0 a 1246 135 0 ,2510 36,7

51 2280 218 0,311 5 1 a 1083 127 0 ,2 5 0 5 33,7

52 2 0 1 0 193 0,301 5 2 a 1136 135 0 ,2 5 0 8 33,7

53 2 2 2 0 2 08 0,301 5 3 a 1207 139 0 ,2 5 0 8 3 4,5

54 2025 192 0,3 0 9 54 a 1152 136 0 ,2 5 0 0 3 4,2

55 2185 206 0,3 1 0 5 5 a 1180 138 0 ,2 5 0 0 34,3

56 2170 206 0,3 1 0 5 6 a 1180 140 0 ,2 4 9 0 3 4,0

M itte l au s a lle n 18 V e rsu c h e n : 3 6 ,0

der Vergrößerung des Wärmeüberganges. Darauf deutet auch die Tatsache hin, daß bei- geordneter Strömung eine Steigerung des Wärmeübergangs­

koeffizienten mit der Geschwindigkeit nicht statt- fihdet. Bei den Versuchen, die bis herunter von 0,3 m/sek Geschwindigkeit gehen, scheint daher stets turbulente Strömung geherrscht zu haben. Zur Anwendung der gefundenen Beziehungen auf dip Berechnung der Winderhitzer bedarf es bloß des Ein­

setzens der entsprechenden Werte für k in die all­

gemeine Wärmeübergangsgleichung.

Ist

J e ff

die vom Wind aufzunehmende Wärme­

menge, so gilt mit der Windzeit z„ und der Heizfläche H:

Jeff = k • A tw H • z w... ( l )

Für die Gasperiode ist dann mit der Beheizungs­

zeit z?, den Strahlverlusten S, den UmstellverlustenU, der gesamten aufgewerdeten Wärmemenge Jg und den Abgasverlusten Va:

J eff + S + U = k • A t > H • Z : = Jj: — V,. (2)

Beide Ausdrücke werden noch verbunden durch die Erfordernisse, daß die mittlere Steintemperatur t. m einerseits gleich der Summe aus A tw und der “ mittleren Windtemperatur t m und anderseits gleich der Differenz aus der mittleren Gastemperatur t m und A t g sein muß. Für t m und t m ergeben sich die Gleichungen:

t w — tk \ für dje i t Vv = H e iß w in d te m p e ra tu r t = ---— b \ Wind- :

nl 3 J periode (tk = K a ltw in d te m p e r a tu r ,, tf — t i ) iür die f tf = th e o r e t. F la m m e n te m p . t — --- + tk > G-as- <

3 J periode ( ta = A b g a s te m p e ra tu r.

Diese Werte sind auch, wie bereits bemerkt, für die Bestimmung der Größe von k 0,12' cp ’8 zu ver­

wenden. Wir erhalten als dritte Bestimmungs­

gleichung :

ts = t,„ — A tg = t,„ -f- A t w...(3)

Die vierte und letzte Gleichung ergibt sich aus der allgemeinen Wärme­

bilanz :

Jeff + ü + S = Jg — V a...(4 a)

Den Abgasverlust Va können wir, da es sich ja nur um Näherungswerte handelt, zu cpm- A;, • G • t a = Va ein- setzen. Es bedeutet G die Frischgas­

menge je Periode in nms, An das Verhältnis von Abgas- zur Frischgas­

menge und cpm die mittlere spezifische Wärme, die wir hier ohne Bedenken zu rd. 0,35 für 1 nm3 nasses Abgas, einsetzen dürfen. Um einheitlich mit dem effektivenWärmeaufwand jePeriode

J g

rechnen zu können, ersetzen wir G durch TT' , worin Hu den Heizwert

Hu

des Gases bedeutet. So erhalten wir:

Jeff + S -f- U =

J , ( l — 0 , 35 • ^ . t a ) . . (4)

als vierte Bestimmungsgleichung.

Aus diesem Gleichungssystem wurde zunächst die Frage nach der günstigsten Anzahl der im Be­

triebe zu haltenden Winderhitzer zu lösen gesucht.

Selbstverständlich muß bei Neuanlagen, um die Strahlverluste möglichst klein zu halten, die Bauart von vornherein auf den Zwei-Winderhitzerbetrieb zugestellt werden. Dagegen ergibt sich für be­

stehende Winderhitzer zunächst die Frage: „Ist es richtig, ohne Veränderung der Heizfläche vom Mehrcowperbetriebe zum Zwei-Cowpersystem über­

zugehen oder nicht?“ Deshalb wurde die Abbil­

dung 13 auf Grund der vier Gleichungen durch­

gerechnet. Die gewählten Verhältnisse entsprechen in etwa den Versuchswinderhitzern und zwar:

Gesamtheizfläche H = 7380 m2, Gitterwerks- kanäle d = 150 mm cp; freier Durchgangsquerschnitt F = 9,4 m2; Oberfläche je Apparat 0 = 770 m2;

Strahlverluste je Stunde und m2 Oberfläche 900 WE je m2 Oberfläche; Periodenspieldauer 2, bzw. 3, bzw.

4 Stunden; Beheizungszeit 0,783, bzw. 1,783, bzw.

2,783 Stunden; Dauer der Windperiode 1 Stunde;

Umstellverlust 1000 000 WE je Periode; Gasheiz­

wert Hu = 1050 WE je nm3; Abgasmenge An = 1.8 m3 je m3 Frischgas (etwa 22 % C 02): praktische Flammentemperatur etwa 14700 (22 % C 02).

Die Berechnung wurde einmal für 850 °, das andere Mal für 7 500 Heißwindtemperatur bei 50 0 Kaltwindtemperatur aufgestellt. In Abbildung 13 wurden dann die sich ergebenden Wirkungsgradkurven als Funktionen der effektiven Wärmeleistung Jel£ ein­

gezeichnet. Auf diese Weise erhält man eine theore­

tische Charakteristik des in Frage stehenden Wind­

erhitzers. Aus ihr geht überraschender Weise hervor, daß der Wirkungsgrad des Zwei-Winderhitzersystems nicht ohne weiteres besser | sein muß als der des Drei-Cowperbetriebes, da sich die beiden Kurven für 750 0 Heißwindtemperatur bei einer effektiven Wärmeleistung von etwa 17 . 10“ WE überschneiden.

Bei 850 0 liegt der Schnittpunkt zwar außerhalb

5. Oktober 1922. lieber den E in flu ß der Gas- un d W indgeschw indigkeit. S tahl und Eisen. 1523

der Abbildung, aber die beiden Kurven liegen sehr nahe beieinander1).

Die Steigerung der Abgastemperatur, sowohl bei größerer Windmenge als auch bei höherer Tempe­

ratur und vor allem bei verkürzter Beheizungszeit, ist deutlich ersichtlich. Letztere stimmt auch mit den Betriebserfahrungen überein. Bei kleiner Heiz­

fläche und geringeren Strahlverlusten wird der Schnittpunkt der Wirkungsgradkurven noch weiter links liegen. Wenn also mit sehr gering belasteten Winderhitzern — wie es früher meist der Fall war — gearbeitet wird, bringt der Zwei-Cowperbetrieb an sich ohne Winderhitzerveränderung Vorteile, andern-

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.

noch so wirtschaftlicher W i n d e r h i t z e r nichts, wenn nicht derWirkungsgrad der W i n d e r h i t z u n g ein guter ist. Wie die mitgeteilten Untersuchungen zeigen, sind die Windverluste geradezu erschreckend.

Vielfache Anfragen ergaben überall dasselbe Bild.

40 bis 50 % Windverluste sind nicht selten. Auch hier bietet der Zwei-Winderhitzerbetrieb Vorteile durch Verschwinden der zu einer Winderhitzer­

armatur gehörigen Schieber aus dem Windleitungs­

netz. Die großen Ersparnisse, die mit dieser Be­

triebsweise gemacht worden sein sollen, müssen zum Teil auf diesen Umstand zurückgeführt werden.

Dagegen dürfte ein Betrieb mit drei gut isolierten, nicht zu dicken Winderhitzern zunächst die Apparate mehr schonen und häufig bei bestehenden Anlagen wirtschaftlicher sein. Gelingt es einmal, die Windver­

luste auf 10 % oder weniger herabzu­

drücken, so wird man ganz von selbst zu dem Zwei-Cowperbetrieb kommen.

70 7S

O ef • E ffekt/re IVörrrre/e/sturTg je Perioe/ensp/e/ bei 7stü/7at/ger tV/rrcfceriocte /n 70

A b b ild u n g 13. K e n n z e ic h n e n d e K u r v e n e in es W in d e rh itz e rs .

Zu s a mme n f a s s u n g . Auf Grund von zahlreichen Ver­

suchen wird nachgewiesen, daß die iN'usseltschen Gesetzmäßigkeiten auch für die Verhältnisse in Hochofenwind- erhitzern gültig sind. Nusselts Formel für die Wärmeübergangszahl wrird den Vorgängen im Gitterwerk angepaßt und die Wärmeübergangszahl zu

t 0 ,1 2

A 0.S8 0,88

¿6,12 • C P • w »

k = 36 •

falls jedoch nicht oder nur in geringem Maße. Die Abgastemperatur wird in allen Fällen wesentlich steigen. Hier ergeben sich durchschnittlich 30 bis ÖO °. In der Praxis sind es nicht so sehr die bisher viel zu hoch eingeschätzten Strahlverluste als be­

sonders die Umstellverluste, die den Wirkungsgrad des Winderhitzers ungünstig beeinflussen. Sie sind durch bessere Umstellvorrichtungen, z. B. mechanisch betätigte Schieber, wie sie Bansen bereits vor­

schlägt, u. dgl. zu mindern. Der Wirkungsgrad der Winderhitzer ist es aber nicht allein, der in der Gesamtheit der hier zu erörternden Fragen aus­

schlaggebend ist. Für den Gesamtbetrieb nützt ein

x) I n d e r D is s e r ta tio n , d e re n A u szu g d iese A rb e it i s t , w u rd e d ie C h a ra k te r is tik m it d e n im e rs te n T eil d ie s e r A rb e it a b g e le ite te n e m p irisc h e n N ä h e ru n g sfo rm e ln a u fg e ste llt. D ies e rg ib t f ü r d e n Z w ei - C o w p e rb e trie b n o c h ein v iel u n g ü n stig e re s B ild . Je d o c h sc h e in t die th e o r e tis c h h ie r w e ite r d u r c h g e fü h rte A u s w e rtu n g m . E . b e r e its e in e n F o r t s c h r i tt zu b e d e u te n , so d a ß sich die W ie d e rg a b e d e r d o rtig e n e m p iris c h e n A b le itu n g n ic h t lo h n t.

gefunden. Die Formel gilt herunter bis zu Geschwindigkeiten von w0

= 0,3 m/sek, wie die Versuche in guter Ueber- einstimmung zeigen. Die kritische Geschwindig­

keit muß daher unterhalb dieses Wertes liegen.

Die Ursache hiervon dürfte in der Rauhigkeit der Wände zu suchen sein.

Unter Berücksichtigung der abgeleiteten Be­

ziehung wird für einen den Versuchsapparaten ähnlichen Winderhitzer ein kennzeichnendes Kur­

venblatt gezeichnet und daran der Einfluß der Schnellbeheizung untersucht.

Die Strahlverluste wurden unmittelbar aus der Temperaturverteilung auf der Winderhitzerober- fläche errechnet. Sie ergaben sich kleiner, als bisher angenommen wurde. Dagegen wird die Größe der Umstellverluste besonders hervorgehoben. Durch Verbindung einer Winderhitzergl iche mit der gleich­

zeitigen Gasgleiche des Hochofens wird die Größe der Windverluste festgestellt.

Der Wert des d zugeordneten Exponenten 0,12

bedarf allerdings noch der Bestätigung durch weitere

Versuche.

1524 Stahl und Eisen. ^{Um schau.} 42. Ja h rg . N r. 40.

Umschau.

Brennstoffe für Siem ens-M artin-O efen.

E d w i n F . C o n e m a c h t b em erk en sw erte M itte i­

lu n g e n 1) ü b e r den U m fa n g d e r in A m e rik a f ü r Siem ens- M a rtin -O e fe n in A n w en d u n g ste h e n d e n B e h eizu n g sarten . D u rc h ein B u n d sch reib en a n sä m tlic h e M a rtin s ta h l e r ­ zeugende a m erik an isch e W erk e su c h t die Z e its c h rift

„T h e I ro n A g e“ ü b e r fo lg e n d e F ra g e n A u fk lä ru n g zu bek o m m en :

1. W ie g ro ß w a r das A u sb rin g e n an M a rtin s ta h l (B löcke o d e r G u ß ) im J a h r e 1920?

2. W ie hoch w a r d e r A n te il d e r E rz e u g u n g bei B e­

h e izu n g m it

a ) K oksofengas u n d T eer, b ) Oel,

c ) G e n e ra to rg a s, d ) K o h len stau b , e ) N a tu rg a s ?

3. W ie hoch b elief sich d e r A n teil d e r basischen bzw.

sa u re n O efen?

4. K u rze B e m e rk u n g en ü b e r d ie V orteile d e r einzelnen B ren n sto ffe.

D u rch die U m fra g e w u rd e n 94,41 o/ 0 = 2 9 931 485 t 2) von d e r in sg e sam t 31 685 495 t b e tra g e n d e n E rz e u g u n g im J a h re 1920 e r f a ß t; es fe h le n n u r die A n g ab en von sechs W erken.

D e r A nteil d e r verschiedenen B re n n s to ffe a n d e r G esam terz eu g u n g u n d g e tr e n n t in E rz e u g u n g a n S ta h l­

blöcken un d S ta h lfo rm g u ß is t aus Z a h le n ta fe l 1 u n d 2 ersich tlich .

A n e rs te r S telle m it einem A n te il von 53,93 o/o d e r G esam terz eu g u n g s te h t also noch die A n w en d u n g von G en erato rg as. E s b e ste h t jedoch k e in Z w eifel, d a ß das G e n e ra to rg a s a u f d en g ro ß e n W e rk e n m it eig en en K o ­ k ereien im m er m e h r d u rc h das K o ksofengas in V e rb in ­ d u n g m it T e e r v e r d rä n g t w e rd e n w ird . D e r Z usatz von T e e r sc h e in t h a u p ts ä c h lic h genom m en zu w erd en , um die F la m m e le u c h te n d zu m achen. D e r A n te il von K oks­

ofen g as a lle in m it 5,6 o/o u n d T e e r a lle in m it 4,69 o/o ist v e rh ä ltn ism ä ß ig g e rin g .

A n d r i tt e r S te lle s te h t d e r V e rb ra u c h a n Oel als B e h e iz u n g sm itte l; von d e r S ta h lfo rm g u ß e rz e u g u n g w e r­

den so g a r 67 o/o m it Oel erschm olzen. M it N a tu rg a s w erd en noch 6 ,0 9 % d e r G e sam terz eu g u n g h e rg e s te llt;

d a jedoch m it e in e r a llm ä h lic h e n A b n ah m e d e r N a tu r ­ g asv e rso rg u n g g e re c h n e t w e rd e n m u ß , ric h te n d ie W erk e sich re c h tz e itig a u f a n d e re B re n n s to ffe ein.

N u r 0,7 4o/o d e r G e sam terz eu g u n g w e rd e n m it K o h ­ le n sta u b h e rg e ste llt.

D ie d u rc h d ie R u n d fra g e g le ic h z e itig a n g e s tre b te A u fk lä ru n g ü b e r die V orzüge d e r e in zeln en B re n n sto ffe h a t n ic h t viel B e m e rk en sw ertes g e b r a c h t; m it den U r ­ te ile n is t v e rh ä ltn ism ä ß ig w enig a n z u fa n g e n , d a die A n g ab en f a s t a lle m e h r o d e r w e n ig e r d u rc h die ö r t­

lic h e n V e rh ä ltn isse b e e in flu ß t sind. G ern e w ird ü b e ra ll noch G e n e ra to rg a s v erw en d et, doch w ird d a n n allg em ein ü b e r h o hen S c h w e fe lg e h a lt des S tah les g e k la g t.

W e rk e m it k lein en O efen u n d n a m e n tlic h S ta h l­

g ie ß e re ie n b evorzugen die A n w en d u n g von Oel. D ie A r ­ beitsw eise m it Oel soll se h r e in fa c h s e in ; d ie O efen g eh en h e iß e r, le iste n m e h r als bei G e n e ra to rg a s und sollen sich z u r H e rs te llu n g von E d e lsta h le n se h r g u t eignen.

D e r hohe O elp reis s te h t d e r A n w en d u n g jedoch v ielfach h in d e rn d en tg eg en .

N a tu rg a s w ird als id e a le r B re n n s to ff b ezeich n e t; die O fe n b a u a rt is t ein fach , die O fe n le istu n g un d H a ltb a r k e it g u t u n d die S ta h lb e sc h a ffe n h e it au s g e z e ic h n e t; es ist je ­ doch m it einem lan g sam en V ersiegen d e r N a tu r g a s ­

qu ellen zu re c h n e n . !

U e b e r die B e h eizu n g d e r M a rtin ö fe n m it K o k so fen ­ g as w e rd e n k en n zeichnende A n g ab en le id e r ü b e rh a u p t n ic h t g em ach t.

1) T h e I ro n A g e 1921, 22. D ez., S. 1589/91.

2) g ro ss to n = 1016 kg.

Z a h le n ta fe l 1. E r z e u g u n g a n S t a h l u n d S t a h l ­ f o r m g u ß i n d e n V e r e i n i g t e n S t a a t e n i m J a h r e 1920 n a c h d e n v e r w e n d e t e n B r e n n ­

s t o f f e n .

Brennstoffe

Blöcke Stahlforinguß

t ‘) % t ■) %

K o k s o fe n g a s und T e e r . . . K o k s o fe n g a s . . O e l ...

G e n e r a to r g a s N a tu r g a s . . . K o h le n s ta u b . .

4 107 387 1 751 027 1 45 4 333 4 07 5 351 16 49 2 384 1 82 4 447 2 26 556

13,72 5 .84 4.85 13,62 5 5 ,1 4

6,09 0 ,7 4

381

60 0 0

6 3 4 862 164 178 131 182 9 779

0 ,04 0 ,62 67,10 17,36 13,85 1,03 Z u sa m m e n

G e s a m te rz e u ­ g u n g 1 9 2 0 . . D u rc h N a c h f r a g e e r f a ß t . . . .

29 931 485

31 685 495

1 0 0 , 0 0

94,41

946 382

986 400

1 0 0 , 0 0

95 ,9 8

Z a h le n ta ie l 2. G e s a m t e r z e u g u n g a n S t a h l ­ b l ö c k e n u n d S t a h l f o r m g u ß i m J a h r e 1920 n a c h d e n v e r s c h i e d e n e n B r e n n s t o f f e n .

B ren n sto ffe

| B lö c k e u n d StahlformguLi

t ') . %

K o k s o fe n g a s un d T e e r . . K o k s o f e n g a s ...

T e e r ...

O e l ...

G e n e r a t o r g a s ...

N a tu r g a s ...

K o h l e n s t a u b ...

4 107 768 1 751 027 1 46 0 333 4 710 213 16 656 56 2

1 955 629 23 6 335

13,59 5 ,60 4,69 15,20 53 ,9 3 6,28 0,71 Z u s a m m e n 30 877 867 1 0 0 , 0 0

G e s a m te rz e u g u n g 1920 an

S ta h l . 32 671 895

D u rc h N a c h f r a g e e r fa ß t . 94 ,5 0 A ls V orzug d e r B e h eizu n g m it T e e r w ird in einem F a lle besonders a u f d e n n ie d rig e n S c h w e fe lg e h a lt des S tah les h in g e w ie se n ; d ie T e e rfla m m e soll s c h a rf sein u n d d ie O fen zu ste llu n g le ic h t a n g re ife n , so d a ß d e r O fen m it g ro ß e r S o rg f a lt b e o b a c h te t w e rd e n m u ß . E in a n d e re r T e e rv e rb ra u c h e r is t in m e ta llu rg is c h e r B e­

z ieh u n g m it d e r T ee rb e h e iz u n g w en ig zu frie d e n . D ie A n w en d u n g von K o h le n sta u b h a t sich tr o tz des n ie d rig e n B re n n s to ffv e rb ra u c h s in fo lg e d e r S c h w ie rig ­ k e ite n bei d e r A sc h e n e n tfe rn u n g n ic h t d u rc h z u se tz e n verm ocht.

D u rc h sc h n ittlic h e V erb ra u c h sz a h le n d e r v e rsch ied e­

nen B re n n s to ffe f. d . t S ta h l w e rd e n le id e r n ic h t a n ­ g egeben, n u r von einem W e rk w ird e rw ä h n t, d a ß bei B e h eizu n g m it T e e r 209 1 T e e r f. d. t S ta h l, bei B e­

h eizu n g m it Oel 277 1 Oel f. d. t S ta h l, bei B e h eizu n g m it G e n e ra to rg a s 320 k g K o h le f. d. t S ta h l v e rb ra u c h t

w erd en . $ipl.=;gng. Otto Schw eitzer.

Neubauten auf am erik a n isch en , e n g lisch en und französischen H ü tte n w e r k e n während

der Kriegsjahre.

(F o rts e tz u n g von S e ite 1469.)

H ochofenanlage der St. L ouis Coke & C hem ical Co.

Granite City, JH.

D ie neue H o c h o fe n a n la g e d e r S t. L o u is Coke &

Chem ical Co., G ra n ite C ity , J I I . (A bb. 1 3), b e s te h t ¡zur­

ze it au s einem 5 0 0 -t-H o c h o fe n u n d lie f e r t E ise n fü r die M a rtin a n la g e d e r N a tio n a l E n a m e lin g & S ta m p in g Co., d ie 2 km e n t f e r n t lie g t. D e r O fen is t 26,21 m

J ) g ro ss to n = 1016 kg.

5. Oktober 1922. Umschau. S tahl und Eisen. 1525

hoch, d e r in n e re D u rc h m e sse r des G e stells b e tr ä g t 6,1 m, d e r I n h a l t des O fens ist 555 m 3. D e r O fen ist m it einem D o p p e ls c h rä g a u fz u g v erseh en , d ie A u fz u g w a g e n e n t­

h a lte n 1815 k g K oks. D e r E rz la g e r p la tz ist 190 m la n g u n d 83 m b r e it f ü r eine L a g e ru n g von 200 000 t E r z u n d 45 0 0 0 t K a lk s te in . D ie an k o m m en d en R o h sto ffe w erd en d u rc h ein en W a g e n k ip p e r in einen 1 0 0 -t-V e rte ilu n g sw a g e n g e k ip p t, d e r ü b e r ein e B e to n ­ g r u b e in L ä n g e des L a g e rp la tz e s e n tle e r t w ird , von

r i n n n n n

t A L d b : d b :d t ! t . d

J - . L .

A b b ild u n g 13. L a g e p la n d es H o c h o fe n w e rk e s 'd e r S t. L o u is C oke u . C hem ical Co.

1 = K ra ftw erk . 2 = T u rb o g e b lä se . 3 — L a g er. 4 - K esse lb au s. 5 - H a u p tg a sle itu n g . 6 = K a ltw in d le itu n g . 7 = H o c h o fe n . 8 = "W inderhitzer. 9 — E rzlag er.

7 0 -t-T ra n s p o rtw a g e n an seinen B e stim m u n g so rt g e ­ fa h re n . A u ß e rd e m ist ein e R o h e isen g ieß m asch in e v o r­

gesehen. Zwei D a m p ftu rb o g e b lä se d ien en z u r E rz e u ­ g u n g von 4200 m 3/m in W in d bei 1,75 a t D ru c k . D e r e le k trisc h e S tro m w ird von a u sw ä rts bezogen.

Lukens Steel Company in Coatesville, P a.1).

D ie L u k e n s S te e l C o m p an y g ib t a n , j e t z t w ie d e r das g r ö ß te B lec h w alzw erk d e r W e lt zu b esitz en . Schon im J a h r e 1890 e rric h te te die G e se llsc h a ft e in B lec h w alz­

w e rk m it 3 m B a lle n lä n g e , se in e rz e it das g r ö ß te in A m e rik a . S p ä te r w u rd e d ie B a lle n lä n g e a u f 3,3 m g e b ra c h t. I m J a h r e 1903 kam e in n eu es B lec h w alzw erk m it 3,5 m B a lle n lä n g e in B e trie b , u n d d as im J a h r e 1918 e r ric h te te B le c h w a lz w e rk h a t so g a r 5,2 m B a lle n ­ lä n g e , w ä h re n d das W itk o w itz e r W a lz w e rk n u r 4,5 m L ä n g e h a t. D ie u n g e w ö h n lic h e n A b m essu n g en m a c h te n ein e n e u e B a u a r t des W alzw e rk es zw ec k m ä ß ig , ü b e r d ie b e re its b e r ic h te t2) w u rd e. D ie A rb e itsw a lz e n a u s G u ß ­ sta h l h ao en ein en D u rc h m e sse r von 864 m m u n d w ieg en Z a h le n ta fe l 2. S t i c h p l a n d e s B l e c h w a l z w e r k e s d e r L u k e n s S t e e l C o .

wo eine f a h rb a re E rz v e rla d e b rü c k e d ie V e rte ilu n g vor- n im m t. D ie v ie r W in d e rh itz e r, B a u a rt B ra s se rt-J o n e s, sin d 30 m h o ch u n d h a b e n 6 m 0 . D ie g e sa m te H e iz -

A b b ild u n g 14. B re n n e r d e r W in d e rh itz e r.

flä c h e d e r v ier W in d e rh itz e r b e tr ä g t 228 000 m -. B e ­ so n d e re B e a c h tu n g v e rd ie n t d e r B re n n e r n a c h A bb. 14.

D e r S c h o rn ste in b e ste h t a u s E ise n b e to n u n d is t 68,5 m hoch, au ch d ie B u n k e ra n la g e b e s te h t a u s E is e n ­ beton. E s sin d ein 2 7 0 -t-K o k sb u n k e r, d e r d u rc h R u t ­ sch en m it dem S c h rä g a u fz u g v erb u n d e n ist, v ier

K a lk s te in b u n k e r von je 200 t I n h a lt, ze h n E rz b u n k e r von 270 t I n h a l t u n d ein 3 0 0 -t-S c h ro ttb u n k e r v o rg e ­ sehen. D as flü ssig e R oheisen w ird in geschlossenen

G ew icht d es B lo ck es

t

G rö ß e d e s B lockes in m

A b m essu n g en d er B leche in m

3,6 1,37

x

0,6 5

x

3,22

x

1 1/8

2,43 0,86

x

0,33 4,9

x

4,48

x

^3/8

2,43 0,86

x

0,33 4,9

X

4 48

x

^3/8

2,43 0,86

x

0,33 4,9

x

4,48

x

3/8

2,43 0,86

X

0,33 4,9

X

4,48

x

3/8

15,3 1,77

X

0,91 9,8

x

3,4

X

1 1/4

15,3 1,77 X 0,91 9,8

x

3,4

x

_{1 1/4}

2,43 0,86 x 0,33 4,9 x 4,48 x 3/8

T o r- „ . S tic h e block-

Zelt

fü r die

Stiche sek B reite

Z e it sek

F e r ti f - S tich e

G esam t- Z e it

ze it se k m in

]2 75 22 225 13 60 6

12 70 8 95 13 75 4

6 30 17 120 10 60 3V2

6 30 14 90 12 90 4

6 90 14 105 16 105 4

16 105 14 120 20 180 63/j

22 125 14 120 20 150 6*/j

6 35 16 130 12 90 4 '/,

i ) Tron Coal T rades Rev. 1920, 29. Okt., S. 582/4. 2) Vgl. St. u. E . 1919, 24. Ju li, S. 837/41.