des Vereins deutscher isen- und StaE
industrieller.
u T A h i TlraH PTQPIT “ ™ ies
Dr. W. B e u m e r ,
\ § L § ¡ 1 | j 111 | J j 1 8 8 8 11 i l l
» * - 3 « » - . «• P e t e r . . . ,GesrfiäitsfOhrer der ■ I ¥ jjL M t A A » 8 g I » f l stellvertr. GeschäftsIDhrer
Nordwestlichen Oruppe 8 J » * * J | Vcreins ieutscher
p- j c* ui ~ m ■— i T n c ■ ■ ■— i ■ i v - ElsenhOttenleute.
Eisen- und Stahl- ' * 1
Z E IT S C H R IF T
FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENWESEN.
Nr. 36. 7. September 1916. 36. Jahrgang.
Zeichnet die fünfte Kriegsanleihe!
1 1 K rieg ist in ein entscheidendes Stadium getreten. D ie Anstrengungen der Feinde haben ih r Höchstmaß erreicht. Ih re Zahl ist noch größer geworden.
W eniger als je dürfen D eutschlands Kämpfer, draußen wie drinnen, je tz t nach- lassen. Noch müssen alle K räfte, angespannt bis aufs äußerste, eingesetzt werden, um unersch üttert festzustehen, wie bisher, so auch im Toben des nahenden E nd kampfes. U ngeheuer sind die Ansprüche, die an D eutschland gestellt werden, in jeglicher H insicht, aber ihnen muß genügt werden. W ir müssen Sieger bleiben,
Schlechthin, auf je d em Gebiet, mit den W affen, mit der Technik, mit der O rganisation, nicht zuletzt auch mit dem Gelde!
D arum d arf hinter dem gew altigen Erfolg der früheren K riegsanleihen der der fünften nicht Zurückbleiben. M ehr als die bisherigen w ird sie maßgebend w erden für die fernere D auer des K rie g e s ; auf ein finanzielles Erschlaffen D eutsch
lands setzt der F eind große E rw artungen. Jedes Zeichen der Erschöpfung hei uns würde seinen M ut beleben, den K rieg verlängern. Zeigen w ir ihm unsere unverm inderte S tärk e und Entschlossenheit, an ih r müssen seine Hoffnungen zu
schanden werden.
M it R änken und Kniffen, mit R echtsbrüchen und P lackereien fü hrt der Feind den K rieg, Heuchelei und Lüge sind seine Waffen. M it harten Schlägen antw ortet der Deutsche. Die Zeit ist wieder da zu neuer T at, zu neuem Schlag. W ieder w ird ganz Deutschlands K raft und Wille aufgeboten. K einer d arf fehlen, jeder muß beitragen mit allem, was er h at und geben kann, daß die neue K riegsanleihe werde, was sie unbedingt w erden m uß:
Für uns ein glorreicher Sieg,
für den Feind ein vernichtender Schlag!
862 S ta h l u n d E ise n . Auszeichnung von Mitgliedern. 3 6. J a h r g . N r . 36.
S ie b z e h n te L isto
Im K am pf für K aiser und Reich w urden von unseren M itgliedern
ausgezeichnet durch das
E isern e K reuz 1. und 2. K lasse:H ü tten d irek tor Stf&t-Sng. E r n s t G e l l b a c h f , H olien loh eh iitte, O .-S., O berleutnant der R e se r v e im 1. K öniglich Sächsischen J ä g e r -B a ta illo n 1 2 ; erh ielt au ß er
dem den K ön iglich Sächsischen A lb rech ts-O rd en 2 . K lasse m it S ch w ertern und den H erzoglich S ach sen -E rn estin isch en H a u s-O rd en m it K rone und Schw ertern.
B etriebsch ef 2)ipi.«3u9- P a u l J a e g e r , Dortm und, O berleutnant der L andw ehr und A djutant einer L andw ehr - B r ig a d e ; erh ielt außerdem das H am burger H an seaten -K reu z.
B etriebschef 'SipL Sng. C u r t L o h m e y e r , H ostenbach a. d. Saar, H auptm ann und B ataillonsfuhrer.
B etriebsin gen ieu r W a l t e r R u d o l p h , D iedenhofen, O berleutnant und K om p agn ie
führer im 3. P io n ie r -B a ta illo n 1 6 ; erh ielt außerdem das A n h aitin isch e F ried rich -Ivreu z und das Ham burger H a n sea ten -K reu z.
D irek to r H a n s S c h i l l i n g , D ü sse ld o r f-R e ish o lz , H auptm aun der R e se r v e und B a tteriefü h rer im 1. L a n d w e h r -F u ß a r tille r ie -B a ta illo n 4 .
2)ipl.*3iig. P a u l S c h i m p k e , Chemnitz, O berleutnant und B atteriefü h rer im 2 . Garde- L a n d w c h r -F u ß a r tille r ie -B a ta illo n .
C a r l G e o r g S p a e t e r , K oblenz, L eu tn an t der R ese r v e im 2 . W estfä lisch en H üsaren- R egim ent 11.
E ise r n e K reuz 2. K la sse:
In gen ieu r E u g e n B l ü t c h e n , D ortm und, L eu tn an t der L andw ehr im 1. B a ta illo n F eld - R ek ru ten - D epot.
D irek tor G e o r g D i e t e r i c h , B e r lin -H a le n se e , am w e iß -sc h w a r z e n B ande.
H ochofen-B etriebsingenieur J o s e f F i s c h e r , S iem ian ow itz, O .-S., ste llv e r tr e te n d e r G arn ison -V erw altu n gs-In sp ek tor ein er m obilen G arnisonverw altung.
Oberingenieur L u d w i g C. F l a c c u s f , N ew -Y o rk , Hauptm ann der R eserv e.
Fabrikant F r i t z K e m p e f , R atingen, L eu tn an t im L an dw ehr-Infanterie-R egim ent 5 7 . D irek to r S r .^ n g . H e r b e r t v o n K l e m p e r e r , B erlin, am w eiß-schw arzen B ande.
G eneraldirektor G u s t a v M ü l l e r , D ü sseldorf, am w e iß -sch w a rzen B ande.
D irek tor C. R e g e n b o g e n , K iel, am w e iß -sc h w a r z e n B ande.
B etriebsd irek tor P a u l S u h r m a n n f , Dortm und, O berleutnant der R ese r v e und B atterieführer im F eld a rtillerie-R eg im en t 9 9 .
O t t o T h u n , B eam ter des V ereins deu tsch er E isen h ü tten leu te, D ü sseld orf, V izo- feld w eb el der L andw ehr im In fan terie-R egim en t 1 7 1 .
D irektor B ergassessor a. D . W e r n e r V i e b i g f , Hamm i. W ., Hauptm ann der R e se r v e in der F e ld flie g e r -A b te ilu n g 3 2 .
Ingenieur F r i e d r i c h W e r n i c k e , Brandenburg a. d. H a v el, k rieg sfreiw illig er Zahlm eister beim 1. L a n d stu rm -B a ta illo n der 4 2 . In fa n te r ie -D iv isio n . H iittendirektor G u s t a v W e y l a n d f , D ortm und, O berleutnant der R e se r v e im
B raunschw eigischen H usaren-R egim ent 17 ; erh ielt außerdem das H erz o g lich B raunschw eigische K rieg s-V erd ien stk reu z.
7. S e p te m b e r 1916. Körnungsgrad u nd physikalisch-technische Eigenschaften der M etalle. S ta h l u n d E is e n . 863
D er K örnungsgrad und die physik alisch-technischen E igenschaften der M etalle.
Von J. C z o e h r a ls k i in Berlin-Karlshorst.
(H ie rz u T a fe l 8 .)
I | i e große Bedeutung, die der Korngröße für ' viele Zweige der Industrie und Technik zu
kom m t, ist durch erfolgreiche Forschungen auf kolloidchem ischem Gebiete zur Genüge dargetan worden. Auch in der M etallographie fehlt es nicht an Untersuchungen, die auf den Körnungsgrad Bezug nehmen, wenn es auch an system atischen B ei
trägen zurzeit noch gänzlich m angelt.
D ie Korngröße spielt in der Technologie der M etalle insofern eine w ichtige R olle, als sie die E igen
schaften vieler m etallischer Stoffe in hohem Maße zu beeinflussen vermag. Besonders für Arbeitsgut von geringer D icke, w ie Spinndrähte, Druck- und Gravierbleche wird sie daher schon von manchem Technologen als W ertm esser benutzt. D ie allgemeinen Gesichtspunkte, die die A bhängigkeit der E igen
schaften von der Korngröße sowie die Vorgänge bei ihrer Veränderung betreffen, sollen hier kurz zu
sam m engefaßt werden.
A. K o r n g r ö ß e u n d E i g e n s c h a f t e n . 1. In ihrem grundsätzlichen Verlauf ist die Ab
hängigkeit der Festigkeits- und Dehnungseigenschaf
ten der natürlich kristallisierten M etalle (ungerechten Gußm etalle) von der m ittleren Korngröße (<sm) in der Schaulinie y — z (s. Abb. 1) wiedergegeben.
D ie F estigk eit erreicht im P unkte z ihren H öchstw ert, zugleich aber auch die D ehnung ihren Niedrigstwert;
und um gekehrt h at im P unkte v die D ehnung ihren H öchstw ert und die Festigkeit ihren Niedrigstwert.
D er Einfluß der m ittleren Korngröße (<pm) auf die Eigenschaften ist unter der Annahm e von verfestig
ten Grenzschichten zwischen den einzelnen K ristall
körnern leicht verständlich, einer Annahme, die durch zahlreiche m etallographische Beobachtungen hinreichend gestü tzt erscheint. B ei abnehmen
der Korngröße wrächst der prozentuale A n teil der verfestigten Schichten für die Querschnittseinheit und erfüllt einen F lächenanteil des Querschnittes, den m an q uantitativ nicht vernachlässigen darf.
U ebereinstim m end verändert sich auch die F estig
k eit und D ehnung m it dem prozentualen Querschnitts
anteil der verfestigten Grenzwände.
2. D ie wiedergegebene Schaulinie ist nur unter der Voraussetzung gleichförm igen m echanischen Ver
haltens des Materials streng gültig. B ei den stark verfestigungsfähigen Metallern pflegt diese Voraus
setzung infolge ihrer m eist geringen Korngröße in der R egel auch zuzutreffen; dagegen wird sie bei den grobkörnigeren Metallen, w ie Zinn und Zink, nur unvollkom m en erfüllt; hier ist ungleichförmiges m echanisches V erhalten die Regel. D ies rührt be
zahlenm äßig kanntlich daher, daß nicht nur die
bestimmbare m ittlere Korngröße (<pm), sondern auch die relative Korngröße oder die „K örnigkeit“ des A rbeitsgutes, also das Verhältnis der m ittleren Korn
größe zum Volumen des vorliegenden A rbeitsstückes sich auf das mechanisch gleichförmige Verhalten des M etalles als einflußreich erweist. Am größten sind diese E inflüsse innerhalb eines Kristallkornes selbst, da ja bekanntlich die Festigkeits- und D eh nungswerte in den verschiedenen Achsenrichtungen der K ristalle in w eiten Grenzen schwanken. Aber auch die A rt der mechanischen Beanspruchung sowie
A b b ild u n g 1. A b h ä n g ig k e it d e r F e s tig k o its - u n d D e h n u n g s e ig e n s c h a fte n u n g e re c k to r G u ß m e ta lle v o n d e r a b s o lu te n K o r n g rö ß e (ipm) sow ie v o n d e r „ K ö r
n ig k e it'ig k e it“
die G estalt der Stücke verm ag einen wesentlichen Einfluß auf das Verhalten des Metalles auszuüben.
In einer von W. V o i g t eingeführten D efinition1) werden die Bedingungen, die m an an die elastische Gleichförmigkeit des M etalles stellt, wie folgt zu
sam m engefaßt: D ie technischen M etalle gehören zu der Klasse von festen Körpern, die m an am besten als quasiisotrop bezeichnen kann. D ie Orientierung der Kristallkörner ist in den quasiisotropen Körpern nach allen R ichtungen gleichmäßig verteilt, so daß jeder T eil des Körpers, der gegen die einzelnen Kri
stallkörner verhältnism äßig groß ist, sich w enigstens in elastischer Hinsicht als isotrop erweist.
Aber nicht nur in den elastischen, sondern auch in den plastischen Gebieten is t die Quasiisotropie ohne Frage als Voraussetzung gleichförmigen m echani
schen Verhaltens anzusehen; daher muß auch hier die Summ enwirkung der einzelnen anisotropen
l ) A n n a le n d e r P h y s ik 1889, S. 573, sow ie v. K a r m a n : Z e its c h r ift d e s V e re in e s d e u ts c h e r I n g e n ie u re 1911, 21. O k t., S. 1756.
8 6 4 S ta h l u n d E ise n . K ö r n u n g s g r a d und physikalisch-technische Eigenschaften der M etalle. 3 6. J a h r g . N r . 36.
Kristalle tunlichst der eines’ isotropen Stoffes in bezug auf Gleichförmigkeit ähnlich sein, wenn S tö
rungen durch Anisotropie vermieden werden sollen.
D iese Forderung ist sogar technologisch als die wich
tigere zu bezeichnen.
Je mehr Körner in einer Linie des Querschnittes liegen, imi so weniger treten die mechanischen Widerstandsunterschiede des einzelnen Kornes her
vor, bis sie schließlich in einem gewissen P unkte sich im nicht m ein unmittelbar beobachtbaren Gebiet verlieren. Verringert m an dagegen die D icke des Arbeitsgutes, ohne zu recken (beispielsweise durch Schneiden u. dgl.), unter ein bestim m tes unteres Maß hinaus, so erreicht man für jede Korngröße den Grenz
fall, wo infolge mangelnder Quasiisotropie und der dam it verbundenen mechanischen W iderstandsunter
schiede die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften der Metalle schädlich beeinflußt werden.
Den Grenzfall, daß der Körper nur aus einem ein
zigen Kristall bestehe (cpm = v), bezeichne P unkt y.
In diesem F all wird die Festigkeit und Dehnung, je nachdem, ob die Beanspruchung in den Achsen
richtungen größter bzw. geringster Festigkeit und Dehnung erfolgt, alle möglichen Werte etwa zwischen dcnPunkten aund b aufweisen können1). M itwachsen
der Kornzahl wird der Abstand dieser P unkte immer kleiner, bis er endlich ganz zusammenschrumpft;
dieser Punkt, der in dem Schaubild m it c fixiert sei, wird bei den meisten Metallen erreicht, w enn die Korngröße
9
m, geometrische Gleichachsigkeit des A rbeitsgutes vorausgesetzt, auf Yiooo des gesam ten Volumens sinkt. D ie Zahl entspricht einem groben Erfahrungswert.Verbindet m an die H öchst- und N iedrigstpunkte der Festigkeit und D ehnung für tpm = v, so schneidet die Verbindungslinie die Kurve im rechten Winkel, und m an erhält unter Einschluß des Punktes c eine Dreiecksfläche a b c, die das Gebiet mangelnder Quasiisotropie begrenzt2). Jeder Korngröße ent
spricht eine ähnliche Dreiecksflächc der mangelnden Quasiisotropie (Flächen: a' b' c', a" b" c", a'"
b'" c'", in Abb. 1), wenn die jeweilige Körnigkeit unter die G r e n z e -“ = V100o sinkt. D ie Größe dieser Flächen verringert sich m it abnehmender Korngröße ( » m), da m it dem wachsenden M engenanteil der ver
lagerten Grenzwände die mechanischen Widerstands- i.terschiede immer mehr zurücktreten.
Verbindet m an ferner die E ndpunkte a a' a"
sowie die Endpunkte b b' b" b " ' unterein- J) D ie D a rste llu n g s e tz t d e r E in f a c h h e it h a lb e r v o ra u s , d a ß d ie F e s tig k e it u n d D e h n u n g in v e rä n d e rlic h e m V e r
h ä ltn is ste h e , u n d d a ß sow ohl ih re Z u n a h m e als a u c h ih re A b n a h m e in g leichem S in n e orfolge. I n W irk lic h k e it w ird a b e r o ffe n b a r w e d e r d a s e in e n o ch d a s a n d e re z u tre ffe n , d a h e r w e rd en ih re Z ab le n w e rtc in d e r g ra p h isc h e n D a r ste llu n g se h r v e rsc h ie d e n a rtig e F lä c h e n - bzw . R a u m g e b ild o ergeben.
») D a s in d e r Z. d . V. d. I. 1913, 14. J u n i , S. 934, w iedergegebene S c h a u b ild , d a s d e n E in flu ß d e r D isp e rs itä t a u f F e s tig k e it u n d D e h n u n g d a r s te llt, w ird d a d u r c h a u f ein fach e W eise e rk lä rt.
ander1), so erhält man eine langgestreckte D reiecks
fläche, die alle möglichen G ebiete m angelnder Quasiisotropie umfaßt.
3. Wenn die Quasiisotropie auch die Voraus
setzungen hinsichtlich der m echanischen Gleichför
m igkeit völlig erfüllt, so erheischen die wohlbegrün
deten Forderungen, die von der Technik an die E b en heit der Oberfläche des R eckgutes geknüpft werden, dennoch eine obere Begrenzung der m ittleren Korn
größe (cpm), die äußerst scharf gezogen is t und in der Regel einige Tausendstel K ubikm illim eter nicht übersteigen darf. Schon oberhalb 10/ i 0oo emm be
ginnen sich Erscheinungen bemerkbar zu m achen, die m an allgemein unter der Bezeichnung krisplig, knittrig, narbig usw. zusam m enfaßt (vgl. Abb. 2 und 3, Tafel 8). U nd dies ist nicht nur eine Forde
rung rein okularer A rt, sondern gleichzeitig auch ein Maß der steigenden mechanischen Ungleichförm ig
keit des Materials, die der kristalline Charakter in zunehmendem Maße m it sich bringt.
4. D ie Einflüsse der m angelnden Quasiisotropie können durch gelegentliche kristallographisch ähn
liche Lagerung des Kornes noch verstärkt werden.
An den Erstarrungswänden von Gußm etallen kann diese Gefügeanordnung, die in der Mineralogie unter dem N am en „Transkristallisation“ bekannt ist, häufig beobachtet werden. Ihren Einfluß ver
anschaulichen die Abb. 4 und 5. Während der in Abb. 4 wiedergegebene Zerreißstab seinen kreis
runden Querschnitt beibehalten hat, wurde der in Abb. 5 wiedergegebene Stabquerschnitt infolge seiner transkristallinen Gefügeanordnung unrund;
die Durclimesserverjüngung war längs der N adel
achsen s/3 m al so groß w ie quer zu den N adel
achsen.
5. B ei wachsender Körnigkeit w ächst, w ie w ir ge
sehen haben, auch die Festigkeit. Sie erreicht th eo
retisch eine Grenze, bei der infolge äußerster Körnig
k eit eine ähnliche Verfestigung des ganzen Quer
schnittes auftreten würde, w ie durch äußerst w eit
getriebenes Kaltrecken, wenn dies auch in bezug auf die übrigen Eigenschaften, insbesondere auf D ehnung und E lastizität, nicht der F a ll ist. D ie Transversal
kurven d in Abb. 1 geben den Verlauf der Verfesti
gung durch Kaltrecken, w ie sie, abhängig von der Lage des Ausgangspunktes, nach gewissen für das Material charakteristischen Gesetzen zum P unkte z hin fort
schreitet. Im Gegensatz zu dieser Verfestigung durch Deformation, die u. a. die Dehnungsziffern stark herabsetzt, können durch die Steigerung der Körnig
keit neben hoher Festigkeit auch hohe D ehnungs
ziffern erreicht werden. M olekularmechanisch ge
sprochen handelt es sich hierbei um den Grenzfall der Quasiisotropie (d. i. der fast molekularen oder ultraquasiisotropen Kornverfeinerung) einerseits und
n Grcnzfall der gewaltsam en Gleichlagerung der l ) Sow ohl d iese V e rb in d u n g slin ie n a ls a u c h d ie L in ie n c a , cb , e 'a ', c 'b ' usw . w e rd en z u r K u r v e y — z h in o ffe n b a r g e k rü m m t v erlau fe n .
7 . S o p to m b e r 1 916. Körnungsgrad und physikalisch-technische Eigenschaften der M etalle. S ta h l u n d E ise n . 865
kleinsten Gleitteilclien oder der erzwungenen Homöo- tropie anderseits1).
B . V e r f a h r e n z u r V e r ä n d e r u n g d e s G r a d e s d er K ö r n u n g .
1. D ie Größe der einzelnen Kristallkörner des er
starrten Metalles ist bekanntlich von der Erstarrungs- tem peratur, der Kristallisationsgeschwindigkeit und der Anzahl vorhandener K ristallisationszentren ab
hängig. Kristallisationsgeschwindigkeit und Kernzahl nehmen beim Erstarren m it sinkender Temperatur erst rasch zu und dann ebenso schnell ab. W ie bei Selnnelzfiußkristallen, Laugenkristallen und über
haupt K ristallen des Mineralreichs liegen Gründe zur Annahme einer konstanten m axim alen Kristallgröße auch bei den Me- tallkristallen nicht vor, w as m it der Er
fahrung durchaus übereinstim mt.
2. Man glaubte bisher, die Fälligkeit der Kristalle zu wachsen bleibe auch noch nach dem völligen Erstarren des Metalles erhalten; die W achstum sgeschwindigkeit sei ferner um so größer, je höher die Gli'ih- tem peratur ist. D ies trifft auch bei den ge
reckten (dekristallisierten) Metallen bis zu einem bestim m ten Grade zu; bei Kristal
len, bei denen das molekulare Lagegleich
gew icht nicht gestört ist (beispielsweise ungerechten Gußkristallen), ist dies in
dessen keineswegs der Fall.
3. B is in die jüngste Zeit lünein schenkte 1 m an der U m gestaltung des Gefüges bei der Rekristallisation nur geringe Beach
tung. Ueber die Dispersitätsvorgänge und . über ihre zahlenmäßigen Beziehungen fehlten bis vor kurzem jegliche Angaben2). Abb. 6 veranschau
licht in räumlicher D arstellung, welche Aenderung die Größe der Körner verlagerter Metalle durch das Ausglühen erleidet, A uf der m it v bezeiclme- ten Achse ist der Grad der Verlagerung ( = H öhen
abnahme beim Stauchen) abgetragen; Achse t gibt die Temperatur an, bei der die Erhitzung erfolgte.
Als Ordinaten sind die Durchmesser der rekristalli- sierten Kristallkörner in Millimetern gew ählt. U nter
halb der „unteren“ Rekristallisationstem peratur, die je nach dem Grade der vorangegangenen Ver
lagerung verschieden hoch liegen kann, ist es nicht m öglich, eine Aenderung der Korngröße praktisch zu erreichen. Wird die „untere Rekristallisationstem peratur“ jedoch überschritten, so nim m t das Korn die der Temperatur- und Verlagerungskurve zuge
ordnete m ittlere Größe an, bzw. nähert sich ziem
lich rasch diesem m axim alen Grenzwert. Darauf folgendes Weitererwärmen bei der zuletzt ange
wandten Höchsttem peratur verm ag keine nennens
werte Aenderung der Korngröße mehr hervorzu- l ) S ieh e I n te rn a tio n a le Z e its c h rift f ü r M e ta llo g ra p h ie 1916, S. 1/45.
4) S ieho I n te r n a tio n a le Z e its c h r ift fü r M e ta llo g ra p h ie 1916, S. 29.
bringen; erst durch weitere Temperatursteigerung ist es m öglich, eine Vergrößerung des Kornes herbei
zuführen. D ie Steigerung der Korngröße findet ihre natürliche Begrenzung nach der Auslösung sämtlicher Reckspannungen des Arbeitsgutes. B ei sehr schwacher Reckung (innerhalb des elastischen Gebietes) bleibt die R ekristallisation gänzlich aus. D ann kann aber auch, w ie bei Gußmetallen, eine Aenderung der Korngröße nicht herbeigeführt worden. Aus den aus Abb. 6 abgeleiteten Ergebnissen und dem sonstigen Verhalten der verlagerten M etalle bei der R e
kristallisation folgt als allgemein gültige Regel: die Korngröße eines verlagerten .Metalles nim m t m it
A
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steigender Temperatur zu, und zwar um so m ehr, je geringer die Zahl der Relrristallisationszentren, d. i. je weniger es verlagert ist. Durch geeignete W ahl von Glülitemperatur und Verlagerungsgrad ist m an an H and eines vorhandenen Schaubildes im stande, einem M etall innerhalb gewisser Grenzen jede beliebige Korngröße zu verleihen, es also in einen bestim m ten m echanisch-physikalischen Zu
stand zu versetzen. U m gekehrt kann die Korn
größe nicht nur als Kriterium der Glühtemperatur, sondern auch des Grades der Verlagerung benutzt werden.
4. D er Einfluß der Glühdauer auf die m ittlere Korngröße ist nur von geringer B edeutung, da die R ekristallisationsgeschwindigkeit schon etw a die Größenordnung der „K ristallisationsgeschwindigkeit“
erreicht; wenn daher auch Ueberschreitungen der Glühtemperatur um wenige Grade auf die Korn
größe einen stärkeren Einfluß ausüben als eine Glüh
dauer von mehreren Stunden bei gleichbleibender Temperatur, so ist doch ein anfänglicher Einfluß der Zeitdauer des Glühens auf die Korngröße nicht verkennbar. Inw iew eit durch dieses Verhalten der Charakter der Dispersitätskurven beeinflußt wird, muß noch durch weitere Versuche erm ittelt werden.
A b b ild u n g 6 . E in flu ß d e s G lü h en s n a c h s t a tt g e h a b te r V e rla g e ru n g a u f d ie K o rn g rö ß e d e s Z in n s.
8 6 6 S ta h l u n d E ise n . Bestrebungen und. M itte l zur Verhütung des Schienenwanderns. 3 6 . J a h r g . N r. 3 6.
U eb ersich t über die seitherigen B estrebu ngen und Mittel zur V erhütung d es S ch ienenw an dern s.
V on R egieru n gs- und B au rat a. D . W i l h e l m K l u t m a n n in Cöln.
(F o rts e tz u n g v o n S eite 820.)
w
B. S c h r a u b e n k le m m e n .
ährend die vorbeschriebenen Konstruktionen so eingerichtet sind, daß die Anpressung der Klemmvorrichtungen durch Keilwirkling in der Längsrichtung der Schiene erfolgt, welche ein selbst
tätiges, m it Zunahme der Wanderkraft wachsen
des Verspannen derselben erzeugt, sind die nach
stehend dargestellten Anordnungen dadurch cha
rakterisiert, daß das H aften au der Schiene ver-
A b b ild u n g 47 bis 4 9 . S c h ra u b e n k le m m e ,
F o rm „ D e u ts c h e r K a is e r “ .
m ittels eines Schraubenzuges quer zur Schiene lierbeigefiihrt wird, eine Befestigungsart, die, wie jeder erfahrene Sachkenner zugeben muß, zweifellos einen geringeren Rcibungswiderstand am Schienen
fuß erzeugt, als dies durch einen selbstspannenden Keilverschluß bewirkt wird. D ie Schraube ist zwar ein aufgewickelter Keil, allein die hohe Spannung, welche m it einem Keil erreicht wird, kann m an m it einer Schraube keinesfalls erzielen, d a s
l ä ß t d a s i n f o l g e D u r c h s c h n e id e n s d e r E i s e n f a s e r g e s c h w ä c h t e G e w in d e n ie m a ls zu . D ie Schraube wird bei starker Anspannung v iel zu leicht übergedreht, abgesehen davon, daß von einer Selbstspannung gar keine Rede ist. Schrauben sind überhaupt, namentlich beim Eisenbahn-O berbau, mangelhafte Befestigungsm ittel. D ie durch den Betrieb hervorgerufenen
außerordentlich starken Stöße und Erschütterungen lo c k e r n a u f d ie D a u e r j e g l i c h e S c h r a u b e n
v e r b in d u n g t r o t z a ll e r S c h r a u b e n s i c h e r u n g e n . Das hat die Erfahrung längst bestätigt.
D azu kommt, daß bei der enorm großen Zahl der festzuhaltenden Schrauben, deren U nterhaltung dem Bahnbewachungspersonal obliegt (wohl 40- bis 50 000 Stück dürften auf jeden Streckenwärter bei etw a 6 km zweigleisiger Bahn entfallen), e i n e s o r g -
f ä l t i g e U e b e r w a c l i u n g g a u z u n m ö g l i c h ist. Aus diesem Grunde erklärt sich auch die große Verwen
dung der selbstspannenden K eilklem m en und H ebel
klemmen auf den nordamerikanischen Bahnen, bei welchen man auf Grund einer langjährigen Erfahrung von der Verwendung der Schraube nach und nach Abstand genom m en hat, insbesondere auch deshalb, w e il e in e g e l o c k e r t e S c h r a u b e v i e l z u s p ä t u n d e r s t d a n n ’ a ls s o l c h e e r k a n n t w ir d , w e n n di e Mu t t e r s i c h b e r e i t s v o n ih r e r A n l a g e f l ä c h e e n t f e r n t h a t . Schrauben sind dazu noch häufig, nam entlich bei festgerosteter Mutter, auch dann schon los, w enn die M utter noch fest ist.
H ierbei ist aber auch noch folgendes hervorzuheben:
Man hat bei der ersten Form der Dorpmiillerschen Klemme bem ängelt, daß der Keilverschluß versteckt unter dem Schienenfuß liege und nicht überwacht werden könne. D as trifft nachgerade auch bei den Schraubenklemmen zu. Auch hier liegt der Schrauben
bolzen unter dem Schienenfuß und die M utter in der B ettung m eist ganz versteckt, so daß sie kaum zu sehen ist und ihre Lockerung oft erst nach W eg
scharren des B ettungsm aterials erkannt wird.
E ine der ersten in D eutschland im Jahre 1907 schon angewandten Schraubenklem men war die Form . „Deutscher Kaiser“- (s. Abb. 47 bis 49).
Zwei verm ittels Klauen den Schienenfuß seitlich umfassende Klemmbacken werden durch einen ex
zentrisch wirkenden, unter der Schiene liegenden Schraubenzug zusam m engehalten und seitlich gegen die Schiene gepreßt. D ie Vorrichtung hat in besserer Form schon ihr Vorbild im amerikanischen
©
A b b ild u n g SO b is 5 2.
R a m b a c h e r K le m m e .
P atent Nr. 660028 vom Jahre 1900 (s. Abb. 69), war also überhaupt nichts Neues. Sie ist konstruktiv sehr m angelhaft, denn der exzentrisch wirkende Schraubenzug bringt es bei dem geringsten Ver
schleiß an der Klemmfläche sehr bald zustande, daß die Klemmbacken sich nach unten einwärts schräg stellen, infolgedessen die Klemme unwirksam wird und an der Schiene schlottert. Sie ist in großer Zahl angewandt, wird aber infolge ihrer Mängel jetzt schon
7. S e p te m b e r 1916. Bestrebungen und M itte l zur Verhütung des Schienenwandem s. S ta h l u n d E is e n . 867
fast garnicht mehr beschafft. D ie Klemmbacken m üssen überdies für jeden der verschieden dicken Schienenfüße besonders ausgewalzt werden.
D ie dann in Süddcutschland und Oestcrreich- Ungarn vielfach zur Anwendung gekom m ene R a m - b a c h e r - K le m m e (s. Abb. 50 bis 52) ist eine schon im amerikanischen P a ten t Nr. 668 423 vom Jahre 1901 (s. Abb. 66 bis 68) vorbekannte Klem m e, war also auch nicht neu. Sie ist zw eiteilig und besteht einesteils aus der den Schienenfuß umfassenden Hakenschraube, welche eine m it A bstützlappen ver
sehene K eilzw inge, die auf der gegenüberliegenden Seite den Schienenfuß um faßt, durch eine D oppel
m utter anpreßt. Sie ist eine nicht achsial arbeitende Klemme und muß für die linke und rechte Schiene eines Gleises besonders gearbeitet sein, wenn nicht schädigende D rehm om ente für das Eisenbahnge
stänge, worauf m ehrfach hingewiesen wurde, ein- treten sollen. D ie D oppelm utter ist bekanntlich keine Schraubensicherung, denn w enn die oberste M utter sich gelöst hat, tritt auch die Lockerung der unteren ein. N ach am tlichen Berichten soll sich die K lem m e bewähren, auch sollen bei starken Gefällen bis 1 :4 0 zur Verhinderung des W anderns bei 12 m Schienenlänge drei Paar K lem m en genügen. D ies ist aber wohl ein Irrtum, deim die Behebung der Schienen
wanderung erfolgt durch den W iderstand der B ettung im Eisenbahngleise, und (festsitzende Klem m en vor
ausgesetzt) kann die eine Klemmenart für die H erbei
führung des W iderstandes nicht mehr leisten als die andere. Auch kann es sich dabei offenbar nur um ein
gleisige Strecken m it schwachem Verkehr handeln (welche bekanntlich unter dem W anderschubc weniger
A b b ild u n g 53 bis 5 5.
G leisk le m m e, B a u a r t S ta h lw e rk
O s n a b rü c k („ E in h e its k le m m e “ )
Eine andere Schraubenklemme stellen die Abb. 53 bis 55, B a u a r t S ta h H v e r k O s n a b r ü c k , dar. Sie wird als Einheitsklem m e für H olz- und Eisenschwelle bezeichnet. In der Hauptsache trägt sie ein gew alztes Stück D op p elt-X -E isen als Stem m stück unter der Schiene.
Es wird gegen den Schienenfuß durch zwei Klemmbacken angepreßt. W eil die Klemmbacken
A b b ild u n g 56 bis 5 8.
„ E in h e its k le m m e “ , B a u a r t P a u lu s.
leiden), w enigstens bestehen Vorschriften für zwei
gleisige Strecken nicht, auch für Glciskrümmungen sind solche nicht gegeben. D a genügen wahrschein
lich auch ein oder zwei Paar Stem m laschen, sonst halte ich dafür, daß diese exzentrisch zur Gleisachse arbeitenden Klemmen die gleichen Mängel auf stark befahrenen zweigleisigen H auptstrecken aufweisen werden wie die in Abb. 47 bis 49 bereits vorgeführten K onstruktionen.
etvras seitlich vom Schienenfuß abstehen, tritt in
folge der Steigung der Schienenfußoberfläche 1 : 4 beim Anziehen der Schraube ein Andrücken des Stem m stückes gegen die Schienenfußunterfläche ein.
Es wird also bei dieser Konstruktion zweifellos der Schienenfuß anfänglich kräftig festgehalten. E ine Lockerung der Schraube sowohl an sicli wrie auch infolge eines geringen Verschleißes der Klemmbacken am Stem m stück und Schienenfuß durch die senk
rechten und vagercchten Erschütterungsbewegungen des Stem m stückes gegen die Schw elle bewirkt aber leicht eine Lockerung aller Teile, w eil eine selbsttätige Nachspannung nicht auf treten kann. D aher ist auf das N achziehen der Schrauben fortgesetzt große A uf
merksamkeit zu verwenden, die aber dann ganz un
nötig wird, wenn die K lem m backen den Schienenfuß unm ittelbar seitlich berühren. D ann hört jede Span
nung auf und die Klemme ist wegen zu geringen A n
liegens der R eibungsflächen an den Klemmbacken unbrauchbar.
» D a Klemme und Schraube im Bettungsm aterial versteckt liegen, kann ein Loslösen nur bei sorg
fältigster B eobachtung des Oberbaues erkannt wer
den; es offenbart sich m eist erst, wenn die M utter von der Klem m backe absteht, die Schraube also schon seit längerer Zeit lose ist. D ie Klemme muß auch für verschiedene Schienenprofile eingerichtet werden.
D ie Abb. 56 bis 58 geben ebenfalls eine sogenannte Einheitsklem m e für H olz- und Eiscnschw elle -wieder (Bauart Paulus). Sie ist eine in der Längsachse der Schiene arbeitende Klem m e, w ie auch die vorbe
schriebene Form. Bei ihr treten die schädlichen Dreh
m om ente nicht auf, deren w iederholt Erwähnung ge
schah.
D er U ebelstand des Schrägstellens, w elcher der bereits voraufgeführten Klemmenform „Deutscher
868 S ta h l u n d E is e n . Bestrebungen und M itte l zur Verhütung des Schienenwandem s. 3 6 . J a h r g . N r. 36.
Kaiser“ (s. Abb. 47 bis 49) anhaitet, ist bei ihr da
durch behoben, daß die beiden Klem m backen eine zweite (untere) Klaue erhalten haben, m it welcher das gegen die Schwelle sich stützende U-förmige Stem m stück gefaßt wird. H ierbei wird aber der N achteil eingetauscht, daß der in der M itte zwischen dem Schienenfuß und dem Stem m stück angeordnete Schraubenzug P (s. Abb. 59) nur zur H älfte m it seiner Kraft für das Festhalten der Schiene wirksam
a u f d ie K la u e n z u r F e s th a ltu n g d es S te m m stü c k s .
ist; die andere geht für diesen Zweck verloren, denn sie hebt sich im Stem m stück auf. D ie Klemmbacken haben eben zwei Auflager, und da kann sich die Zug
kraft der Schraube nur teilen.
D ie Klemme bedarf sorgfältiger Arbeit in den Keilflächen der Klemmklauen und des Stem m stiickes, dam it eine gleichmäßige Heranschiebung der Klemm
backen oben an den Schienenfuß und unten an das Stem m stück eiutreten kann,
und beide Teile gu t an- liegen, und nicht der Schie
nenfuß oder das Stem m stück mehr oder weniger in die Klemmklaue eindringen.
Denn wenn dies nicht gleich
m äßig oben und unten er
folgt, so tritt ein schäd
liches Schrägstellen einwärts oder nach außen bei den Klemmbacken ein. Auch dürfen die Klauenhohlräume keine stärkeren Gratansätze zeigen, wenn nicht die glei
chen Schäden eiutreten sollen. Sie steht in großem Umfang in Anwendung.
Eine Scliraubenklemme aus letzter Zeit stellt Abb. 60 dar (Gebr. Himmelsbach, Freiburg i. B.), auch eine sogenannte Einhcitsklem m c. „Sie ist da
durch gekemizeiclmet, daß im wagercchten Schnitt biigelförmige Stützkörper (b, bj, ce^ beiderseits m it einer sich über den den Schienenfuß übergreifen
den Teil (h) sowie auf den oberen Teil der Seiten
flächen der Stützbacken erstreckenden Verbrei
terung (i, ij) versehen sind, so daß der Schienenfuß
m ittels breiter Angriffsflächen über- und umgriffen sowie m it breiten abstützend wirkenden Angriffs
flächen unterfaßt w ird.“ Sie ist brauchbar für H olz- und Eisenschwellen und h at nur drei Teile, gegenüber vier der vorbeschriebenen Klemmen: Auch ist sie rechts und links zu verwenden, falls die Muttern alle auf einer Seite liegen
sollen. D ie breite Anlage der Klemme am Schienenfuß (100 mm ) ist vor
teilhaft. Im übrigen enthält die Klemme zu viel Material. B ei entsprechender Um
bildung des Kopfes (f) des Bolzens wird e in Stiitzkörpor ge
nügen. D ie m an
schettenförmige Ge
stalt dieser hindert bei ihrer Lage dicht neben der Schwelle deren sorgfältigo U nterstopfung ge
rade an der w ich
tigsten Stelle. D ie Vorsprünge g sollen das Drehen des Bolzens d beim Anziehen der Mutter e verliindern.
U eber die bessere oder geringere Bewährung und den Vergleich verschiedener Klemmenanordnungen ließe sich eine lange Erörterung schreiben. Ich be
schränke mich auf einige Bem erkungen.
Jede Eisenbphnstrecke h at ihre E igentüm lich
keiten. E s gibt schwerlich zwei Strecken, die als
W anderr/cbTung -<-
durchaus gleichartig anzusehen sind, w ill m an Ver
gleiche anstellen. Gefälls- und Kriim mungsverhält- nisse, Einschnitt oder Dam m , Vorflutsverhältnissc, das Maß der Sorgfalt bei der ersten H erstellung des Gleises und der dauernden U nterhaltung, Lage der Strecken nach der H im m elsrichtung, freie oder ge
deckte Lage, die Art und Schwere sowie Stärke des Betriebes usw ., alles übt zweifellos auf die gu te Lage des Gleisgestänges einen tiefgreifenden Einfluß aus.
W ill m an daher den Wert oder U nwert einer Klem m en
anordnung m it einer anderen vergleichen, so dürfen A b b ild u n g 61 u n d 62. S c h a rn ie r- o d e r S p a n n k le m m e v o n A . M a tth e o .
7 . S e p te m b e r 1 916. Bestrebungen und M itte l zur Verhütung des Schienenwandem s. S ta h l u n d E is e n . 8 6 9
A b b ild u n g 63 bis 65. S ch ien e m i t a n g e s c h w e iß te n W in k e ls tü tz e n .
triebsverhältnisse zeigen. Naturgem äß wird alsdann das U rteil zuungunsten einer Klemmenanordnung ausfallen. Kann m an nicht auf ziem lich gleich
gearteten Bahnstrecken, etw a in A bständen von 2 bis 3 km auf dem gleichen Gleisstrangc, die Vergleichs
versuche anstellen, so darf m an ein brauchbares D urchschnittsergebnis, das einen halbwegs zulässigen Vergleich g esta ttet, m ir bei Verwendung einer großen Zahl Klemmen auf vielen Strecken der verschieden
sten baulichen und betrieblichen Zustände erwarten.
D ieses D urchschnittsergebnis liegt für die erste Keil- klem m e vom Jahre 1902 m it abgestütztem K eil in
folge ihrer vielseitigen Verwendung auf zahlreichen Bahnen vor. E s lau tet durchweg sehr günstig.
C. A n d e r e K o n s t r u k t i o n e n o h n e Ke i l w i e A u n d o h n e S c h r a u b e .
Abb. 61 u. 62 zeigen die sogenannte Scharnier
oder Spannklcm m e von A. M a t t h e e . Für gewöhn
lich hängt sie nicht stark b efestigt an der Schiene.
Sie is t nur fest, wenn die Schiene stark wandert. Mir sind besondere Erfahrungen, die m an m it dieser Form gem acht hat, nicht bekannt geworden.
D ie Abb. 63 bis 65 geben eine Anordnung wieder, die eine an der Schiene m it Thermit angeschweißte W in
kelstütze zeigt. Man ist dabei ganz an die Schw ellen
teilung gebunden, so daß m an die Schw ellen an die Stützen herantreiben m uß, um eine feste Anlage zu erzielen. Daß dies praktisch nicht zu erreichen ist, wird mir jeder erfahrene Oberbautechniker bestätigen.
verw endet werden, so dürf
ten auch hier die N achteile sich einstellen, die,w ieoben bereits erörtert, m it der Anwendung von Schrau
ben notw endig verbunden sind. Im übrigen hat man, w ie schon erwähnt, in A m erika zum eist schon die Schraube als B efestigungs
m ittel aufgegeben und ver- A b b ild u n g 66 b is 69.
w endet den nachstehend A m e rik a n isc h e S c h r a u b e n beschriebenen P. & M. k le m m e n . Anti-Creeper und die Vau-
ghan-Bauart, welche beide schraubenfrei sind. Gegen
über den Formen Abb. 68 ist die B efestigung der Klemmenkörper nach Abb. 67 vorzuziehen.
B ei ersterer genügt der Druck der überdies un
günstig angebrachten Schraube auf das lange F lach
eisen garnicht, um die nötige Reibung gegen ein Ver
schieben der Stütze infolge des Wanderdrucks zu ver
hindern, zumal bei dieser Anordnung ein scharfes Anpressen an den Schienenfuß links nicht eintreten kann.
die Vergleichsstrecken sich nicht w esentlich von einander in .yorangegebenen Verhältnissen unter
scheiden. Trotzdem werden oft in den Zeitschriften Ergebnisse auf Strecken m iteinander verglichen, die him m elw eit voneinander abweichende B au- und Be-
D azu kom m t die Schwierigkeit beim Transport der Seidenen, wTobei die Stützen nicht nur ein großes Hindernis bilden, sondern auch stark verbogen werden können, daher schief zur Schienenachse sitzen und eine schlechte Anlage an die Schw elle bieten. Daß das Material des Schienenfußes durch die starke H itze beim Anschweißen leidet, ist wrohl klar, zumal leicht Materialverbrcnnung und eine H erabsetzung der M aterialfestigkeit eintreten kann.
D ie N o r d a m e r ik a n e r haben ebenfalls zahl
reiche Konstruktionen entwarfen, um das Wandern der Schienen zu verhüten oder abzuschwächen.
Abb. 66 bis 73 stellen drei Lösungen dar; sie sind schon unter den Patentnum m ern 660 028 und 668 423 erwähnt und nach den obigen Erläuterungen ohne w eiteres verständlich. D a auch liier Schraubcnbolzen zur Festhaltung der A nlageplatten an der Schw elle
X X X V I .,, l l l
« 7 0 S ta h l u n d E is e n . Bestrebungen und M itte l zur Verhütung des Schienenwanderns. 3G. J a h rg . N r . 36.
Trotz der in Amerika üblichen engen Schw ellen
teilung enthält die beschriebene Anordnung erheb
lich zu v iel Material. Auch ist D oppelanlage m . E.
überflüssig, da beim E in tritt der W anderwirkung die eine Anlage gewiß verloren geht, diese Anordnung also wohl für zwei Fahrrichtungen in eingleisiger Bahn verw endet werden soll. Sodann sei in Abb. 74 bis 77 noch eine amerikanische Anordnung darge- stellt, die außer der Schienenwanderung auch Spur
verengung verhüten soll: The Y aughan P a ten t A uto
m atic R ail Anchor. Sie besteht aus einem um den Schienenfuß gelegten zw eiteiligen Joch, w ovon der eine Teil als Sclmh s aus w eichem Gußeisen nur von einer Seite um den Schienenfuß greift und m it einem A bstützlappen t versehen ist, außerdem einen Schlitz v enthält, in w elchem ein in entsprechender Breite ausgeschnittenes Querstück a aus Temper-
A b b ild u n g 70 bis 73.
A m erik an isch e S c k ra u b e n k le m m e n .
A b b ild u n g 78 b is 8 0 . A m e rik a n isc h e G leis
k le m m e : P . & I I . A n ti-C re e p e r.
Abb. 70 bis 73 geben noch eine amerikanische Konstruktion wieder, die in der H auptsache aus einem U-förmigen, zwischen zwei Schwellen beider
se its anliegendem kreuzförmigen Flacheisen bestellt.
D ie Festhaltung erfolgt in der Mitte dadurch, daß dieses Flacheisen auf der einen Seite den Schienen
fuß hakenartig um faßt, auf der anderen Seite ein
•aus dem Flacheisen herausgearbeiteter Schrauben-
stahl quer zur Schiene hakenförmig eingreift und m it dem anderen Ende durch Zurückschlagen des A us
schnittslappens 1 über den Schienenfuß angespannt wird. E s wird ihr nachgerühmt, daß sie jede W ande
rung der Schienen sicher verhüte, auch beim stärksten Betriebe sich nicht lockere, eine rasche und leichte Anbringung gestatte, billig sei, an U nterhaltungs
arbeit v iel mehr erspare als sie koste, autom atisch wirke, keines Nachtreibens bedürfe und nich t ab
gezogen werden könne.
E ine weitere sehr viel gebrauchte amerikanische Klemmenform stellt der P. & M. Anti-Creeper dar.
Sie ähnelt der Neumannschen Klemme und ist aus den Abb. 78 bis 80 ohne weiteres verständlich; sie besteht aus zwei hakenartigen, um den Schienenfuß durch Keilwirkung an denselben seitlich angepreßten Klemmstücken R und R 1, von denen das eine sich gegen die Schwelle stü tzt, und das andere beim E in tritt der Wanderung an der Schiene verspannt wird.
Ebenso w ie der Vaughan Anti-Creeper ist sie keine achsial arbeitende Klemme und hat die m ehrfach betonten N achteile derselben. Sie m uß rechts- und linksseitig gearbeitet sein, wenn diese N achteile nich t eintreten sollen. (S c h lu ß fo lg t.) A b b ild u n g 74 b is 7 7 . A m e rik a n isc h e G le isk le m m e ;
T h e V a u g h a n P a t e n t A u to m a tic R a il A n c h o r.
■schaft durch eine über Flacheisen und Schienenfuß greifendes K lem m stück hindurchgeführt wird, so daß die Schraubenmutter beim Anziehen das Flacheisen fest an die Schiene preßt und festhält. Einzig und allein die hierdurch hervorgerufene Reibung hält
•das Stem m stück in seiner Lage. Lockert sich die Mutter, dann ist die Anordnung wirkungslos.
7 . S e p te m b e r 1916. Umschau. S ta h l u n d E is e n . 871
U m schau.
D ie m echanischen Grundlagen des H ochofenbetriebes.
U o b e r d ie s e n b is h e r w e n ig b e a r b e ite te n G e g e n sta n d i s t e in e a u s fü h rlic h e A r b e it v o n J . E . J o h n s o n 1) e r sc h ie n e n .
Z w ei m e c h a n is c h e V o rg än g e v e rd ie n e n b e im H o c h o fe n b e trie b v o r a lle m B e a c h tu n g : d ie V e rte ilu n g u n d d e r N ie d e rg a n g d e r B e sc h ic k u n g u n d d ie V e rte ilu n g u n d d a s A u fste ig e n d e s G ases. D ie G ru n d fo rd e ru n g a ll d ie se r V o rg än g e i s t m ö g lic h ste G le ic h m ä ß ig k e it. Z w isc h e n B e s c h ic k u n g u n d G a s b e s te h t e in in n ig e r m e c h a n is c h e r Z u s a m m e n h a n g , b e d in g t d u r c h d e n W id e r s ta n d , d e n d a s a u fste ig e n d o G as d e r n ie d e rg e h e n d e n B e sc h ic k u n g e n t g e g e n s e tz t.
D e r G a s d ru c k u n m itte lb a r v o r d e n F o rm e n s e t z t sic h z u s a m m e n a u s d e r P re ss u n g , d io e rfo rd e rlic h i s t , 1. d a s G a s d u rc h d io F o rm e n zu p re ss e n , 2. d e n W id e r s ta n d d e r B e sc h ic k u n g u n d 3. d e n d e r fo lg e n d e n L e itu n g e n u n d K a n ä le z u ü b e rw in d e n . A d d ie r t m a n z u d ie s e r P re ss u n g n o c h d ie je n ig e , d ie d u r c h d e n W id e r s ta n d d e r K a lt- u n d H e iß w in d le itu n g u n d d e r
W in d e r h itz e r b e d in g t i s t , so e r h ä l t m a n d ie M oschinen- p re ss u n g .
D e r D r u c k v c r lu s t d e r G ase n a c h d e m V e rla sse n des O fe n s i s t u n b e d e u to n d u n d ü b e r s c h r e ite t n ic h t 1 b is 3 % d e r G a s p re s su n g v o r d e m E in t r i t t in d ie F o rm e n .
D e r m i t d e m D u rc h g a n g d u r c h d ie F o rm e n v e r b u n d e n e D ru c k a b fa ll b e lä u f t sie h im a llg e m e in e n a u f e tw a 10 % d e r g e s a m te n P re ss u n g . B e z e ic h n e t m a n m i t P x d e n a b s o lu te n W in d d ru c k v o r d e n F o rm e n in k g /q c m , m it
P 2 d e n a b s o lu te n W in d d ru c k n a c h d e m D u rc h g a n g d u rc h d ie F o rm e n in k g /q c m , m it T d io a b s o lu te T e m p e r a tu r d e r G e b lä s e lu ft, m i t V i h r V o lu m en in e b in jo M in u te u n d B la sfo rm b e i 0 0 u n d 760 “ m m Q S u n d m i t d d e n B la s fo rm d u rc h m e ss e r i n m m , so o rg ib t sic h d e r D r u c k a b f a ll n a c h fo lg e n d e r G le ic h u n g :
B e tr ä g t b e i ein e m H o c h o fe n m it zw ö lf F o rm e n d ie je M in u te e rfo rd e rlic h e G e s a m tlu ftm e n g e 1130 c b m b e i 0 0 u n d 760 m m Q S b e i e in e r P re s s u n g v o r d e n F o rm e n v o n 2,1 k g /q c m ab s. u n d e in e r T e m p e r a tu r v o n 812 0 a b s ., u n d b e s itz e n dio F o rm e n e in e n D u rc h m e ss e r v o n 152 m m , s o b e r e c h n e t sic h d e r D ru c k a b fa ll n a c h d e r g e g e b e n e n F o rm e l z u 0,0713 k g /q c m o d e r e tw a 7 % d e s U e b e rd ru c k s.
B e i n ie d rig e r D u rc h g a n g sg e s c h w in d ig k e it lie f e rt d iese F o rm e l e tw a s z u h o h e , b e i h o h e n D u rc h g a n g sg e sc h w in d ig k e ite n e tw a s z u n ie d rig e W e rte .
U n te r s o n s t g le ic h e n B e d in g u n g e n i s t d e r D ru c k a b fa ll d e m Q u a d r a t d e r G e sc h w in d ig k e it p r o p o rtio n a l; d iese G rö ß e i s t a n d e r s e its d e r k in e tis c h e n E n e rg ie p ro p o rtio n a l, fo lg lic h s te h e n k in e tisc h o E n e rg ie u n d D ru c k a b fa ll in lin e a r e r A b h ä n g ig k e it. D ie k in e tis c h e E n e rg ie is t a b e r e in M aß fü r d a s D u rc h d rin g u n g s v e rm ö g e n d e s G ases, in fo lg e
d e s se n h ä n g t d ieses u n m itte lb a r v o n d e r D r u c k v e rm in d e r u n g a b . F ü r je d e n H e rd d u rc h m e ss e r g ib t es b e i e in e r g e g e b e n e n Z a h l v o n F o rm e n u n d u n t e r im ü b rig e n f e s t
lie g e n d e n B e d in g u n g e n e in e n b e s tim m te n B la s fo rm d u rc h m esser, u m d e n W in d b is in d io O fe n m itte tr e t e n zu la s se n , o h n e d a ß a m U m fa n g b e tr ä c h tlic h e to t e R ä u m e a u f tre te n .
1) M e taU u rg ica l a n d C h e m ic a l E n g in e e rin g 1910, 1. J a n . , S. 3 8 /4 5 ; 15. J a n . , S. 77/87.
I s t d e r D u rc h m e ss e r k le in e r, so w ird d ie lo b e n d ig e K r a f t des W in d e s g rö ß e r; d ie O fen ach se e r h ä l t e in e n U e b e rsc h u ß a n W in d u n d s o m it e in e h ö h e re T e m p e ra tu r , w ä h re n d am R a n d e A n sä tz e e n ts te h e n , d ie d ie w irk sa m e H e rd flä c h e v e rk le in e rn . B e i g rö ß e re n B la sfo rm e n e r re ic h t d e r L u f t stro m d ie O fe n m itte n ic h t, es b ild e t sic h d o r t e in to te r R a u m ; d e r W in d b r e ite t sie h n a c h d e r S e ite a u s u n d z e r
s t ö r t dio M a u e rte ilo zw isch en d e n ein z e ln e n F o rm e n . U m d a s D u rc h d rin g u n g s v e rm ö g e n d e s W in d e s fe st- z u stc llc n , b e s c h re ib t V erfa sser e in V e rfa h re n , d a s h ie r z u la n d e u n t e r d e m N a m e n „ S tie r e n d e s O fen s“ b e k a n n t ist.
E in e % bis 7/ 8zöllige R u n d s ta n g e w ird d u rc h e in e F o rm m ö g lic h st sc h n e ll in d e n O fen g e sto ß e n , 20 b is 50 se k im O fen g e la sse n u n d d a n n e b e n fa lls w ie d e r m ö g lic h st schnell h e ra u sg e z o g e n . D a s A u sseh en d e r S ta n g o g ib t e in g u te s B ild v o n d e r T e m p e ra tu r v e r te ilu n g in d e r F o rm e b e n e .
E in F e h le r h a f t e t d e m n a c h o b ig e n A n g a b e n a u s g e fü h r te n V e rfa h re n a n , w ie a u s A b b . 1 u n d 2 zu e rse h e n ist.
A b b . 1 s t e ll t d io F o rm e b e n e e in e s O fen s d a r, in d em d ie le b e n d ig e K r a f t d e s W in d e s n ic h t g e n ü g t, d ie O fe n m itte
z u e rre ic h e n . A b b . 2 s t e ll t d e n e n tg e g e n g e s e tz te n F a ll d a r , w ie e r o b e n sc h o n e r lä u te r t w o rd e n is t. D ie h e lle n S te lle n d e u te n d ie a rb e ite n d e n , h e iß e n T e ile d e r F o rm e b e n e d a r , d ie s c h ra ffie rte n d ie to te n , k a lte n . I n b e id e n A b b il
d u n g e n i s t d ie V e rsu c h s sta n g o , w ie sie sic h im O fen b e fin d e t, a ls C— D e in g e z e ic h n e t. I m F a lle d e r A b b . 1 w ird sie n a c h d em H e ra u sz ie h e n an z e ig o n , d a ß d ie O fe n m itte b e d e u te n d k ä l t e r i s t a ls d ie R a n d g e b ie te . H e r rs c h t in d e r M itte n o rm a le o d e r z u h o h e T e m p e r a tu r u n d h a b e n sich a n d e n W a n d u n g e n in fo lg e z u g ro ß e r W in d g e sc h w in d ig k e ite n A n s ä tz e g e b ild e t, so w e rd e n d iese sic h in d e r d u rc h A b b . 2 a n g e g e b e n e n W eise a u f d io R ä u m e zw isch en d e n F o rm e n v e rte ile n , d a dio T e m p e r a tu r u n m itte lb a r v o r d e n F o rm e n n a tü r lic h d u rc h d ie zu g ro ß e k in e tisc h e E n e rg ie d e s W in d e s n ic h t u n g ü n s tig b e e in flu ß t w ird. D ie S ta n g e w ir d a lso dio A n s ä tz e n ic h t z u e rk e n n e n g e b e n . A u c h in A b b . 1 lie g e n d ie V e rh ä ltn iss e u n m itte lb a r v o r d e n F o rm e n g ü n s tig e r a ls zw isch en d ie se n , so d a ß d u rc h d a s E in tr e ib e n d e r S ta n g e d u rc h e in e F o rm in je d e m F a ll d a s E rg e b n is z u g ü n s tig a u s fä llt, im z w e ite n F a lle so g a r d e r F e h le r g a r n ic h t a n g e z e ig t w ird . E in b esseres B ild w ü rd e m a n . e r h a lte n , w e n n d ie S ta n g e zw isch en d e n F o rm e n in d e n O fen g e s to ß e n w ü rd e . D ie se L a g e d e r S ta n g e is t p u n k tie r t in dio A b b ild u n g e n e in g e z e ie h n e t. S o fe rn K ü h lp la tte n zw isch en d e n F o rm e n lieg en , l ä ß t sic h d ie s d u rc h E in b a u e n ein e s K u p fe rro h re s in e in e d e rse lb e n b e w e rk ste llig e n .
D e n s tä rk s te n D ru c k a b fa ll e r le id e t d a s G a s b eim D u rc h d rin g e n d e r B e sc h ic k u n g . Z u r n ä h e re n E rk e n n tn is d ie se r G rö ß e b e t r a c h t e t V e rfa sse r z u n ä c h s t d ie r e la tiv e n G asg e sc h w in d ig k e ite n a n d e r B e sc h ic k u n g so b e rflä c h e , in d e r K o h le n sa c k - u n d in d e r F o rm e n e b e n e .
D ie G a s p re ssu n g v o r E i n t r i t t d e s G ases in d ie F o rm e n se i 2,11 k g /q c m a b s ., d ie G a sp re ssu n g a n d e r G ic h t A b b ild u n g 1 u n d 2. S tie ren d es Ofens.
872 S tahl u n d Eisen. U m s c h a u . 36. Ja h rg . N r. 36.
1,06 kg/qcm abs. u n d die G aspressung im K ohlensack, u n te r A nnahm e linearer D ruckabnahm e beim A nsteigen des Gases m it der H öhe, 1,9 kg /q cm abs. F ern e r sei die H eiß w in d tem p eratu r 920° abs., die G aste m p e ratu r im K ohlcnsack 1800° abs. und die G ieh tg astem p eratu r 480° abs. D as G ichtgas e n th a lte 60 % Stickstoff.
D er Sauerstoff der G ebläseluft is t beim K ohlensack vollständig in K ohlenoxyd übergegangen, w odurch das G asvolum en bei Zugrundelegung gleicher physikalischer E igenschaften um d as 0,207fache zugenom m en h a t.
D as Gasvolum en a n der G icht ist, d a der Sauerstoffgehalt der L u ft 7-9,3 % b e trä g t, u n te r son st gleichen V oraus
setzungen im Vergleich z u r G ebläseluft a u f das l,32facho angewaehsen.
Aus diesen Größen ergeben sieh die relativ e n G as
volum ina: 1. in der Form ebene zu 1 .9 2 0 : 2 ,1 = 438;
2. in der Iiohlensackebeno zu 1,207. 1800: 1,9 = 1140;
3. an der G icht zu 1 .4 8 0 :1 ,3 2 = 364. D u rch streic h t das G as säm tliche Q uerschnitte des Ofens m it gleicher G eschw indigkeit, so m üssen bei kreisförm igen Q uerschnit
te n deren D urchm esser in lin ea rer A bhängigkeit zu den Q uadratw urzeln d er G asvolum en stehen. D as V erhältnis dieser Q uadratw urzeln is t: 20,9 : 33,8 : 19,1. Dieses V erh ältn is s tim m t tatsäch lich ungefähr m it dem V erh ält
nis der D urchm esser der entsprechenden E b en en überein, so d aß bei leerem Ofen die G eschw indigkeit an n äh ern d dieselbe wäre. Dasselbe w äre der F a ll, wenn dio H ohl- räum e d er B eschickung in allen Q uerschnitten in demselben V erh ältn is ständen, das h e iß t, d aß der O feninhalt überall gleich d ich t gelagert w äre. N ach des V erfassers A nsicht tr if f t dies an n äh ern d zu. D as Gas d u rc h streich t den Ofen dem nach m it an n äh ern d k o n sta n te r G eschw indigkeit.
U n te r der V oraussetzung gleichbleibender Geschw in
d igkeit in allen T eilen des Ofens le ite t V erfasser folgende D ifferentialgleichung fü r den D ruckabfall d P w ährend des W eges d H ab:
W b e d eu tet die m inütliche W indm enge bei 760 m m QS u n d 0 °, P die absolute Pressung an d e r b e tra c h te te n Stello u nd D den D urchm esser des K ohlensacks, k is t eine durch V ersuch zu bestim m ende K o n stan te.
D urch In teg ra tio n zw ischen den Grenzen P j (absolute Pressung in der Form enebene) u n d P 2 (absolute Pressung an d e r Beschickungsoberfläche) erg ib t sich:
P i . . . . f i t — Höhendifferenz
¡> (" p , p p 2 p 2 r.- T rn zwischen Beschtck-
" .
7 1
2 J)4 -n I nngsoberfläche undP., Formenebene.)
S ind P 3, K , W , D und H b ek an n t, so kann die zu r Ueber- w indung des durch dio Beschickung v eru rsach ten W id e r
stan d es nötige Pressung P t b erech n et werden.
Die K o n s ta n te K e rg ib t sich nach deB Verfassers Angabe zu 1,56*10 4 k g 2 m in2 cm —4 m — 3> w enn P in kg, W in m3min 1 • D u n d H in m ausgedrückt werden.
D a dio aufw ärts g erich tete K ra ft des ansteigenden Gases dem N iedergehen der B eschickung entgegenw irkt, beg ü n stig t eine im V erhältnis zum G ew icht der B e
schickungssäule niedrige W indpressung ein gleichm äßiges l ) Im Original la u te t die D ifferential- bzw. die In te- . g ralfo rm el:
W 2 9 * W 2
P d P = K • - - - d H bzw. P j — PJ = K • ~ ■ H.
Die K o n stan te in der Integralform el is t ab er, d a P.
f
P d P = ( p | — Pl)
: 2ist, d o p p elt so groß wio diejenige in d e r D ifferen tial
formel. D aher sind im R e fe ra t die beiden K o n sta n ten m it K , bzw. m it k bezeichnet.
A nm erkung des B erich terstatters.
Niedergehen derselben. A nderseits ste ig e rt eine hohe- W indpressung dio G eschw indigkeit der V erbrennung u n d som it die P ro d u k tio n u n d verk lein ert das G eb iet h öchster T em peratur.
Dem N iedergang d er B eschickung w irken v ier K r ä f te entgegen: dio P ressung dos aufsteigenden Gases, die R eibung der B eschickung an den S chachtw änden, d e r W iderstand d e r R astw än d e u n d d er A u ftrieb , den d ie Beschiekungssäulo im O fenherd erfäh rt.
Verfasser b erechnet den W id erstan d , d en die B e schickung im S chacht du rch das aufsteigende Gas e rfä h rt, gleich dem halb en G ew icht d e r B eschiekungssäulo in diesem R aum e. Dio R eib u n g a n den S chachtw änden k a n n d urch k einen m ath em atisch e n A usdruck d a rg estellt w erden; V erfasser n im m t sie bei norm alem Ofengang zu 15 % d er B eschickungssäule im S ch ach t an. D iese beiden, dem N iedergang der B eschickungssäule im S ch ach t entgegenw irkenden K rä fte , m achen zusam m en e tw a zwei D ritte l des G ewichtes der en tsprechenden B eschickungs- säulo aus, b o d aß dieser noch ein D ritte l z u r A b w ärts
bewegung verbleibt.
D er W iderstand, den dio nach u n ten sich verengende R a s t der A bw ärtsbew egung entgegensetzt, ist p ro portional d er Q uerschnittsverm indorung. B e trä g t dieso z. B. 40 %
zwischen K ohlensackebenc u n d G estell, so w erden 40 % d er in der K ohlensackebenc nach u n te n g e ric h te ten K r a f t d urch die R a stw ä n d e aufgehoben.
M it d e r in den letz te n J a h re n g esteig erten W in d pressung ging H a n d in H a n d eine V ergrößerung des H erd- durchm cssers. D er du rch dio erh ö h te W indpressung b e
d ingten V erm ehrung der au fw ärtsg erich teten , d e n N ied er
gang der Beschickung hem m enden K ra ft s te h t eino V er
m inderung dieser K ra ft, v e ru rs ac h t d u rch eino V er
ringerung d er besprochenen Q u erschnittsverm inderung, entgegen.
D er d urch das E in ta u ch e n d e r B eschickungssäule in die Schmelze bedingte A u ftrieb ist v o n b e trä ch tlic h e r Größe. V erfasser ste llt d urch B erechnung fest, d a ß dio Beschiekungssäulo n ic h t a u f dem H e rd a u fsteh t, sobald re la tiv bedeutende M engen flüssigen M aterials im H erd v o rh an d en sind. Dio Beschiekungssäulo ta u c h t n a tu rg e m ä ß so tie f in das B ad ein, d aß der h ierd u rch v eru rsach te A uf
trie b , v e rm e h rt um die schon besprochenen, n ach oben w irkenden K rä fte , dem G esam tgew icht d e r B esehickungs- säule das G leichgew icht h ält.
D ie E rscheinung, d aß die B eschickung u n m itte lb a r n ach dem A bstich stä rk e r nied erg eh t als w äh ren d der übrigen Zeit, liefert einen p rak tisch en Beweis d a fü r, daß dio Beschickungssäule v o r dem A bstich n ich t au f dem H erd aufgestanden h a t, u n d g ib t h ierm it ein B ild von d e r Größe des Auftriebes.
A nschließend an die E rö rteru n g en d e r m echanischen G rundlagen des H ochofenbetriebes ste llt V erfasser B e
tra c h tu n g e n an ü b er das Ofenprofil.
D er K ohlensack ste llt d en größten Q u e rsc h n itt des Ofens d a r u n d m uß n a tu rg em äß d o rt liegen, wo die R e d u k tio n der K ohlensäure, dio sich vor den F o rm en g ebildet h a t, zu K ohlenoxyd vollständig vo r sich gegangen u n d kein freier S auerstoff m eh r vo rh an d en ist. U m g ek eh rt beginnt an dieser Stelle die O xydation des Kokses.
B evor die Beschickung sich verflüssigt, m ac h t sie einen teigigen Z ustan d durch. D ieser h in d e rt s ta rk die w eitere A bw ärtsbew egung u n d erschw ert au ß erd em den D urchgang des Gases. A us diesem G runde is t es w ünschens
w ert, daß dieser Z u stan d in diejenige Ofenzone fällt, die den grö ß ten R aum zur Verfügung ste llt, in d en U ebergang von S chacht u n d R ast.
O berhalb d e r Stelle, an der die vor den F o rm en g e
bildete K ohlensäure vollständig zu K o h lenoxyd re d u ziert ist, t r i t t eine V erm inderung des G asvolum ens ein, bed in g t d u rch die A bkühlung des Gases infolge des D u rc h tritts d urch dio im m er k ä lte r w erdende B eschickungssäule.
.M it der Stelle größten O fenquerschnitts sind dem nach Bedingungen v erk n ü p ft, die in n erh alb enger G renzen en t- gegengesetzte Folgen zeitigen: Z u nächst w ird, w enn d e r
