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Q T A H L U N D E I S F W
GesdiäitsfDhrer ¿ fr B l f 4 i 9 ^ ß I I I U ü e llve rtr. GtschältslOhrer
nordwestlichen Gruppe 9 des Vereins deutscher
des Vereins deutsdier
£isen- und SUhh industrieller.
ElsenhGttenleute.
ZEITSCHRIFT
FÜR DAS DEUTSCHE EISENHÜTTENWESEN.
Nr. 33. 14. A u g u st 1913. 3 3 . Jahrgang.
U eb er Antriebsfragen in Hüttenwerken.
Von Professor tSr.'SuQ. G. S t ä u b e r in Charlottenburg.
(Mitteilung aus der Walzwerkskommission des Vereins deutscher Kisenhüttenleute.)
\ / or der H auptversam m lung im April 1911
’ wurde durch H errn Obcringenicur H o ff* eine Ansicht entwickelt, die geeignet war, das größte Auf
sehen zu erregen; sic ging nämlich darauf hinaus, daß es unwirtschaftlich sei, von der elektrischen K raftübertragung weiterhin eine so umfangreiche An
wendung zu machen wie bisher, daß vielmehr Einzel
dampfantriebe dem elektrischen Antrieb vorzuziehen seien, und daß auch für die Erzeugung des elektrischen Stroms der Dampfbetrieb dem bisher ausschließlich benutzten Gasantrieb wirtschaftlich überlegen sei.
Den gleichen Grundgedanken verfolgte eine Aus
führung bei der Besprechung, in der cs hieß, das cin- geschlagcne Tempo in der Verdrängung des Dampf
betriebs durch den elektrischen dürfe so nicht weiter
gehen, es sei höchste Zeit gewesen, hier einmal halt zu rufen; der Einsender ging sogar an der fundamen
talen W ahrheit vorüber, daß das Kabel als Energie
träger wirtschaftlicher ist als die Dampfleitung, und erklärte, Rohrleitungen von Tausenden von Metern böten seit der Einführung der Ueberhitzung keine Schwierigkeiten mehr.
Diese Ansichten waren naturgem äß der Anlaß zu einer lebhaften Auseinandersetzung;* aber sie hat leider keine völlige K larheit ergeben, sondern immer erregtere Formen angenommen, um schließlich er
folglos abzubrechen. Man könnte es nun vielleicht dabei bewenden lassen, in der Ueberzeugung, daß doch in jedem Einzelfall an H and von Kosten
anschlägen, Angeboten und Garantieziffern besondere Vergleichsrechnungen angestellt werden, aus denen sich die Richtigkeit oder Unrichtigkeit der vor
erwähnten Ansichten ergeben m uß; aber in der nachfolgenden L iteratur wird vielfach auf den Hoffschen Vortrag Bezug genommen, und deshalb scheint es mir im allgemeinen Interesse zu liegen, die Erörterungen über dieses Gebiet wieder aufzunehmen.
Ich glaube, daß die W ahrheit in der Mitte liegt und weder dem Hoffschen Standpunkt noch demjenigen
* Vgl. St. u. E. 1911, 22. Juni, S. 993/1010; 6. Juli, S. 1085/97; 13. Juli, S. 1130/42; 7 Dez., S. 2008/13;
14. Dez., S. 2052/62; 21. Dez., S. 2088/94; 1912, 2. Mai, S. 744/7; 9. Mai, S. 784/93.
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seiner Gegner völlig entspricht; ich werde also ver
suchen, einen verm ittelnden S tandpunkt einzunehmen.
Um in Zukunft zu einer etwas einheitlicheren Auffassung über Antriebsfragen zu gelangen, halte ich es für nötig, daß vor allen Dingen die einzelnen Be
dingungen, auf die sich W irtschaftlichkeitsvergleiche aufbauen, zum Gegenstand einer ruhigen E rörte
rung gem acht werden. Bis je tzt waren sie sehr ver
schieden; Anschauungen, die seit Jahren ihre Be
rechtigung verloren haben, werden immer noch m it
geschleppt, und nur daraus erklärt sich der auf
fallende Gegensatz zwischen den beiderseitigen E r
gebnissen. Sind erst unangreifbare Zahlenwerte für die einzelnen F aktoren von W irtschaftlichkeitsrech
nungen erm ittelt, so ergeben sich die Nutzanwendun
gen für irgendeinen Fall von selbst.
Ich muß allerdings ausdrücklich bemerken, daß ich selbst keine Zeit m ehr zu erneuten Umfragen hatte, sondern mich nur auf das bisher an ver
schiedenen Stellen veröffentlichte Material und meine eigene Erfahrung stützen kann; die heutige B e
sprechung wird aber schon einen Erfolg bedeuten, wenn es nur gelingen sollte, alte Vorurteile aus
zumerzen.
I. D ie A n tr ie b e in d e n K r a f t z e n t r a l e n . Bei Erörterungen über die Frage „D am pf oder Gas“ ist es vor allen Dingen unrichtig, den Gas
maschinen eine f ü r d e n Z e n t r a l e n b e t r i e b g e n ü g e n d e U e b e r l a s t u n g s f ä h i g k e i t abzusprechen oder sie dem einen Gasmaschinensystem zuzuer
kennen, einem ändern aber nicht. F ü r die Uebcr- lastung einer Gasmaschine über ihre Nennleistung hinaus bestehen folgende Möglichkeiten:
a) im Ueberlastungsgebiet den thermischen W ir
kungsgrad zu verbessern, um schon aus der normalen Ladung einen größeren mittleren Druck zu erzielen;
b) bei unverändertem Ladevolumen das Gemisch zu verstärken, um ein größeres Gasgewicht in Arbeit umsetzen zu können;
c) das Fassungsvermögen des Zylinders für gleiches oder verstärktes Gemisch zu vergrößern.
172
1340 Stab! und Eisen. Üeber Antriebafragen in Hüttenwerken. 33. Jahrg. Nr. 33.
Der erste dieser Gedanken kommt praktisch nicht zur Verwirklichung; dagegen ergibt die Vergröße
rung des Fassungsvermögens der Zylinder einfache und für den Zentralenbetrieb völlig hinreichende Lösungen.
Wir kennen heute für jede B auart genau die höchsten, mit Sicherheit zu verarbeitenden Gemisch- heizwerte, die höchsten daraus zu erwartenden m ittleren Drücke, und können also diesen gegen
über die normale Maschinenabmessung unter Wahrung genügender Ueberlastungsrcserve bemessen, ohne die W ärmewirtschaft der Gasmaschine dadurch zu schä
digen. D er Nennleistung der Maschine kann Voll
ladung von Gas und Luft sowie Höchstverdichtung entsprechen, jedoch ein Gemischheizwert, der seine zulässige obere Grenze noch nicht erreicht h at;
bei Ueberlastung würde der Regler ohne wesentliche Beeinflussung der Wärmewirtschaft bei unver
änderter Verdichtungshöhe das Gemisch verschärfen.
Die m it solcher Reserve zusammenhängende Ver
teuerung der Maschine kann ausgeglichen werden, und zwar durch Kühlung des eintretenden Ge
misches, Ausspülen der Rückstände und gegebenen
falls durch Aufpumpen der Ladung; für letzteres Verfahren werden beinahe 4 0 % Uebcrlastungs- fähigkeit bei fast unverändertem spezifischen W ärme
verbrauch angegeben.
Eine für den Zentralenbetricb vollständig aus
reichende Ucberlastungsfähigkcit kann also auf alle Fälle auch für Gasdynamos erreicht werden; es wäre falsch, das Gegenteil allgemein anzunehmen. Werden trotzdem die Maschinenabmessungen aus Spar
samkeitsgründen zu knapp gewählt, so darf ein dam it zusammenhängender „Mangel an Uebcrlastungs- fähigkeit“ nicht dem System der Maschine zur Last gelegt werden.
Ferner ist die Annahme unrichtig, daß die Groß
gasmaschinen an sich w e n ig e r r e g e lf ä h ig s e ie n a ls D a m p f m a s c h in e n ; vielmehr kann auch die Gasmaschine eine für den Zentralenbetrieb völlig ge
nügende selbsttätige Anpassungsfähigkeit an Be- lastungsschwankungen zwischen Voll- und Leerlast erreichen und ist auch ohne Parallelschaltung m it Turbinen bei richtiger Betriebsführung den normalen Veränderungen der Außenbetriebe gewachsen. Aller
dings sind vorher einige Bedingungen zu erfüllen, die noch nicht überall die nötige Beachtung gefunden haben.
Zunächst muß die Gemischbildung und Verdich
tung so geschehen, daß das Gemisch im ganzen Regel
bereich ohne H andverstellung n u r u n t e r dem R c g le r e in f l u ß zündfähig bleibt, und daß der Ge
mischheizwert von kleinen Druckschwankungen in der Saugleitung n ur wenig beeinflußt wird. Vor
bedingung ist dafür eine hohe Mischgeschwindigkeit, ein möglichst gleichzeitiges Ansaugen von Gas und Luft über den ganzen Saughub für jede Belastungs
höhe und ein genau erprobtes Verhältnis zwischen Gemischstärke und Vcrdicbtungshöhe; zu erreichen ist dann eine nur geringfügige Diagrammstreuung bei
unveränderter Belastung, rasche Einstellung der neuen Gleichgewichtslage bei Belastungsänderungen und sogar eine erhebliche Anpassungsfähigkeit an veränderliche Umlaufzahlen m it einfachen konstruk
tiven Mitteln.
Das ist heute bei guten Maschinen erreichbar; aber der Erfolg ist nu r dann gesichert, wenn die Betriebs
leitung bei den Abnahmeversuchen gegen die Ge
dankenlosigkeit Stellung nim m t, m it der Großgas
maschinen häufig in ein und derselben Stcuerungs- lage für die verschiedensten Belastungen betrieben werden, wobei v o n H a n d an den Hähnen und der Zündung verstellt wird. D e r a r t i g in Betrieb ge
nommene Maschinen können natürlich nur geringen Anforderungen an ihre Rcgelfühigkeit entsprechen.
Weiterhin ist es unberechtigt, die e r r e ic h b a r e D u r c h s c b n i t t s b e l a s t u n g einer Gasmaschine im gut geführten Parallelbetrieb geringer zu veran
schlagen als diejenige einer Dampfturbine. Vielmehr sind Gasmaschinen genau wie Dampfturbinen im dauernden Parallelbetrieb zu halten, und sie können genau wie diese innerhalb der gegenseitigen Kupplung m ehr oder weniger belastet werden, gegebenenfalls sogar vom Schaltbrett aus. Es liegt also kein Grund dafür vor, die erreichbare Durchschnittsbclastung einer Turbine m it 100% , diejenige einer Gas
maschine u n te r gleichen Verhältnissen m it 70 % zu veranschlagen, und m it Hoff zu glauben, bei Gas
maschinen seien nur dann die gleichen Ziffern zu erreichen wie bei Turbinen, wenn m an sich m it dem äußeren Betrieb nach der Zentrale richtet und nur so viel Strom verlangt, wie diese gerade herzugeben vermag. Das mag vor zehn Jahren richtig gewesen sein; heute kann es sich nur auf minderwertige An
lagen beziehen. F ü r gleiche äußere Belastungsver
hältnisse können vom S chaltbrett aus für Gasmaschi
nen dieselben Durchschnittsbelastungen erreicht werden wie für Turbinen; wenn es in bestehenden An
lagen nicht überall der Fall sein sollte, so ist dieser Unterschied doch nicht für die Zukunft maßgebend.
Keine Gasmaschinenfirma von Ruf wird cs heute ablehnen, die entsprechenden Garantien für Regel
fähigkeit im Parallelbetrieb zu übernehmen.
Ebensowenig kann der B ehauptung zugestimmt werden, die Turbinenzentralen vermöchten den g a n z e n je w e ilig e n G a s ü b e r s c h u ß d e r O efcn r e s tl o s a u s z u n u t z e n , da sie in ihren Kessel
anlagen Wärmespeicher besitzen würden, in denen ein Ausgleich um eine höhere Zentralenlcistung herum durchführbar wäre wie bei Gasmaschinen; diese müßten also für den geringsten, stets m it Sicherheit vorhandenen Gasvorrat angelegt werden und größere Gasmengen unbenutzt freigeben als Turbinenanlagen.
Auch die Turbinenzentrale wird sich m it der Gas
menge begnügen, die ihr m it Sicherheit zur Ver
fügung gestellt werden kann, und sich nicht auf die Speicherwirkung ihrer Kessel verlassen dürfen; für ein und dieselben Betriebsverhältnisse an den Oefen sind also Gasmaschinen und Turbinenzentralen au f g le i c h b l e i b e n d e G a s m e n g e n zu gründen, und
14. August 1913. Ucker Antrieksjrarjcn in Hüttenwerken. Stahl mul Eisen. 1347 weder die eine noch die andere vermag wechselnden
Gasüberschuß restlos aufzunehmen. Es ist allerdings zuzugeben, daß in D am pfturbinenzentralen durch die Möglichkeit regelbarer Zusatzfeuerungen die Verwertungsgrenze für die Abgase in die Höhe ge
rückt werden könnte; ich glaube indessen noch nicht daran, daß bei normaler Bedienung dieser Zusatz den wechselnden Ueberschüssen derart angepaßt zu werden vermag, daß Wesentliches zu gewinnen ist.
Bevor im Kesselhaus eines H üttenw erks derartige Anforderungen an die Bedienung gestellt werden, empfiehlt es sich wohl eher, die übrige Wärmewirt- schaft im Gesamtbetrieb nachzuprüfen, an den übrigen Feuerungen zu sparen, und dadurch jenen Gasvorrat zu erhöhen, der den Maschinen m it S ic h e r h e it zur Verfügung gestellt werden kann.
Eine weitere Berichtigung wird bezüglich des den Gasmaschinenzentralen gemachten Vorwurfs nötig, daß sie bei verm inderter Strom abgabe eine unverhältnismäßig starke Verschlechterung des spezi
fischen W ärmeverbrauchs .aufweisen und v o n i h r e r w ä r m e te c h n is c h e n U e b e r l e g e n h e it g e g e n ü b e r d e n T u r b i n c n z e n t r a l e n m e h r u n d m e h r e in b ü ß e n . Die Angaben über die Verbrauchsziffern von Gasmaschinen und D am pfturbinen für die ein
zelnen Belastungshöhen gehen außerordentlich stark auseinander; da einwandfreie Dauermessungen für gleiche Betriebsverhältnisse nicht vorlicgen, ist man auf Schätzungen angewiesen, die unwillkürlich von dem Ergebnis beeinflußt werden, das man wünscht.
Ich möchte deshalb eine andere Behandlungsart für den wärmetechnischen Vergleich von Gasmaschinen- und Dampfturbinenzentralen empfehlen, die sich von Ungerechtigkeiten nach der einen oder anderen Rich
tung frei hält und wahrscheinlich den wirklichen Verhältnissen des H üttenbetriebes besser entspricht als die bisher üblichen Verfahren.
Es ist richtig, daß bei Gasmaschinen der spezifische Verbrauch bei Viertelbclastung etwa das 2,2fache desjenigen bei Vollbelastung ist, während für die Dampfturbinen dieses Verhältnis nur 1,15 : 1 be
trägt; aber das h a t für die Zentrale eines H ü tte n werks, d e r A b g a s e z u g e s c h ic k t w e r d e n s o lle n , nach meiner Meinung keine wirtschaftliche Bedeutung.
Bei ihr handelt es sich im Gegensatz zu Einzel
maschinen und alleinstehenden Kraftwerken weniger um die Frage, wieviel Gas in der Zentrale während des schwankenden Betriebs tatsächlich v o n d e n M a s c h in e n v e r b r a u c h t wird, sondern lediglich darum, welche Wärmemengen aus dem gesamten Gasvorrat unter allen Umständen für die Zentrale z u r s t ä n d ig e n V e r fü g u n g g e s t e l l t w e r d e n m ü s s e n , wenn diese im einen Fall m it Gasmaschinen, im ändern Fall m it D am pfturbinen ausgerüstet werden soll. Ich vermute, daß man in W irklichkeit der einen wie der ändern stets die ganze Gasmenge zur Ver
fügung hält, die in der vollbelasteten Zentrale be
nötigt wird; somit wäre für verm inderte Belastung stets Gasüberschuß zu erwarten, für den — abge
sehen von andauernden Unterbelastungen — kaum
eine gleichzeitige anderweitige Vcrwertungsmöglich- keit bestehen wird. Jedenfalls ist vor allen Dingen darüber K larheit zu schaffen, ob die Zentrale als die Seele der ganzen K raftw irtschaft stets diejenige Gasmenge zugemessen erhalten soll, die zu ihrer Voll
belastung gehört; eine eindeutige A ntw ort auf diese Frage habe ich bisher noch nicht gefunden.
AVird nun, wie an früherer Stelle erörtert wurde, wirklich zunächst entschieden, daß für jede der beiden Anlagen die geplante Höchstleistung dem stets m it Sicherheit vorhandenen glcichbleibenden G r u n d w e r t eines gewissen Gasvorrats entsprechen soll, daß also auch die Turbinenzentrale auf die Ver
wertung von „Spitzen“ des Gasvorrats verzichtet, und wird dann weiterhin dieser G asvorrat ganz un
abhängig von der augenblicklichen Belastung der Zen
trale stets zur Verfügung gestellt, dann hat cs offenbar keinen Sinn, darüber zu streiten, ob Gas- oder D ampf
zentralen m it ihrem jeweiligen Gasüberschuß mehr oder weniger zu sparen vermögen; dann wird man von den Regulierungen der beiden nur verlangen, daß sie m it einfachen und betriebssicheren Mitteln rasch und völlig selbständig allen Belastungsschwan
kungen folgen können, aber man wird wellig Wert auf den spezifischen W ärm everbrauch legen, der im einen Fall mehr, im ändern weniger von dem ur
sprünglichen abweicht. N atürlich ergeben sich bei dieser Annahme wesentlich ungünstigere B e d a r f s z i f f e r n für Teilbelastungen als bisher; trotzdem würde daraus kein Widerspruch m it V e r b r a u c h s m e s s u n g e n , die hier und da veröffentlicht wurden, zu entstehen brauchen, denn man h a t eben bisher nur den wirklichen Verbrauch der Maschinen ge
messen oder zu messen versucht, dagegen völlig jene Gasmengen übersehen, die darüber hinaus zur augen
blicklichen Verfügung für die Maschinen waren und unbenutzt verloren gegeben werden mußten.
Die weitere Frage nach den für die Nennleistung zu erwartenden W ärmeverbrauchsziffern darf wohl auf Grund der heute von den Lieferanten eingegange
nen Garantien beantw ortet werden. Ich halte es nicht für richtig, gerade für die Gasmaschinen die Garantiezahlen der Lieferanten zu übersehen, für die Dam pfturbinen aber Paradeziffern in die Gegenüber
stellung aufzunehmen; für beide Anlagen ist es Sache der Lieferanten, im normalen Betrieb innerhalb aus
reichender Garantiezeit ihre Zusagen nachzuweisen, und Sache der Betriebsführung ist cs, diese Garantie
ziffern selbst wieder zu erreichen. W enn dies nicht überall der Fall ist, so liegt die Schuld nicht am System der Maschinen, sondern anderswo; jedenfalls brauchen solche Verhältnisse nicht einem unpar
teiischen Vergleich zugrunde gelegt zu werden.
Der Viertakt-Gasmaschinc entspricht nun bei Voll
belastung ein W ärmeverbrauch von 2400 WE/PSc-.st
= 3G30 W E /K W st; die m it 7 2 % Durchschnittsbe
lastung arbeitende Einzclinaschine verbraucht die gleiche Wärmemenge wie die vollbelastete, wenn sie die KW st m it 5000 AVE erzeugt, oder wenn ihr diese 5000 WE a u s d e r G a s l e it u n g z u r V e r f ü g u n g ge
1348 Stahl und Eisen. Ucber Antriebsfragen in Hüttenwerken. 33. Jahrg. Nr. 33.
halten werden, gleichviel ob sie diesen Vorrat auf
zehrt oder nicht. Dieser W ärmebedarf für die wirklich erzeugte IvWst kann verringert werden, wenn die Maschinen in ihrer Gesamtheit oder einzeln auf höhere durchschnittliche Belastungen gebracht wer
den können; unter der Voraussetzung, daß alle Ma
schinen im Parallelbetrieb sich gleichmäßig an den Belastungsschwankungen beteiligen, stellt er jeden
falls den ungünstigsten W ert vor. E r kann deshalb auch für den Dauerbetrieb innerhalb der Amorti- sationszeit beibehalten werden, denn bei richtiger Gemischbildung besteht für die Gasmaschine kein weiterer Grund zur Erhöhung des spezifischen Ver
brauchs.
Für die D ampfturbine ist dies bekanntlich anders.
Hier sind allerdings in der letzten Zeit Dainpfver- brauchsziffern erreicht worden, die vor wenigen Jahren noch unmöglich erschienen, nämlich für Vollbelastung etwa 5,5 kg/K W st, einschließlich des Verbrauchs der Kondensation; aber bei der Bestimmung der Wärme
menge, die d e n G a s k e s s e ln z u r s t ä n d i g e n V e r fü g u n g s te h e n s o ll, ist eine Reihe von Verlust
möglichkeiten zu berücksichtigen, die im Laufe der Amortisationsjahre zunehmenden Einfluß erlangen.
Verschlechterung des Vakuums, Wärme Vergeudung in Feuerung und abblasenden Ventilen, schwankender und an sich niedriger Wirkungsgrad der Gaskessel, Verschlechterung der Dampfwirkung durch Schaufel
belag und endlich Kesselwechsel sind die Ursachen, aus denen heraus die Paradeziffern für den Wärmc- verbrauch der eigentlichen Turbine beim Uebcrgang zur Gesamtanlage einen erheblichen Zuschlag er
fahren müssen; der Umweg in der W ärmeausnutzung rechtfertigt diese Unterscheidung gegenüber den Gas
maschinen.
Wird ein Durchschnittsverbrauch von nur 0,0 kg/K W st für Vollbelastung zugrunde gelegt, so muß bei gleicher Durchschnittsbelastung der Einzel
aggregate wie für Gasmaschinen von 7 2 % , einem Durchschnittswirkungsgrad von 6 0 % in den Gas
kesseln und einem Zuschlag für Speisung und Kessel
wechsel von 1 0 % für die d e r a r t e r z e u g te K W st e in e W ä rm e m e n g e v o n 10 000 AVE zur ständigen Verfügung gehalten werden; trotz der großen F ort
schritte des Turbinenbaues ist also die Gaszentrale immer noch in der Lage, aus einer gewissen Gasmenge die doppelte Energiemenge an das Schaltbrett zu senden.
Auch bezüglich der A n la g e k o s te n stellt sich das Bild heute nicht unbedingt so ungünstig für die Gasmaschinenzentrale, wie cs durch Hoff ange
nommen worden ist, der ein Arerhältnis von Dampf zu Gas gleich 1 : 2 in Rechnung setzte. Die M. A.-N.
als Erbauerin beider Systeme rechnet in ihren bis
herigen Areröffentlichungen m it dem Verhältnis 5 : 6 für die beiderseitige Tilgung und Arerzinsung; zurzeit wird ein Verhältnis 140/180 für die P S der betriebs
fertigen Anlagen nicht weit fehlgehen, insbesondere dann, wenn bei den Gasmaschinen vielteilige teure Regelungen vermieden und durch einfache billige
Drosselklappen ersetzt werden, auf deren Möglich
keit und Zweckmäßigkeit ich bereits vor neun Jahren hingewiesen hatte, und die heute m it vollem Erfolg ausgeführt sind.*
Mit diesen Voraussetzungen ergibt sich nun, der bisherigen Anschauung entsprechend, die Ueber- legenheit der Gasmaschinenzentralen gegenüber den Dampfturbinenanlagen, wenn auch nicht in dem Maße, wie vielfach verm utet, und auch nicht für alle vor- kommendon Fälle.
Zunächst muß nämlich zugegeben werden, daß die R e p a r a t u r f r e i h e i t einer Gasmasohincnzcntrale auch heute noch nicht diejenige einer Turbinenanlage erreicht; wenn es auch bei guten Maschinen nicht mehr zu Massenauswechselungen von Zylindern kom m t wie vor Jahren, so ist immerhin im Durch
schnitt die Lebensdauer der Zylinder kleiner als die
jenige der Turbinenlaufräder, und sic kann auch heute noch durch unzweckmäßige Betriebsführung wesentlich stärker geschädigt werden als die letztere.
— Das läßt sich aber in Zahlen ausdrücken und vielleicht am einfachsten durch Annahme eines R e p a r a t u r f o n d s von 2 % für Gaszentralen gegen
über y2 % für Turbinenanlagen; außerdem wird die M a s c h in e n r e s e r v e in Gaszentralen etwas reichlicher gewählt werden müssen, um unter Umstän
den nötige Ersatzarbeiten ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Anlage vernehmen zu können.
D ann muß bei der Gegenüberstellung von Gas- und Dampfzentralen zum Ausdruck kommen, daß bei ersteren die K o s te n f ü r S c h m ie r u n g wesent
lich höher sind als für D am pfturbinen; man wird für D am pfturbinen etwa 0,015 Pf./KAVst einsetzen können, während die Gasmaschinen bei einem Ver
brauch von etwa 1,5 g/P S st ungefähr 0,12 Pf./KAVst für Schmierung erfordern werden.
D am it wären die wichtigsten P unkte für den wirtschaftlichen A'ergleich der beiden Systeme auf
gezählt; wie bereits in der Einleitung erwähnt, ver
spreche ich mir von einer derartig durchgeführten Zergliederung insofern eine allmähliche Klärung der Ansichten, als ich es für durchführbar halte, über je d e n e in z e ln e n dieser P unkte Erhebungen an
zustellen. Sollten sich zu starke Abweichungen er
geben, so ist die weitere Frage zu untersuchen, womit diese Zusammenhängen, ob sie Anspruch auf Berück
sichtigung verdienen oder als A u s n a h m e f ä lle zu betrachten sind.
Der Vergleich selbst muß meinem Dafürhalten nach unter verschiedenen Voraussetzungen durch
geführt werden, die den w e c h s e ln d e n ö r tlic h e n V e r h ä l tn is s e n b e z ü g lic h d es E n e r g ie b e d a r f s möglichst gerecht werden sollen:
a) . . . Der Energiebedarf des AVerkes (Hochöfen, Stahlwerke, Walzwerke) sei ein hoher, und er steige ständig m it neuen Nebenbetrieben, die an die elek
trische Zentrale angeschlossen werden sollen; das Gas ist also für das AArerk ebenso wertvoll wie die
♦ Vgl) St. u. E. l!)09, 24. N ov., S. 1800/1; 1910, 10. Febr., 293/7.
14. August 1913. Uebcr Anlriebs/rrigen in Hüttenwerken. Stahl und Eisen. 1349 Zahlentafel 1. G e g e n ü b e r s t e llu n g v o n G as- u n d T u r b in o n z o n tr a le n .
G aszen tra le T u rb in en ze n tra le
Jahresabgabe...
Betriebsstunden...
Stundendurchschnitt . . DurehsehnittL Belastungder
eingeschalteten Aggregato In B e t r ie b ...
In R eserv e...
G e s a m ta n la g e ...
Ausnutzungd. Gesamtanlagc A nlagekosten ...
Wärmovcrbrauch . . . . Wiirmokostcn (7000 WE - 1,2 P f . ) ...
100 000 000 KWst 87GO 17 250 PSe
72 % 24 000 PSo 3 x 3000 = 37 %
33 000 PSo
r.o ot /o
(je ISO) .« 5 940 000 5000 W E/KW st 0,855 Pf./K W st
100 000 000 KWst 87(50 17 250 PSe
72%
24 000 PSe 2 x 3000 = 25 %
30 000 PSo 57 <yo (je 140) .K 4 200 000
10 000 W E/KW st 1,71 Pf./K W st Amortisation u. Verzinsung
G asreinigung...
S c h m ie r u n g ...
W artung...
R eparaturfonds...
W ärmekosten...
12,5 % = M 742 500 0,05 Pf./K W st „ 50 000 0,12 „ „ „ 120 000 0,1 „ „ „ 100 000
2 % „ 120 000
„ 855 000
12,5% .« 525 000 0,05 Pf./K W st „ 50 000 0,015 „ „ „ 15 000 0,1 „ „ „ 100 000 ;
>/2 % .. 21000 !
„ 1 710 000 ;
Gesamtkosten im Jahr . JC 1 €87 500 .« 2 421 000
Strompreis am Schaltbrett 2,0 Pf./KW st 2.4 Pf./K W st Gleichwertig bei rd. 5,9 „ft/t Kohle.
Kohle und muß u nter Berücksichtigung des W irkungs
grades der Gasfeuerung n a c h d em O r t s p r e i s der Kohle abgerechnet werden. Mit Hoff sei für beide Anlagen der gleiche W ert, 7000 WrE = 1,2 Pfg., zu
grunde gelegt.
Die Gas- und Dampfanlage soll je 100 Mill. K W st jährlich abgeben; für beide sind gleich große Aggre
gate vorgesehen, gleiche Regelfähigkeit, gleiche Be
triebsführung, gleiche Belastungsart aus dem Netz und deshalb auch gleiche Durchschnittsbelastung.
Die Aggregate habe ich in beiden Fällen gleich groß gewählt, um gleich günstige Ausnutzung der Einheiten für die gleichen Belastungsverhältnisse anzudeuten; die D urchschnittsbelastung der parallcl- geschalteten Maschinen habe ich in beiden Fällen zu 7 2 % angenommen, um weder für die Dampf- noch für die Gaszentrale die Ueberlastungsfähigkeit der Aggregate zu stark in Anspruch nehmen zu müssen; und die Anlagen selbst sind als reine Gas- bzw. Dampfzcntralen gedacht, um für die ersteren den ungünstigsten Fall zu erhalten.
Die Ueberlegenheit der Gasmaschincnzentralc, die sich dann aus der Gegenüberstellung in Zahlentafel 1 ergibt, ist also durch die Entwicklung der Dampf
turbine zu einem guten und billigen Einheitstyp kleiner geworden, als sie früher gewesen ist, aber sie ist immer noch so groß, daß eine zahlenmäßige Gleichwertigkeit beider Betriebsarten erst bei einem Kohlenpreis eintritt, der nur in Ausnahme
fällen vorhanden sein dürfte, nämlich bei etwa 5,9 J l/t.
b ) . . . Das gleieheErgebnis ist natürlich vorhanden, wenn angenommen wird, das vorhandene Gas reiche eben für die Gaszentrale aus, aber nur zur H älfte für die Dampfturbincnanlage, und wenn nur jene W ärme
kosten für die letztere berechnet werden, d ie den N e u a u s g a b e n d e s W e rk s f ü r S to c h k o h lo ent
sprechen; auch in die
sem Fall wird erst bei außerordentlich billiger Kohle die wärmetech
nische Ueberlegenheit der Gasmaschine bedeu
tungslos.
c) . . . Der Energie
bedarf des Werkes sei auch bei völligem Aus
bau wesentlich geringer als im vorigen F all; er kann ebenso wie der W indbedarf in rotieren
den Maschinen gedeckt werden, ohne daß der Gasüberschuß aufge
braucht würde; die Möglichkeit der Strom lieferung an fremde Ab
nehmer bestünde eben
sowenig wie die Mög
lichkeit der Gasvenver- tung zu Feuerungszwecken im eigenen Betrieb.
Das Gas ist also, abgesehen von den Reinigungs
kosten, auf «alle Fälle w e it ü b e r d e n B e d a r f h i n a u s im U e b e r s e h n ß vorhanden und als solcher wertlos; die W ärmekosten seien deshalb in b e id e n B ila n z e n g e s tr ic h e n .
U nter solchen Voraussetzungen werden natürlich die wärmetechnischen Vorteile der Gasmaschinen völlig belanglos, und die Turbinenzentrale ist der Gaszcntralo zweifellos wirtschaftlich überlegen; aber solche Verhält
nisse werden zu den seltenen Ausnahmen gehören. — An diesem allgemeinen Ergebnis einer Gegen
überstellung von Gas- und Dampfbetrieb in H ü tte n zentralen wird auch das Auftreten einer neuen Gas
feuerung, der B o n e- F e u e r u n g*, nur wenig zu ändern vermögen, trotzdem sie einen Kessel Wirkungsgrad von 95 % sichern soll; da diese Feuerung im Anschluß an den Hoffschen Vortrag erwähnt worden ist, so sei auch sie in den Rahmen der gegenwärtigen B etrach
tungen einbezogen.
Vor allen Dingen ist daran zu erinnern, daß die Bone-Feuerung eine G a s f e u e r u n g ist und für das Ausgangsmaterial Kohle eine Gaserzeugeranlage be
nötigt, deren Verluste zusammen m it dem der Feue
rung denjenigen gewöhnlicher Kesselanlagen ziemlich nahe kommen werden, während auf der anderen Seite die Anlagekosten der Bone-Kesscl und ihrer Gas
erzeuger diejenigen der üblichen Kesselbatterien er
heblich übersteigen dürften; das Gegenteil ist bis heute noch nicht nachgewiesen.
F ü r die V e r w e n d u n g v o n G ic h tg a s e n könnten die Bone-Kessel allerdings die heute üblichen über
treffen, aber ihrer Benutzung steht anscheinend die Eigenart der neuen Feuerung im Wege, daß bei ihr die einzelnen Feuerröhren durch feuerfestes Material
* Vgl. St. u. E. 1911, 3. Aug., S. 1272: 1912, 4. Juli, S. 1095; 1913, 10. Apr., S. 593; 29. Mai, S. 910.
1350 Stahl und Eisen. Ueber den körnigen Perlit und seine Bedeutung. 33. Jahrg. Nr. 33.
von Haselnußgrößc und vielleicht darunter, v e r s t o p f t sind. Ich neige zu der Ansicht, daß die un- verbrcnnbaren Fremdkörper der Gichtgase je nach dem Reinigungsgrad nach längerer oder kürzerer Be- triebszeit d ie D u r c h g a n g s q u c r s e h n i t t e d e r R o h r f ü llu n g v e r s e tz e n w ü rd e n ; auch hier ist der Beweis des Gegenteils noch nicht erbracht worden.
E rst wenn der Nachweis gelingen sollte, daß diese m it Absicht verstopften Feuerrohre den Rest der in gereinigten Gichtgasen noch vorhandenen Verun
reinigungen ebenso zu verarbeiten vermögen wie die heute üblichen Kcsselsystcme, und daß die Betriebs
sicherheit ebenfalls auf gleicher Höhe gehalten werden kann, erst dann verschiebt sich das wirtschaftliche Verhältnis zwischen Gasmaschinen und Dampf
turbinen zugunsten der letzteren; schon bei einem normalen Kohlenpreis von 12 Jl / t würden beide Be
triebsarten zahlenmäßig gleichwertig, die Turbinen
anlage aber betriebstechnisch einfacher und sicherer.
(Schluß folgt.)
U eber den körnigen Perlit und seine Bedeutung für die Wärmebehandlung des Stahls.
Von Dozent H. H a n o m a n n und F r. M o ra w c in Charlottenburg.
(Hierzu Tafel 24.)
|\ J a c h d c m zuerst S te a d * ein Stück Stahl bc- ' schrieben hatte, in dem freier Zem entit neben F errit ohne Perlit vorkam, stellte L ange** fest, daß entgegen der damals herrschenden Theorie im ausgeglühten Stahlguß freier Zementit zusammen m it F errit beinahe regelmäßig auftretc, und zwar dann, wenn die Stücke besonders langsam abgekühlt waren. E r prüfte die mechanischen Eigenschaften von Stählen solches Gefüges und fand hohe Dehnung, K ontraktion, Biegsamkeit und E lastizität bei etwas verminderter Festigkeit. O s m o n d f reihte diese Beobachtung der Theorie des Zustandsdiagrammes ein. Zwischen dem gleichzeitigen Auftreten von freiem Zementit und F errit einerseits und dem Nebencinanderbestehen von Karbid und Eisen im Perlit anderseits bestehe kein „physikalisch
chemischer“ , sondern nur ein Unterschied der Gefügebildung. Im lamellaren Perlit herrsche noch nicht „strukturelles Gleichgewicht“ ; dieses sei erst erreicht, wenn P'errit in Körnern m it außerhalb der Körner liegendem Zementit auftrete. W ir folgern aus dieser Auffassung, daß die jetzt oft angewandte Bezeichnung „körniger Perlit“ j f für das strukturelle Gleichgewicht von Zementit und F errit passend ge
wählt ist, nur darf dabei nicht vergessen werden, daß das Mengenverhältnis von Karbid und Eisen im „lamellaren P erlit“ theoretisch gleichbleibend und praktisch wenig schwankend ist, im „körnigen P erlit“ dagegen je nach seiner E ntstehungsart und dem Gesaintkohlcnstoffgehalt des Stückes sehr ver
schieden sein kann, G o e re n s § fand, daß der lamel
lare Perlit durch stundenlanges Glühen dicht unter
halb Ar, in körnigen übergehe. E r vergleicht die Erscheinung m it der Absonderung größerer Ocl- tropfen aus einer Feinmischung von Ocl und Wasser.
Wie das Oel, sei auch der Zementit bestrebt, sich zu größeren Körnern zusammenzuziehen. B o n e-
* The Metallographist 1898, S. 329.
** The Mctallographist 1903, S. 9.
f Revue de Métallurgie 1904, S. 349.
f f B e n e d ic k s : Dissertation 1904, S. 10.
§ Metallurgie 1907, 23. März, S. 182. Vgl. auch Einfüh
rung in die Metallographie Willi. Knapp, Halle a. S., 1900.
d ie k s * m achte auf eine Zwischenstufe zwi
schen lamellarem und körnigem Perlit aufmerk
sam, die er als „Perlschnurperlit“ bezeichnet.
B e la iew * * beschäftigte sich sehr eingehend mit dem strukturellen Gleichgewicht von F errit und Zem entit; cs entstehe am leichtesten, wenn über
schüssiger F errit oder Zem entit zugegen sei, am lang
samsten im eutektoiden Stahl. Seine ausgedehnten Untersuchungen über den altpersischen und altindi
schen D am aststahl, dessen Herstellung noch immer nicht offenkundig ist, und dessen Eigenschaften die des besten Gußstahles noch übertreffen sollen, führten zu dem Ergebnis, daß der D am ast den Zem entit nur strukturfrei und teilweise in großen, beinahe m it dem Auge sichtbaren Körnern enthält. Endlich zeigte I s c h e w s k y ,f daß wiederholtes, aufeinanderfolgendes, geringes Ueber- und Unterschreiten von A, die S truktur des körnigen Perlites hervorbringe.
Dnrch alle diese Arbeiten ist auf das Gcfiigo des körnigen Perlits und seinen Einfluß auf die mechani
schen Eigenschaften hingewiesen, dennoch aber wird noch vielfach das Auftreten des körnigen Perlits und seine W irkung bei der W ärmebehandlung von S tahl kaum beachtet. Daher sollen im folgenden einige im metallographischeu Laboratorium der Kgl.
Technischen Hochschule in Berlin durchgeführte Gliihvcrsuchc und mechanische Prüfungen mitgeteilt und die Eigenschaften des körnigen Perlits be
sprochen werden.
B e d in g u n g e n f ü r d ie E n t s t e h u n g k ö r n ig e n P e r l i t s .
Der lamellare Perlit besteht aus zahlreichen Gruppen zusammengehöriger Lamellen. In jeder Gruppe, jedem „K orne“ des Perlites sind die La
mellen gleichartig nach Richtung und F o rm ff. Daraus folgt, daß auch bei der Bildung der Lamellen eines
* Metallurgie 1909, 8, Sept., S. 507.
** Dissertation St. Petersburg 1909. Metallurgie 1911, S. 099.
t Metallurgie 1911, 22." Nov., S. 701. St. u. E. 1911, 31. Aug., S. 1428.
f t Vgl. B ela icx v , St. u. E. 1912, 1. Aug., S. 1274.
14. August 1013. Ueber den hornigen Perlit und, seine Bedeutung. Stuhl und Eisen. 1351 lvorncs ein ursächlicher Zusammenhang bestanden
haben muß. Am einfachsten wird man sich den Vor
gang bei Entstehung der Lamellen so denken, daß je von den gleichartigen Lamellen eine zuerst ent
standen ist. Durch ihre Ausscheidung, z. B. die einer Zemcntitlamelle, wurde der unm ittelbar benachbarte Teil der festen Lösung an F errit übersättigt, so daß sich nun gleichartige Ferritlam ellen bildeten. Diese riefen ihrerseits wieder die Bildung von Zementit- lamellcn hervor. Voraussetzung für diesen Vorgang ist, daß vor der E ntstehung der ersten Lamelle eine gewisse U nterkühlung eingetreten ist, denn sonst hätte diese nicht von vornherein in merklicher Größe auskristallisieren können.
T ritt keine merkliche Unterkühlung ein, so wird sich die F errit- und Zem entit-Kristallisation anders abspielen. Die ersten entstehenden Zem cntitkerne sind kleiner, auch ist genügend Zeit vorhanden, daß sich zahlreichere Zementitkerne bilden, und jeder dieser Kerne wächst für sich. Das Ergebnis ist der körnige Perlit. E r enthält lauter einzelne, in F errit eingebettete Zementitkügelehen. Durch einen Ver
such m ußte sich unschwer feststellen lassen, bei wel
chen Abkühlungsgeschwindigkeiten lamellarer oder körniger Perlit entsteht.
Zu diesem Zwecke wurde ein Porzellanrohr m it dem einen Ende in einen auf 900 0 C erhitzten Heräus- Ofen geschoben, während das andere Ende aus dem Ofen hcrausragte und deshalb nahezu kalt blieb.
In dieses Porzellanrohr wurde ein gleichlangcs eisernes Bohr gelegt. Nachdem sich in dem eisernen Rohre ein gleichbleibender Tem peraturabfall einge
stellt h atte, wurden kleine Stahlstücke von 0 ,80%
Kohlenstoffgehalt m it verschiedenen Geschwindig
keiten an dünnen D rähten aus dem glühenden Teil des Rohres langsam in das kältere äußere Ende ge
zogen. Nach dem Abkühlen wurde das Gefüge unter
sucht; für jede Geschwindigkeit wurde eine neue Probe genommen. Es zeigte sich, daß ausschließlich körniger Perlit au ftrat, wenn der P u n k t Ar, m it einer Ab
kühlungsgeschwindigkeit von zwei Minuten für den Grad oder noch langsamer überschritten wurde.
Bei schnellerem Ueberschreiten des kritischen Punktes wurden Uebergänge zwischen lamellarem und körni
gem Perlit erhalten. Wenn m an die Probe an der Luft abkühlen ließ, zeigte sich nu r lamellarer Perlit.*
Bei geringerem, insbesondere aber bei höherem Kohlenstoffgehalt bildet sich der körnige Perlit leichter, denn der dann schon vor E in tritt von Ar, im Gefüge enthaltene F errit bzw. Zementit gibt Anreiz zur weiteren Bildung einzelner F errit- bzw.
Zementitkristalle. Bei Kohlenstoffgehalten von 1,3% und m ehr ist diese W irkung so ausgeprägt, daß man lamellaren Perlit nu r durch einen K unst
griff — Erhitzen über Acs m it nachfolgender L uft
kühlung, also Ueberhitzung des Materials — erhalten kann. Der körnige P erlit ist für derartiges Material nach einfachem Ausglühen das regelmäßige Ge-
* Vorstehende Versuche und die Zerreißversuche (Zahlentafei 1) wurden von C. ß . N e h l s durchgeführt.
fiigcbild. Abb. 1 zeigt das Gefüge eines gewalzten Stahles von 1,33 % Kohlenstoffgehalt, Abb. 2 zeigt eine in einem großen Ueberschuß von F errit liegende Zementitstelle aus einem Stück Temperstahl.
Wenn m an perlitische Stücke kurze Zeit ein wenig über Ae, erhitzt und dann abschreckt, so beobachtet m an in der abgeschreckten festen Lösung meist zahlreiche, noch ungelöste Zementitkügelehen. Die Grundfläche h a t dann das als „H ardenit“ bezeichncte Gefüge.* Eigenartigerweise löst sich auch normal ausgebildeter Perlit bei Ueberschreiten von Ac, nicht sogleich restlos auf.** Die ungelöst gebliebenen Zc- m entitkürner wirken natürlich bei W iederabkühlung unter Ar, im pfend; zugleich wachsen sie, da sich neuer Zem entit an sie ansetzt. Ihre Größe und H äu
figkeit wird sich daher bei wiederholtem Ueber- und U nterschreiten von A, mehren, so daß dann nicht m ehr lamellarer, sondern körniger Perlit aueh bei Luftkühlung entstehen kann.
Eine langsame, allmähliche Abschcidung von Zementitkügelehen aus der festen Lösung tr itt aueh dann ein, wenn abgeschreckter Stahl auf Tempera
turen zwischen 500° und 700° C angelasscn wird.
Daher beobachtet man hier stets körnigen, niemals lamellaren Perlit. Zcmcntitlamellen können in solchem „A nlaßperlit“ nur auftreten, wenn sie bereits vor dem Anlassen als Bestandteile des abgeschrecktcn Stahles vorhanden gewesen waren. Feinkörniger Anlaßperlit findet sich als regelmäßiger Bestandteil in vielen vergüteten Stählen und ist dann bek an n t
lich durch hohe Festigkeit und E lastizität aus
gezeichnet.
In den bisher genannten Fällen entstand kör
niger Perlit durch allmähliche Absonderung von Zementitkügelehen aus der festen Lösung. E r entsteht ferner, wie bereits erwähnt, durch Um
wandlung des lamellaren Perlits infolge lang- dauernden Glühens in Tem peraturen dicht unterhalb Ar,. Lange und dünne Zemcntitlamellen sind in Rotglut nicht dauernd beständig, sondern teilen sich in viele einzelne Körner. Am besten beobachtet m an dies an den übermäßig langen, dünnen, geraden Zementitiamcllen hochgekohlten, überhitzten, ab
geschreckten Stahles beim Anlassen.! Im lamellaren P erlit tr itt die Teilung der Zementitiamcllen bei längerem Glühen in Tem peraturen unterhalb Ac, ein, natürlich um so schneller, je höher die Tempe
ra tu r ist. D a Lamellen desselben Perlitkornes ähnlich gebaut sind, werden sie sich auch an en t
sprechenden Stellen zerteilen. So können gleich
laufende Schnüre von Zementitkügelehen entstehen, wie sie Bencdicks als „Perlschnurperlit“ bezeichncte und im grauen Roheisen beobachtete, wo infolge des höheren Siliziumgehaltes der P u n k t A r, erhöht und deshalb die Lamellenentwicklung besonders regelmäßig ist. Die entstandenen kleinen Zementit-
* Vgl. St. u. E. 1912, 22. Aug., S. 1403.
** Vgl. aueh I s c h e w s k y : St. u. E. 1911, 31. Aug., S. 1428.
f Vgl. St. u. E. 1912, 22. Aug., Abb. 1Ü, Tafel 34.
1352 Stahl und Eisen. Ueber den körnigen Perlit und seine Bedeutung. 33. Jahrg. Nr. 33.
teilclien streben, wohl infolge Oberflächenspannung, runde Form anzunehmen. Endlich wirkt die „E in
formung“ , die kleineren Teile aufzehrend und die größeren zum Wachsen bringend.
Diese E ntstehung des körnigen Perlits aus dem lamellaren wird am besten durch Schliffbilder dar
gestellt: Abb. 3 stam m t von einem Stück eutektoiden Stahles, der 6 st bei 685° C glühend gehalten worden war. E s enthält einzelne Stufen der Umwandlung nebeneinander: man sieht unveränderte, in Reihen aufgerissene und bereits verdickte Lamellen, außerdem Körner, deren lamellare H erkunft nicht m ehr er
kennbar ist. Abb. 4 zeigt eine andere in der Um
wandlung weiter vorgeschrittene Probe. Hier sind nu r noch Andeutungen von Lamellen zu sehen.
Abb. 5 gibt das Gefüge eines Stückes graphithaltigen Kohlenstoffeisens wieder, das 51 st bei 6700 bis 690 °C geglüht wurde. Graphit ist in F errit gelagert, da
zwischen befinden sich große Zementitf lachen. Das Stück enthält keine Spur lamellaren Perlits. Uebrigens ist das ifebeneinanderbestehen von Graphit, Ferrit und Zementit trotz langdauernden Glühens vom Standpunkte der Phasenregel interessant. Die Probe Abb. 6 h atte folgende Analyse: 0,49 % C, 0,30 % Si, 0,63 % Mn, 0,02 % P, 0,04 % S. Sie wurde zunächst im Vakuum auf 900 0 C erhitzt, dann auf 675 0 C abgekühlt und hier 17 st glühend gehalten. Nach Abkühlung und Untersuchung wurde sie nochmals 16 st bei 685 0 C glühend gehalten. Danach h atte sie das in Abb. 6 wiedergegebene Gefügeaussehen.
Die nämliche Probe wurde darauf in einem für diesen Zweck gewickelten elektrischen Platindrahtofen un
unterbrochen 1062 st (44 Tage und 6 Stunden) weiter bei 6 8 5 0 C geglüht, wobei sie zum Schutze vor Oxydation in eine Röhre aus schwersclunelz- barem Glase eingeschmolzen war. Abb. 7 zeigt das Kleingefüge nach dieser langen Glühdauer. Beide Lichtbilder sind m it N atrium pikrat geätzt, wodurch der Zementit dunkel gefärbt wird. Das Auftreten größerer Zementittcilchen am Rande der Perlitfelder wird dadurch erklärt, daß die feste Lösung vor der Perlitbildung hier durch die Auskristallisation des Ferrits am kohlenstoffreichsten war. Ferner h a t der in großen Bändern ausgeschiedene Ferrit auf den am Rande der Perlitfelder sitzenden F errit einformend gewirkt und ihn zum Ankristallisieren veranlaßt, so daß auch dadurch der Zementit dort angereichcrt wurde. Das 33stündige Glühen h at bereits die Teilung der meisten Perlitlamellen bewirkt; immerhin zeigen die Perlitfelder in Abb. 6 noch an vielen Stellen lamellaren Aufbau. Dagegen sind nach 1062 Stunden Glühdauer alle Lamellen verschwunden. Abb. 7 zeigt nur noch Zementitkörner. In jedem Schliff wurden nun an neun Stellen, nämlich je drei am Rande, zwischen Rand und Mitte und in der Mitte liegend, die Zementitkörner in dem nämlichen Gesichtsfeldausschnitt bei einer 450fachen Ver
größerung ausgezählt. E s ergab sich, daß die 1062 Stunden geglühte Probe eine um etwa zwei Drittel
Zalilentafcl 1. Z o r r c i U v e r s u e he.
Nr.
Bc- Handlung
Festigkeit kg/qmm
SHeß- grenze kg/qmm
Dehnung
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Quer- 1 Schnitts- ; v cn n in ile-!
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0 ,2 1 0 ,2 1 0 , 2 4 0 , 3 2 ; 0 ,2 2 0 , 2 2 0 .3 1 0 , 2 9 ! 0 ,2 9 10
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7 6 7 8 . 5 7 8 7 8
4 6 4 6 4 6 4 6
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0 , 4 0 0 ,3 7 0 ,3 7 0 , 3 4 14
15 16 17
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7 4 7 4 7 5 7 5
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4 7 4 5 , 5 4 6 4 6 4 6
21 2 0 2 0 . 5 2 1 . 5 2 0 . 5
0 , 3 8 0 , 3 8 ; 0 , 4 0 0 , 3 9 0 , 3 8 2 3
; 2 4 2 5 1 2 6 1 2 7
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<■* § 7 3 7 3 7 1 7 0 7 1
4 7 4 7 4 7 4 5 4 6 , 5
21 2 3 21 2 0 1 9
0 , 3 8 0 , 3 8 0 , 3 8 0 , 3 8 0 , 3 8 1 2 8
. 2 9 3 0 31 i 3 2
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4 5 4 5 4 5 4 5 4 5
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0 , 3 8 0 , 4 0 0 , 4 0 0 , 3 8 0 , 3 9
geringere Zahl einzelner Zem entitkörner enthielt.
Das Gefüge ist, wie der Augenschein lehrt, lockerer, die einzelnen Zem entitkörner sind größer geworden.
(Nebenbei beweist die Veränderung, daß eine gewisse Löslichkeit des Zementits im a-Eisen besteht, sonst hätten die kleinsten Zementittcilchen nicht in Lösung gehen und an die größeren ankristallisieren können.)
Ein Ucberblick über das bisher Mitgeteilte lehrt, daß körniger Perlit auf vier A rten entstehen kann, nämlich:
a) durch sehr langsames Ueberschreiten von Ar, bei der Abkühlung,
b) durch wiederholtes Ueber- und Unterschreiten von Ai,
c) durch Anlassen abgeschrockten Stahles auf 650 bis 700 0 C ohne Ueberschreiten von Aclt d) durch langes Glühen des lamellaren Perlits in
Temperaturen nahe unterhalb Ac,.
„STAHL UND E IS E N “ 1913, Nr. 33.
Tafel 24.
§ S |t|p S p f e
s * y j s • v
A bbildung 3. E u te k to id c r S tah l.
6
st b e i 6S5" C geglüht, U eb er- A b b ild u n g 4. K ö rn ig er P c rlit m it e in ig e n U eb errcste ng iin g e von la m ellarem zu k ö rn ig e m P e r lit. von L am ellen .
2)r.=3ng. H . H a n e m a n n und Fr. M o r a w e : U e b e r den körnigen Perlit und se in e B e d e u tu n g für die W ärm ebehan dlu ng d e s Stahls.
A bbildung 1. G efüge ein es S tah ls m it 1 ,3 3 % Z e m e n titk ö rn e r in F e rrit.
A b b ild u n g 2. T e m p e rstah l. Z e m cn tlt-In sc l in F e rrit.
X 1700 X 420
X 1500 X 420
6- \ ;■
x soo
A b b ild u n g 5. K o h len sto ffeiseh . 51 s t b ei 070
0
C g eg lü h t.G rap h it in F e r r it g e la g e rt, Zcm cntitÜ iichcii.
X 540
X 510
A b b ild u n g 0. S tah l m it 0 ,4 9 % C, 0 ,3 0 % Sl, 0,0 3 % Mn. Xaeh A b k ü h lu n g von 9 0 0 u G 17 st bei 075 °. C g eg lü h t, abg ek ü h lt a u f 0.85° C e rh itz t u n d 16 s t g eg lü h t. L a m e lla re r u nd k ö rn ig e r P e r lit. Die P e rlitfe ld e r sin d v on g rö ß e re n Z c m cn tltk ö rn crn
e in g e fa ß t.
A b b ild u n g 7. P ro b e A b b ild u n g 0 w eitere 1002 s t bei G85° C . A b b ild u n g
8
. S chliff d u rch d as K alib er e in e s d eu tsc h eng eg lü h t. K ö rn ig e r P e rlit. Z lch eisen s.
X 300
A b b ild u n g 9. P ro b e A bb ild u n g
8
s tä r k e re r V e rg rö ß eru n g .
14. August 1913. Ueber den körnigen Perlit und seine Bedeutung. Stalil und Eisen. 1353
M e ch a n isch e E i g e n s c h a f t e n d es k ö r n ig e n P e r l i t s .
Da mittels des unter d) genannten Verfall rens durch Anwendung verschieden langer Glühdauer im Laboratorium am einfachsten körniger Perlit bestimmter Ausbildung zu erhalten ist, wurden die
wie die folgenden von S ip f.^ u g . Fr. M o ra w e im hiesigen Laboratorium ausgeführten Versuche zeigen.
Entsprechend dem bei der D rahtprüfung üblichen Verfahren wurden die R undstäbe ungekerbt gebogen.
Die Proben wurden zwischen zwei eisernen Backen, die u nter W inkeln von 30 °, 60 0 und 90 0 m it An
schlägen versehen waren, in den Schraubstock ge- Zahlentafel 2. B i e g e v o r s u e h o a n a u s g e g l ü h t e n u n d l u f t g e k ü h l t e n R u n d d r ä h t e n
v o n 5 mm D u r c h m e s s e r .
K ohlen- B icgew lnkcl :I0 0 B iegew inkel 60 0 B iegew inkel 90 0
Behandlung stoiT- B iegezahl B iegezahl B icg ezah l
g e h a lt V ersuch
'S V ersuch ■3 V ersuch
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meisten Proben für die beabsichtigten Fcstigkeits- und Biegeprüfungen nach diesem Verfahren herge
stellt. Die Prüfungen wurden an gezogenem S tahl
draht aus Kohlenstoffstahl annähernd eutektoider Zu
sammensetzung von 5 mm Durchmesser vorgenommeii.
Das Ausglühen geschah zum Teil im Vakuum, zum Teil im geschlossenen Porzel
lanrohr. Die Ergebnisse der Zerreißversuche sind in Zahlentafel 1 enthal
ten. Die Proben für Ver
such 15 bis 42 wurden ge
meinsam zum Glühen in den Ofen gebracht. D ann wurden jedesmal nach Ver
lauf einer Stunde fünf Proben aus dem Ofen ge
nommen und an der Luft abgekühlt.
Die Werte zeigen, daß die Zerreißfestigkeit durch ein die Bildung von kör
nigem Perlit bewirkendes Glühen ausnahmslos erheb
lich abnimmt. Auffallend
ist auch der starke Abfall der Fließgrenzc und die Erhöhung der Querzusammenziehung bei allen Proben. Afit der Aenderung der P erlitstru k tu r ist eine durchgreifende Aenderung aller Festigkeitseigen
schaften verbunden: der Stahl ist weniger fest und weniger elastisch, aber zäher geworden.
Nicht weniger deutlich kom m t die Aenderung des Materials bei B i e g e v e r s u c h e n zum Ausdruck,
X X X I i i . 3:l
spannt und dann m ittels eines als Hebel dienenden Rohres von H and langsam und gleichmäßig hin und her gebogen. Jede Bewegung von einem Anschlag zum ändern wurde als eine Biegung gezählt. Die so gewonnenen Ergebnisse sind in den Zahlentafeln 2 und 3 wiedergegeben. Um etwaige Ungleichmäßig
keiten des Anlieferungszustandes auszugleichen, wur
den alle Proben zunächst so geglüht, daß sie lamel
laren P erlit enthielten (vgl. Zahlentafel 2). Das bei den Proben von 0,20 bis 1,15 % Kohlenstoff zur Erzeugung lamellaren Perlits angewandte Ausglühen bei 900 0 C m it nachfolgendem Abkühlen im Heräus- Ofen genügte bei den über 1 ,2 2 % Kohlenstoff ent
haltenden Proben nicht. Diese m ußten auf 10500 C 173
Zahlentafel 3. B i e g e v e r s u c h e a n w e i c h g e g l ü h t e n R u n d d r ä h t e n v o n f> mm D u r c h m e s s e r .
Behänd-i lung
B iegew inkel 30
0
B iegew inkel GO° B iegew inkel 9 0 ° Kohlenstoff-g e h a lt
B iegezalil B icgczahl Biegezahl
V ersuch V ersuch _ Versuch
__
% 111
111 5 I I I III...Jl I II I I I
0,20 80 75 85 80 41 34 33 36 43 30 32 35
0,34 67 72 04 68 30 32 30 30 27 23 33 27
0,44 57 01 67 61 30 27 27 27 37 23 21 22
0,50 49 50 50 56 23 24 21 23 19 22 20 21
0,05 54 53 52 53 21 20 25 22 13 20 20 20
0,99 19 24 21 21 9 8 7 8 0 7 7 7
1,15 19 18 22 19 3% 7 5% 5% 7 6 4 5
1,22 4 10 10 10 5% 4% 5 5 2 % 4% 3% 4
R33 4 0 5 5 4 3% 4 4 2 % 2 4 3
1,45 8 7 7% 7% 3% 3 3 3 2 2 2 2
1,50 60 48 41 49 17 27 22 22 18 16% 22 19
