Die Geschichte des Eisens, Band 10: Das 19. Jahrhundert von 1860 bis zum Schluss, Teil 2 E-Book

Dr. Ludwig Beck

• Herausgeber: Jazzybee Verlag
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Die Geschichte des Eisens
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 779

Beschreibung

Während nur zu viele Bücher erscheinen, die das nicht wirklich bieten, was der Titel erwarten lässt, haben wir es hier mit einem Werke zu tun, welches unendlich viel mehr gibt, als sein Name verspricht. Wird auch aus der "Geschichte des Eisens " keine allgemeine Kulturgeschichte, so veranlasst doch die Bedeutung und vielseitige Verwendung dieses Metalls den Verfasser zu einer Darstellung, die alle Teile der materiellen Kultur umfasst oder wenigstens berührt. Der allgemeine Wert des Gesamtwerkes ist vielleicht noch viel mehr ein historischer als ein technischer. Der Verfasser ist zwar von Hause aus Techniker und weist in seiner Einleitung mit Bescheidenheit darauf hin, dass man von ihm nicht das erwarten dürfe, was der Geschichtsforscher leiste, er zeigt aber bald darauf durch eine treffliche Bemerkung, dass ihm zum Historiker nichts fehlt, als vielleicht die akademische Qualifikation, und dass viele Männer vom Fach von ihm noch lernen können. Einen bedeutungsvollen Satz, den Beck durch das ganze Werk hindurch mit seltener Belesenheit, großem Fleiß und geschickter Kombinationsgabe befolgt und durchführt, kann man hier wörtlich anführen: "Es will uns vielmehr bedünken, als ob bei unserer Geschichtsschreibung dem biographischen Element gemeiniglich eine zu große Bedeutung eingeräumt würde, während die mechanischen Bedingungen der menschlichen Entwicklung, unter denen die Fortschritte der Technik, vor allem die der Eisentechnik eine hervorragende Rolle einnehmen, zu wenig Berücksichtigung fänden. " Dieser Gedanke wird sich ja wohl bei der wachsenden kulturgeschichtlichen Forschung immer mehr Bahnbrechen, und Beck hat jedenfalls das Verdienst, in seiner Geschichte des Eisens gezeigt zu haben, wie dankbar und erfolgreich das Betreten dieses Weges ist, wenn sich mit sachlicher, hier technischer, Kenntnis historischer Sinn und fleißiges Quellenstudium vereinigen. Die Schwierigkeiten, die sich einer solchen ersten Arbeit, denn eine Geschichte des Eisens hat es bis jetzt nicht gegeben, entgegenstellen, hat Beck in überraschender Weise überwunden. Die zerstreuten Quellen historischen, philologischen, archäologischen, auch poetischen Charakters, sind mit staunenswertem Fleiß gesammelt und gut verwertet. Dies ist Band neun von zehn und behandelt das 19. Jahrhundert ab 1860 (Teil 1). Der Band ist durchgängig illustriert und wurde so überarbeitet, dass die wichtigsten Begriffe und Wörter der heutigen Rechtschreibung entsprechen.

Leseprobe

Die Geschichte des Eisens

Band 10: Das 19. Jahrhundert von 1860 bis zum Schluss, Teil 2

DR. LUDWIG BECK

Die Geschichte des Eisens, Band 10, Dr. Ludwig Beck

Jazzybee Verlag Jürgen Beck

86450 Altenmünster, Loschberg 9

Deutschland

ISBN: 9783849662042

Quelle: Beck, Ludwig: Die Geschichte des Eisens. Bd. 5: Das XIX. Jahrhundert von 1860 bis zum Schluss. Braunschweig, 1903, S. VI. In: Deutsches Textarchiv <https://www.deutschestextarchiv.de/beck_eisen05_1903/12>, abgerufen am 01.04.2022. Der Text wurde lizenziert unter der Creative Commons-Lizenz CC-BY-SA-4.0. Näheres zur Lizenz und zur Weiterverwendung der darunter lizenzierten Werke unter https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de. Der Originaltext aus o.a. Quelle wurde so weit angepasst, dass wichtige Begriffe und Wörter der Rechtschreibung des Jahres 2022 entsprechen. Etwaige Seitenverweise beziehen sich auf die Originalausgabe und stimmen in aller Regel nicht mit der vorliegenden Edition überein.

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INHALT:

Die indirekte Eisenbereitung.1

Vorarbeiten.1

Das Frischen im offenen Herd.9

Der Puddelprozess oder das Flammofenfrischen.12

Zeitdauer einer gewöhnlichen Charge im Pernotofen zu St. Chammond.22

Das Flusseisen.35

Weitere Entwicklung des  Windfrischens von 1880 bis 1899.83

Die Kleinbessemerei.83

Fortschritte des Bessemer-  und Thomasprozesses seit 1881.91

Fortschritte der  Herdflussstahlbereitung seit 1870.109

Zement- und Tiegelgussstahl.143

Die Verwendung des Eisens.161

Die Formgebung.166

Der Stahlguss.166

Blasenfreier Guss.166

Die chemischen Mittel zur  Erzeugung dichter Stahlgüsse. 171

Stahlformguss.180

Die mechanische Formgebung.183

Die Presshämmer.192

Die Walzwerke.197

Eisenbahnschienen und -schwellen.225

Blechfabrikation.233

Panzerplattenwalzwerk.255

Die Drahtfabrikation.262

Hilfsmaschinen für den Walzwerksbetrieb.270

Die Geschichte des Eisens  in den einzelnen Ländern.288

Allgemeines.288

Großbritannien.291

Deutschland (mit Luxemburg).347

Frankreich.393

Belgien.406

Österreich-Ungarn.415

Schweden.441

Russland.453

Italien.466

Spanien.473

Die übrigen Länder Europas.478

Die Vereinigten Staaten von Nordamerika.486

Die übrigen Staaten Amerikas.524

Asien.530

Afrika.540

Australien.542

Ein Schlusswort543

Die indirekte Eisenbereitung.

Vorarbeiten.

Das indirekte Verfahren, das Verschmelzen der Erze zu Roheisen und die Umwandlung des letzteren in Schmiedeeisen und Stahl, ist immer noch das unbedingt herrschende. Auf die Entwicklung desselben in den letzten 30 Jahren haben die Fortschritte der Flusseisengewinnung, besonders die Erfindung des Thomasprozesses Ende der siebziger Jahre den größten Einfluss geübt. Die Frage der Entphosphorung des Roheisens stand für die immer wichtiger werdende Flusseisenbereitung im Mittelpunkt des Interesses. Da die meisten Eisenerze phosphorhaltig sind, so war das meiste Roheisen für die Flusseisenerzeugung nach dem damals allein bekannten sauren Verfahren unbrauchbar. Die Abscheidung des Phosphors war demnach das Problem der Zukunft. Dieses durch Aufbereitung der Erze vor dem Schmelzen zu bewirken, hatte nur in vereinzelten Fällen teilweisen Erfolg gehabt; in den meisten Fällen, namentlich wenn der Phosphor gleichmäßig im Erz verteilt war, bot dieser Weg keine Aussicht auf Erreichung des Ziels. Die Abscheidung im Hochofen zu bewirken, war umso weniger möglich, als der Hochofenbetrieb Steigerung der Produktion durch Verwendung hocherhitzten Windes, also sehr hohe Schmelzhitze erstrebte, wobei fast aller Phosphor in das Eisen ging. Da sich die direkte Eisengewinnung trotz aller Bemühungen als unökonomisch erwies, so erhob sich die Frage, ob es möglich sei, die Entphosphorung bei dem flüssigen Roheisen durch ein Reinigungsverfahren vor dem eigentlichen Frischprozess zu bewirken. Diese Lösung galt vor der Erfindung von Thomas und Gilchrist als die wahrscheinlichste.

Auf diesem Wege suchten deshalb die meisten Metallurgen in den siebziger Jahren dieses Ziel zu erreichen und es wurde eine Reihe von Vorschlägen und Erfindungen für eine Reinigung des Roheisens in erster Linie von Phosphor, dann auch von Schwefel gemacht. Wir können dieselben zur besseren Übersicht einteilen in Verfahren, welche die Reinigung des Roheisens im allgemeinen bezwecken, und in die besonderen Entphosphorungs- und Entschweflungsmethoden.

Die allgemeinen Reinigungsverfahren lehnen sich zum Teil an den früheren Feinprozess an, andere erinnern mehr an den Rennprozess, wie z. B. das bereits erwähnte Verfahren von Ellershausen, andere erstreben die Reinigung durch chemische Mittel oder Zuschläge. Letztere Art war die 1870 von J. E. Sherman in England vorgeschlagene Reinigung mittels Jod durch Zusatz kleiner Mengen von Jodkalium (E. P. vom 25. Juli 1870), die aber viel zu teuer war.

Praktischer war das 1870 von Henderson angewendete Reinigungsverfahren durch Einmengen von feingepulvertem und gut gemischtem Eisenerz und Flussspat in das flüssige Roheisen (Am. Pat. Nr. 347349). Es geschah dies in der Weise, dass man das Pulver ¼ bis ⅜ Zoll hoch auf einer gusseisernen Schale ausbreitete und das flüssige Roheisen etwa 1 Zoll hoch darüber laufen ließ. Es erfolgte ein Aufkochen, das etwa fünf Minuten dauerte. Das gefeinte Eisen war von Silizium und Phosphor so frei, wie Schmiedeeisen. Dieses Material wurde dann bei Pittsburgh, wo Henderson sein Verfahren ausführte, im Puddelofen weiter verarbeitet und lieferte ein sehr reines Stabeisen. Nachfolgende Analysen beweisen die fortschreitende Reinigung:

 C. M. Tessié du Motay glaubte das Verfahren zu verbessern, indem er das Roheisen im Flammofen einschmolz, hierauf Flussspat und alkalische Chloride und Nitrate einrührte. Wilde und Guillieaume schlugen vor, die Reinigung durch Kryolith zu bewirken.

R. M. Daelen in Düsseldorf ließ sich den Zusatz von Eisenoxid, Flussspat und Kalk in den Vorherd des Hochofens oder Kupolofens patentieren (D. R. P. Nr. 33946).

H. Schulze-Berge empfahl 1880 das Durchpressen geschmolzener Haloidsalze (Chlorcalcium mit Chlorbarium und Fluorcalcium) durch das flüssige Eisen; ebenso J. Braunsdorf.

J. Anderson wollte 1873 die Reinigung des Roheisens dadurch erreichen, dass er dasselbe durch einen mit glühendem oxidischem Eisenerz gefüllten Ofenschacht laufen ließ; das entkohlte Produkt sollte dann durch eine Säule Koks fließen und hierdurch wieder gekohlt werden.

Warners Vorschlag von 1875, das flüssige Roheisen dadurch zu reinigen, dass man es über ein Gemisch von kalzinierter Soda und Kalk leitet, war nicht neu; dasselbe gilt von den Vorschlägen von Dr. Th. Drown in Easton (Pa.), welcher das schon 1860 von A. K. Eaton erfundene Schmelzverfahren mit kohlensaurem Natron wieder aufnahm. Stein empfahl 1877 den Zusatz von Cyanammonium.

Ein von Hamoir 1877 angegebenes und zu Maubeuge (Dep. du Nord) ausgeführtes Reinigungsverfahren bestand darin, dass man durch das flüssige Roheisen, wie es aus dem Hochofen floss, erhitzten Wind durchpresste. Das so gefeinte Eisen wurde verpuddelt. Über diesen Prozess hatte sich P. v. Tunner günstig ausgesprochen.

Ein ganz ähnliches Verfahren hatte Professor Jossa seit 1878 in Nischne-Tagilsk eingeführt. Eine Abänderung dieses Verfahrens wurde 1883 von C. Levêque und Pouzin in Frankreich vorgeschlagen, die das Durchpressen der Luft in fahrbaren Herden, welche man an den Hochofen fuhr, vornehmen wollten.

1880 versuchten E. Servais und M. Feltgen in Luxemburg, das Roheisen durch überhitzten Wasserdampf zu reinigen. Schwefel, Phosphor und Silizium sollten dadurch ausgeschieden werden. Um die Abscheidung des Kohlenstoffs zu verhindern, empfahlen sie, dem Wasserdampf ein kohlenstoffreiches Gas beizumengen. Ohne diesen Zusatz erhielt man angeblich zuletzt Flusseisen.

L. Herlitschka wollte durch Einleiten von Wasserdampf in den Kupolofen das Roheisen reinigen (1880); M. Laurent Cely nahm 1883 ein Patent, dasselbe durch feuchtes Wasserstoffgas in Muffeln zu erreichen (Franz. Pat. Nr. 139159).

Wenden wir uns nun zu den eigentlichen Entphosphorungsverfahren, so haben sich besonders Lowthian Bell und Alfred Krupp vor der Erfindung von Thomas und Gilchrist um diese Verdienste erworben. Beide suchten ihren Zweck durch einen vorbereitenden Schmelzprozess zu erreichen.

Lowthian Bells Verfahren, welches er 1877 veröffentlichte, beruhte auf der Erfahrung, dass Phosphor durch Eisenoxid bei niedriger Temperatur aus dem Roheisen abgeschieden wird, ohne dass dabei eine sehr erhebliche Einwirkung auf den Kohlenstoff im Eisen eintritt. Es war dies eine bekannte Erscheinung beim Puddelprozess, bei dem die Abscheidung des Phosphors hauptsächlich nach dem Einschmelzen beim Beginn des Rührens eintritt, während bei stärkerer Hitze im weiteren Verlauf des Prozesses der Phosphor wieder aus der Schlacke reduziert wird. Bells Verfahren bestand nun darin, das flüssige Roheisen in einem trogartigen Behälter mit eisenoxidreichen Körpern, wie Hammerschlag, Frischschlacke, Eisenerze u. s. w., zu mischen. Der oszillierende Trog war etwa 4 m lang und wurde durch Schwinghebel in zwei Zapfen hin- und herbewegt. Die eisenoxidhaltigen Zusätze waren gut vorgewärmt, der Apparat machte in zehn Minuten 60 bis 80 Schwingungen. Nach dem Schmelzen wurde die phosphorsäurehaltige Schlacke ablaufen gelassen. Bei grauem Clevelandeisen ging hierbei der Phosphorgehalt von 1,50 Prozent auf 0,22 Prozent, der Siliziumgehalt von 1,80 Prozent auf 0,05 Prozent herab. Der Zusatz von gerösteten Clevelanderzen betrug etwa 50 Prozent. Das Puddeln des gereinigten Eisens sollte dann in einem Ponsardofen oder einem sonstigen rotierenden Ofen erfolgen.

Die Verwendung eisenoxidhaltiger Zusätze für die Reinigung des Eisens war durchaus nicht neu. H. Bessemer hatte längst Versuche gemacht, das Eisen durch solche Zuschläge oder durch eisenoxidhaltige Konverterfutter zu reinigen. Ebenso hatte W. Siemens 1863 derartige Futter auf Le Chateliers Rat angewendet. Wedding empfahl 1865 den Zusatz basischer Eisenschlacken als Reinigungsmittel.

Gleichzeitig mit Bells Verfahren wurde die von Fr. Krupp 1877 patentierte Entphosphorung des Roheisens bekannt. Der Prozess war von den Ingenieuren Th. Narjes und Dr. August Bender erfunden und ausgebildet worden und beruhte auf der Einwirkung der Oxide von Eisen und Mangan auf flüssiges, manganhaltiges Roheisen. Von Bells Verfahren unterscheidet es sich ganz besonders durch die Verwendung oder Zusatz von manganhaltigem Eisen und sollte das Mangan einesteils den Kohlenstoff vor Oxidation schützen, andererseits das Manganoxidul als starke Base die Oxidation und Abscheidung des Phosphors befördern. Da die dem Verfahren zu Grunde liegenden Tatsachen bekannt waren, so zögerte die Regierung mit der Patenterteilung und ernannte eine besondere Prüfungskommission, die sich von der Neuheit der Ausführung überzeugte. Das Verfahren bestand darin, dass man flüssiges Roheisen vom Hochofen in Chargen von 5 Tonnen auf einen rotierenden Pernotofen, dessen eiserne Wände mit einem Futter von reichen manganhaltigen Eisenerzen ausgekleidet waren, brachte, und, während derselbe rotierte, noch Zuschläge von eisenoxidreichen Stoffen einwarf. Die Charge verlief in 15 Minuten und wurde das entphosphorte Metall mit siliziumreichem Roheisen vermischt in die Bessemerbirne oder den Siemens-Martinofen abgestochen. Ein Reinigungsofen genügte für 12 Siemens-Martinöfen. Der Prozess wurde zuerst in Essen fabrikmäßig betrieben, doch nur wenig länger als zwei Jahre (1878 bis 1880), indem er dann von dem Thomasverfahren verdrängt wurde. Dagegen wurde das Verfahren in Nordamerika in den achtziger Jahren mit Erfolg eingeführt und hat sich der Kruppsche „Waschprozess“, wie er genannt wurde, dort länger erhalten. Zuerst geschah dies in Ohio. Der Prozess selbst erfuhr verschiedene Abänderungen. Bereits in Essen hatte man nicht ohne Erfolg versucht, das Roheisen in einem mit basischem Futter von Eisenerz, Bauxit, Magnesia und Kohlenschiefer ausgekleideten Kupolofen zu reinigen. Dieser Ofen hatte gekühlte Wände und einen fahrbaren Vorherd.

In den Vereinigten Staaten von Nordamerika waren Krupps Waschöfen (washers) 1886 auf vier Werken in Gebrauch. Eine Eisenhütte zu Youngtown bei Cleveland erzeugte drei nach dem Phosphorgehalt unterschiedene Sorten von „Krupp-Metall“: I mit 0,01, II mit 0,02 bis 0,03 und III mit 0,05 bis 0,06 Prozent Phosphor. In Springfield, wo man zuerst Krupps Verfahren eingeführt hatte, setzte man Chargen von 10 Tonnen in den Waschofen ein. Das entphosphorte Eisen wurde in zwei Martin-Pernotöfen zu 15 Tonnen weiter verarbeitet.

Auf den Cambria-Eisenwerken bei Johnstown verarbeitete man Chargen von 6 bis 8 Tonnen. Die Herdsohle des Ofens, die 4,4 m inneren Durchmesser hatte, war aus Hämatit vom Oberen See, der nur 0,04 Prozent Phosphor enthielt, hergestellt. Der Zuschlag bestand aus 1 Prozent des Roheisens an Kalk und 14 Prozent Erze und Walzschlacke; derselbe wurde gut vorgewärmt. Der Prozess dauerte 25 Minuten und wurden dem Roheisen 70 bis 85 Prozent seines Phosphors entzogen, indem das eingesetzte Eisen 0,10 bis 0,15 Prozent, das gereinigte 0,02 Prozent Phosphor durchschnittlich enthielt.

Das Roheisen wurde in einem Kupolofen eingeschmolzen, floss von da in den Wascher; aus diesem wurde es in eine Pfanne abgestochen, aus der es in Massel gegossen wurde. Man machte in der Regel nur 6 Chargen zu 6 Tonnen in 24 Stunden, weil das Reinigen des Herdes immer viel Zeit kostete. Der Aufgang an Erzen für Ofenfutter und Zuschläge wechselte von 1 bis 2 Tonnen für die Charge. Der Abbrand betrug 5 bis 6 Prozent, der Kohlenverbrauch 225 bis 270 kg auf die Tonne. Das Produkt hieß Waschmetall (washed metal). 1890 war das Verfahren auf den Cambrawerken noch im Gange.

Andere Vorschläge für die Entphosphorung durch einen vorbereitenden Prozess schließen sich teils dem Kruppschen, teils dem 1878 erfundenen Thomas-Verfahren an.

1879 schlug E. Williams vor, flüssiges Roheisen mit flüssigem Eisensinter, unter Zusatz von 20 Prozent reinem Sand, in einem Tiegel etwa eine Viertelstunde lang heftig zu schütteln. S. Kern in Petersburg machte Versuche mit diesem Verfahren.

In ähnlicher Weise änderte Helmholtz das Kruppsche Verfahren ab, indem er einen dünnen Strom von Roheisen einem Strom geschmolzener, eisenoxidreicher Schlacke in einem Flammofen entgegenführte. Das entphosphorte, aber auch teilweise entkohlte Eisen sollte durch Überleiten über ein Bett von Kohle wieder gekohlt werden (D. R. P. Nr. 6078).

Brauns erlangte 1879 angeblich eine Abscheidung des Phosphors aus dem Roheisen bis zu 90 Prozent durch Schmelzen derselben in einem Kupolofen mit basischem Futter.

Die Entphosphorungsversuche der Guten Hoffnungshütte 1879 und von Jos. Beasley zu Pensnett in Staffordshire durch Zusätze im Puddelofen werden beim Puddelprozess beschrieben werden.

Emil Andre wollte die Entphosphorung in einer Gusspfanne, die mit einem feuerfesten Futter aus rotgebranntem Dolomit mit schwefelsaurem Kalk als Bindemittel ausgekleidet war, bewirken. Außerdem sollte beim Abstich gepulverter Braunstein durch einen Trichter in das Eisenbad eingetragen werden.

C. W. Hoepfner machte 1885 den nicht neuen Vorschlag, die Entphosphorung des Roheisens dadurch zu bewirken, dass man es durch ein Filter aus Kalkziegel und Oxiden von Eisen und Mangan durchfließen ließ.

Einen anderen Weg empfahl 1879 Richard Brown, der die Entphosphorung durch Zusatz von doppelt-chromsaurem Kali zu dem geschmolzenen Roheisen bewirken wollte. Bei einem Phosphorgehalt bis 1,5 Prozent sollte ein Zusatz von ½ Prozent des Salzes etwa ¾ Prozent Phosphor neutralisieren.

M. H. Purdy in Brooklyn schlug (1883) Mennige, Bleiglätte oder Zinnober als Entphosphorungsmittel vor (D. R. P. Nr. 34946); Lindenthal empfahl einen Zusatz von 1/10 Prozent Aluminium.

Seit der Einführung des Thomasverfahrens wendete man der Entschweflung des Roheisens, welche man bis dahin durch hohen Kalkzuschlag im Hochofen oder gleichzeitig mit der Entphosphorung erstrebt hatte, besondere Aufmerksamkeit zu, weil die Abscheidung des Schwefels beim Thomasieren nur eine unvollkommene war. Infolgedessen bildeten sich auch für diesen Zweck besondere vorbereitende Reinigungsprozesse, die dem eigentlichen Frischen vorausgingen, aus. Auch hierbei waren es wieder besonders zwei Verfahren, die eine praktische Wichtigkeit erlangt haben, die Entschweflung von Rollet (1881) und die des Hörder Bergwerks- und Hüttenvereins im sogenannten „Mischer“.

Antoine Rollet zu Creuzot führte 1881 sein Entschweflungsverfahren (D. R. P. Nr. 14647), welches auf der Einwirkung einer sehr kalkreichen Schlacke bei hoher Temperatur begründet war, auf dem Eisenwerk Givors in Frankreich ein. Er schmolz das Roheisen in einem mit basischem Futter ausgekleideten Kupolofen unter Zuschlag von Kalk oder Dolomit und Flussspat, um erstere flüssig zu machen, ein. In der Folge versah er den Kupolofen mit mehreren Reihen Formen übereinander, von denen die unteren in den Herd geneigt waren. Er kleidete den Ofen mit einem Magnesitfutter aus und erhitzte den Wind auf 400° C. Hierbei erhielt er in 24 Stunden 60 bis 75 Tonnen gereinigtes Eisen von weißem Bruch und poröser, schwammiger Textur. Die dabei fallende gelblich-weiße Schlacke enthielt bis zu 90 Prozent des in dem Roheisen enthaltenen Phosphors als Phosphorsäure und einen großen Teil des Schwefels als Schwefelmetall. Das kohlenstoffarme gereinigte Produkt wurde im sauren Herdofen anderem Roheisen zugesetzt und zu Flusseisen oder im Puddelofen zu Schweißeisen verarbeitet. Nach Rollet konnte man auch die Reinigung im Flammofen unmittelbar vornehmen, musste dann aber die phosphor- und schwefelhaltige Schlacke vor Eintritt der Entkohlung entfernen.

Das Hörder Verfahren der Abscheidung des Schwefels, auf welches der Hörder Bergwerks- und Hüttenverein am 20. Mai 1890 ein Patent (D. R. P. Nr. 54976) erhielt, beruht auf der Wirkung des Mangans auf Schwefeleisen. Mischt man schwefelhaltiges Roheisen mit manganhaltigem, so scheidet sich bei längerem Stehen eine schwefel- und manganreiche Schlacke ab.

Das Verfahren, um dessen Ausbildung sich Gustav Hilgenstock besonderes Verdienst erworben hat, besteht erstens darin, dass man flüssiges, schwefelhaltiges Roheisen in einem besonderen Behälter, dem sogenannten Mischer, Fig. 242, mit heißflüssigem Manganeisen versetzt und dann das Eisenbad sich so lange selbst überlässt, bis das durch eintretende Reaktion gebildete Mangansulfid als Schlacke ausgeschieden ist; zweitens durch Verarbeitung der so erhaltenen manganreichen Schlacken durch reduzierendes Schmelzen mit Kalk.

Im großen führt man die Schwefelabscheidung im Mischer in der Weise aus, dass man, wenn mehrere Hochöfen betrieben werden, einen auf manganreicheres Eisen gehen lässt und die Abstiche aus den verschiedenen Öfen mischt, anderenfalls schmilzt man manganreicheres Eisen, Spiegeleisen oder Ferromangan im Kupolofen ein. In obiger Abbildung werden die Abstiche in Pfannen durch eine Lokomotive B dem Mischer A zugeführt und in diesen gekippt. Der Mischer, der in seiner Gestallt einem Konverter in geneigter Lage gleicht, wird dann nach Beendigung der Abscheidung in tiefer stehende Pfannenwagen C, die ebenfalls durch Lokomotiven zu- und abgefahren werden, entleert, indem der Mischer durch hydraulischen Druck gekippt wird. Dieses Verfahren, das sich als sehr praktisch bewährt hat und jetzt auf den meisten größeren Stahlwerken eingeführt ist, wurde zuerst in weiteren Fachkreisen durch einen von Direktor Massenez von Hörde bei der Versammlung des Iron and Steel Instituts 1891 gehaltenen Vortrage bekannt. In dem von ihm vorgeführten Falle der Entschweflung von Thomasroheisen durch Ferromangan enthielt die Schlacke im Mischer 28,01 Prozent Mangansulfid. Der Mischer fasste 70 Tonnen. Massenez empfahl aber, ihm einen Fassungsraum von 120 Tonnen zu geben. Das Eisen, welches mehrere Stunden flüssig bleibt, stand 15 bis 20 Minuten im Mischer. Aus der Abnahme des Mangangehaltes kann man auf die Menge des Schwefelgehaltes schließen. Bei 1 Prozent Mangan im Roheisen ist der Schwefelgehalt durchschnittlich 0,9 Prozent.

Der Hörder Verein ließ sich 1892 auch den umgekehrten Prozess, nämlich die Abscheidung von Mangan durch Zusatz von Schwefeleisen, patentieren (D. R. P. Nr. 67978).

Von weiteren Entschweflungsmethoden ist noch der von H. W. Saniter in Wigan 1892 angegebene und ausgeführte Prozess (D. R. P. Nr. 73782), der darin besteht, dass das flüssige Eisen mit einer Mischung von Chlorcalcium und Ätzkalk oder Kalkstein in Berührung gebracht wird, erwähnenswert. Dies sollte in der Gusspfanne, auf deren Boden das Gemisch ausgebreitet war, vorgenommen werden. Die angestellten Versuche verliefen aber ungünstig. Am 20. Juni 1893 nahm Saniter ein Zusatzpatent, wonach die Mischung neben Chlorcalcium auch Fluorcalcium enthalten sollte. Nach G. Hilgenstock ist aber auch diese Mischung nur wirksam bei gleichzeitiger Anwesenheit von Mangan. Der Saniterprozess fand in vielen englischen Stahlwerken Anwendung und wurde 1894 auch von Krupp in Essen versucht.

Die Vorschläge von Bell und Wigan 1892 und von De Vathaire 1894, die Entschweflung durch Zusatz alkalischer Cyanide zu bewirken, waren wegen der hohen Kosten im großen nicht ausführbar.

Das Frischen im offenen Herd.

Der Herdfrischprozess spielte nur noch in den Ländern und Gebieten eine Rolle, wo außerordentlicher Waldreichtum diesen Prozess möglich und für die Verwertung des Holzes sogar notwendig machte, oder wo man mit Vorteil durch dieses Verfahren ein besonderes Qualitätseisen erzeugte. In der klassischen Heimat des Frischprozesses, in den österreichischen Alpenländern, hatte der Puddelprozess den Frischprozess so sehr verdrängt, dass z. B. in Kärnten 1871 von 292 Frischfeuern und 295 Hammerschlägen nur noch je 18 im Betriebe waren. In Deutschland wurde damals nur noch eine Frischhütte mit zwei Feuern zu Hammerau betrieben.

Dagegen war in Schweden, in dem Uralischen Russland und in einigen Gebieten von Nordamerika dieses Verfahren noch von Bedeutung. Ganz besonders gilt dies für Schweden, wo im Jahre 1871 mit 827 tätigen Herden 4414510 Zentner (187692650 kg) Stabeisen von 6073 Arbeitern gemacht wurden. Hier hatte man noch ein großes Interesse daran, den Frischprozess zu vervollkommnen und ökonomischer zu gestalten. Deshalb stammen die Verbesserungen desselben in dieser Periode fast alle aus Schweden. Namentlich hat die Lancashire-Frischmethode in Verbindung mit Lundinschen Schweißöfen zum Ausheizen dort weitere Vervollkommnung erfahren. Auch in den Vereinigten Staaten von Nordamerika hatte die Lancashireschmiede die alten deutschen Frischfeuer an den meisten Orten verdrängt. 1875 zählte man noch 59 Frischhütten (Bloomaries) mit 206 Frisch- und 41 Materialfeuern, welche eine Produktionsfähigkeit von 60200 Tonnen hatten. Die wirkliche Erzeugung betrug aber 1873 nur 26940 Tonnen, 1874 22877 Tonnen und 1877 21845 Tonnen.

Eine große Konkurrenz erwuchs dem Frischschweißeisen als Materialeisen für die Draht- und Weißblechfabrikation durch das vorzügliche weiche Eisen des basischen Konverter- und Flammofenprozesses, dem Thomas- und basischen Martineisen.

Von Verbesserungen des Frischprozesses erwähnen wir ein von L. M. Lindberg zu Kohlsva in Schweden 1881 versuchtes Verfahren, auf die schlackenfreie Oberfläche des im Herde eingeschmolzenen Roheisens Wind zu blasen, wie in einem Treibherde. Von größerer praktischer Bedeutung waren die Verbesserungen des Lancashireherdes, den man mit zwei Formen, je eine auf den gegenüberliegenden Langseiten, versah, wie es in Fig. 243, 244 dargestellt ist. Dadurch konnte man größere Einsätze in kürzerer Zeit mit weniger Holzkohlen frischen.

J. A. Forsberg ging in dieser Richtung noch weiter, indem er 1883 den dreiförmigen schwedischen Herd erfand, bei dem noch eine dritte Form in der Hinterwand angebracht und die Brustseite geschlossen war. Das Aufgeben geschah durch einen Fülltrichter. Der Wind strich durch die doppelten Ofenwände über den Herd, wodurch er erwärmt wurde und zugleich die Wände kühlte und dadurch schützte.

Eine weitere Verbesserung Forsbergs, die er zu Kallinge einführte, bestand darin, dass er den Herdboden mittels Bodenschrauben verstellbar machte. Die Qualität des Produktes fiel in dem dreiförmigen Herd besser als in dem zweiförmigen aus und waren dabei weniger geschickte Arbeiter erforderlich.

Die Brennmaterialersparnis betrug 15 bis 20 Prozent und die Arbeit verlief rascher. Solche dreiförmigen Herde wurden zu Hult und Niby erbaut.

1885 ließ sich Forsberg einen vierförmigen Frischherd patentieren. Es war dies ein Doppelherd mit zwei Arbeitsöffnungen und je zwei Formen auf jeder Langseite. Ein nach diesem Patent erbautes Frischfeuer zu Stridberg erwies sich aber nicht besser als der dreiförmige Herd. Zu Bofors waren 1885 20 vierförmige Frischfeuer in Betrieb.

In den Vereinigten Staaten von Nordamerika machte man in Lancashire-Frischherden besonders Eisen für die Zementstahlfabrikation. Man umgab das Feuer mit doppelten Wänden aus Blech, die für Wasserkühlungen dienten, wodurch die Frischer weniger durch die Hitze zu leiden hatten.

Während in den Vereinigten Staaten die Frischeisenerzeugung immer mehr verschwand, erhielt sie sich in Schweden auf ihrer Höhe. 1891 betrug die Schweißeisenerzeugung daselbst rund 195000 Tonnen, davon waren 182000 Tonnen Herdfrischeisen, wovon der weitaus größte Teil in Lancashire-Feuern mit ein bis drei Formen erzeugt war. Bei etwa 100 bis 180 kg Einsatz und 114 bis 120 kg Vorwage und 4 bis 7 hl Kohlenverbrauch wöchentlich wurden 14 bis 16 Tonnen Frischluppen erzeugt. Die Einsätze wurden aus weißem und halbiertem Roheisen gemischt und das fertige Produkt in vier Klassen sortiert: a) für schwere Radreifen, Schieneneisen; b) für Stangeneisen; c) für leichte Radreifen und Schienen; d) für Extraqualität (geschweißte Zaggl) zur Erzeugung von Hufnageleisen und Drahtstangen.

Der Puddelprozess oder das Flammofenfrischen.

Auch das Flammofenfrischen oder Puddeln war um 1871 bereits relativ im Rückgang begriffen, wenn auch seine Erzeugung noch im Steigen war. Das Bessemerflusseisen verdrängte das Schweißeisen überall da, wo es sich um ein hartes, festes Material handelte; so namentlich in dem wichtigsten Zweige der Walzindustrie der Schienenfabrikation.

Auch das Siemens-Martin-Verfahren begann dem Puddeleisen empfindliche Konkurrenz zu bereiten. Dagegen behauptete sich das Puddeleisen siegreich, wo es sich um Weichheit und Schweißbarkeit handelte und in letzterer Eigenschaft erwies es sich dem Flusseisen so überlegen, dass man ihm mit dem Herdfrischeisen zusammen den Gruppennamen „Schweißeisen“ im Gegensatz zu dem in flüssigem Zustande erhaltenen Flusseisen beilegte. Auch zeigte der Puddelprozess noch darin einen Vorteil, dass man mit ihm phosphorhaltiges Roheisen besser zu einem brauchbaren Produkt verarbeiten konnte, indem der Phosphor bei Gegenwart von reichlicher, garer Schlacke aufgelöst und abgeschieden wurde. Infolge dieser Vorzüge nahm die gesamte Puddeleisenproduktion in den Jahren 1871 bis 1880 an Umfang zu. In England betrug die Zahl der betriebsfähigen Puddelöfen: 1861: 4147, 1875: 7574, 1885: 4902, 1886: 4246. Ihr absolutes Maximum erreichte die Schweißeisenproduktion im Jahre 1882 mit 9135 kt, doch wurden in diesem Jahre bereits 6199 kt Flusseisen erzeugt. Während das relative Verhältnis von Schweißeisen zu Flusseisen 1870 noch 90 : 10 war, hatte 1888 die Flusseisenfabrikation die Schweißeisenproduktion bereits überflügelt.

Von 1882 an sank die Schweißeisenerzeugung in England und den Vereinigten Staaten, während sie in Deutschland noch steigend blieb bis 1889, seitdem ist auch hier ein merklicher Rückgang eingetreten. Die relative Abnahme in Deutschland von 1877 bis 1894 ergibt sich aus folgender Zusammenstellung:

 Der Rückgang der Schweißeisenerzeugung in der zweiten Hälfte unseres Zeitabschnitts, seit 1882, war eine Folge der Erfindung des basischen Verfahrens durch Thomas und Gilchrist, welches sowohl im Konverter wie im Siemens-Martinofen mit basischem Futter ein phosphorarmes, weiches Material lieferte, das, außer an Schweißbarkeit, das Puddeleisen in jeder Hinsicht übertraf. Ehe der Thomasprozess erfunden war, konnte man sich noch der Hoffnung hingeben, dass sich das Puddeleisen, wenn auch auf beschränkterem Gebiete wie früher, siegreich gegen das Flusseisen behaupten würde und man hoffte, durch Verbesserungen im Betriebe dies umso mehr zu erreichen. In dieser Richtung wurden besonders in den siebziger Jahren bedeutende Anstrengungen gemacht. Große Hoffnungen setzte man damals auf das mechanische Puddeln.

Schon in den vorausgegangenen Jahrzehnten hatte man Versuche gemacht, die mühselige und teure Handarbeit des Puddelns durch mechanischen Betrieb zu ersetzen. Tunner und andere Autoritäten hatten diese Versuche vom Standpunkte der Menschlichkeit begrüßt, indem sie die anstrengende Puddelarbeit geradezu für menschenunwürdig erklärten. Die Erfolge waren aber bis zum Jahre 1870 sehr gering gewesen. Da zog im Jahre 1871 ein von Samuel Danks in den Vereinigten Staaten eingeführter rotierender Puddelofen die Aufmerksamkeit auf sich und hoffte man, in ihm die Lösung des Problems gefunden zu haben. Die Idee war nicht neu. 1853 hatten bereits Walker & Warren, 1856 W. Beatson und H. Bessemer, 1859 W. H. Tooth und 1861 Tooth und Yates Patente auf rotierende Puddelöfen genommen. 1869 trat Danks mit seinem Ofen auf und es gelang ihm, denselben auf einigen bedeutenden Werken in den Vereinigten Staaten einzuführen. Er reiste 1871 nach England, um dort für seine Erfindung zu wirken und er erweckte durch einen Vortrag in dem neugegründeten Iron and Steel Institute ein so lebhaftes Interesse dafür, dass der Verein eine Kommission, bestehend aus den Sachverständigen John A. Jones, John Lester und Geo. J. Snelus, nach Amerika entsandte, um die rotierenden Öfen von Danks zu studieren und mit englischen Eisensorten, und zwar mit Dowlais-, Coneygree-, Butterly-, Cleveland- und spanischem Roheisen Versuche darin anzustellen. Die Kommission besuchte die Railway Iron Works zu Cincinnati, wo damals neun Danksöfen im Gange waren, von denen acht ständig betrieben wurden, während einer als Reserve diente.

Desgleichen waren in den Roane Iron Works zu Chattanooga, Tennessee, damals bereits neun Danksöfen errichtet. Die Kommission erstattete einen sehr günstigen Bericht, dem Snelus noch eine besondere Abhandlung, in der er den Verlauf des Prozesses wissenschaftlich erklärte, folgen ließ. Dies bewirkte, dass man alsbald auch in England die rotierenden Öfen von Danks einführte. Hopkins, Gilkes & Co. auf dem Vulkaneisenwerk erwarben sich (1872) um die Sache großes Verdienst.

Ehe wir die Geschichte der Danksöfen weiter verfolgen, wollen wir eine kurze Beschreibung derselben geben. Aus den Fig. 245, 246 ersehen wir, dass nur der mittlere Teil, ein Zylinder, der außen mit einem Zahnkranz versehen ist und auf Rollen läuft, beweglich ist, während die Feuerung mit der Feuerbrücke und der Fuchs, durch den der Drehherd mit der Esse in Verbindung steht, fest stehen. Die Feuerung ist ein einfacher Planrost für Steinkohlen, doch wendete man zur Regulierung des Feuers Unterwind (durch b) und Oberwind (durch a) an. Der Drehmechanismus des zylindrischen Herdes ist aus der Zeichnung ersichtlich. Der eiserne Drehofen hat einen inneren Durchmesser von 1,65 m, die beiden konischen Öffnungen von 1 m. Die Länge des Zylinders ist 0,85 m. Die konischen Enden auf beiden Seiten sind durch zwei durch Wasser gekühlte Ringe abgeschlossen. Ebenso sind Feuertür und Feuerbrücke mit Wasserkühlung versehen. Der aus eisernen Platten zusammengesetzte Drehzylinder ist innen mit vorspringenden Rippen versehen, um das Ofenfutter zu halten. Die Herstellung dieses Futters war von besonderer Wichtigkeit. Man unterschied Unterfutter (initial lining) und Decke (fix). Das Unterfutter bestand aus einem mit Wasser angerührten Gemisch von feuerfestem Ton und Erz, das in teigartigem Zustande ⅘ Zoll dick aufgetragen und festgestampft wurde; alsdann wurde es mit Holzfeuer abgetrocknet. Eingeworfener Hammerschlag erzeugte eine Art Glasur. Hierauf wurde die Decke (fix) aus einem Gemenge von Kiesabbränden (fettling) und geröstetem Kohleneisenstein (pottery-mine), dem zuletzt noch reiches Eisenerz zugesetzt wurde, in fünf Abteilungen, bis die ganze Oberfläche von fix bedeckt war, aufgeschmolzen. Am meisten haben sich zur Herstellung des Futters reine Roheisensteine von Bilbao, Marbella in Spanien und von Iron Mountain in Missouri bewährt, weniger Ilmenit und andere Titaneisenerze, die im Anfang empfohlen wurden. Da das Roheisen beim Frischen den nötigen Sauerstoff hauptsächlich aus dem Futter zieht, so leidet dieses sehr und muss fortwährend durch Erzzusatz erneuert werden. Dieser betrug in England für einen Ofen von 320 kg Einsatz 2 bis 2½ Tonnen in 11 Stunden.

Infolge dieser Reduktion von Eisen aus dem Futter war das Ausbringen größer als der Einsatz. Anfangs schmolz man das Roheisen im Drehofen selbst ein. Beispielsweise betrug ein Einsatz in England 280 kg Coneygree-Roheisen. Derselbe war nach 60 Minuten eingeschmolzen, nach 65 Minuten wurde Schlacke abgestochen, nach 70 Minuten konnte die Luppe ausgezogen werden, die 317 kg wog. Das Einschmelzen des Roheisens im Drehofen war aber aus verschiedenen Gründen unvorteilhaft. Es kostete viel Zeit und Brennmaterial und die ungeschmolzenen Stücke beschädigten beim Drehen das Futter. Deshalb gab man es sehr bald auf und brachte das in einem Kupolofen geschmolzene Roheisen flüssig in den Danksofen.

Der chemische Verlauf des Prozesses wurde von Snelus durch zahlreiche Analysen erläutert, aus denen hervorging, dass Phosphor und Silizium besser abgeschieden wurden, wie im Puddelofen, während Lester und Jones genaue Berechnungen über die ökonomischen Resultate anstellten. Diese Berichte sind in Weddings Handbuch der Eisenhüttenkunde (Bd. III, S. 315) ausführlich mitgeteilt und genügt es, auf dieselben zu verweisen.

Die Mitglieder der Kommission erklärten Danks Frischverfahren für einen Erfolg. Das im Drehofen erhaltene Eisen sei besser als das mit der Hand gepuddelte und wenn auch die Anlagekosten teurer seien, so sei der Betrieb billiger. Ein Danksofen sollte drei Puddelöfen ersetzen.

In England wurde der erste Versuchsofen zu Crewe errichtet, sodann wurde eine große Anlage von Hopkins, Gilkes & Co. auf den Tees-Side-Eisenwerken bei Middlesborough erbaut. Die günstigen Berichte veranlassten auch die belgischen Eisenindustriellen, zwei Delegierte, die Ingenieure Leopold Taskin und Victor Tahon, zum Studium des Danks-Prozesses zu Hopkins, Gilkes & Co. nach Middlesborough zu schicken. Diese sprachen sich ebenfalls lobend aus. Nach ihren Angaben ersetzen 12 Danksöfen zu 150000 Francs 40 Puddelöfen zu 170000 Francs. Allerdings kostet eine Anlage von 12 Danksöfen mit den zugehörigen Zängevorrichtungen 328000 Francs, eine entsprechende Puddelofenanlage 318000 Francs.

Das neue Verfahren erschien umso vorteilhafter, als die Arbeitslöhne damals einen sehr hohen Stand erreicht hatten, weshalb ein Ersatz durch Maschinenarbeit angezeigt war. Wenn trotz alledem der Danksprozess bis 1873 nur geringe Verbreitung fand, so lag dies an den hohen Lizenzgebühren, welche Danks für seine Drehöfen verlangte. Sie betrugen für Amerika 1 Dollar für die Tonne. Für England hatte er sie zwar auf 2 Schilling für die Tonne ermäßigt, doch war auch dies noch zu hoch. Nachdem Danks dies erkannt hatte, zog er 1873 sein Patent zurück und begnügte sich mit einer billigen Abfindung von Fall zu Fall. Daraufhin entstanden 1873 mehrere große Anlagen für Danksöfen, so auf den Erimuswerken bei Middlesborough und auf den Carltonwerken bei Stockton on Tees.

Auf dem Kontinent waren dagegen, trotz der allgemeinen Aufmerksamkeit, welche das Verfahren besonders seit der Wiener Weltausstellung auf sich gezogen hatte, die Erfolge gering, weil es bei den billigen Arbeitslöhnen und dem teuren Bezug der Futtererze im Betriebe kostspieliger als das alte Verfahren war. Aber auch in England wurden die Erwartungen nicht erfüllt. Bei den günstigen Betriebsberechnungen von Lester und Jones waren die Reparaturkosten viel zu niedrig veranschlagt. Diese waren sehr hoch nicht nur für den Drehmechanismus, als noch mehr für die rasche Zerstörung des Ofenfutters. Außerdem erforderten die großen Luppen viel stärkere Zänge- und Walzvorrichtungen als der gewöhnliche Puddelbetrieb.

Man bemühte sich, Verbesserungen anzubringen. Das Roheisen in geschmolzenem Zustande einzutragen und zu verfrischen, war zwar billiger, wirkte aber infolge des raschen Verlaufs nachteilig auf die Qualität. Wood in Middlesborough verbesserte 1874 dieselbe dadurch, dass er das Eisen in granuliertem Zustande aufgab und einschmolz. Bodmer zerkleinerte das Roheisen heiß zwischen Walzen. Dennoch wurden bereits 1874 in Staffordshire verschiedene Danksöfen wieder kalt gestellt, weil die häufigen Reparaturen und Störungen kein ersprießliches Arbeiten gestatteten. Auch in den Vereinigten Staaten ersetzten die Roane-Eisenwerke zu Chattanooga ihre zehn Danksöfen wieder durch Puddelöfen. Dagegen war man auf den Carlton- und Erimus-Eisenwerken in England mit dem Betrieb mit granuliertem Roheisen zufrieden; 1875 wurden auf den Erimuswerken wöchentlich 1000 Zentner Luppeneisen in Danksöfen erzeugt. Ebenso erzielte Heath in North-Staffordshire angeblich gute Resultate.

Ein Nachteil war die Größe und die Ungleichmäßigkeit der Luppen. Der ganze Einsatz gab nur eine Luppe. Versuche, dieselben zu teilen, hatten sich nicht bewährt. Ebenso war die Dickflüssigkeit der Schlacke ein Missstand.

In den Vereinigten Staaten erwarb sich John T. Williams, Direktor der Mill-Vale-Hütte bei Pittsburgh, Verdienste um die Verbesserung der Danksöfen, die er erst für dauernden Betrieb tauglich gemacht hat. Es gelang ihm, die Chargendauer auf 50 Minuten abzukürzen. Die Verbesserungen bezogen sich auf Abänderung des runden Querschnitts in einen elliptischen, Wasserkühlungen, auf den besseren Anschluss des Drehofens an Fuchs und Feuerbrücke und auf die Feuerung. Gegen Ende der siebziger Jahre hatte sich die Zahl der Danksöfen in den Vereinigten Staaten und in England bereits sehr vermindert. Am längsten setzten die Otis-Eisenwerke bei Cleveland (Ohio) den Betrieb zur Erzeugung von Qualitätseisen fort Die Drehöfen waren 2 m lang und 2 m im Durchmesser aus Stahlplatten zusammengesetzt. Es wurden 1882 10 bis 12 Tonnen Eisen in 12 Stunden verarbeitet. 1884 wurden sogar täglich 27 bis 30 Tonnen in den Danksöfen gefrischt.

Bald nachdem der rotierende Ofen von Danks die Aufmerksamkeit der Eisentechniker auf sich gezogen hatte, entstanden eine Anzahl ähnlicher Konstruktionen, die zwar noch weniger einen dauernden Erfolg hatten, wie der erstgenannte, aber doch Erwähnung verdienen.

William Seller in Philadelphia ließ sich 1872 einen Drehofen patentieren, der mit den ältesten Öfen dieser Art, dem Östlundschen Drehtopf (s. Bd. II, S. 862), insofern Ähnlichkeit hatte, als das Schmelzgefäß nur eine Öffnung zum Ein- und Austritt der Flammen hatte. Er wurde in Europa besonders durch die Wiener Weltausstellung, wo Seller ein gangbares Modell vorführte, bekannt. Die um eine horizontale Achse drehbare Birne war mit einer kontinuierlichen Regenerativ-Gasfeuerung versehen. Der Ofen ruhte auf einem dreirädrigen Fahrgestell, wodurch er sich leicht entfernen ließ. Auf den Edge-Moore-Eisenwerken wurden 14 dieser Öfen errichtet. Sie waren genial in der Konstruktion, aber zu teuer. 1878 wurden noch einige nachträgliche Verbesserungen in Bezug auf das Ein- und Austragen des Metalls und die Erwärmung von Wind und Dampf angebracht; seitdem verlautete nichts mehr über diese Drehöfen.

Eine andere Konstruktion, die auf der West-Hartlepool-Hütte in England ausgeführt wurde, rührte von Adam Spencer her. Dürre bezeichnet sie als Drehkiste. Der Ofen hatte die Gestalt eines vierseitigen Prismas. Die Seitenwände bestanden aus hohlen, eisernen Kästen. Dieselben wurden einzeln mit geschmolzener Puddelschlacke ausgegossen, dann zusammengesetzt, erhitzt und mit flüssiger Puddelschlacke zusammengekittet. Die Drehachse fiel nicht mit der Achse des Hohlraumes zusammen, indem zwar zwei Wände mit der Drehachse parallel, zwei dagegen geneigt waren. Dadurch entstand bei der Drehung ein Hin- und Herfließen der geschmolzenen Masse und ein Zerreißen der sich bildenden Luppe. Der Ofen lief auf Rollen. Er war noch komplizierter wie der von Danks und viel größer, nämlich 3 m lang bei einem Einsatz von 1 Tonne Roheisen.

Größeren Erfolg hatte eine Zeit lang Th. R. Cramptons Drehofen mit Staubkohlenfeuerung (Dust fuel furnace), der im März 1872 in England patentiert wurde (E. P. 1872, Nr. 931). Der Verbrennungsraum und der Schmelzraum waren bei ihm getrennt; durch diese hintereinander liegenden Kammern bekam er eine langgestreckte Gestalt. Dieser Ofen arbeitete in dem Arsenal zu Woolwich mit gutem Erfolg. Er war 3,66 m lang und hatte 3,13 m äußeren Durchmesser. Das Brennmaterial wurde zwischen Walzen zerkleinert, mittels eines Injektors zugeführt und zugleich mit der Gebläseluft in den Ofen getrieben. Man verpuddelte in 12 Stunden 8 Chargen zu 5 Zentner bei kalt eingesetztem Roheisen. Es fielen große Luppen, die besonders für Geschützringe (coils) Verwendung fanden.

Später wurden die beiden Kammern des Drehofens vereinigt. 1875 sollten auf dem Stroussbergschen Walzwerk bei Prag 16 Cramptonöfen errichtet werden, doch kam der Plan nicht zur Ausführung. Dagegen führten in demselben Jahr Fox, Head & Co. zu Newport bei Middlesborough solche Öfen ein. Sie hatten den gleichen Nachteil wie die Danksöfen, dass man sehr große Luppen erhielt, die zu ihrer Verarbeitung viel stärkere Maschinen und Werkzeuge erforderten. 1879 befanden sich in England keine Cramptonöfen mehr in Betrieb.

1872 traten Howson und Thomas mit einem Drehofen an die Öffentlichkeit, der mehr für kleine Luppen dienen und den Vorteil bieten sollte, dass man die vorhandenen Einrichtungen beibehalten könnte. Der Drehofen selbst war eiförmig oder aus zwei abgestumpften Kegeln zusammengesetzt und hatte ein Futter aus eisenreichen Erzen und Schlacken. Von einem Erfolg dieser Öfen ist nichts bekannt.

Bei dem früher erwähnten Hamoirprozess ließ man das mittels Durchblasen heißer Luftstrahlen gereinigte Roheisen ebenfalls in einen rotierenden Puddelofen laufen.

Im Jahre 1878 bewährte sich ein rotierender Ofen von Howson und Godfrey von Topfform mit schiefer Achse, ähnlich dem Östlundofen und mit einem Lötrohrgebläse, bestehend aus einem weiten Gasbrenner, an den ein kurzes Luftzuführungsrohr angeschlossen war, versehen. Der Brenner hatte 12 Mündungen und ermöglichte vollständige Verbrennung. Beim Puddeln hielt man die Temperatur niedrig; die Hitze sollte nur so groß sein, dass die Schlacken eben flüssig blieben. Hierdurch wurde die Abscheidung des Phosphors befördert. Auf mehreren Werken wurde dieser Ofen überhaupt nur zur Entphosphorung als Vorbereitung für das Bessemern benutzt. Die ersten Versuche machten Bolkow und Vaughan. Dann führte ihn Lowthian Bell auf seinen Hütten zu Clarence für Chargen von 500 kg ein; hierauf fand er auch 1877 auf den Erimus- und auf den Britannia-Eisenwerken Verwendung.

1882 tauchte in den Vereinigten Staaten noch der rotierende Petroleum-Puddelofen von G. Duryce in New York auf. Damit war die Reihe der bemerkenswerten Drehöfen zu Ende.

Neben den Drehpuddelöfen erhielten sich in den siebziger Jahren auch noch verschiedene mechanische Puddler, d. h. durch Maschinen bewegte Rührkrücken. Zu Beginn der Periode waren in England drei Systeme in Übung, das von Whitham, von Griffith und von Stoker. Alle drei waren für Doppelöfen. Whithams mechanischer Puddler ist in Weddings Handbuch der Eisenhüttenkunde (III, S. 292) beschrieben und abgebildet. Er war auf der Perseverancehütte bei Leeds eingeführt und verarbeitete Chargen von 15 Zentner. Die schon ältere Konstruktion von Griffith war auf der Northfieldhütte bei Rhymney in Süd-Wales und auf dem Regent-Eisenwerk bei Bilston eingeführt. Harrison versah jede mechanische Rührkrücke mit einer eigenen kleinen Dampfmaschine, wie es schon Schafhäutl vorgeschlagen hatte. Dasselbe Prinzip befolgte 1874 Pickles mit seiner mit zwei Krücken versehenen Puddelmaschine, welche zu Kirksall Forge bei Leeds eingeführt und noch 1892 angewendet wurde. Sie ahmte ebenfalls möglichst genau die Handarbeit nach, bewährte sich aber ebenso wenig wie die mechanischen Puddler mit Drehbewegung. Solche hatten zuerst Brooman 1866 und Darmoy 1872 konstruiert. Der Letztere sollte einfach durch einen umlaufenden Riemen in rasche Drehbewegung gebracht und von einem Arbeiter an einem Griff gelenkt werden.

Casson-Darmoy konstruierten hierzu noch einen besonderen Puddelofen, dessen Boden auf eisernen Kugeln, welche selbst wieder in einem mit Wasser gefüllten eisernen Kasten lagen, ruhte. Hierdurch war der Herd leicht nach allen Seiten drehbar. Ein Ofen dieser Art sollte dasselbe leisten, wie drei gewöhnliche Puddelöfen.

Solche Öfen waren in den Round-Oak-Eisenwerken in Betrieb und machten 1876 wöchentlich 90 Tonnen Luppeneisen mit einem Kohlenverbrauch von nur 16 Zentner gegen sonst 30 Zentner für die Tonne. Drei Öfen auf dem Trudhoe-Eisenwerk verbrauchten sogar nur 12 Zentner.

1876 erfand Espinasse zu Firminy einen Rührapparat. Er bestand aus einem senkrechten Rührer mit zwei Flügeln am unteren Ende, der durch das Ofengewölbe ging und das geschmolzene Roheisen umrührte. Wenn das Eisen dick wurde, verbrannte er leicht. Doch will man in Belgien gute Resultate damit erzielt haben.

1889 erfand Ant. von Kerpely jun. einen mechanischen Rührer mit Dampfbetrieb (D. R. P. Nr. 49100), der in Witkowitz eingeführt wurde. Erwähnenswert ist noch, dass Richardsons hohle Krücke noch 1884 zu Parkhead-Forge bei Glasgow zur Herstellung von Qualitätseisen angewendet wurde.

Wichtiger waren die sogenannten Telleröfen, bei denen das mühselige Umrühren durch die Drehung des Herdes sehr erleichtert wurde. Solche waren schon früher von Bedson und von Maudslay in England angegeben worden. Bei diesen Öfen bewegte sich ein tellerförmiger Herd um seine vertikale Achse.

1873 brachte Joseph von Ehrenwert einen solchen kreisförmigen Drehherd auf der Wiener Weltausstellung durch ein Modell zur Anschauung. An dem Herdkranz war ein Blechzylinder befestigt, der in ein mit Wasser gefülltes ringförmiges Bassin tauchte.

Während Ehrenwerts Tellerofen eine praktische Bedeutung nicht erlangte, trat im folgenden Jahre (1874) A. Pernot, Fabrikationschef von Petin & Gaudet zu St. Chammond, Rive de Gier, mit einem Tellerofen mit geneigtem Boden auf, der Erfolg hatte und Verbreitung fand. Nur der Schmelzherd, aus einem Blechboden und gusseiserner Seitenwand, deren Segmente von außen verbunden wurden, bestehend, bildete einen runden beweglichen Teller. Unter dem Blechboden befand sich der Bewegungsmechanismus: ein Zahnkranz und ein vierarmiges Lagergerüst, das die stählerne Drehachse des Apparates fasste und nach außen auf vier Laufrädern ruhte. Die vier Kranzräder liefen auf einem Schienengeleise und gestatteten bequem die Ein- und Ausfuhr des Herdes. Dieser hatte 6 bis 7 Grad Neigung von der Feuerbrücke nach dem Fuchs, so dass das an der ersteren oxidierte Eisen bei der Umdrehung wieder in die Schlacke niedertauchte. Die Bewegung des Drehapparates beanspruchte 2 bis 3 Pferdekräfte. Ein solcher Pernotofen kostete zu St. Chammond 11200 Mark. Der Herd wurde aus reichen Erzbrocken, Hammerschlag und Hammerschlacke hergestellt, aufgeschmolzen und glasiert. Dann wurde das Roheisen wie gewöhnlich eingesetzt. Anfangs nahm man nur Sätze von 300 kg, bald aber steigerte man den Einsatz auf 800 bis 1000 bis zu 1200 kg. Man verarbeitete zu St. Chammond gewöhnliches, weißes Puddelroheisen von Pouzin oder für Qualitätseisen Roheisen von Toga auf Korsika. Es wurde rasch eingetragen und eingeschmolzen. Das Umrühren erfolgte durch die Drehung des Herdes. Sobald das Eisen dicker wurde, hielt der Arbeiter die Krücke ein und fuhr damit langsam hin und her. Diese Arbeit war wenig anstrengend, mühseliger dagegen das Umsetzen und Aufbrechen der Charge. Das Zängen der 16 bis 22 Luppen nahm viel Zeit in Anspruch.

Zeitdauer einer gewöhnlichen Charge im Pernotofen zu St. Chammond.

 Fünf Arbeiter machten in 24 Stunden 8000 bis 10500 kg Luppeneisen. Für Qualitätseisen rechnete man 2 Stunden und 50 Minuten für eine Charge. Die Betriebskosten beliefen sich bei dem Pernotofen auf 221,90 Francs pro Tonne, gegen 251,75 Francs bei dem alten Puddelofen, waren also bei ersterem 29,85 Francs geringer.

In der Folge fanden diese Art Öfen in Belgien auf den Eisenwerken zu Seraing und zu Ougrée Eingang; die Ersparnisse betrugen 10 Prozent. In Ougrée zeigten die Öfen bei Unterwind lange Haltbarkeit. Die Gewölbe blieben 4½ Monate intakt. In Deutschland wurden Pernotöfen zuerst von der Gesellschaft Humboldt zu Kalk bei Köln angewendet. Der Einsatz bestand aus 600 kg Luxemburger und 400 kg weißstrahligem Roheisen der Niederrheinischen Hütte. In Österreich führte sie die Innerberger Gewerkschaft auf ihrem Eisenwerk zu Donawitz ein.

Die alten Puddelwerke ließen sich leicht in Pernotofen-Anlagen umbauen. 20 Puddelöfen sollten durch 5 Pernotöfen ersetzt werden. Diese kosteten 102000 Mark und erzeugten soviel Eisen wie 10 Danksöfen, die 231000 bis 277000 Mark kosteten.

Mit gutem Erfolg wurden die Pernotöfen auch zur Flussstahlfabrikation verwendet, worauf wir später noch zurückkommen werden.

Ehrenwert hatte zuerst die Ansicht ausgesprochen, man könne in dem Pernotofen in Verbindung mit Siemens’ Regenerativfeuerung den Prozess so führen, dass man geschmolzenes Eisen (Flusseisen) bei kontinuierlichem Betriebe erhalte.

Das anfängliche Lob der Pernotöfen war aber mindestens insofern übertrieben, als die Arbeitserleichterung dabei nur eine sehr geringe war. In Steiermark blieb auch die Qualität hinter der der alten Puddelöfen zurück. In den achtziger Jahren wendete man, wie es scheint, die Pernotöfen nur noch selten zum Puddeln an.

Andere Konstruktionen von Telleröfen hatten keinen größeren Erfolg. Als solche sind zu nennen Riley und Henleys horizontal drehender Tellerofen (1873), dessen Rührhaken wie ein Pflug gebildet war, der auf dem Boden hinstrich, und Hendersons horizontaler Drehofen mit direkter Gasfeuerung (1884). Der Herd machte drei bis vier Drehungen in der Minute.

Ein Zwischending zwischen den Telleröfen und den rotierenden Öfen waren die Schaukelöfen. Solche hatte Ed. Daelen schon 1874 vorgeschlagen; ausgeführt wurden sie 1875 von Menessier, Direktor der Forge de l’Onzion bei St. Chammond in Frankreich. Der Herd war zylindrisch, von einem feststehenden Gewölbe überbaut. Durch zwei Bleuelstangen wurde der Herd in oszillierende Schwingungen bis zu 90 Grad versetzt. Gruner sprach sich günstig über das System aus.

Nessel erfand in Österreich einen Zentrifugal-Puddelofen mit Wasserkühlung. Einen schwingenden Puddelofen mit aufgehängtem Herd konstruierte Gidlow 1880.

Im ganzen hat das Problem des mechanischen Puddelns eine befriedigende Lösung noch nicht gefunden.

Mehr bewährten sich die Konstruktionen, welche bessere Beheizung und größere Leistung erstrebten. Hiervon gab es eine große Zahl, die wir in chronologischer Folge kurz aufführen wollen.

Die Durchführung der Gasheizung bei den Puddelöfen kann als der wichtigste Fortschritt in dieser Periode bezeichnet werden. Bei den Versuchen, Regenerativgasfeuerung zu verwenden, hatten sich die Ziegelfüllungen in den Regeneratoren nicht bewährt, weil sie sich zu schnell verstopften und mauerte man dieselben besser als einfache Pfeiler in Schachbrettstellung, wodurch das Reinigen erleichtert wurde.

1871 beschrieb Wm. Gorman zu Glasgow einen Puddelofen mit Gasgenerator, bei dem die Gase über der Feuerbrücke mit heißer Luft verbrannt wurden. Die Luft wurde in Tonröhren unter dem Ofen durch die entweichenden Verbrennungsgase erhitzt.

Derartige Öfen baute Ponsard mit der Abänderung, dass er Luft und Gase in gemauerten Kanälen oder Kammern vorwärmte. Howatson wärmte die Verbrennungsluft am Fuchs vor. Ebenso baute Head zu Newport 1872 einen verbesserten Puddelofen mit Lufterhitzung. Deftys Ofen (1873) hatte hohle Roststäbe, durch die der Wind eintrat.

1872 ließ sich de Langlade ein Puddelverfahren mit Hochofengasen patentieren. Die Gase wurden erst in seinem patentierten Waschapparat gewaschen. Die abgekühlten Gase wurden dann mit erhitzter Gebläseluft, wozu ein Siemens-Regenerator nötig war, verbrannt. Die Anlage war kompliziert und kostspielig. Dies galt überhaupt von der Verwendung der Siemens-Regeneratoren zur Vorwärmung beim Puddelbetrieb. Bei diesen brachte man insofern Verbesserungen an, als man die Kammern anstatt unter den Ofen hinter denselben legte und mehrere kurze Ausströmungsschlitze für Gas und Luft auf der breiten Ofenseite anbrachte.

Vorteilhafter als Regeneratoren erwiesen sich damals die mit den Puddelöfen unmittelbar verbundenen Generatorfeuerungen, wie namentlich die von Bicheroux, Fig. 247, 248 (a. f. S.), mit Verbrennung durch erhitzte Luft.

Über die zweckmäßigsten Dimensionen der Puddelöfen hat J. Wolters 1873 wertvolle Angaben gemacht, auf welche wir hier verweisen.

Piedbeuf hatte 1871 auf seinem Walzwerk vergleichende Versuche mit Boëtius(siehe S. 111) und Bicherouxfeuerung angestellt, wobei letztere die besten Resultate gab. Ebenso bewährte sich die Bicherouxfeuerung bei den umgebauten Doppelöfen zu Ougrée vorzüglich. Andere zogen die Boëtiusfeuerung vor, welche weniger Platz erforderte, so z. B. Macar 1877. Die Bicherouxfeuerung war breiter, fasste eine größere Kohlenmenge, zwischen Rost und Herd befand sich eine besondere Kammer, die Gasentwicklung ließ sich leichter unterbrechen.

Zu Salgó-Tarjan befanden sich seit Juli 1876 Doppelöfen mit Siemens-Gasfeuerung (Borbelyöfen) in gutem Betrieb. In Woolwich führte man Retortenöfen mit Gasbetrieb von Price statt der gewöhnlichen Puddelöfen ein.

S. Caddick zu Pembrock (Massachusetts U. S.) baute 1877 Puddelöfen mit verbesserter Luftzuführung und Wasserkühlung. 1878 führten Caddick & Mayburg zu Old Castle ihre Öfen in England auf dem Weißblechwalzwerk zu Llanelly in Südwales ein. Ein Ventilator blies den Wind für die Verbrennung durch den hohlen Mantel des Doppelofens. Die erhitzte Luft wirkte teils als Unterwind, teils als Oberwind. Auf ähnlicher Grundlage beruhten die Verbesserungen von Reynold-Thomas zu St. Louis (Missouri U. S.).

Eine praktische Verbesserung, welche in den Vereinigten Staaten Verbreitung fand, waren die wasser- oder luftgekühlten Arbeitstüren. Ein Feuerschirm mit Wasserkühlung war 1872 von A. J. Russel eingeführt worden.

Lemut in Frankreich kombinierte 1878 seine Puddelmaschine mit einem Ofen, der mit heißer Luft und überhitztem Dampf geheizt wurde. Es wurde Wassergas erzeugt, welches unter den Rost geleitet wurde. Dadurch wurden Kohlen erspart und die Qualität des Produktes verbessert. Zum Rühren bediente sich Lemut seines mechanischen Puddlers.

1878 wurden zu Prävali in Kärnten von A. Sattmann sieben große Puddelöfen mit Siemens-Regeneratoren errichtet.

In England baute Middleton einen terrassenförmig angelegten Doppelpuddelofen (Kaskadenofen). Auf dem oberen Herd wurde das Eisen eingeschmolzen, auf dem unteren gepuddelt.

Zu Brezova in Ungarn erzielte Glanzer 1879 gute Resultate mit einem Holzgaspuddelofen mit Regenerativfeuerung. Für die meisten Gegenden war aber der Betrieb mit Regeneratoren zu teuer. Doch bewährte sich seit 1883 ein damit ausgerüsteter Doppelpuddelofen von Otto Springer, der zuerst auf der Hermannshütte in Böhmen und dann in Völklingen bei Saarbrücken eingeführt worden war. Während die gewöhnlichen Doppelpuddelöfen einen doppelt so breiten Herd und eine Arbeitstür auf jeder Seite haben, sind bei dem Springerofen, Fig. 249, zwei solcher Öfen in der Längsrichtung unter einem Gewölbe zusammengebaut und die an beiden Enden liegenden Regeneratoren gestatten es, die größte Hitze abwechselnd einmal auf der einen Seite, das andere Mal auf der anderen Seite zu erzeugen, indem Gas und Luft, die den Ofen seiner ganzen Länge nach durchziehen, einmal von links nach rechts, dann umgekehrt von rechts nach links streichen, so dass abwechselnd der eine Herd zum Frischen, der andere zum Vorwärmen und Schmelzen des Roheisens benutzt werden kann.

Die kalte Luft strömt unter dem Herdboden her, kühlt diesen und wird selbst schon vorgewärmt, ehe sie in den Wärmespeicher gelangt. Dadurch konnte man letzteren kleiner machen, doch ging man hierin anfangs zu weit. Dass die gefährdetsten Stellen des Ofens mit Wasserkühlung versehen waren, ist aus der Zeichnung zu ersehen. Diese Öfen zeichneten sich durch große Produktion und Kohlenersparnis aus. Zu Völklingen verpuddelte man in der Schicht 13,8 Sätze zu 300 kg Minette-Roheisen und erzeugte daraus 3960 kg Puddeleisen. Zu 100 Luppeneisen verbrauchte man 104,1 Roheisen und 56,9 Saarkohlen geringer Qualität. Auf der Maxhütte in Bayern, wo diese Öfen ebenfalls zur Einführung gelangten, verpuddelte man 12 bis 13 Chargen zu 450 kg Roheisen in der Schicht, erzeugte daraus 5300 bis 5730 kg Luppeneisen bei einem Abbrand von 2 Prozent. Man verbrauchte dazu auf 100 kg Luppeneisen 58 kg böhmische Braunkohle. Zu Donawitz bei Leoben in Steiermark betrugen die Chargen 450 bis 520 kg, die Produktion 6200 bis 7000 kg, bei gutem Eisen wurden sogar mit 16 bis 18 Chargen in der Schicht 7656 kg Luppeneisen erzeugt. Der Abbrand betrug dabei 1,5 bis 2 Prozent, der Kohlenverbrauch 45 bis 50 kg.

Der Betrieb wurde so geführt, dass, wenn in einem Herd die letzte Luppe ausgezogen wurde, in dem anderen Herde das Roheisen geschmolzen war, worauf die Feuerung umgesteuert wurde. Zu dem geschmolzenen Eisen wurde alsdann Schlacke zugesetzt und mit dem Rühren begonnen. Dieses dauerte 20 bis 25 Minuten, das Umsetzen und Luppenmachen 15 Minuten, das Ausziehen der Luppen 10 Minuten, die ganze Charge also 50 Minuten. In den österreichischen Alpenländern hatte man getrennte, liegende Wärmespeicher seitlich von dem Ofen unter dem Boden mit dazwischen liegendem Luftkanal. Springer, der später Generaldirektor der Königin-Marienhütte bei Zwickau wurde, führte seine Öfen mit Erfolg auch hier ein.

In Frankreich fand der Doppelpuddelofen mit besonderem Verbrenner und zwei gegenüberliegenden Arbeitstüren von Dujardin und Frédurau 1884 Beifall.

Doppelpuddelöfen mit vier Arbeitstüren nach Kerpelys System waren 1884 auf verschiedenen ungarischen Werken eingeführt. Schon 1878 hatte sich J. von Ehrenwert einen Puddelofen mit direkter Gasfeuerung und mit von Regeneratoren erhitztem Wind patentieren lassen.

Einen guten Doppelpuddelofen mit Rostfeuerung konstruierte 1886 Carl Küpper. Er war 6,5 m lang, 2,3 m breit, hatte 2 Herde und jeder derselben hatte 2 Türen, auf jeder Seite eine. Der Arbeitsraum war 4 m lang. Der warme Unterwind wurde durch ein Körtinggebläse unter den Rost geführt. Solche Öfen wurden erbaut in dem Hochfelder Walzwerk bei Duisburg, in dem Phönixwerk bei Ruhrort, zu Witkowitz und Trzynietz in Österreich. Hier erzielte man 9 bis 10 Prozent Kohlenersparnis, hatte aber höheren Eisenabbrand.

Einen Regenerativ-Flammofen mit trommelförmigem Drehherd ließ sich G. Olberg in Dessau 1888 patentieren (D. R. P. Nr. 47101). Ein von Jüllich angegebener Doppelpuddelofen hatte Regenerativfeuerung und war dem Springerofen sehr ähnlich. Michaelis’ Puddelofen hatte dreifach geteilten Herd.

Der 1889 von Sweeney in Amerika für natürliches Gas auf den Werken der Philadelphia-Company erbaute Puddelofen war mit Wärmespeicher versehen.

In England hatten die Retortenöfen von Price den größten Erfolg, die nur 33 bis 37 Prozent Steinkohlen bei einem Eisenabbrand von 3,35 Prozent verbrauchten.

Ein neues System der Doppelpuddelöfen führte Gottfried Pietzka zu Witkowitz 1887 ein. Er machte die beiden hintereinander liegenden Herde um eine vertikale Achse drehbar. Infolgedessen bedurfte es nur einer Feuerung, vor welche man abwechselnd den einen und den anderen Herd brachte. 1888 waren sieben solcher Öfen zu Witkowitz in Betrieb. In Deutschland wurden sie auf dem Zawadski-Eisenwerk des Grafen Strehlitz und zu Friedenshütte in Schlesien eingeführt. Zu Bautzen benutzte man dieselben zur Flusseisenbereitung. Sie waren mit Generatoren und Wärmespeichern verbunden. Zu Friedenshütte erzeugten in einem gewöhnlichen Puddelofen 3 Arbeiter in 12 Stunden 2000 kg Luppeneisen, in einem Pietzka-Drehofen 6 Arbeiter in 12 Stunden bei 12 Einsätzen (von 500 kg) 6000 kg. Der Kohlenverbrauch betrug dabei nur 43 Prozent von dem der alten Öfen. Der Gedanke, den Herd des Puddelofens drehbar zu machen, war übrigens nicht neu. Glanzer zu Brezova hatte bereits Mitte der siebziger Jahre einen auf einer Drehscheibe wendbaren Puddelherd konstruiert, doch war der Anschluss an Feuerbrücke und Fuchs zu mangelhaft, weshalb er aufgegeben wurde. Denselben Versuch mit demselben Ergebnis hatte dann Pauckmann zu Lipschitz in Böhmen gemacht. Erst Pietzka gelang es, diese Schwierigkeit zu überwinden. Sein Gaspuddelofen besteht aus den Generatoren, dem drehbaren Ofenteil, dem Rekuperator und dem Überhitzkessel. Die Verbrennungsluft wird bei diesem Ofen durch ein Dampfstrahlgebläse unter der Hüttensohle angesaugt und zirkuliert unter dem Boden des Herdes, ehe sie in das Gebläse tritt. Ein Teil derselben gelangt als Unterwind unter den Rost, ein anderer wird erst an der Ausmündung der Feuerung hinund hergeführt, hier weiter erhitzt und tritt dann als Oberwind an der Stirnwand über der Feuerung ein. Der Kohlenverbrauch war bei den Öfen zu Witkowitz so gering, dass nach Abrechnung der zur Dampferzeugung nutzbar gemachten Wärme nur 28,84 kg Steinkohlen für das Puddeln übrig blieben. Ursprünglich hatte Pietzka seinen Ofen für direkte Feuerung konstruiert, die günstigen Erfolge der Springeröfen veranlassten ihn, auch seinen Ofen mit Regenerativfeuerung einzurichten. Diese machte aber den Betrieb zu umständlich und wurde deshalb wieder verlassen. Dagegen bewährte sich die sogenannte Rekuperativfeuerung gut und wurden sämtliche Öfen zu Witkowitz dafür umgebaut. Der Rekuperator war derart konstruiert, dass die Luft denselben rechtwinklig zu dem Zuge der Feuergase nach dem Gegenstromprinzip in drei hintereinanderliegenden Röhrensystemen durchstreicht. Die Luft tritt dabei an der kältesten Stelle ein, an der heißesten aus, wo sie bis auf 900° erhitzt ist. Der drehbare Mittelteil des Ofens bildet ein Ganzes und ruht auf einem Drehgestell, das, auf hydraulischem Piston gelagert, von diesem gehoben und dann leicht von einem Mann gedreht wird. Die Drehung erfolgt um 180°.

In 12 Stunden machte man 14 Chargen zu 500 kg, mit steirischem Eisen 15 Chargen, zu Charleroi mit Mètis-Eisen (Feineisen) sogar 20, in Oberschlesien dagegen nur 13 Chargen.

Wie groß die Kohlenersparnis durch die Verbesserung der Öfen und Feuerungen war, lässt sich auch daraus ermessen, dass in England der Kohlenverbrauch bei den alten Puddelöfen 1200 kg auf die Tonne betrug, dagegen bei den Siemens-Gasöfen nur 400 kg.

Das flüssige Roheisen aus dem Hochofen unmittelbar zu verpuddeln und dadurch die Kosten des Umschmelzens zu ersparen, hatte man schon früher häufig versucht, doch ohne besonderen Nutzen, weil das überheiße Eisen den Schlackenherd rasch zerstörte und der Puddelprozess selbst langsamer verlief. Im Jahre 1895 erzielte indessen E. Bonehill zu Hourpes in Belgien nach einem patentierten Verfahren auf diesem Wege sehr gute Resultate, indem er in 12 Stunden mit 4 Puddlern 5500 kg Luppen, gegen früher 3200 kg mit 3 Puddlern, zu erzeugen vermochte. Dabei hatte er 10 Prozent weniger Abbrand und eine Kohlenersparnis von etwa 80 Prozent.

Während man durch das mechanische Puddeln und die Verbesserung der Feuerungen hauptsächlich größere Produktion und Kohlenersparnis erstrebte, suchte man durch chemische Mittel die Qualität des Eisens zu heben, wobei man besonders die Abscheidung von Phosphor und Schwefel im Auge hatte.

1872 hatte Th. Scheerer hierfür den Zusatz von Patronen von einem aus gleichen Teilen von Chlornatrium und Chlorcalcium zusammengeschmolzenen Gemenge vorgeschlagen.

1874 empfahl Bower ein Reinigungspulver von salpetersaurem Eisenoxid oder Bleioxid, während Zenger die Hydrate der Alkalien hierzu anwendete.

Der amerikanische Shermanprozess erregte Anfang der siebziger Jahre infolge geschickter Reklame Aufsehen. Es war ein verbessertes Puddelverfahren, bei dem nach dem Rühren Jodkalium zugesetzt wurde. Versuche wurden damit gemacht in England von Vickers & Co. in Sheffield, von Hopkins, Gilkes & Co. in Middlesborough, 1871 auf den Darlaston Works; in Frankreich zu Firminy, Alfort, Terre-noire und in Deutschland zu Hayingen, bis sich 1876 Euverte sehr absprechend darüber aussprach.

Hendersons Verfahren, das hauptsächlich auf Zusatz von Braunstein und Flussspat beruhte, war 1875 in England in Anwendung. Der Manganzusatz bewirkte nicht die Abscheidung von Phosphor, sondern nur die Verflüssigung der Schlacke.

Vanderhayn empfahl 1879 Aufstreuen von kohlensaurem Natron. In demselben Jahre versuchte man auf der Gutenhoffnungshütte Entphosphorung durch Zusatz von flüssiger kalk- und manganreicher, phosphorfreier Hochofenschlacke zu bewirken. Ein erster Zusatz erfolgte nach dem Abstich der Rohschlacke, ein zweiter vor dem Luppenmachen.

Edison schlug 1881 vor, durch die Rührkrücke einen starken elektrischen Strom zu leiten, wodurch Kohlenstoff, Schwefel, Phosphor u. s. w. am negativen Pol ausgeschieden und verbrannt werden sollten.

Jos. Blackley veröffentlichte 1885 folgendes Entphosphorungsmittel: ⅓ geröstete Puddelschlacke (bull dog) und ⅔ eisenoxidreiches Erz (black billy) sollten gemahlen und gemischt mit 7 Prozent Salzsäure, mit Wasser verdünnt, 3 bis 4 Tage unter öfterem Durchstechen und Durchschaufeln gelagert und dann mit gemahlenem Kalk und Kochsalz gemischt werden. Dieses Gemenge wurde dann auf dem Boden des Puddelofens ausgebreitet und hierauf das Roheisen eingeschmolzen. Gegen Ende des Prozesses, der 1¼ Stunden dauerte, sollten noch 1½ bis 2 Prozent Eisenoxid eingeworfen werden.

1889 puddelte man im Departement Haute-Marne mit 1 bis 2 Prozent Sodazusatz. Dieser gab bei kaltgehendem Eisen eine flüssige Schlacke.

In Amerika setzte man allgemein die Puddelöfen mit reinen, reichen Eisenerzen aus. Dies tat man auch auf manchen europäischen Puddelwerken, z. B. zu Pont-St. Vincent (1885).

1890 erregte das Puddeln mit Aluminiumzusatz die Aufmerksamkeit der Eisentechniker. McClellan in Glasgow erzielte durch Zusatz von Ferroaluminium ein Eisen von vorzüglicher Qualität, dessen Bruchfestigkeit 48,8 kg pro Quadratmillimeter bei 28 Prozent Dehnung war, während gewöhnliches Luppeneisen 28,5 kg Festigkeit und 10 Prozent Dehnung zeigt.

Alle diese chemischen Hilfsmittel verteuern aber das Produkt und sind deshalb nur ausnahmsweise von Vorteil.

Auch die theoretische Erkenntnis des Puddelprozesses hat in dieser Periode durch gründliche chemische Untersuchungen Fortschritte gemacht. Von besonderer Wichtigkeit waren in dieser Beziehung die chemischen Analysen des Eisens und der Schlacken eines Puddelofens der Königshütte in Schlesien in den verschiedenen Stadien des Prozesses, welche Dr. J. Kollmann 1874 machte. Die Ergebnisse derselben befinden sich in den bekannten Handbüchern von Wedding und Ledebur mitgeteilt.

Kollmann wies nach, dass bei der fortschreitenden Oxidation in einer gewissen Periode Eisenoxiduloxid (Fe3O4) in der Puddelschlacke nachweisbar ist und dass die Entkohlung hauptsächlich während des Umsetzens des Eisens vor sich geht. — Eine ähnliche Untersuchung stellte H. Louis 1874 auf einem englischen Eisenwerk an. Die Abnahme der wichtigsten Bestandteile des Eisens während des Puddelns nach diesen Analysen zeigen die obenstehenden Schaulinien, Fig. 250. Tucker gibt für englische Verhältnisse folgende Grenzwerte für bestes Puddelroheisen an:

Silizium                    1,50 Prozent

Phosphor                 1,00 „

Schwefel                   0,09 „

Kohlenstoff              3,50 „

Mangan                    0,50 „

Kirk will nur 1 Prozent Silizium bei einem guten Puddelroheisen für zulässig erklären. De Wendel stellte 1875 zu Hayange aus einem Roheisen mit 1 Prozent Phosphor gute Stahlschienen durch Behandeln des Roheisens mit Wasserstoffgas im Puddelofen dar.

Die dem Puddelofen entnommenen Luppen werden, um sie von der eingemengten Schlacke zu befreien, unter Hämmern, Zängewerken, oder in Luppenmühlen ausgequetscht und dicht gemacht. Für die Danksschen Drehöfen wendete man fast überall die Winslowsche Luppenmühle (Fig. 251, 252) an. Wir erwähnen ferner Robertsons Luppenmühle mit konischen Walzen (1872), bei welcher die Luppe als zylindrischer Stab austritt.

W. Siemens erfand 1877 eine hydraulische Luppenpresse mit zwei horizontalen und zwei vertikalen Presskolben; die vertikalen haben geringeren Durchmesser und üben ihren Druck erst einige Zeit nach den horizontalen aus. Eine dampfhydraulische Luppenpresse von Breuer, Schumacher & Co. in Kalk bei Köln zeigt Fig. 253.

Die weitere mechanische Behandlung der Luppen wird bei den Walzwerken vorgetragen werden.

Dass man bei den Schweißöfen ebenso wie bei den Puddelöfen die Feuerungen zu verbessern suchte, ist selbstverständlich. Wir wollen die wichtigsten Erfindungen hierfür kurz aufzählen.

1871 führte Howatson sein System zur Erwärmung der Zugluft an Fuchs und Esse zu Round Oak bei Dudley auch für die Schweißöfen durch.

Schweißöfen mit Siemens-Regeneratoren und Lundins Kondensation wurden in Prävali in Kärnten erbaut.

Ponsard führte eine kontinuierliche Regenerativgasfeuerung in der Weise ein, dass er die Verbrennungsluft durch die Abgase vorwärmte, den gasförmigen Brennstoff aber möglichst heiß aus dem Generator eintreten ließ. C. W. Wittenström legte 1875 seine Regeneratoren über die Öfen.

Torfgasschweißöfen baute Pütsch auf der Marienhütte bei Danzig. Petroleumgasheizung führte Eames bei Schweißöfen zu Jersey City ein, indem er das Petroleum durch überhitzten Dampf verflüchtigte.

Sweets Gasschweißofen in Nordamerika (1875) zeichnete sich durch hohe Temperatur aus, die durch die eigentümliche Zufuhr von Anthrazit und Fettkohlen und Verbrennung mit erhitzter Luft, welche durch die Feuerbrücke und das Gewölbe zugeführt wird, erzeugt wurde.

Torfgasschweißöfen mit Lundins Kondensator und besonderem Regenerator wurden 1877 zu Josephsthal in Böhmen mit Torfabfällen mit Erfolg betrieben; ebenso zu Motala in Schweden.

Vorzüglich bewährte sich an vielen Orten die Richerouxfeuerung für Schweißöfen, so z. B. 1879 zu Graz.

1881 konstruierte Lürmann einen Schweißofen mit Rekuperatorfeuerung.

Stubblebines Schweißöfen in Bethlehem (Pa. 1890) erstrebten gleichmäßige Verteilung der Hitze dadurch, dass ein Teil der im Feuerraum entwickelten Gase mit Luft gemengt in den Ofen, der ein hohes Gewölbe hatte, eingeführt wurde.

In dem seit 1891 aufgekommenen Schweißofen von Biedermann und Harvey (Fig. 254), kurzweg „Neuer Siemensofen“ genannt, wurde ein Teil der Feuergase, der nicht zur Heizung der Wärmespeicher erforderlich war, in den Gaserzeuger zurückgeführt und hier in Brenngas umgewandelt, wodurch eine nicht unbeträchtliche Brennstoffersparnis erzielt wurde. Diese Konstruktion hat auf mehreren Werken in England Anwendung gefunden.

Verschiedene neuere Verbesserungen der Schweißöfen und des Schweißverfahrens werden später noch Erwähnung finden.

Das Flusseisen.

I. Das Windfrischen.

A. Der saure oder Bessemerprozess bis 1880.

Das Flusseisen setzte seinen Siegeslauf seit 1870 mit beschleunigter Geschwindigkeit fort. Von Jahr zu Jahr vermehrte sich die Zahl der Konverter und die Größe ihrer Produktion. Zu dem raschen Aufschwung Anfang der siebziger Jahre trugen verschiedene Umstände bei. Zunächst war es das Bedürfnis nach Massenerzeugung. Eine weitere Veranlassung lag darin, dass im Februar 1870 H. Bessemers Patent erlosch, und dass damit die hohe Lizenzgebühr (royalty) von 1 £ pro Tonne, welche er in England bezogen hatte, und die entsprechenden Abgaben in anderen Ländern wegfielen. Manche Werke hatten diese Frist abgewartet, um mit der Einführung des Verfahrens zu beginnen. Eine andere Ursache war der rasche und nicht nur für Deutschland, sondern für den Weltfrieden glückliche Verlauf des deutsch-französischen Krieges von 1870 und der Sturz Napoleons, dessen Politik unablässig den Frieden bedroht hatte. Ein allgemeiner Aufschwung von Handel und Industrie und die Vergrößerung und Neugründung zahlreicher Eisenwerke war die Folge davon. Dieser Aufschwung war so unaufhaltsam, dass er rasch die Grenzen des Bedürfnisses überflügelte, worauf dann 1873 eine Handelskrisis eintrat und eine Periode des Niederganges folgte. Bei der Flusseisenfabrikation machte sich dieser Niedergang aber nicht fühlbar. Trotz des allgemeinen Rückschlags nahm der Bedarf an Flusseisen von Jahr zu Jahr zu. In welch steigendem Masse dies in dem Zeitraume von 1870 bis 1880 geschah, ist aus nachstehender Tabelle zu ersehen.

Erzeugung von Bessemerstahl in Kilotonnen.

Zu der raschen Zunahme des Bessemerns trugen nicht nur die Anlage neuer Werke und die Aufstellung neuer Konverter, sondern auch die Verbesserungen des Betriebes und der Betriebsvorrichtungen, die zugleich eine Verbesserung des Produktes herbeiführten, bei. Die nächstliegenden waren die Vergrößerung der Birnen, die von England ausging, und der Schnellbetrieb, der in den Vereinigten Staaten von Nordamerika ausgebildet wurde. Dieser hing zusammen mit zahlreichen technischen Verbesserungen der Apparate und Einrichtungen, die wir mit denen des Betriebes selbst in folgendem kurz schildern wollen.

In erster Linie erfuhr der Konverter oder die Bessemerbirne mancherlei Verbesserungen. Die ursprüngliche Größe von 1½ Tonnen Inhalt hatte John Brown in Sheffield schon zu Anfang der sechziger Jahre auf 3 Tonnen, später auf 5 Tonnen erhöht und zu Anfang der siebziger Jahre führte er auf denselben Atlaswerken Birnen für 10 Tonnen Einsatz ein. Überhaupt war zu Anfang der siebziger Jahre bereits das Bestreben in England, die Konverter möglichst groß zu bauen. Auf der Bessemerhütte zu Barrow mit 18 Konvertern, die 1872 eröffnet wurde, waren die größeren Birnen schon für 7½ Tonnen Einsatz, ebenso hatte man zu Workington 7½-Tonnen-Birnen. Im allgemeinen bewährten sich aber die Birnen mit 5 Tonnen Einsatz damals am besten, und auf dem Kontinent ging man in den siebziger Jahren nicht über diese Grenze hinaus. Auch in den Vereinigten Staaten gab man den 5-Tonnen-Konvertern den Vorzug.

Neben diesen großen Apparaten bestanden aber noch vielfach die kleinen Konverter fort, besonders in den österreichischen Alpenländern und in Schweden. Die alten stehenden Öfen (s. Bd. IV, S. 936) fingen allerdings auch in letzterem Lande an zu verschwinden. 1871 zählte man in Schweden sieben Bessemerwerke, von denen drei noch die alten Öfen hatten. Ihre Produktion war aber so gering, dass man beabsichtigte, sie bald durch englische Konverter zu ersetzen. Diese behaupteten den Sieg und zwar in fast derselben Gestalt, wie sie zuerst in Sheffield aufgestellt worden waren. 1872 zählte man in England 19 Bessemerhütten mit 91 Birnen, in Deutschland 1873 18 Bessemerhütten mit über 70 Birnen, davon 18 bei Krupp in Essen. Deutschlands Leistungen in der Bessemerfabrikation waren sehr bedeutend, besonders seit dem allgemeinen Aufschwung der Industrie Anfang der siebziger Jahre.

Die 5-Tonnen-Birnen (Fig. 255) hatten meist 1,8 m inneren Durchmesser in dem 0,8 bis 1 m hohen zylindrischen Mittelstück. Der Durchmesser des 0,8 m hohen Bodenstücks zog sich bis auf 1 m, den oberen Durchmesser des Bodens, zusammen, während die Haube von 1,5 bis 1,8 m Höhe eine seitliche Mündung von 0,4 m Durchmesser hatte. Der schmiedeeiserne Mantel bestand in der Regel aus vier Teilen: der Haube, dem Mittelstück, dem Bodenstück und dem Boden, an den sich der gusseiserne Windkasten anschloss. Das Mittelstück war von einem kräftigen Ringe, an dem die Tragzapfen und das Triebrad befestigt waren, umgürtet.