Eisen

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Eisen

der  Gebläsewind  angestellt.  Durch  ihn  verbrennt
zunächst  das  zu  unterst  aufgeschichtete  Brennmaterial ­
  unter  Bildung  von  Kohlendioxyd,  das  in
der  darüber  liegenden  Schicht  von  glühendem
Koks  zu  Kohlenoxyd  reduziert  wird.  Letzteres
reduziert  seinerseits  das  ins  Glühen  geratene
Eisenerz  zu  schwammigem  E.,  indem  es  selbst
wieder  zu  Kohlendioxyd  wird,  um  dann  durch  die
nächste  Schicht  Kohlen  von  neuem  regeneriert  zu
werden.  Dieser  Prozeß  setzt  sich  so  lange  fort,
bis  schließlich  das  Gas  (Gichtgas),  ein  Gemisch ­
  von  Stickstoff,  Kohlendioxyd  und  Kohlenmonoxyd, ­
  den  Ofen  verläßt.  Es  wird  aufgefangen
und  infolge  seines  Gehaltes  an  Monoxyd  zum  Vorwärmen ­
  des  Gebläsewindes  in  steinernen  Winderhitzern, ­
  Cowper,  benutzt.  In  dem  Ofen  kann
man  verschiedene,  allerdings  nicht  scharf  voneinander ­
  getrennte  Zonen  beobachten.  Die  sog.
Reduktionszone,  in  der  die  Reduktion  des  Eisenerzes ­
  zu  E.  stattfindet,  liegt  je  nach  der  Natur  des
Eisenerzes  tiefer  oder  höher,  die  Temperatur  in
ihr  beträgt  600—900 0 .  Je  poröser  die  Erze,  je
höher  die  Temperatur  und  je  reicher  das  auf  das
Erz  einwirkende  Gasgemenge  an  Kohlenoxyd  ist,
um  so  schneller  geht  die  Reduktion  vor  sich.  Da
das  Material  allmählich  zusammensintert,  so  sinkt
das  reduzierte  E.  mit  der  gebildeten  Schlacke
tiefer  in  den  Ofen  hinab  und  kommt  dabei  in
Zonen  immer  höherer  Temperatur.  Bei  etwa
1000 0  nimmt  das  schwammartig  fein  verteilte  E.
Kohlenstoff  auf,  sättigt  sich  bei  etwa  1400 0  damit,
schmilzt  schließlich  in  der  untersten  Zone  vollständig ­
  und  sammelt  sich  als  flüssige  Masse  auf
dem  Herde  an.  Die  obenauf  schwimmende
Schlacke  läßt  man  durch  eine  Spalte  über  die
sog.  Schlackentrift  abfließen,  welche  durch  die
Schlackenleiste,  eine  gußeiserne  Platte,  gegen
die  Stichöffnung  abgeschlossen  ist.  Die  letztere
dient  dazu,  in  geeigneten  Zeiträumen,  drei-  bis
viermal  am  Tage,  E.  abfließen  zu  lassen.  Nur
selten  wird  das  E.  des  Hochofens  sogleich  in  die
Form  gegossen,  in  der  es  Verwendung  finden  soll
(Hochofenguß).  In  der  Regel  fließt  es  zunächst
in  flache  eiserne  oder  aus  Sand  hergestellte
Formen.  Die  erstarrten  Blöcke  führen  die  Bezeichnung ­
  Flossen  oder  Gänze,  die  ersteren
sind  muldenförmig,  die  anderen  1—1,3  m  lange,
armstarke  Barren.  Durch  Öffnungen  der  Gicht
wird  immer  neues  Erz,  Brennmaterial  und  Zuschlag ­
  in  den  Ofen  gegeben  und  dadurch  der
Betrieb  des  Ofens  ununterbrochen  im  Gang  erhalten, ­
  meist  i—4  Jahre,  aber  auch  weit  länger,
bis  irgendeine  größere  Reparatur  oder  politische
oder  wirtschaftliche  Verhältnisse  ein  „Ausblasen“
nötig  machen.  Die  Wirkungsweise  der  seit  etwa
der  Jahrhundertwende  eingeführten  elektrischen
Hochöfen  beruht  auf  verwandten  Grundlagen.  —
Das  Produkt  des  Hochofens  ist  infolge  der  bei
looo—1400 0  erfolgenden  Kohlenstoffaufnahme
stets  Roheisen,  wovon  man  hauptsächlich  zwei
Arten  zu  unterscheiden  hat,  das  graue  Roheisen, ­
  welches  entweder  zur  Stahlbereitung  (saurer
Bessemerprozeß,  s.  u.)  oder  zum  Guß  benutzt  wird,
und  das  weiße  Roheisen,  das  sich  nicht  zum
Guß  eignet.  Soweit  die  Herstellung  des  erstgenannten ­
  für  den  Guß  angestrebt  wird,  führt
der  Hochofenprozeß  also  direkt  zum  Ziele,  während ­
  das  meist  zur  Herstellung  von  Schmiedeeisen ­
  und  Stahl  dienende  weiße  Roheisen  noch  verschiedene, ­

  recht  langwierigeProzessedurchmachen
muß.  Neben  dem  Kohlenstoff  sind  nämlich  noch
eine  Reihe  anderer,  schädlicher  Beimengungen
vorhanden.  In  der  Reduktionszone  ist  das  E.  nur
geneigt,  Schwefel  aufzunehmen,  in  der  Kohlungszone ­
  aber  wird  die  etwa  vorhandene  Phosphorsäure ­
  reduziert  und  Phosphor  vom  E.  aufgenommen, ­
  und  in  der  Schmelzzone  schließlich  gehen
Silizium,  Mangan,  Aluminium  und  andere  Metalle
in  das  E.  über.  Diese  Verunreinigungen  spielen
bei  dem  grauen  zum  Guß  benutzten  Roheisen
keine  so  wesentliche  Rolle  wie  bei  dem  zur  Herstellung ­
  von  Schmiedeeisen  und  Stahl  bestimmten
Roheisen,  denn  Schmiedeeisen  und  Stahl  können
schon  durch  einen  recht  geringen  Gehalt  an
bestimmten  Stoffen  minderwertig  oder  gar  unbrauchbar ­
  werden.  Es  ist  daher  hier  nötig,  kurz
auf  die  Wirkungen  der  wichtigsten  dieser  Verunreinigungen ­
  einzugehen.  Phosphor  macht  das
Eisen  dünnflüssiger  und  leichter  schmelzbar.  Ein
mäßiger  Phosphorgehalt  ist  daher  für  graues
Roheisen  direkt  nützlich,  Schmiedeeisen  aber
wird  durch  einen  recht  geringen  Gehalt  an  Phosphor ­
  kaltbrüchig.  Schwefel  (schon  0,04  °/o)  und
Kupfer  (0,5  0/0)  machen  Schmiedeeisen  rotbrüchig
(d.  h.  das  Schmiedeeisen  bricht  leicht  bei  Rotglut). ­
  Silizium  befördert  im  Roheisen  die  Abscheidung ­
  von  graphitartigem  Kohlenstoff,  so
daß  siliziumreiches  Eisen  stets  als  graues  Roheisen ­
  auftritt,  und  drückt  ferner  den  Gesamtkohlenstoffgehalt ­
  herab.  —  Schmiedeeisen  wird
durch  Siliziumgehalt  „faulbrüchig“.  Mangan  wirkt
im  Eisen  fast  umgekehrt  wie  Silizium  und  verhindert ­
  die  graphitartigen  Abscheidungen.  Roheisen ­
  mit  hohem  Mangangehalt  gehört  daher  stets
zum  weißen  Roheisen.  Eingesprengte  kohlenstoffreichere ­
  Teile  sowie  eingesprengte  Schlacke  bewirken ­
  „Rohbrüchigkeit“.  Zinn  macht  schon  in
wenigen  Zehntelprozenten  das  Eisen  gänzlich  unbrauchbar. ­
  Die  Art  und  die  Menge  der  im  Roheisen ­
  sich  findenden  Verunreinigungen  ist  natürlich ­
  abhängig  von  dem  Ausgangsmaterial,  d.  h.
von  dem  Brennmaterial,  dem  Eisenerz  und  dem
Zuschlag.  Das  reinste  Brennmaterial  ist  Holzkohle, ­
  und  diese  wurde  auch  bis  ins  18.  Jahrhundert ­
  hinein  allein  benutzt.  Später  zwang  der
wachsende  Verbrauch,  zu  Koks  überzugehen,
doch  kann  auch  gereinigte  Steinkohle  in  manchen
Fällen  benutzt  werden.  Holzkohle  findet  nur
noch  in  waldreichen  Gegenden,  wie  in  Schweden
und  Norwegen,  Anwendung,  oder  an  solchen
Orten,  an  denen  ein  besonders  reines  Eisenerz
zur  Verfügung  steht.  Der  Name  Holzkohleneisen ­
  dient  daher  einer  Ware  als  sehr  gute  Empfehlung. ­
  Alle  Versuche,  den  in  Deutschland  so
reichlich  vorhandenen  Torf  zu  verwerten,  haben
bisher  einen  sichtbaren  Erfolg  nicht  gehabt.  —
Bei  den  Eisenerzen  kommt  es  hauptsächlich  auf
den  Gehalt  an  Phosphor  an,  der  in  das  Roheisen
übergeht  und  das  Schmiedeeisen  oder  den  Stahl
unbrauchbar  machen  würde.  Gerade  in  Deutschland ­
  liegen  nun  meist  phosphorreiche  Erze  vor,
die  es  lange  Zeit  erschwerten,  den  englischen
Bessemerbirnenprozeß  (s.  u.)  bei  uns  einzuführen.
Trotz  aller  Bemühungen  ist  es  auch  jetzt  noch
nicht  gelungen,  Roheisen  mit  einem  Phosphorgehalt ­
  zwischen  0,1  und  1,5  °/o  im  Birnenprozeß
zu  verwerten.  Von  Bedeutung  für  die  Erzeugung
eines  für  den  basisohen  Bessemerprozeß  (s.  u.)  ge-