LXVI. Ueber Spiegeleisen-Erzeugung; von Prof. D. Forbes. Aus dem Journal of the Iron and Steel Institute, Februar 1872; durch die österreichische Zeitschrift für Berg und Hüttenwesen, Nr. 23 u. 24. Forbes, über Spiegeleisen-Erzeugung. Die Wichtigkeit der leichten Beschaffung von Spiegeleisen für die Verwendung desselben beim Bessemer-Processe wurde von unseren brittischen Stahlfabrikanten erst dann vollkommen gewürdigt, als der Ausbruch des deutsch-französischen Krieges den Bezug dieses Artikels, welcher damals hauptsächlich am Ost-Ufer des Rheines, in Westphalen und Nassau erzeugt wurde, für einige Zeit gänzlich abschnitt. Dieser Umstand führte zu dem erfolgreichen Versuche, Spiegeleisen auf den Ebbw Vale Eisenwerken zu erzeugen und leitete die Aufmerksamkeit vieler anderer brittischer Stahlfabrikanten auf diesen Gegenstand. In Folge dessen wurden an den Verfasser viele Anfragen gemacht, welche sich auf die Erzeugung des Spiegeleisens auf dem Continente bezogen und deßhalb beabsichtigt derselbe hiermit über die Erfahrungen welche er bei seinen neuerlichen Besuchen in Deutschland und Schweden über diesen Gegenstand sammeln konnte, einen kurzen Bericht mitzutheilen, der jedoch nur sehr unvollständig seyn kann, da diese Fabrication in den Schleier des Geheimnisses gehüllt wird und die Arbeitsdetails möglichst verheimlicht werden. Spiegeleisen wird gegenwärtig im großen Maaßstabe in Deutschland, Rußland und Schweden erzeugt, und sonderbarer Weise sind die Erze aus denen es reducirt wird, in jedem dieser Länder von sehr verschiedenem und besonderem Charakter. In Deutschland wird es bloß aus manganhaltigem Spatheisenstein erzeugt; in Rußland reducirt man es aus eisenhaltigen Manganoxyden, und in Schweden erhält man es durch Schmelzen einer Mischung von Knebelit und manganhaltigem Granate, welche beide Minerale combinirte Silicate von Eisen und Mangan sind. In einem Punkte stimmen jedoch alle diese Erze überein, nämlich daß die Eisen- und Manganoxyde derselben, wenn sie nicht in wirklicher Verbindung als combinirte Carbonate oder Silicate auftreten, jedenfalls in einer sehr innigen Mischung erscheinen und hierin liegt einer der wichtigsten Punkte dieser Fabrication; denn wo immer reine Manganerze der gewöhnlichen Beschickung des Hohofens zugesetzt wurden, in der Hoffnung manganreiches Spiegeleisen zu erhalten, war dieß entweder ganz erfolglos oder nur ein kleiner Bruchtheil des zugesetzten Mangans verband sich mit dem Eisen, und der größte Theil des Mangans wurde mit der Schlacke abgeführt; wenn man daher manganreiches Roheisen erzeugen will, so ist es erforderlich das Mangan in Form einer stark eisenhaltigen Verbindung der Beschickung zuzusetzen, wodurch der Proceß der Reduction erleichtert wird, indem eine Mischung der beiden Oxyde des Mangans und Eisens viel leichter in den metallischen Zustand übergeführt und so in den Stand gesetzt wird sich mit dem Eisen der übrigen Beschickung zu vereinigen, als dieß bei dem Manganoxyde allein der Fall ist, welches, wenn nicht die Hitze äußerst groß und die reducirende Wirkung des Ofens nahezu vollkommen ist, eine große Geneigtheit hat in Form eines Silicates in die Schlacke überzugehen, aus der es dann gar nicht oder nur mit großer Schwierigkeit wieder erhalten werden kann. – Die Oxyde des Mangans sind bekanntlich viel weniger leicht reducirbar und erfordern mehr Zeit und viel höhere Temperaturen als jene des Eisens, und aus dem bereits Gesagten folgt, daß bei der Erzeugung von Spiegeleisen folgenden Punkten besondere Aufmerksamkeit zugewendet werden sollte: 1) Das als Manganquelle benutzte Mineral soll selbst stark eisenhaltig seyn, um die Reduction eines möglichst großen Antheiles von dem darin enthaltenen Mangan zu erleichtern und sicher zu stellen. 2) Die Beschickung des Ofens soll sehr basisch seyn, d.h. man soll einen Ueberschuß von Kalkstein oder besser von gebranntem Kalke anwenden. 3) Der Gang des Ofens sollte viel langsamer seyn, als beim gewöhnlichen Schmelzprocesse, um der Reduction der Manganoxyde mehr Zeit zu gewähren. 4) Die Ofentemperatur sey so hoch als möglich; man verwende möglichst heißen Wind und da Kohks eine stärkere Windpressung zulassen und eine größere Hitze entwickeln, sind sie der Holzkohle bei dieser Fabrication vorzuziehen. Das zu Nischne Tagilsk in Rußland erzeugte Spiegeleisen wird mit Holzkohle geschmolzen und ist seiner Güte wegen bekannt; es wird reducirt aus einer Mischung einheimischer Eisenoxyde, welche selbst etwas Mangan enthalten, und eisenhaltigem Braunit, der etwa 40 Proc. metallisches Mangan mit 10 Proc. metallischem Eisen in inniger Mischung enthält. Um den Mangangehalt von grauem Roheisen, welcher bereits 1,2 Proc. betrug, zu erhöhen und dadurch ein Spiegeleisen zu erhalten, wurden Versuche in Wotkinski angestellt, indem man dieses Roheisen in einem Kupolofen umschmolz und dabei 12–15 Proc. reines natürliches Manganoxyd (Manganit oder Pyrolusit) zusetzte. Das Resultat war ein Spiegeleisen, welches 5–6 Proc. metallisches Mangan enthielt. In Schweden wird Spiegeleisen in mehreren Districten, hauptsächlich aber zu Schißhyttan und Ramshyttan, in Dalekarlien erzeugt, wo man es durch Schmelzung einer Mischung von Knebelit und manganhaltigen Granaten erhält, welche durchschnittlich etwa 42 Proc. Eisen und 13 Proc. Mangan enthält. Die Schmelzung erfolgt in einem Hohofen von 47 Fuß Höhe mit zwei Formen und mit so heißem Winde als man aus einem Apparate mit gußeisernen Röhren erhalten kann. Der angewendete Brennstoff ist eine Mischung von gleichen Theilen Holzkohle und Kohks, und das Erz wird mit 30 Proc. seines Gewichtes von Kalkstein gattirt. Das Erz enthält häufig sichtbare Verunreinigungen von Bleiglanz, Eisenkies und Zinkblende, aber es ist erwiesen, daß im Spiegeleisen kein Schwefel zu finden ist, obgleich die Schlacke, welche bei gutem Ofengange eine eigenthümlich gelblich grüne Farbe hat, 4 Proc. Schwefel und bis zu 16 Proc. Manganoxyd enthalten soll. Das gewöhnliche Spiegeleisen von Schißhyttan ist dem gewöhnlichen deutschen Producte überlegen und enthält durchschnittlich 13 Proc. Mangan mit circa 4 Proc. Kohlenstoff (oder 5 Proc. Kohlenstoff, Silicium). Gelegentlich steigt der Mangangehalt bis zu 17 Proc. Hr. Alexander Keiller, der Verwalter dieser Werke, theilte uns mit, daß er einmal ein Product erzeugte, welches 15 Proc. Mangan mit nur 2 1/2 Proc. Kohlenstoff enthielt, aber daß dasselbe ein ganz verschiedenes Aussehen hatte, und daß man demselben nicht den dem Spiegeleisen eigenthümlichen krystallinisch blätterigen spiegelnden Bruch geben konnte, und daß dieses Eisen in Folge dessen auf dem Markte mit einem Vorurtheile von den Kunden betrachtet würde, welche bloß nach dem Aussehen urtheilen. Er constatirte auch, daß es ihm kürzlich gelungen war ein Roheisen zu erzeugen, welches sogar 23 Proc. Mangan bei nur 2 Proc. Kohlenstoff enthalten habe. Eine solche Legirung würde einen bedeutenden Fortschritt darbieten, da jene Einwendungen gegen den Gebrauch des Spiegeleisens hierdurch entfielen, welche darin ihre Begründung haben, daß letzteres wegen seines großen Kohlenstoffgehaltes (4–5 Proc.) weniger für die Erzeugung sehr weicher Gattungen Bessemer-Stahles geeignet ist. Es zeigt sich, daß wenn der Mangangehalt des Roheisens einen gewissen Grad übersteigt, dann der Kohlenstoff desselben ein Bestreben hat sich zu vermindern, und Hr. Henderson von Glasgow gab uns auf unsere Anfrage hierüber zur Antwort: „Es ist eine erwiesene Thatsache, daß sich der Kohlenstoff vermindert in dem Verhältnisse, wie sich das Mangan in den Legirungen mit Eisen vermehrt, so daß bei 30 Proc. Mangangehalt, der Kohlenstoffgehalt auf 0,25 oder 0,40 Proc. herabsinkt.“ Im Bergwerksdistrict von Filipstad, in Schweden, theilte uns Bergmeister Sjoergren mit, daß zahlreiche Versuche Spiegeleisen durch Zusatz von inländischen Manganoxyden (besonders Hausmannit, welcher 72 Proc. Mangan enthält und in diesem Districte reich vorhanden ist) zu erzeugen, fehlschlugen, indem das erhaltene Eisen nicht mehr als 4 Proc. Mangan enthielt und der Ueberschuß dieses Metalles unabänderlich in die Schlacke überging. Wir hörten, daß eine beträchtliche Quantität Hausmannit im Laufe des letzten Sommers nach Sheffield ausgeführt worden war, um dort in den Stahlfabriken verwendet zu werden. Die deutsche Spiegeleisen-Fabrication, welche weitaus die größte ist, wird hauptsächlich im nördlichen Theile Nassau's und im Süden Westphalens betrieben und der Verfasser kann, was dieselbe betrifft, nur wenig jenen Mittheilungen hinzufügen, welche in einem Berichte von J. Wiborg über seine hüttenmännische Reise in den Rheingegenden enthalten sind, der in „Jern Contorets Annaler“ für 1870 enthalten ist, und dem das Folgende meistens entnommen ist. Die zur Erzeugung des Spiegeleisens verwendeten Erze finden sich in Erzgängen, welche die devonische Formation am östlichen Ufer des Rheines durchstreichen. Es sind Spatheisensteine, welche Eisencarbonate in inniger Mischung mit wechselnden Mengen von Mangancarbonaten sind. – Sie enthalten ferner mehr oder weniger Kupfer- und Eisenkiese, gelegentlich Spuren von Bleiglanz und Zinkblende, und häufiger Beimischungen von Quarz, welcher so gut als möglich mit der Hand ausgehalten wird, nachdem das Erz geröstet ist, wo der Quarz leichter vom Auge unterschieden wird, da er weiß bleibt, während das Eisenerz durch Oxydation rothbraun geworden ist. Die folgenden Analysen zeigen die chemische Zusammensetzung der Erze von drei der hauptsächlichsten Gruben: Stahlberg Kirschenbaum Huth kohlensaures Eisenoxydul 74,47 76,04   75,39 kohlensaures Manganoxydul         17,08 13,50   18,20 kohlensaurer Kalk   1,34   1,13     1,50 kohlensaure Magnesia   5,75   7,87     5,08 unlöslicher Rückstand   1,08   0,95     0,18 ––––––––––––––––––––––––––––––– 99,72 99,49 100,35 ––––––––––––––––––––––––––––––– Procentgehalt an Eisen 41,70 42,58   42,21 Procentgehalt an Mangan   8,16   6,46     8,70 Vor dem Schmelzen werden diese Erze in 18 bis 20 Fuß hohen Oefen, mit zwei über einander befindlichen Rösten, geröstet; die Oefen werden mit Kohksklein und Erz gefüllt, wobei 8,4 Kubikfuß Kohks auf 2 1/2 Tonnen Erz kommen, und das Ganze vom unteren Roste aus entzündet. Das Erz jedes Ofens (7 Tonnen) wird täglich einmal ausgezogen durch eine Oeffnung, welche durch Herausnehmen einiger Stäbe des oberen Rostes entsteht. Der Zweck dieses Röstens, wobei das Erz 1/3 seines ursprünglichen Gewichtes verliert, ist, die Kohlensäure aus dem Erze auszutreiben und in Kohlenoxyd umzuwandeln; auch wird hierdurch, wie schon erwähnt, der Quarz leichter erkennbar gemacht. Auf den Hohöfen zu Lohe, welche der Cöln-Müsener Gesellschaft gehören, ist der Brennstoff entweder Holzkohle oder Kohks allein, oder häufiger eine Mischung von beiden. Die aufgegebenen Gichten sind, bei Holzkohle allein: 1035 Pfund geröstetes Erz mit 180 Pfund Kalkstein zu je 30 Kubikfuß Holzkohle, die hauptsächlich Buchen- und Eichenkohle ist; mit Kohks allein ist die Gicht 2197 Pfund geröstetes Erz, 602 Pfund Kalkstein und je 42 Kubikfuß Kohks; und bei gemischtem Betriebe war die Gicht 1233 Pfund geröstetes Erz mit 360 Pfund Kalkstein zu je 10 1/2 Kubikfuß Kohks gemischt mit 20 Kubikfuß Holzkohle. In der Regel pflegten 40 solche Gichten in 24 Stunden niedergeschmolzen zu werden, also 1700–1800 Centner per Woche. Die Dimensionen des Hohofens sind: ganze Höhe 43,4 Fuß; von der Herdsohle zu den Formen 2,1 Fuß; Höhe des Gestelles 4,3 Fuß; Tiefe der Rast 9,6 Fuß; vom Kohlensack bis zur Gicht 28,5 Fuß. Der Durchmesser des cylindrischen Gestelles war 4,3 Fuß, jener des Kohlensackes 11,3 Fuß und der Durchmesser bei der Gicht 5,3 Fuß; die Gicht war geschlossen. Die Windtemperatur war niedriger als sie seyn sollte, nämlich selten über 572° Fahr. (300° Celsius.) Der Wind wird durch drei Formen eingeführt. Entsprechend der Natur des benutzten Brennstoffes variirt der Durchmesser der Formen von 16,6 bis 21 Linien, und die Windpressung von 16 bis 22 Linien Quecksilbersäule. Es zeigt sich durch die Erfahrung, daß die eigenthümliche blätterige Textur des Spiegeleisens mehr vom Gehalte an Kohlenstoff als vom Mangangehalte abhängt, denn bei sehr hohem Procentsatz des letzteren ist diese krystallinische Structur nicht stärker, wenn überhaupt so stark ausgebildet als bei niedrigem Mangangehalt. Diese Structur ist auch besser ausgebildet, wenn das Eisen nach dem Abstich mit Schlacke bedeckt wird, um es langsamer abkühlen zu lassen, aus welchem Grunde man gewöhnlich eine größere Quantität von Schlacke sich im Ofen ansammeln läßt, um damit den Abstich zu bedecken. Ist das Eisen kohlenstoffarm, so ist jener Theil des Gusses welcher unter der Schlacke abkühlte, immer von mehr blätteriger Textur, als der nicht so bedeckte, aber wenn das Eisen nicht so kohlenstoffreich ist (etwa 5 Proc. enthaltend), so ist wenig Unterschied bemerkbar. Es ist daher rathsam, das Eisen so schnell als möglich aus dem Ofen rinnen zu lassen, da, wenn dieß nicht geschieht, es sich häufig ereignet daß das Eisen nicht die gewünschte blätterige Textur zeigt; wenn der Mangangehalt im Eisen sehr groß ist, und das Eisen sehr heiß abgestochen wird, zeigt sich an der Oberfläche des Gusses eine starke Oxydation mit Flammen-Entwickelung. Um gute Resultate zu erhalten, wird auf diesen Werken für einen langsamen Hohofengang Sorge getragen, damit das manganhaltige Erz so lang als möglich einer mächtigen reducirenden Wirkung ausgesetzt ist und so viel Mangan als möglich gleichzeitig mit dem Eisen reducirt wird, zu welchem Zwecke eine starke Windpressung, sehr heißer Wind und eine sehr basische Beschickung erforderlich sind; man darf die Verbrennungszone nicht (wie dieß gelegentlich in Westphalen der Fall ist) sich zu hoch über die Formen erheben lassen, und sollte dieß stattfinden, so sind die gewöhnlich gebrauchten Hülfsmittel: Verminderung der Windpressung und Gichtung des Erzes in einem feineren Grade der Vertheilung, sowie Benetzung desselben mit Wasser; in Westphalen schreibt man diesen Fall gewöhnlich dem Umstande zu, daß die Holzkohlen oder die Kohks von schlechterer und größerer Textur sind als gewöhnlich. Kohks kommen immer mehr und mehr in Gebrauch und werden jetzt auf Charlottenhütte, welche allein fast die Hälfte des in diesem Districte erzeugten Spiegeleisens producirt, ausschließlich angewendet. Alle Berichte stimmen überein, daß sie sowohl der Holzkohle als der Mischung von Holzkohle und Kohks weit überlegen sind, vorausgesetzt daß sie von guter Qualität und frei von Schwefel sind, und es ist erwiesen, daß man bei Anwendung von Kohks einige Procente mehr Mangan in das Spiegeleisen bringen kann, als wenn dieselbe Beschickung mit Holzkohle geschmolzen wird, und aus diesem Grunde sind Kohks besonders geeignet manganreiche Erze zu verhütten. – Es ist ferner erwiesen, daß die Versuche welche in diesem Districte gemacht wurden, den Mangangehalt im Spiegeleisen durch Zusatz von Manganerzen zur Beschickung zu erhöhen, keinen Erfolg gehabt haben, und daß das zugesetzte Mangan größtentheils in die Schlacke ging. Spiegeleisen, welches dem Auge anscheinend einen ganz identischen Bruch bietet, kann ungeheuer in seinem Mangangehalte variiren und in der Praxis sollte jeder Guß oder Abstich für sich geprüft werden. Dieses geschieht jedoch im Siegener District nicht, wo man den Mangangehalt des Spiegeleisens gewöhnlich mit durchschnittlich 10 Proc. angibt, während die Analyse einen wirklichen Gehalt von 7 bis 11 Proc. ergibt. Die folgenden Analysen zeigen die chemische Zusammensetzung von Spiegeleisen aus diesem Districte, welches mit Kohks erzeugt wurde: Hamm Hochdahl Kohlenstoff   4,129     5,04 Silicium   0,458     0,41 Schwefel   0,015     0,08 Kupfer   0,291     0,16 Mangan   8,706     7,57 Eisen 85,929   86,74 –––––– –––––– 99,528 100,00 Die Erzeugungskosten für Spiegeleisen auf dem Hohofen zu Lohe, basirt auf die Arbeit einer Woche bei gemischtem Betriebe (Kohks mit Holzkohle gemischt) stellten sich i. J. 1869 annähernd auf 11 Thaler pro 1000 Zollpfund.