Puddeprosess

Pølseovn

Den dammer prosess (også kjent som flammeovnen raffinering ) var en prosess omfattende i det 19. århundre for å omdanne råjern fremstilt i masovnen i smijern (da også kalt vanndam jern ), senere også inn i herdbart smidd stål . I puddeprosessen resulterte oppfriskning i en kullfattig pellet ispedd slaggpartikler , som ble viderebehandlet i flere operasjoner ved kutting og smiing . Smijerns har blitt produsert siden eldgamle tider, men puddeprosessen brukte billig kull for første gang i stedet for det stadig dyrere kullet på grunn av avskoging . Dette gjorde smijern betydelig billigere. Puddeprosessen blir derfor ansett som en nøkkelteknologi for den industrielle revolusjonen , sammen med dampmotoren , spinnmaskinen og andre oppfinnelser.

Engelskmannen Henry Cort oppfant puddeprosessen i 1784 . Han hadde lagt merke til at karbonet i varmt grisejern fordamper når luft pusser over det. Mens før denne oppfinnelsen karbon og andre jernkammerater bare kunne fjernes ved vifteassistert forbrenning av kull, var hans metode basert på forbrenning av billig stenkull uten bruk av vifter eller digler.

Den ble erstattet i 1860-årene av Bessemer-prosessen og Siemens-Martin-prosessen , som for første gang muliggjorde masseproduksjon av betydelig billigere og renere smidig jern, som da ble referert til som stål .

terminologi

I følge begynnelsen av det 20. århundre er vanlig klassifisering av jern i karbonrikt, ikke plastisk formbart , ikke formbart, støpejern og karbon, formbart, formbart stål , smijern siden begrepet stål hører hjemme. På grunn av en litt annen legering og spesielt på grunn av den gjenværende slaggen den inneholder, er den imidlertid ikke identisk med moderne stål.

Tidligere refererte stål bare til en liten gruppe spesialprodukter med et karboninnhold på 0,4% til 1,2%, som kunne smides, sveises og fremfor alt herdes. Alle andre produkter laget av raffinert grisejern ble referert til som smidig jern, smijern eller ferskt jern . Da Bessemer-prosessen spredte seg, som flytende jern ble produsert med, ble smidig jern kalt sveisejern, og stålene laget av det ble kalt sveisestål .

Navnet puddling , engelsk puddling er av pølle avledet, som som substantiv på engelsk "pytt, dam" og "veltende i gjørme / sprut" som verb blant annet betyr. I keramikkhandel beskriver verbet til pølle forberedelsen av leire før bearbeiding. I betydningen "pølle" refererer pytt til den viskøse konsistensen av det smeltede jernet i et grunt trau. Denne massen måtte omrøres konstant med barer. " Å røre " betyr å røre på engelsk og er ikke den opprinnelige betydningen av å pele . I følge denne metoden ble imidlertid ikke bare hele prosessen med stålproduksjon kalt puddling , men også "omrøring av jernet", og tilførte verbet en pølle en annen betydning .

Pølseovn

Skjematisk oversikt

Peleovnen, laget av ildfaste murstein, hadde et eget forbrenningskammer der kull brant på et rist. Kull kan innføres gjennom passende klaffer og asken fjernes. De varme forbrenningsgassene beveget seg under et hvelvet tak gjennom det nærliggende arbeidsrommet og først deretter inn i skorsteinen. En liten vegg, den såkalte brannbroen , mellom forbrenningen og arbeidsområdet forhindret kontakt mellom kull og jern. Forbrenningsvarmen ble også reflektert gjennom ovntaket inn i arbeidsområdet. I arbeidsrommet lå jernet som skulle bearbeides i et grunt trau som var akkurat stort nok til at pytten nådde alle deler av trauet med sine lange stolper. Som det er vanlig i støperier, var trauet foret med sand. Arbeidsområdet hadde en klaff der grisejernstottene ble ført inn, og på slutten av prosessen ble slagformene fjernet, som ellers forble stengt bortsett fra en liten åpning der pytten kunne sette inn arbeidsstengene og jobbe jernet. Denne åpningen kan også lukkes. Tilførsel av luft til arbeidsområdet bør unngås så langt som mulig fordi det ville ha oksidert jernet. En klaff på peisen ble brukt til å regulere temperaturen.

Prinsippet med pølveovnen forble uendret. Hovedformålet med å gjøre mindre endringer var å redusere kostnadene for å bygge og vedlikeholde ovnene. Opprinnelig måtte sandforingen og en del av murverket fornyes hver uke. For eksempel ble hulrom for luftkjøling satt inn i brannbroen og under arbeidsområdet, og peleovnen ble forsterket med eksterne støpejernsplater. Det var søleovner med en slags ramme i støpejern som de brannsikre veggdelene ble satt inn i. Gulvet under sandbunnen i trauet ble utformet som en støpejernsplate. En slaggfôr ble noen ganger brukt i stedet for sandbedet. En såkalt revebro ble ofte installert overfor brannbroen, også en liten vegg som forhindret at slaggen rant av sammen med jernet. Senere ble proporsjonene tilpasset andre drivstoff eller jernkvaliteter.

Pytten kunne ikke forstørres fordi hulrommet var begrenset av rekkevidden til pyttens arbeidsstenger - og dens fysiske evner. Noen ganger bygget dobbelte ovner var faktisk bare to ovner festet til hverandre. Forsøk med mekaniske sølepytter har ikke lyktes.

Fremgangsmåte

Pyser på jobb

Det ble generert tilstrekkelig varme i peleovnen til å smelte grisejernet , som vanligvis ble introdusert som ingots, for deretter å friske det, dvs. H. for å senke innholdet av karbon og jernkomponenter som silisium , mangan , fosfor og svovel i en oksidasjonsprosess . Da det flytende jernet gradvis avkulles, steg smeltepunktet, som er avhengig av karboninnholdet. Mens temperaturen i ovnen stort sett var den samme, ble metallet mer og mer stivt til det kunne skyves sammen til lapper og fjernes fra ovnen.

Kullet, som var rikelig i England og derfor billig, ble brent i brannkammeret, mens arbeidsområdet var hermetisk forseglet så langt som mulig. Som et resultat smeltet de 200 til 250 kg grisejernstengene som lå i trauet til arbeidsområdet. Brannbroen hindret jernet i å absorbere uønskede komponenter i kullet, som spesielt svovel, noe som ville gjort det ubrukelig.

Oksygenet som kreves for oksidasjonen kom hovedsakelig fra slaggen, rik på jern-oksygenforbindelser og andre oksider , som pytten måtte bringe i konstant kontakt med det tyktflytende til deigholdige jernet. Pyseren måtte hele tiden røre grisejernet med slaggen flytende på det med sine lange omrørings- og skrapestenger for å brenne (oksidere) karbon og jernkomponenter. Blåaktige flammer (CO) indikerte prosessen. Pyseren måtte skifte stenger flere ganger før de ble myke. Som et resultat av karbontapet dannet det seg jernklumper, som pytten komprimerte til 4 til 6 like store hauger som veide rundt 40 kg, hvorfra det ble dannet blomkålformede klumper. I tilfelle utilstrekkelig bearbeiding, kunne lappene falle fra hverandre, slik at pytten, som jobbet i akkord , måtte behandle dem igjen. Teppene ble skjøvet til brannbroen, det varmeste stedet i hulen, hvor de ble utsatt for størst mulig varme i 4 til 6 minutter med åpningen lukket.

Da ble klaffen på arbeidsrommet åpnet, tauene ble fjernet med tang og trukket over salgulvet i jernverket til den vanndrevne dråpehammeren , og siden oppfinnelsen av James Nasmyth i 1840-årene, også til damphammeren. De ble senere fraktet i vogner. Til slutt lot pytten den flytende slaggen renne fra ovnen.

Mengden og kvaliteten på de produserte lappene var i det vesentlige avhengig av pyttens dyktighet og styrke, som han kunne bruke i løpet av en mest 12-timers og ofte 16-timers arbeidsdag.

Tre forskjellige prosedyrer dukket opp:

Den dammer på stålet hadde blitt beskrevet i patent av Henry Cort som en mulighet, men etter tidligere forsøk i Kärnten bare etter Franz Anton Lohage vært og Gustav Bremme fra Unna i slutten av 1840-årene førte til produksjon. I hovedsak besto prosessen i å unngå den siste fasen av avkalking og la flakene bli dannet raskere og smidd umiddelbart. Det var sterkt avhengig av temperaturkontrollen og av pyttens evne til å røre (bare) lenge nok under slaggensjiktet, som beskyttet jernet mot oksidasjon med luften, til riktig grad av avkalking ble oppnådd. Bare svært erfarne søppler kunne bli betrodd dette. I 1853 ble det produsert ca. 2600 tonn sveisestål i det distriktet Rhen-Westfalen, noe som tilsvarte 40% av den totale preussiske råstålproduksjonen.

I likhet med ovnen forble prosessen i utgangspunktet uendret. Andre drivstoff ble senere brukt i andre land, for eksempel B. trekull, tre, brunkull eller tørket torv, hvor dimensjonene til pølveovnene måtte tilpasses drivstoffens egenskaper. Flytende grisejern ble også brukt, men dette mislyktes stort sett på grunn av plassproblemene i verkstedet. Faber du Faur la masovnsgass en fra masovnen som drivstoff, men dette hadde den konsekvensen at en svikt hadde innvirkning på en av ovnene direkte på den andre ovnen.

Videre bearbeiding

Staven med et slagginnhold på opptil 4% ble under en hammer formet til porøse flatbrød, som ble presset til flate stenger av en rillet rulle og kuttet. Flere slike stenger fra forskjellige produksjoner med forskjellige jernkvaliteter ble deretter pakket med wire, oppvarmet i sveiseovnen og igjen rullet til stenger til det ferdige halvfabrikatet i form av stenger, ark eller plater ble opprettet etter flere arbeidstrinn . Slagginnholdet ble redusert til 0,6%, men kunne aldri fjernes helt. Sveisejern inneholdt alltid slagg, det resulterende kornet var synlig for det blotte øye på den ødelagte strukturen. Sveisejern var derfor mer motstandsdyktig mot korrosjon enn elvejern.

Med spredningen av smijern utviklet prosesseringsmetodene: I 1820 mottok John Birkinshaw patent på produksjon av rullede jernbanespor , som ble grunnlaget for byggingen av jernbanenettet. T-bjelker ble opprinnelig naglet fra vinkeljern og metallplate. De første T-bjelkene ble rullet i England i 1830. I 1839 oppfant James Nasmyth damphammeren. De største og sterkeste arkene som kunne rulles til bygging av Britannia Bridge i 1847, målte 3,65 m × 0,71 m og var opptil 2,44 cm tykke. Dobbelt-T-bjelker kunne rulles som en profil etter oppfinnelsen av det universelle valsverket i 1849. I 1851 rullet Alfred Krupp et sømløst hjul dekk for første gang , som han fikk patent på i 1853. I 1861 satte han i drift damphammeren "Fritz", som hadde en hammervekt på 30 t, som senere ble økt til 50 t.

fordeling

Puddeprosessen ble utviklet av Henry Cort i 1784 og spredte seg først fra Sør-Wales til England og Skottland, og fra 1820 til kontinentet. I Tyskland ble prosessen introdusert i 1826 av Friedrich Harkort i fabrikken i Wetter . I begynnelsen av industrialiseringen ble den stadig viktigere (f.eks. For produksjon av dampmaskiner og jernbanespor). Mer enn 94 søleovner sies å ha eksistert rundt 1810. På begynnelsen av 1860-tallet var det 3600 ovner. Gutehoffnungshütte (GHH) drev 60 pølovner i valsverket Oberhausen i 1863. Det høyeste nivået ble nådd i 1873 med 7 264 pølovner i 287 jernverk. Mengden produsert ved bruk av pølsmetoden steg i Storbritannia og Frankrike til 1882, i Tyskland og Belgia til 1889. Samtidig falt imidlertid andelen av total jern- og stålproduksjon jevnt, da den totale mengden opprinnelig skyldtes Bessemer-metoden og litt senere også til Siemens-Martin-prosessen ble økt.

Bessemer-prosessen begynte først bare sakte fordi den stolte på fosforfritt jern, mens vannpyttene kunne bearbeide forskjellige typer jern til et bredt spekter av produkter. Forskyvingen av pyttprosessen ved Bessemer-prosessen begynte i det lukrative jernbanemarkedet, men pyttprosessen var lenge foretrukket for mange produkter laget av smiing, inkludert den britiske marinen, som insisterte på bruk i skipsbygging på grunn av bedre korrosjonsbestandighet. Noen gründere ventet også på at patentene sine skulle utløpe.

Det var ikke før Thomas-prosessen ble introdusert i løpet av 1880-årene , tannproblemene ble overvunnet, og produksjonen av forskjellige stålkvaliteter ble mestret i store mengder, at smijernet som ble produsert av søleprosessen begynte å bli fortrengt. Ved brobygging ble de første stålbroene ikke reist før på 1890-tallet. I 1913 hadde andelen smijern falt til noen få prosent, bare i Storbritannia var den 13,6%. Omformerne produserte stål mye raskere og billigere.

bruk

Smedjern fra peleovnen hadde et bredt spekter av bruksområder. Han ble bl.a. Bar og profiljern, metallplater, ledninger og bestikk produseres. Utallige broer ble bygget av smijern, som f.eks B. den tidligere katedralbroen i Köln, Rhinbroen Waldshut - Koblenz , Griethausen-jernbanebroen , Garabit-viadukten i Frankrike eller Ponte Maria Pia og Ponte Dom Luís I i Porto . Den høyeste bygningen i verden på den tiden, Eiffeltårnet , var også laget av smijern.

Se også

• Historie om produksjonsteknologi

litteratur

• Oscar Stilig; H. Steudel, jernverk. En monografi , R. Voigtländer Verlag i Leipzig [ca. 1908], side 90 til 100
• Handbuch der Eisenhüttenkunde Volum 3 av A. Ledebur , 5. utgave, utgitt av Arthur Felix, Leipzig 1908, side 195 ff.
• Akoš Paulinyi : Puddling: A Chapter in the History of Iron in the Industrial Revolution. ( Avhandlinger og rapporter , Deutsches Museum, NF, bind 4) Oldenbourg, München 1987, ISBN 3-486-26200-9 .
• Adolf Ledebur : Torgasspyttfirmaet ved Zorger-Hütte i Harz-fjellene . 1860

weblenker

• Med slavene til «Alpine» - En natt i Schwechat-fabrikken , øyenvitnerapport fra 1900 av Max Winter

Individuelle bevis

1. ↑ Informasjonen i denne artikkelen er hovedsakelig basert på arbeidet til Akoš Paulinyi: Puddling: et kapittel fra jernhistorien i den industrielle revolusjonen. Oldenbourg, München 1987, ISBN 3-486-26200-9 .
2. ↑ Puddle . Oxford engelsk ordbok
3. ↑ Akoš Paulinyi, 1987, s.28
4. ^ A Resident Assistant: Generell beskrivelse av Britannia og Conway rørbroer på Chester & Holyhead Railway. Chapman & Hall, London 1849, s. 16 f. ( Digitalisert på Google Bøker )
5. ↑ Philipp Stein: 100 år med GHH brokonstruksjon . Gutehoffnungshütte Oberhausen, Sterkrade anlegg, Oberhausen 1951, s. 78 .