17. October 1885.

mernden Masse, während die Thonerde keine Merkmale von Schmelzung zeigt. Von den beiden Hauptbestandteilen des Thones ist also die Thonerde bedeutend feuerfester als die Kieselsäure.

Vermengt man beide mit einander, so gilt das Gesetz, dass, wenn zwei starre Körper sich vereinigen, die erhaltene Verbindung einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzt, als das Mittel aus den Schmelztemperaturen der beiden Bestandteile. Es ist also die kieselsaure Thonerde leichtflüssiger als jeder der beiden Stoffe für sich. Während zur Schmelzung der Kieselsäure völlige Platinschmelzhitze erforderlich ist und zu der reinen Thonerde ein noch weit höherer Grad, zeigt sich die Verbindung bereits in Schmiedeisen-Schmelz hitze glasirt. Hat man verschiedene Mischungsverhältnisse von Kieselsäure und Thonerde, so hat das Gemenge, in welchem die Thonerde vorherrscht, einen höheren Schmelzpunkt und das mit überwiegendem Kieselsäuregehalte einen niedrigeren.

Die in den Thonen vorkommenden Flussmittel, welche die Feuerfestigkeit beeinträchtigen, sind hauptsächlich: Magnesia, Kalk, Eisenoxyd und Kali. Der Einfluss dieser Metalloxyde wird durch das von Richters aufgefundene Gesetz bestimmt, welches lautet:

»Aequivalente Mengen der als Flussmittel auftretenden Basen üben auf die Schmelzbarkeit der Thone einen gleichen Einfluss aus.«

In Zahlen ausgedrückt, verhalten sich 20 Gewichtsteile Magnesia, 28 Teile Kalk, 40 Teile Eisenoxyd und 47 Teile Kali pyrometrisch gleichwertig. Durch das Zusammenwirken verschiedener Flussmittel wird der Einfluss eines jeden eineinzelnen nicht erhöht, d. h. also, die Schmelzbarkeit wächst nur mit der gröfseren Summe der Aequivalente dieser Beimengungen.

Diese hier angeführten Gesetze haben jedoch nur so lange Geltung, als sich Silikate bilden, also, so lange als Kieselsäure, Thonerde und Flussmittel chemische Verbindungen eingehen. Steigt der Kieselsäuregehalt soweit, dass ein bedeutender Ueberschuss entstehen muss, der sich nicht mehr chemisch verbinden kann, so tritt alsdann die gröfsere Schwerschmelzbarkeit dieses nicht gebundenen Einzelbestandteiles hervor. Das Schmelzen der Thone besteht in der Bildung von Doppelsilikaten zwischen kieselsaurer Thonerde und einer kieselsauren Base, die entweder Magnesia, Kalk, Eisen, Kali oder Natron sein kann. Die an und für sich am schwersten schmelzbare Thonerde wirkt dabei der Kieselsäure und den Flussmitteln entgegen.

Zur Beurteilung des pyrometrischen Wertes eines feuerfesten Thones aus der Analyse kommt es auf folgende Verhältnisse an:

1) auf das der Thonerde zu den Flussmitteln, und 2) auf das der Thonerde zur Kieselsäure. Berechnet man aus der durch die Analyse ermittelten Formel eines Thones, wieviel Thonerde auf einen Teil Flussmittel und wieviel Kieselsäure auf einen Teil Thonerde kommt, setzt letzteres, welches meist kleiner ist, =1, und dividirt damit in das Flussmittelverhältnis, so erhält man eine einfache Zahl als Quotienten zur Bezeichnung des Grades der Schwerschmelzbarkeit.

Für die vorzüglichsten bis jetzt verwendeten Thone ist dieser Feuerfestigkeitsquotient 14; für die reinen Kaoline sinkt er herab bis auf etwa 9, für die besten belgischen Thone zwischen 4 und 2; für die feuerfesten rheinischen Thone beträgt er etwa 4 und sinkt für die Thone, welche am Rheine noch als feuerfest in den Handel kommen, bis auf etwa 1. Thone, bei welchen dieser Quotient unter 1 liegt, können nicht mehr als feuerfest bezeichnet werden.

Der den Thonen häufig beigemengte Sand vermindert an und für sich die Schwerschmelzbarkeit. Setzen wir z. B. einem in unseren Ofenfeuern unschmelzbaren Steinkohlenthon etwa 20 pCt. reine Kieselsäure oder Quarzsand zu, so beginnt derselbe bereits in einer Temperatur, welche Gussstahlschmelzhitze wenig überschreitet, zu schmelzen. In einer gleichen Temperatur schmilzt derselbe Thon, wenn ihm etwa 3 pCt. von einem der Flussmittel hinzugefügt werden. Die Kieselsäure wirkt also in diesem Fall als Flussmittel. Dieses gilt nur bis zu einer bestimmten Grenze; wird (wie schon weiter oben erwähnt) der Zusatz von Kieselsäure so weit

gesteigert, dass der im Gemenge vorhandene Thon fast verschwindet, so tritt dann der an und für sich sehr bedeutende Grad von Schwerschmelzbarkeit der Kieselsäure in den Vordergrund.

Dr. Bischof teilt die feuerfesten Thone, je nach dem Grade der Feuerfestigkeit, in 7 Klassen und stellt für jede dieser Klassen als Repräsentanten einen Normalthon auf. Als bestes feuerfestes Material steht obenan die erste Qualität des Thones von Saarau in Schlesien, welcher den berühmten schottischen Garnkirkthon noch entschieden übertrifft.

Die 7 Normalthone sind folgende:

Klasse I. Thon von Saarau, I. Qualität, mit folgender Zusammensetzung:

Der Feuerfestigkeitsquotient ist 9,49. In diese Klasse gehören alle reinen, geschlämmten Kaoline von primärer Lagerstätte, so der jetzt noch wenig gewonnene Kaolin von Aue bei Schneeberg in Sachsen, von Seilitz bei Meissen, von Halle und der Kaolin von Cornwall in England. Alle Kaoline haben, trotz ihres hohen Thonerdegehaltes, ein ziemlich geringes Bindevermögen. Sie sind meist von weisser oder graugelblicher Farbe, feinerdig, leicht zerreiblich, fühlen sich mager an und werden wegen ihrer grofsen Reinheit in der Porzellanfabrikation vielfach verwendet.

Klasse III. Bester belgischer Thon, aus der Gegend von Andenne, mit folgender Zusammensetzung: 34,78

Thonerde

mit einem Feuerfestigkeitsquotienten von 1,64. Hierher gehören die nicht bedeutend feuerfesten Thone, welche in vielen Ablagerungen im Ahrthale, in der Umgegend von Coblenz, Vallendar, in der Pfalz und Belgien vorkommen; es sind Thone, welche sich nur für untergeordnete feuerfeste Steine verwenden lassen.

Thone, welche noch tiefer stehen als die siebente Klasse, verdienen nicht mehr den Namen >>feuerfest« und müssen von der Verarbeitung zu feuerfesten Zwecken ausgeschlossen werden.

Aufser der chemischen Untersuchung des Wertes der Thone und feuerfesten Steine bedient man sich in der Praxis einer sehr einfachen directen Prüfungsweise. Man formt aus dem zu prüfenden Thone kleine Steinchen, brennt dieselben und bringt sie mit anderen, welche aus einem Thone hergestellt sind, dessen Feuerfestigkeit schon genau bekannt ist, in einen Sefström'schen Ofen. Dieser Ofen steht mit einem Ventilator in Verbindung, der einen Druck von 150 bis 200mm Wassersäule ergiebt und die Luft durch 8 dicht über dem Boden des Ofens befindliche Düsen einbläst. Die Probesteine werden mit glühendem, möglichst schlackenfreiem Koks umgeben und dann der Wirkung des Gebläses ausgesetzt. Schon nach einer Stunde zeigen sich meist bedeutende Abschmelzungen, die Ecken sind abgerundet und die Steinchen mehr oder weniger in Fluss geraten. Da nun beim besseren Thone ein späteres Abschmelzen eintritt, so lässt sich leicht und sicher bestimmen, ob der eine Thon besser oder schlechter ist, als der andere bereits bekannte. Diese sehr einfache und

deutscher Ingenieure

rasche empirische Probe hat das für sich, dass sie sich unmittelbar auf die wirklichen praktischen Verhältnisse stützt; sie wird daher in den Fabriken feuerfester Producte allgemein angewendet.

Wird feuerfester Thon gebrannt, so verliert er seinen Wassergehalt, vermindert sein Volumen und zieht sich zu einer festen, dichten Masse zusammen. In diesem scharfgebrannten Zustande nennt man den Thon Chamotte. Reine Chamottesteine sind aus einer Mischung von rohem und gebranntem Thone hergestellt und sollen in der Regel keinen Quarzzusatz erhalten. Sie zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit und grofse Dichtheit der Masse aus. Zu bestimmten Zwecken giebt man allerdings den Chamottesteinen einen geringen Quarzzusatz, um dem Schwinden fetter Thone entgegen zu wirken; doch kann man die so hergestellten Steine dann nicht mehr mit dem Namen »reine« Chamottesteine bezeichnen.

Feuerfeste Steine gewöhnlicher Qualität erhalten, um dieselben billiger herzustellen, oft einen ziemlich bedeutenden Zusatz von Sand und Kies. Wenn es auch dadurch gelingt, recht billige Fabrikate anzufertigen, so leidet doch dabei sehr die Qualität derselben; die Steine werden mürbe und bröcklich.

Von den Chamottesteinen wende ich mich zu den Quarzsteinen, welche fast einzig aus Quarz hergestellt werden. Während die Fabrikation von den aus Thon hergestellten feuerfesten Steinen schon seit längerer Zeit betrieben wird, so ist die Verwendbarkeit des Quarzes für feuerfeste Zwecke erst seit etwa 30 Jahren anerkannt worden. Namentlich hat man in Deutschland bedeutende und hochinteressante Fortschritte in der Fabrikation von feuerfesten Quarzsteinen gemacht; dieselben haben eine hohe Bedeutung erlangt, seitdem sich unsere einheimische Eisen- und Stahlindustrie in so grofser Weise entwickelt hat. Der jetzige Betrieb der Schweissöfen, der Stahlschmelzöfen und der Converter usw., bei welchen man bei den bis auf das äusserste getriebenen Hitzegraden ein möglichst schnelles Erhitzen oder Schmelzen des Eisens oder Stables erreichen will, erfordert heute ein weit feuerbeständigeres Material als früher. Die meisten Chamottesteine genügen diesen Anforderungen nicht. Die aus den ausgesuchtesten, allerbesten schlesischen oder den vorzüglichsten englischen Thonen hergestellten Chamottefabrikate, welche die Hitze unserer Oefen allenfalls aushalten, sind viel zu teuer. Man ist deshalb dazu übergegangen, den Quarz zu feuerfesten Steinen zu verarbeiten, und hat auf diese Weise Producte erreicht, welche den gesteigerten Ansprüchen unserer Eisen- und Stahlindustrie genügeleisten.

Wie schon vorher ausgeführt, ist reine Kieselsäure feuerfester als kieselsaure Thonerde; es haben also die aus reinem Quarze bestehenden Steine einen weit höher liegenden Schmelzpunkt als die Chamottesteine.

Die Kieselsäure kommt in der Natur in kristallisirtem, in kristallinisch dichtem und amorphem Zustande vor. Zu feuerfesten Steinen verwendet man dieselbe hauptsächlich in Form von Quarz, Sandstein, Quarzit, Kies und Sand. Steine von gröfseren Formaten lassen sich jedoch aus diesen Rohstoffen nicht herstellen; denn dieselben kommen meist gerissen und gebrochen aus den Brennöfen. Der Grund hierzu liegt in der Verflüchtigung des eingeschlossenen hygroskopischen Wassers und in der Eigenschaft des Quarzes, sich in der Hitze auszudehnen. Der aus kleinen Kristallen bestehende Sand und Kies zeigt diese Eigenschaft am meisten. Die im Feuer weniger drängenden dichten Quarzite und Sandsteine erhalten daher bei der Fabrikation den Vorzug; dieselben lassen sich auch leichter verformen, da die durch das Mahlen erhaltene Masse bereits etwas Bindekraft besitzt.

Die besten in Deutschland vorkommenden Sandsteine und Quarzite haben einen Kieselsäuregehalt von 97-99o; der Rest besteht aus Thonerde und Eisenoxyd.

Die feuerbeständigsten Quarzsteine würde man offenbar herstellen, wenn es möglich wäre, dieselben aus reinem Quarz ohne irgend welchen anderen Zusatz zu verfertigen. So hergestellte Steine würden jedoch nicht genügende Festigkeit erhalten und auch bei dem während des Betriebes häufig vorkommenden Temperaturwechsel abspringen. Gewisse Zuschläge oder Bindemittel sind daher unbedingt erforderlich;

17. October 1885.

wenn dieselben auch die Feuerbeständigkeit der Steine herunterdrücken, so machen sie doch das Fabrikat nach manchen anderen Richtungen hin widerstandsfähiger.

Als

Die Quarzsteine zeichnen sich neben der grofsen Feuerbeständigkeit durch die charakteristische Eigenschaft aus, im heftigen Feuer zu wachsen, anstatt zu schwinden. Gewölbsteine sind sie daher hoch geschätzt. Sie sind dort besonders am Platze, wo eine äusserst heftige, aber sogenannte trockene Hitze ohne Abkühlung auszuhalten ist. Berührung mit basischen Stoffen und Temperaturwechsel vertragen sie in der Regel nicht. Die besten, kieselsäurereichsten Quarzsteine kommen unter dem Namen Dinassteine in den Handel. Unter diesen sind die bekanntesten und verbreitetsten die mit Hilfe eines Kalkzusatzes hergestellten englischen Dinas, welche aus England stammen, aber jetzt in gleicher Qualität auch in Deutschland fabricirt werden. Es wird hier dem hochfeuerfesten Quarz ein äusserst kräftig wirkendes Flussmittel zugesetzt, um die einzelnen Quarzteilchen unter einander zu verkitten und ein festes Ganze zu erhalten. Der Stein besteht aus Quarzstücken, welche durch ein Kalksilicat verbunden und verkittet sind. Pyrometrisch verhält sich der weifse Dinasstein als Ganzes höchst schwer schmelzbar. Das feinste Durchschnittspulver bis zur annähernden Platinschmelzhitze erhitzt ist aufsen ohne Glanz und staubt noch ab beim Schaben mit dem Messer.

Einen gewissen Gegensatz zu den mit Kalkzusatz hergestellten Dinassteinen bilden die unter dem Namen »Deutsche

Dinas<< in den Handel kommenden Quarzsteine, bei welchen das Bindemittel Thonerde ist. Sie bestehen aus einzelnen Quarzstückchen, welche durch ein Thonerdesilicat mit einander verkittet sind.

Alle Quarzsteine dürfen nur eine ganz geringe Menge von Thonerde enthalten; denn durch einen gröfseren Gehalt wird die Schmelzbarkeit erhöht. Während also bei den aus den schwer schmelzbarsten Thonen hergestellten Chamottesteinen die Kieselsäure als Flussmittel wirkt und den pyrometrischen Wert der Steine herabdrückt, so tritt bei den Quarzsteinen die Thonerde als Flussmittel auf. Je mehr Thonerde ein Quarzstein enthält, desto mehr wird seine Schwerschmelzbarkeit vermindert. Versetzt man chemisch reinen Quarz mit den bekannten Flussmitteln: Eisen, Kalk oder Magnesia, so kann der Zusatz schon ziemlich weit, d. h. bis zu mehreren Procenten, gesteigert werden, ohne dass bei Schmiedeeisen-Schmelzhitze beträchtliche Einwirkungen sich ergeben. Wird aber diesem Gemenge, aus Kieselsäure und Kalk oder anderen Basen bestehend, nur wenig Thonerde beigemischt, so zeigt sich in den angegebenen Hitzegraden bereits eine starke Schmelzung.

Nachdem ich bisher über die Eigenschaften der feuerfesten Materialien und über die Anforderungen, welche die Praxis an dieselben stellt, gesprochen, gehe ich jetzt über zur Anwendung der feuerfesten Steine in der metallurgischen Industrie. (Schluss folgt.)

oberhalb der Oefen in der Längsrichtung der ganzen Ofenreihe angeordneten Kanälen h und in Verbindung gesetzt, welche die heifse Luft durch die Kanäle cd und die Oeffnungen k dem Längskanal e zuführen. In den Kanälen, welche h und i mit den Regeneratoren verbinden, sind Klappen angeordnet, mit Hilfe deren man sowohl abwechselnd den

einen und den anderen Regenerator mit h und ¿ in Verbindung setzen als auch die Mengen der den beiden letzteren zuzuführenden Luft gegen einander regeln kann.

Kl. 10. No. 32522 (Zusatz zu No. 21485). (W. 1883 S. 179). Neuerung an Koksofenthüren. Dahlmann, Courl bei Dortmund. Der gusseiserne Winkelrahmen des Hauptpatentes ist hier durch einen schmiedeeisernen ersetzt, und die innere Ausmauerung der Thür greift bei a über den Rahmen, um diesen vor der unmittelbaren Einwirkung der strahlenden Hitze zu schützen und das Springen der Thür gänzlich zu verhindern.

Kl. 20. No. 32077. Weichenstellriegel mit Controlvorrichtung für das Auffahren von Weichen. Zimmermann & Buchloh, Berlin. Die mittels Drahtzuges bewegte Rolle a wirkt bei einer Umdrehung um 360° durch den Schlitz b auf den aus den Teilen F und B zusammengesetzten Hebel und legt die bei Z angeschlossenen Weichenzungen um. B und F sind so zusammen

gekuppelt, dass sie bei der grofsen Beanspruchung, welche beim Auffahren der Weiche eintritt, sich von einander lösen und eine anormale, wieder feste Verbindung mit einander eingehen. In dieser Verbindung treten die Anker d d1 den Ansätzen c c1 der Rolle a in den Weg und beschränken deren Spiel behufs Controle auf etwa 300. Die Zusammenfügung der um Bolzen D drehbaren Teile B und F geschieht durch den mit Feder k versehenen Bolzen i, welcher in F einen centralen Schlitz findet, und durch die Walze 7, welche in

der normalen Mittelstellung in Kerben h h1 liegt und die Teile g und F verdübelt, beim Auffahren der Weiche aber in eines der seitlichen Löcher m fällt, wobei die Nasen n n1 der mit B fest verbundenen Feder g den Arm F in seiner verschobenen Lage umklammern und festhalten. Die Kugeln o erleichtern das Auffahren. Nach dem Auffahren muss g abgeschraubt und wieder in die Kerben h gelegt, die Feder k aber so stark angespannt werden, dass die Walze beim Umlegen der Weiche noch nicht aus ihren Kerben h gedrängt wird.