Grauw ruw-ijzer ontstaat door opname van silicium, waardoor de legeering van het ijzer met koolstof ontbonden, en graphiet gevormd wordt. Bevat het ijzer geen mangaan, zoo zijn geringe hoeveelheden silicium voldoende om het grauw te maken.
Zijn de plaatjes graphiet zeer klein, dan is ook het weefsel zeer fijnkorrelig, en de kleur is licht; hadden de graphietkristallen echter tengevolge van een langzamer vastworden en afkoelen een geruimen tijd om zich te vormen, zoo zijn zij veel grooter; het weefsel is grof kristallijn, de kleur donker. Men onderscheidt daarom licht- en donkergrauw ruw-ijzer.
Terwijl vroeger de mond van den oven open bleef, sluit men dezen tegenwoordig door inrichtingen, die gedeeltelijk de hoeveelheid der in den oven te brengen grondstoffen regelen, gedeeltelijk de gasvormige producten opvangen en afvoeren. Deze inrichting word gasvang genoemd. De gasvang op de gravure bestaat uit een vultrechter f, en een dezen trechter afsluitende klok, door het opheffen van deze klok opent zich een spleet, waardoor de te smelten massa in den oven kan glijden. Door de leiding i wordt het gas afgevoerd.
Hoogovengassen worden tegenwoordig veelvuldig gebruikt voor het drijven van verbrandings- en ontploffingsmotoren. De ovenwand bestaat uit zeer goeden vuurvasten steen. Het benedenste, cylindrische gedeelte van den oven, a, waarin zich het gesmolten ijzer verzamelt, heeft gewoonlijk een middellijn van 2 tot 4 m.
Het vermogen van hoogovens is natuurlijk afhankelijk van de grootte. De grootste houtskooloven van de wereld, werd door den ingenieur Fritz W. Lürmann van Berlijn, te Vares in Bosnië gebouwd. In 1900 werd deze oven aangestoken. De eerste maand werd ruw-ijzer voor gieterijen, en daarna 6 maanden lang dagelijks 75—80 ton wit-ijzer vervaardigd. Het rendement uit de ertsen bedroeg 52 tot - 53 pCt. Deze hoogoven heeft een ventilatie-inrichting, die 12 kub. m. wind per omwenteling leveren moet, met een snelheid van 20 omwentelingen.
Voor dezen nieuwen oven en een der oudere zijn zes steenen windverwarmers van 4.5 m. middellijn en 20 m. hoogte voorhanden. Toen in het begin van 1901 de kleinere oven nieuw uitgerust werd, en alle zes windverwarmers voor den nieuwen oven in gebruik genomen werden, steeg de temperatuur van den wind tot op 850° C., en de oven behaalde een record met een productie van 110 tot 115 ton per dag. De grootste maandelijksche productie had deze hoogoven in Mei 1901, en wel een van gemiddeld 105.5 ton per dag, bij een houtskoolverbruik van 850 kg. per ton ruwijzer.
Door haardfrischen of puddelen wordt later uit bet product der hoogovens het smeedbaar ijzer vervaardigd.
Literatuur: Die Hochofenbetriebe am Ende des XIXten Jahrhunderts, van Dr. Ernst Friedr. Dürre.
Kalle-O.
zie Kalk.
Koepel-O
Het omsmelten van het ruwe gietijzer en het gieten van de gietstukken geschiedt bijna uitsluitend met behulp van de koepelovens, dat zijn schachtovens, die met cokes en een inrichting voor het inblazen van lucht werken. (Fig. II van de plaat geeft een reform-koepeloven weer, van de firma H. Hammelrath und Co. G. m. b. H. te Keulen). Het is ook mogelijk in koepelovens met houtskool te werken.
De hoogte der ovens wisselt af, voor cokes van 2,5 tot 3,5 m., voor houtskool van 4,7 tot 6 m.. nl. de hoogte boven de plaats waar de wind in den oven stroomt. In de ovens doet men ook kalksteen, en wel 3 tot 4,5 percent van het gewicht van het te smelten ijzer. Het inblazen van de lucht heeft plaats door 2 rijen blaaspijpen b en De hoofdluchtleiding a wordt steeds in de hoofdkamer b geleid. Van daar uit communiceeren een aantal straalpijpen met het inwendige van den oven. Met de bovenste kamer bt is de benedenste door 2 bochtstukken verbonden, terwijl in het midden daarvan in beide een schuif is aangebracht. De straalpijpen in den ring zijn kleiner dan die in b.
Te zamen hebben zij de dwarsdoorsnede van de hoofdleiding. De bovenste blaaspijpen verdeelen den wind in den oven zoo, dat zij den uit de benedenste pijpen ingeblazen windstroom weer naar binnen drukken, d. w. z. hem in zekeren zin in zijn beweging naar boven bemoeilijken, om aldus een krachtiger inwerking van de zuurstof op de brandstof te verkrijgen. Dit bevordert een gelijke temperatuur in de smeltruimte en bijgevolg ook een gelijkmatige smelting. De grootte en de inrichting van de blaaspijpen en de hoogte waarop zij aangebracht zijn, oefenen grooten invloed uit op de goede werking van den oven.
Voor de inmetseling (inwendig) bedient men zich van zeer vuurvast materiaal. Tusschen den ovenmantel en het kemmetselwerk laat men een isoleerende laag, die ook de steenen in staat stelt zich uit te zetten. Dergelijke ovens worden voor een vermogen per uur van 300 ä 400 kg. tot van 20.000 kg. vervaardigd. Soms echter is voor een kleine gieterij een vermogen van 300 kg. per uur nog te groot. Kleinere ovens kan men echter niet goed fabriceeren, want voor het inwendig aan te brengen metselwerk mag de middellijn niet kleiner dan 50 c.m. zijn, anders kan een man er niet in werken. Omdat door deze wijdte en de daarmede gepaard gaande hoogte de oven nog al groot wordt, worden de kleinere ovens ook wel zoo ingericht, dat men ze omwippen kan, waardoor men het metselwerk gemakkelijk kan aanbrengen. (De ovens worden nl. zonder het metselwerk geleverd).
Schets 1 stelt dit type voor. Ook voor zoogenaamd kroezengietwerk zijn deze ovens bruikbaar, wanneer het produkt niet absoluut zuiver behoeft te zijn. Men moet dan echter cokes gebruiken, die arm aan zwavel zijn.
Literatuur: A. Ledebur, Handbuch der Eisenhüttenkunde', Dr. H. Widding, Ausführliches Handbuch der Eisenhüttenkunde.
Kroes-O
Fig. III (schetsen 1, 2 en 3) en fig. IV van onze plaat geven een reform-kroesoven van de firma H. Hammelrath und Co. G. m. b. H., te Keulen.
Deze ovens worden gebruikt voor het smelten en gieten van ijzer, staal en andere metalen, bijv. geelkoper. Men maakt hier van kunstmatigen trek gebruik. Aan de leiding waardoor de wind naar den oven gevoerd wordt, komt een drukregelaar voor, waardoor het mogelijk wordt, aan de als brandstof gebruikte cokes slechts zooveel zuurstof toe te voeren als voor totale verbranding noodig is. De reform-kroesovens worden in verschillende vormen vervaardigd, als kipovens, fig. IV, doch ook als vaststaande, die zonder en met voorwarmers verkrijgbaar zijn. Bij de kipbareovens wordt de lucht door 2 in den buitenmantel aangebrachte, met de holle draaitappen communiceerende openingen eerst in een open ruimte gevoerd, die zich tusschen de beide mantels van den oven bevindt, tot voorwarming van de lucht, terwijl deze dan tevens den binnensten mantel ©enigszins afkoelt, om verbranding daarvan tegen te gaan.
Beneden in den oven bevindt zich ©en ring waarop eenige roosterstaven liggen, waarvan de beide middelste met de benedenste ovenplaat verbonden zijn. Hierop ligt weer ©en plaat en een steenen vorm waarop de kroes staat. Deze wordt van boven ook weer door steenen vastgehouden. Voor aan den oven bevindt zich een uitlooptuit, die met klei dicht gestopt kan worden, terwijl boven op den oven een voorwarmer (k) wordt geplaatst, die tot bijna op de kroes reikt. Onder in bevindt zich een klep, die de luchtuitlaat zoo afsluit, dat al de ingevoerde lucht in het binnenste van den oven moet komen. In het deksel zijn eenige openingen om bijvullen mogelijk te maken.
Nadat de oven aangestoken is, wordt de vuurruimte tot aan den rand van de kroes met cokes gevuld (men vergelijke voor het inwendige ook schets 3), en wordt lucht ingeblazen. Een luchtdruk van 6 a 10 c.m. waterkolom is voldoende. Deze druk kan men met een drukmeter bepalen.
De te smelten grondstof wordt in de kroes gedaan, en wanneer deze tot aan den bovenwand gevuld is, wordt de voorwarmer er op geplaatst; hierin doet men reservemateriaal, zoodat de kroes steeds goed gevuld blijft. Voor het smelten van een vulling (charge) van 100 kg. is voor ijzer 40 a 60 minuten, voor geelkoper 20 tot 40 minuten noodig, en voor staal s/4 tot 11/s uur bij een charge van 40 tot 60 kg. De gassen bestrijken eerst de kroes, komen dan tusschen voorwarmer en kroes strijkende in eerstgenoemde, en vervolgens in de buitenlucht. Hieruit volgt dat het smelten in den voorwarmer gelijktijdig met dat in de kroes plaats grijpt, woordoor zoowel cokes als tijd bespaard wordt. Na het smelten wordt de oven eenvoudig omgekipt, en wel met behulp van een handwieltje. Eerst echter heeft men de prop klei uit het uitloopgat verwijderd, zoodat het metaal in een voor den oven opgestelden voorhaard in een voorgewarmde gietpan of ook wel in een kroes vloeien kan.
Daarna wordt de oven weer in zijn normalen stand gebracht, het deksel weggenomen, de kroes gevuld, en na het opnieuw aanbrengen van het deksel, en eventueel ook van den trechter, tot een nieuwe smelting overgegaan.
Omdat oven en kroes nu warm zijn, heeft het smelten zeer vlug plaats. Daardoor wordt het dagelijksch vermogen zeer groot. Dergelijke kipbare smeltovens zijn dan ook voor het bedrijf in het groot bestemd, voor minstens 1500 a 2000 kg. per dag.
Voor het bedrijf in het klein dienen de stationaire kroesovens, waarvan schets 1, fig. III, ons den eenvoudigsten vorm geeft. Ook hierbij is de aanvoer van gecomprimeerde lucht reguleerbaar. Men gebruikt hier echter geen roosterstaven doch een roosterplaat met gekartelden rand voor de ventilatie. Alvorens in de verbrandingsruimte te komen, strijkt de lucht tusschen de beide ovenmantels en in de luchtkamer onder de ovenplaat door en komt dan in den oven. Het ontsteken geschiedt op dezelfde manier als bij1 den kipbaren oven werd aangegeven; men blaast er ook weer lucht in.
Schets 3, fig. III geeft een nieuweren vierhoekigen oven weer (in lengtedoorsnede). Het voordeel van dezen oven is, dat de lucht op 2 plaatsen wordt toegevoerd, van boven en van onderen, terwijl dit bij den oven, schets 1, fig. III, slechts op een plaats geschiedt. De lucht komt hier niet alleen door den gekartelden rand van de ovenplaat, doch ook door gleuven in den wand. Hierdoor bereikt men een totale verbranding der cokes tot koolzuur.
Schets 2, fig. III ten slotte, geeft weer een stationairen kroesoven met voorwarmer i.
Literatuur: A. Ledebur: Handbuch der Eisenhüttenkunde; F. Joynson, The Iron and Steelmaker.
Puddel-O
Door haardfrischen en puddelen wordt uit het ruw-ijzer der hoogovens een smeedbaar product vervaardigd. Het oudere procédé is het haardfrischen, doch door het schaarscher worden van houtskool, zocht men naar een nieuwe werkwijze waar men kolen en cokes bij gebruiken kon, zonder het product te bederven. Men kwam toen tot het puddelen, uitgevonden in 1784 door den Engelschman Henry Cort. Het puddelen was een nieuwe haardfrischwerkwijze, waarbij de vlam van de brandstof, niet echter de brandstof zelve met het smeltende ijzer in aanraking komt. Met evenveel werklieden, doch met een belangrijke vermindering der brandstofkosten verkrijgt men door deze bewerking een ongeveer 10 maal grootere hoeveelheid smeedijzer dan met den frischhaard.
Een puddeloven bestaat in hoofdzaak uit drie doelen, uit den vuurhaard, den arbeidshaard en den rookvang. Eerstgenoemde is ook thans meestal nog een gewoon haardrooster, waarop om de hooge kolenprijzen, met bruinkolen en turf gestookt wordt.
In den wit-gloeiend gestookten oven, die nog eenige slakken van de vorige verwarming bevat, brengt men een lading van gemiddeld 300 kg. ruw-ijzer, en men brengt dit met een flink vuur binnen ongeveer 35 minuten tot smelten. Reeds dan werken de aan zuurstof en koolzuur rijke verbrandingsgassen oxydeerend op het ijzer, en verbranden in de eerste plaats het er in voorkomende silicium. Daar echter de slakken het afsmeltende ijzer terstond bedekken, zoodat de gassen niet verder kunnen inwerken, moet de werkman die den oven bedient het ijzer steeds met een haak omroeren. Behalve het overblijfsel van het silicium, worden er thans ook groote hoeveelheden ijzer en mangaan geoxydeerd, gedeeltelijk door de zuurstof der gassen, gedeeltelijk door die van het ijzeroxyde in de slakken, die echter steeds op nieuw door opname uit de lucht vervangen, en ook door het inwerpen van slakken en hamerslag vermeerderd wordt. Zeer spoedig stijgen nu uit de slakken gasbelletjes van koolzuur op, die met blauwe vlam verbranden. Thans is de koolstof aan de beurt om te oxydeeren.
Door het hooger worden der temperatuur wordt de gasvorming steeds krachtiger, zoodat het geheele bad opkookt en de slakken wegvloeien. Hoe meer het ijzer ontkoold wordt, des te minder vloeibaar wordt het, en zijn smelttemperatuur wordt ten slotte hooger dan de warmtegraad in den oven. Als gevolg daarvan begint het metaal vast te worden. Eerst scheidt het zich in losse kristalletjes af, die als glinsterende punten zich van de donkere slakken afscheiden. Zij nemen snel in aantal toe, en wellen tot klompen te zamen, waardoor verder omroeren onmogelijk wordt. Het ijzer is nu smeedbaar, doch bevat vooral in de onderste deelen nog te veel kool.
Een herhaalde omwerking met een haak is nu noodig. Dan volgt het loeppen maken, d. w. z., de werkman deelt de groote ballen ijzer in 4 of 6 stukken, rolt ze heen en weer om ze ongeveer den balvorm te geven, en duwt ze achter in den oven. Door de temperatuur zoo hoog mogelijk op te voeren vloeien er nu nog slakken uit het sponsachtige ijzer. Dan neemt men de ballen met groote tangen uit den oven, en brengt ze onder den stoomhamer. Deze bevrijdt het ijzer van de laatste slakken, waarna het ijzer verder bewerkt kan worden. Ook staal wordt op een dergelijke manier vervaardigd. (Zie verder „Iron- and Coal-Trade Review”, No. 66, bl. 97).
(Steen-O
Zie Steenbakkerijen.
Vlam-O
Iets over het midden van de helft der vorige eeuw, legden de Gebr. Martin zich op nieuw toe op de tot dien tijd zonder resultaten gebleven proefnemingen, om nl. staal op de reeds door Réaumur aangewezen manier, door samensmelting van ruw-ijzer met smeedijzer te vervaardigen. Wat echter in kroezen, dus bij kleine hoeveelheden, onder buitensluiting van de lucht en de verbrandingsgassen mogelijk was, wilde in ovens, die met open vuren werkten niet gelukken. Men kon nl. de temperatuur niet hoog genoeg opvoeren. Eerst toen de Gebr. Martin besloten de manier van warmte-accumulatie van Friedrich en Wilhelm Siemens bij hunne proeven toe te passen, verkreeg men gewenschte gevolgen, en met recht werd de toen gevolgde werkwijze dan ook Siemens-Martinproees genoemd.
De Gebr. Siemens vervingen de vaste brandstof door gasvormige, doordat zij eerst gas uit kolen opwekten in een toestel, den generator, waardoor zij de beschikking kregen over een gas, dat behalve de destillatiegassen der kolen, vooral koolstofoxyde en stikstof bevat, en als brandstof uitstekende diensten kan bewijzen, vooral omdat men daardoor weinig lucht in te voeren heeft, waardoor de temperatuur kan stijgen. Verder voerden zij deze op, door voorwarming, doordat zij de in den oven gebruikte, nog steeds gloeiend heete verbrandingsgassen door kamers, gevuld met tralievormig metselwerk, leidden. Dit metselwerk werd aldus tot roodgloeihitte gebracht, en de daarin geaccumuleerde warmte op het door dezelfde kamers gevoerde verwarmingsgas en de te gebruiken lucht overgebracht. Inmiddels wordt weer een tweede kamer verwarmd. Men gebruikt dus afwisselend 2 kamers, en verhoogt daardoor niet alleen de temperatuur in den oven, doch bespaart ook warmte.
Op den haard van den Siemens-Martinoven smelt men eerst een gedeelte van de hoeveelheid ruw-ijzer, en brengt daar dan afval van vloeiijzer (smeedijzer) in. Het mengsel in den oven heeft dan een koolstofgehalte, hetwelk tusschen dat der beide grondstoffen staat, en kan meer op staal of meer op vloeiijzer gelijken. Het smelten neemt nog al tijd in beslag, en gedurende dien tijd verbrandt veel koolstof. Behalve het smelten heeft dus nu een langzaam frischen plaats (een onttrekking van koolstof). Feitelijk is het vlamovenproces noch een zuiver meng- noch een zuiver frischproces. Dit is afhankelijk van de hoeveelheden der gebruikte grondstoffen; het wordt frischen wanneer men met ruw-ijzer en ijzerertsen werkt, en is een eenvoudig omsmelten van smeedbaar ijzer, wanneer men slechts met afval werkt.
Gewoonlijk bereidt men een zeer koolstofarm vloeiijzer, dat dan door toevoeging van jjzermangaan en spiegelijzer van ijzeroxyde bevrijd, en dan weer met meer of minder koolstof wordt verbonden, zoodat men evengoed week vloeiijzer als hard staal vervaardigen kan. De kwaliteit van het in den basischen Martinoven vervaardigde vloeiijzer is zoo goed, en men kan het zoo goed wellen, dat het ’t welijzer zware concurrentie aandoet.
Literatuur: F. Joynson, The Iron and Steelmaker; Dr. H. Wedding, Ausführliches PLandbuch für Eisenhüttenkunde.
Vuilnis-O
Daar men in groote steden steeds last heeft om de eerst uit de huizen opgehaalde vuilnis op een onschadelijke manier te vernietigen, kwam men ©enige jaren geleden op het idee, deze vuilnis in steenen ovens met hooge schoorsteenen te verbranden. De daardoor opgewekte warmte ging den eersten tijd verloren, doch al spoedig plaatste men tusschen de ovens stoomketels, die met de verbrandingsgassen der ovens gestookt worden, terwijl men met den stoom electriciteit opwekte, waarmede men dynamo’s voor verlichting, of het bewegen van trams, dreef. De verbrandingswaarde van vuilnis is niet onbelangrijk. In vele steden worden de straten indirect door de aan de huizen opgehaalde vuilnis verlicht. Daarenboven levert het in de ovens achterblijvende residu een uitstekende grondstof voor het bakken van steen.
