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Eisen (Darstellung des Roheisens).
Luftzuführung etc. Als Typus für einen hierher gehörigen Ofen, welcher eine große Leistungsfähigkeit bei leichter Bedienung besitzt, mag ein Siegener Ofen (Fig. 1) gelten. Der mit feuerfesten Steinen ausgefütterte Eisenmantel wird von vier Trägern gestützt. Man röstet in einem solchen Ofen täglich 20,000 kg Erz mit 0,329-0,439 cbm Brennmaterial (Cinder und Kokslösch). Bedarf es bei der Röstung zur Zerlegung von Schwefelmetallen einer kräftigen Oxydation, so bringt man besser innerhalb als außerhalb des Ofenschachtes eine Flammenfeuerung an (Flammschachtröstöfen) und läßt das Erz bei beliebig zu regelndem Luftzutritt nur durch die Feuergase erhitzen, wobei freilich die Hitze weniger vollständig ausgenutzt wird als bei der Schichtung des Brennmaterials mit dem Erz. Am vorteilhaftesten hinsichtlich der Kosten und der Qualität des gerösteten Erzes hat sich die Anwendung der aus Eisenhochöfen abgeleiteten, brennbares Kohlenoxydgas enthaltenden Gichtgase (Gasröstöfen) erwiesen. Derartige Öfen, zuerst in großen Dimensionen in Schweden und Norwegen ausgeführt, sind neuerdings durch Anwendung von Gebläseluft zur Verbrennung der Gichtgase von Westman in Schweden sehr vervollkommt worden. Westmans Ofen (Fig. 1 u. 2 auf Tafel I) hat nachstehende Einrichtung: a Ofenschacht, 7 m hoch; b Chargierkanal, mit einer Klappe verschließbar, durch welchen das Erz in den durch eine Stange von außen beweglichen Trichter c gleitet und aus diesem in die Mitte des Ofens gelangt, in dessen Achse dann, was zur Auflockerung dient, die dickern Erzstücke liegen bleiben; d zur Ofengicht a' b' führende Öffnung; e Gasrohr, aus welchem die Gichtgase durch die kleinen Ansätze g und die Kanäle r in 12 Gasdüsen k strömt und aus diesen in den Ofen gelangt; f hohles, kranzförmiges Trageisen für den Kernschacht des Ofens, in welches aus dem Rohr h der Wind ein- und dann durch 24 kleine Düsenöffnungen aus dem Kranzeisen ausströmt, um sich mit den brennbaren Gasen innig zu mischen; i sechs Ausziehöffnungen; l und m Raumkanäle zum Einbringen von Brechstangen bei etwa stattgehabten Versetzungen; o Schaulöcher; n Schornstein. Ein Ofen von 6,59 m Höhe röstet in 24 Stunden 45-60,000 kg Erz durch; bei vollem Betrieb zieht man alle 1-1½ Stunden das Erz aus. Seltener wendet man liegende Flammöfen mit horizontaler oder besser schräger Sohle an.
Die Zuschläge bezwecken hauptsächlich die Herstellung einer in der Temperatur des Hochofens schmelzbaren und flüssigen Verbindung aus den Beimengungen (Gangarten) des Erzes. Während die einzelnen in den Gangarten enthaltenen Bestandteile (Kalkerde, Thonerde, Kieselsäure) für sich unschmelzbar sind, geben sie eine schmelzbare Verbindung (Schlacke), wenn die genannten drei Stoffe in gewissen Verhältnissen gleichzeitig anwesend sind. Zuweilen ist dies in den Erzen bereits der Fall (selbstgehende Erze); meist waltet aber der eine oder andre Bestandteil vor (gewöhnlich Quarz oder Thon), und der fehlende (in der Regel Kalk) muß durch einen geeigneten Zuschlag ergänzt werden, damit das erzeugte Roheisen im Herde des Hochofens gegen die oxydierende Einwirkung der Gebläseluft eine schützende Schlackendecke erhält. Durch Änderung der Qualität oder Quantität eines Zuschlags hat man es in der Gewalt, das Erz strengflüssiger (z. B. durch Kalk) oder leichtflüssiger (z. B. durch manganhaltige Stoffe) zu machen und dadurch auf die Bildung von grauem oder weißem Roheisen hinzuwirken. Die Operation der Mischung von Erz und Zuschlag nennt man Möllerung (oft auch Beschickung). Zuweilen gelingt es auch ohne Zuschläge, durch Mengung verschiedener Erzsorten (Gattierung) eine schmelzbare Schlacke zu erzielen. In allen Fällen bestehen die Schlacken im wesentlichen aus Kalkthonerdesilikaten. Zweckmäßig breitet man beim Gattieren und Beschicken die verschiedenen Substanzen in horizontalen Lagen übereinander aus und sticht von dem oblongen Haufen (Möller) gerade nieder die Charge ab. Bei Kokshochöfen, namentlich den neuern kolossalen, stürzt man Erze und Zuschläge hintereinander in den Ofen.
Als Brennmaterial für den Hochofenbetrieb kommen in erster Linie Koks (speziell bei der Massenproduktion), in zweiter Linie Holzkohlen in Betracht; seltener wird Anthracit oder anthracitartige Steinkohle angewandt. Holz, Braunkohle und Torf werden an und für sich gar nicht benutzt, liefern aber durch Vergasung in Generatoren ein kohlenoxydreiches, wohl verwendbares Brennmaterial. Holzkohlen haben vor den Koks den Vorzug einer konstanten Zusammensetzung, eines geringern Aschengehalts (etwa 3 Proz.) und der Gutartigkeit der Asche, welche nur sehr geringe Mengen von Schwefel und Phosphor und Leichtflüssigkeit herbeiführende Alkalien enthält. Obgleich das dabei erfolgende E. bei reinen Erzen sich eines hohen Rufs erfreut, so werden doch die Holzkohlen immer teurer und weichen immer mehr den billigern Koks, trotzdem letztere variable Mengen (bis 15 Proz.) einer sehr strengflüssigen, kieselsäurereichen Asche und stets mehr oder weniger Schwefel enthalten. Man muß dann durch passende Zuschläge, namentlich Kalk, und eine höhere Temperatur, die allerdings zu einem größern Brennmaterialaufwand führen, die obigen Übelstände zu beseitigen suchen. Von wesentlichem Einfluß sind noch die Dichtigkeit und Festigkeit der Brennstoffe. Je größer dieselbe, um so höher kann man bei besserer Ausnutzung der Wärme den Ofen nehmen, ohne ein Zerdrücken des Brennstoffs durch die Erzsäule befürchten zu müssen; deshalb sind die Hochöfen bei Anwendung von Koks höher, als wenn Holzkohlen das Brennmaterial bilden; in letzterm Fall beträgt die Höhe gewöhnlich nur 7-10 m. - Während man früher kalten Gebläsewind anwandte, zeigte 1828 J. B. ^[James Beaumont] Neilson, daß es viel vorteilhafter sei, den Wind vor dem Eintritt in den Hochofen zu erhitzen (s. Winderhitzung), weil dadurch eine intensivere Verbrennung und ein höherer Temperaturgrad erzeugt werden. Während diese Steigerung der Hitze vor der Form zu einer beträchtlichen Brennstoffersparung und Erhöhung der Produktion, auch zur Entfernung eines Schwefelgehalts in die Schlacke beiträgt, begünstigt sie eine Reduktion der Kieselsäure und führt mehr Silicium ins Roheisen, wenn man einer solchen Reduktion nicht durch stärkere Kalkzuschläge entgegenwirkt, welche die Kieselsäure binden. Während man früher Windtemperaturen von höchstens 300-400° C. anwandte und dabei an 15-30 Proz. Brennmaterial gegen kalte Luft sparte, wendet man neuerdings meist eine Erhitzung auf 700-800° C. an und erzielt dadurch eine noch weitere Ersparung von etwa 20 Proz. Brennstoff. Die Erhitzung des Windes geschieht entweder in eisernen Röhrenapparaten oder in Kammern (Regeneratoren), welche mit feuerfesten Steinen ausgesetzt sind, und in welchen die kohlenoxydhaltigen Gichtgase des Hochofens verbrannt werden. Man verbraucht unter normalen Verhältnissen, wenn der Eisengehalt der Beschickung nicht unter 35 Proz. beträgt, zur Herstellung von 100 kg grauem Roheisen ca. 100 kg Fichtenkohle, 115 kg Laubholzkohle und 120-130 kg
