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Kohlenstoffgehalt steuern

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Lenni

30, Männlich

Beiträge: 519

Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von Lenni am 05.11.2017 11:55

Hallo allerseits.

Danke dir nochmal Rom, dass du dir die Zeit nimmst das alles nieder zu tippen! Die Variante eine Grube auszuheben und mit Stoeckchen wie auf deinem Bild aufzufuellen habe ich auch schon oft im Internet gesehen bzw. empfohlen bekommen. Darauf eine Lehmplatte zu legen ist mir allerdings voellig neu. Du nutzt das rein als Isolierung, waehrend die andere Variante mehr dafuer ist keine Schlackeabstich machen zu muessen oder?

Wenn ich dich richtig verstanden habe Rom und bedenke, dass Schlacken je nach Erz grundsaetzlich unterschiedliche Viskositaeten haben kommen doch nun 4 Extreme in Frage:

1) Zaehfluessige Schlacke und hohe Temperatur: Es kann eine zusammenhaengede Luppe entstehen, da durch die hohe Temperatur die Schlacke fluessig genug ist um das Eisen zusammensintern zu lassen. Der Kohlenstoffgehalt ist durch den "Schutzmantel aus Schlacke" und die entkohlende Luft relativ niedrig.

2) Zaehfluessige Schlacke und niedrige Temperatur: Das Eisen kann durch die zaehe Schlacke nicht zusammen sintern und es entsteht keine zusammenhaengede Luppe. 

3) Fluessige Schlacke und hohe Temperatur: Die Schlacke fliesst sehr schnell ab und der Stahl kohlt stark auf. (Ohne Schlacke ist eine zusammenhaengede Luppe aber auch nicht realistisch oder?) 

4) Fluessige Schlacke und niedrige Temperatur: Es entsteht eine zusammenhaengende Luppe. Der Kohlenstoffgehalt ist relativ hoch, da die Schlacke schnell abfliest und viel CO durch eine unvollstaendige Verbrennung vorliegt bzw. wenig entkohlender Sauerstoff vorliegt.

Die Punkte sind wirklich als "Extreme" zu sehen! Dazwischen ist natuerich eine ganze Menge Platz zum spielen. In der Annahme, dass die vier Punkte so stimmen kann man doch dann also den Kohlenstoffgehalt ueber eine Kombination von Schlacke Viskositaet (z.B. ueber eine Beigabe von Kalk) und Temperatur steuern oder? 


Der Link sollte genau zu dem von dir genannten Artikel gehen Rom. Ich probiere es hier nochmal (Jennifer Garner - Der latènezeitliche Verhüttungsplatz in SiegenNiederschelden „Wartestraße“) 

Beste Gruesse,

Lenni

Antworten Zuletzt bearbeitet am 05.11.2017 11:57.

unsel

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Moderator Rennofen

Beiträge: 431

Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von unsel am 05.11.2017 14:16

Ohjee, so hatte ich mir das vorgestellt .

Dewegen schlug ich ganz zu Anfang vor, all dies bei einem realen Treffen zu besprechen. 
Ich kann gar nicht soviel Tippen wie Ich Sagen möchte.

Ich nutze die "Stöckchengrube mit Lehmplatte" wie gezeigt ausschliesslich zur Isolierung, es hat keinen Historischen Hintergrund, obwohl Georg Agricola in seinem Buch De Re metallica Libri XII irgendwo Seite 330 und 340 beschreibt dass man Löcher von aussen unter die Ofensohle stechen solle damit die "schädlichen Gase nicht in den Ofen steigen....

Eine mit grünen Ästen gefüllte Grube , ohne Lehmplatte ist allerdings sehr wohl Historisch belegt und überaus Sinnvoll. Damit werde ich wohl die nächsten 10 Ofenreisen zu Verbringen um das ganze zu Verstehen, resp. zu einem bestimmten Zeitungt gezielt und wirksam einzusetzen.
Ich habe selbst mehrere dieser Schlackenklötze ausgegraben damit unsere Archeologen eine Datierung vornehmen können. Die Fachwelt ist sich noch nicht wirklich einig in welche Region man diese "Grubenöfen" einordnen soll. Man hält diese Technik aber für die älteste, danach sollen die Öfen mit Schlackenabstich in Mode gekommen sein.

So und damit wären wir dann bei deinen 4 Punkte und dem wichtigsten Thema überhaupt.
Wie beieinflusse ich das "zerrennen...rinnen....den Schlackenfluss....während der Reduktion des Eisenerzes im Rennofen?

Ich möchte nicht auf deine 4 Punkte eingehen da sie alles und nichts beinhalten. 
Deine Gedankengänge sind sehr logisch,gut durchdacht und du möchtest die Extreme darstellen, aber es kommen weitere Faktoren ins Spiel zum Thema Temp. und Viskosität.

Wie du richtig schreibst ist die Zusammensetzung der Eisenerze sehr Individuel, wobei nur einige Elemente Ausschlaggebend sind um eine erfolgreiche Reduktion und die Schlacke in den Griff zu bekommen, mal abgesehen von der Steuerung des C-Gehaltes.

Generell ist der Eisenoxid FeooH/Fe2O3/Fe3O4 Gehalt, der Quarzanzeil (SiO2) , der Anteil der Tonmatrix  (Al2O3) in welchem das ganze unter anderem eingebettet ist in Form von Aluminiumoxid, der Kalkanteil CaO, der Mangan Gehalt (Mn) sowie Phosfor (P) von Bedeutung.

Von all dem sehe ich mir 2 Elemente sofort an, Fe Oxidgehalt und SiO2 (Quarzanteil wegen der Schlackenviskosität) 
Haben wir ein Erz vor uns mit 60% FeooH bei 35% SiO2 wäre dies ein extremes Beispiel so wie es in meinem Ort vorkommt. Ihr könnt euch Vorstellen dass ich diesen "Dreck" als Herausvorderung ansehe zumal ich dieses Zeug warum auch immer, an Antiken Schmelzplätzen finde.

Das Schmelzen dieses Rasenerzes verlangt dass ich wenigstens 3 Zentner von diesem Zeug sammele , dummerweise ist es ca. zwischen Daumennagel bis Hühnerei gross. Das ist also eine etwqas langwierige Geschichte.

Nachdem dieses Erz gewaschen und geröstet ist denn FeooH hat jede Menge an Kristalin gebundenem Wasser sind 25 % des Gewichtes weg. 

Danach gebe ich das schwache Erz auf die glühende Kohle der Gicht meines Ofens.
Eine wilde ...Sauerstoffreiche Hitze ....wäre in diesem Falle das allerletzte was man braucht da man zuviel FeO reduziert und die Schlacke dadurch sehr zäh wird.

Man ruffe sich den niedrigen FeO und den hohen SiO2 Gehalt in Erinnerung.

Wir haben in diesem Falle nur die Möglichkeit aus viel Erz, nur sehr sehr wenig (max. 10%) Eisen auszubeuten als zusammenhängende Luppe bei einer noch gerade so beherrschbaren Schlacke (3-5000 mPa/s) (frischer Langnese Honig bei Zimmertemp.)
Um sehr wenig Eisen aus einer bestimmten Menge Erz zu nehmen, muss man weniger reduzieren, in dem erwähnten Fall sind folgende Chargen und Windmenge angesagt. 6Kg Erzsatz-3,2 Kg Holzkohle alle 25min, bei einem Schachtdurchmesser auf Düsenhöhe von 30 cm.

Um das herauszufinden habe ich einige hundert Kg selbstgemachte Holzkohle und den Spott meiner Teamkollegen auf mich gezogen.
Zuschläge in Form von Kalk kamen unter anderem auch zu Einsatz, obwohl ich weiter nicht darauf eigehen, da es unter Paleometallurgisten umstritten ist. Jeden erhöht es den Schmelzpunkt und senkt die Viskosität.

Hematithe ,Magnetite sowie Siderite sind meist sehr arm an Gangart. Sie produzieren einfach keine Schlacke, ausser der die sie in Verbindung mit der Ofenwand produzieren. Sie kohlen sehr leicht auf und fressen den Unterofen.
Man nennt es eine "trockene Reduktion".

Wir erinnern uns...je eher die Gangart sich vom entstandenen Eisen trennt, desto mehr Zeit hat das Eisen sich mit dem Kohlenstoff in Gasförmigem wie in festem Zustand zu Verbinden.

Gruss Rom.




Antworten Zuletzt bearbeitet am 19.11.2017 13:30.

unsel

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von unsel am 06.11.2017 16:35

Bisher haben wir immer noch nicht wirklich über das beeinflussen des Kohlenstoffgehaltes gesprochen.

Ich habe einiges an Essenziell nötigem  geschrieben um weiters zu erreichen.
Wir behalten zurück: Heisser Ofen, prinzipiel reiches Erz ohne lästiges Anhängsel wie Wasser oder Quarz, welches den Weg zur Umwandlung zum C-reichen Eisen auf kürzestem Wege nur unnötig erschwert  , und somit den Weg zum Aufkohlen verkürzt. 

Wenn wir das geliebte Ziel hin zum Aufkohlen verkürzen wollen, nutzen wir entgegen aktuellem Wissensstand als Zuschlag.....Kalk, dieses weisse Zeug vom Baumarkt.
Es steigert den Schmelzpunkt und senkt die Viskosität (dünnflüssig) der Schlacke. Es klingt wiedersprüchig ist es aber nicht.
Tut man zuviel dazu hat man auch eine zu zähe Schlacke, zu wenig wahrscheinlich auch, meiner Erfahrung nach liegt man bei 3-5% richtig, eher3 %.
heisst 27Kg Erz 3 prozent kalk.

Hat man 92% Fe2O3 Hemathit, Siderit, Magnetit  mit oder ohne 3 % Kalk ,kann man daraus ein tolles Messer Schmieden, hat man ein Luxemburgisches Rasenerz mit knapp 90% FeO auch, aber mit bedeutend weniger C und die vorher beschriebene Prozedur fängt an bedeutend zu werden.

es gilt also mit den Mädchen klar zu kommen die auf der Tanzfläche sind

Gruss Rom.

Antworten Zuletzt bearbeitet am 19.11.2017 13:31.

Lenni

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von Lenni am 07.11.2017 19:33

Hoch interessagt Rom! Auf meiner Seite des Forums regnet es gerade "AHA"-Effekte :-P. Um deine Tastatur zu schohnen, schreibe ich mir meine Fragen auf und hoffe auf das naechste Schmiedetreffen.

Eine Frage vielleicht dennoch: Ich dachte eigentlich das die Schlacke eine vom Eisen reativ unabhaengige Masse sei, aber wenn ich dich recht verstehe, haengt die Viskositaet der Schlacke auch davon ab wie viel FeO in nicht reduzierter Form in ihr verbleibt? Wenn eine Zugabe von Kalk also die Viskositaet verringert und den Schmelzpunkt erhoeht, macht eine Zugabe von Kalk doch nur Sinn wenn ich sehr viel Feo habe oder? Ich frage weil wir mal Roberts Erz, mit ich glaube 40% FeO, mit einer Kalkzugabe verhuettet haben. 

Beste Gruesse,

Lenni

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unsel

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von unsel am 08.11.2017 13:37

Die Schlacke dient nicht nur zum Abführen von von all möglich unnötigem an Elementen, sie ist Indikator für so vieles.
Sie zeigt sehr zuverlässig an wo wir mit der Reduktionsrate dran sind. 
Sie zeigt nicht nur an wieviel FeO in Ihr verbleibt, sondern auch mit wieviel Metallischer Ausbeute zu rechnen ist. 

zu deiner Frage, .....macht eine Zugabe von Kalk doch nur Sinn wenn ich sehr viel Feo habe oder?

Nein, das kann man nicht so sagen.

Dass Ihr Erz von 40% Oxidgehalt im Rennofen Verhüttet hat wage ich zu bezweifeln.

Achtung es gibt zur Erzqualität einmal die Angabe wieviel Eisenoxid zb. FeOOh, Fe2O3, Fe3O4,FeCO3 etc .... oder die Fe Angabe mit wieviel Eisen im Erz zu rechnen ist.
Dazu ist eine andere Berrechnung nötig. 
40 % FeOxid Gehalt wären noch weniger Fe Gehalt. Ich glaube ich hatte diese Umrechnung einmal irgendwo gepostet. Dazu ist ein Blick in die Periodentafel nötig. 

Gruss Rom.




Antworten Zuletzt bearbeitet am 08.11.2017 13:38.

a.w.maria

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von a.w.maria am 10.11.2017 15:53

Hallo zusammen,

Der Weg über das Periodensystem ist vielleicht ein bisschen lang und mühsam, wenn gerade keins zur Hand ist. 

Antworten Zuletzt bearbeitet am 10.11.2017 16:12.

a.w.maria

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von a.w.maria am 10.11.2017 15:55


Die Rechnung muss man nicht jedesmal neu aufstellen. Als Formel gilt, dass der Massenanteil des Eisens 70% der Masse von Fe2O3 ist. Bei 40% wären das also 28% Eisen. 
Bei FeO muss man von knapp 78% (77,78%)  ausgehen. Dann wären 31% der Masse Eisen. 

Aber wie Rom schon sagte, Ihr müsst genau hinsehen, welche Werte angegeben sind.

Gruß
Maria

Antworten Zuletzt bearbeitet am 10.11.2017 16:11.

unsel

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von unsel am 10.11.2017 17:13

So wie Maria es schreibt lässt es sich leicht im Kopf behalten, allerdings dachte ich Ihren Satz erst hier anzuhängen nachdem ich den Weg bis dahin einmal zum allgemeinen Verständniss eingestellt habe.

Ich stelle es trotzdem hier rein, damit man sieht wieso Sie es so erklärt:

Wenn wir über Eisenerz reden finden wir es im Boden in Form von Eisensauerstoffverbindungen vor. Wir heben es in Form von Steinen vom Boden auf. Diese Steine sind meist von höherer Dichte, sie wiegen mehr als Sandsteine, bis zu 2 mal mehr. Die Farbe variiert zwischen Braun über Rot bis Schwarz. Diese Eisensauerstoffverbindung hat also einen gewissen Eisenanteil. Dieser liegt natürlich noch nicht Metallisch vor, ....bis zu dem Tage an dem wir sie als Charge in unseren Rennofen aufgeben.
Sehen wir uns die Periodentabelle der Elemente einmal an
Periodic_Table.jpg


Das Eisen (Fe) steht als Nr. 26 (oben links) Unten links steht die Dichte 7,86 g/dm3. Oben rechts steht das Atomgewicht 55,847g/mol
Der Sauerstoff (O) steht auf Nr. 8 mit dem Atomgewicht 15,999 g/mol.

Jetzt ein Beispiel mit Fe2O3

Das Atomgewicht ist : Fe2 also 2 mal 55,847= 111,694 vereinfacht 112 g/mol
O3 also 3mal 15,999= 47,997 vereinfacht 48
Die Summe ergibt also 159,691 vereinfacht 160g/mol

Von diesen 160g sind 111,694 Fe also vereinfacht 70%
Wir merken uns dass Fe2O3 70%......... Fe (Eisen) in sich trägt!!!!!! Das ändert Niemals!!!

Wenn jetzt eine Analyse angibt dass ein Fe2O3 Wert von 64% vorliegt , dann haben wir einen Eisengehalt von 70% mal 0,64 = 44,80% Fe darin vorliegen.
Nicht zu vergessen bleibt dass das meiste davon beim Verhütten im Rennofen in die Schlacke übergeht, uns also verloren geht.

Gruß Rom.

Antworten Zuletzt bearbeitet am 10.11.2017 22:23.

Lenni

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von Lenni am 19.11.2017 10:01

Hui lang ists her mit der Chemie. Aber na klar. Die Rechnung ist soweit sehr logisch. 
Ich habe kuerzlich mit Robert nochmal telefoniert und das Erz hatte natuerlich sehr viel mehr FeO. Keine Ahnung wie ich auf diese 40% kam. 

Rom bist du bei Ollis Schmiedetreffen im Maerz? Dann wuerde ich mir bis dahin mal einen Fragenkatalog aufstellen ;)

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unsel

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Re: Kohlenstoffgehalt steuern

von unsel am 19.11.2017 13:30

 Ich liebe Oli und sein Treffen allein diese Region ist Wunderschön, ich versuche dort hin zu kommen kann es aber nicht Versprechen, weil ich mehrere Spagate teils gleichzeitig machen muss um die mir wichtigen Treffen zu besuchen....wobei Oli`s Treffen in Sympatieparameter weiter oben in der Liste steht. 
Schlussendlich gibt es da noch meine Nathalie.......Ihr versteht

Gruss Rom. 

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