Unser Erz und noch ein paar Rennöfen...

Xerxes

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So,

nach langer Suchen hab ich endlich eine gute aber einmalige Quelle für hochwertiges Erz für unsere Rennofengänge gefunden. Heute hab ich drei Fässer mit jeweils knapp 500 Kg reinem hämatitischen Erz abgeholt und bei Timm (wo wir wohl unsere nächsten Rennöfen fahren werden) eingelagert. Es handelt sich dabei um das "Carajas Sinterfeed" Feinerz. Ein großer Teil des deutschen bedarfs an Sinterfeinerz wird von diesem Brasilianischen Erz gedeckt. Das Erz ist bereits zerkleinert aber noch nicht weiter aufbereitet. Es ist also das Erz, so wie es auf dem Berg kommt. Nur eben zerkleinert...

Hier mal die chemische Analyse mit den wichtigsten Bestandteilen:

Fe0 > 90%
Fe (total) = 60,94%
SiO2 = 6,21%
Al2O3 = 1,32%
CaO = 1,55%
P = 0,027%
S = 0,003%

Ich bin schon richtig gespannt, wie sich das Zeug verhütten lässt. Wenn alles klappt, geht der nächste Ofen von Timm und mir Anfang nächster Woche auf Reise. Gebaut ist er schon:hehe:

Hier noch ein paar Bilder aber in schlechter Qualität. Mit Handy und war schon fast dunkel...

Gruß Jannis
 

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Damascener

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Sieht gut aus,das Erz. Bekommt man die Analyse mitgeliefert? Ich versuch nähmlich gerade 1 to Magnetit aus dem Iran zu bekommen.

Freu mich schon auf deinen Bericht der ersten Schmelzversuche.
 

Xerxes

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Hi Damas,

in der Regel sind die Werte für die jeweiligen Erze bekannt und du kannst sie beim Anbieter erfragen. Das solltest du allerdings vorher klären.

Magnetitisches Erz bedeutet nicht gleich wenig Phosphor und Schwefel. Das Magnetit-Erz aus Kiruna (nordschweden) hat z.B. einen P-Gehalt bis zu 8%. Je nachdem, was für ein Eisen du herstellen willst, sollte dein Erz die entsprechende Zusammensetzung haben.

Stark P- und/oder S-haltiges Eisen, ist zwar in der Vergangenheit viel verwendet worden, hat aber ziemlich schlechte mechanische Eigenschaften. Für Klingen oder gar Blankwaffen wäre sowas nicht zu empfehlen. P-haltiges Renneisen kombiniert mit "reinem" Renneisen gibt allerdings einen super Kontrast im Damast.

Außerdem wäre es interessant, in welcher Form das Erz geliefert wird. Wenn es Stückerz ist, können es noch richtig große Brocken sein, die du noch mühevoll zerkleinern musst. Und das ist wirklich kein Spaß, ist als müsstest du Kieselsteine (oder noch größer) von Hand zu Granulat machen. Feinerz ist bereitz zerbröselt und für uns im Grunde ideal. Konzentrat hört sich erstmal gut an, ist allerdings von Silikaten und Störelementen befreit und hat in der Regel einen SiO-Gehalt von unter 1,5%. Damit bildet dieses Konzentrat nur sehr wenig Schlacke, die aber für die Rennofenverhüttung unerlässlich ist.

Dann gibt es noch gesintertes Erz, welches unter Hitze gepresste Flocken sind, die je nach Erzsorte, entweder aus Feinerz oder Konzentrat bestehen können.

Und eben die Pellets, die meist aus aufbereiteten Erz (Konzentrat) und einem Bindemittel hergestellt werden...

Also, im Grunde komm nur das Feinerz oder (wenn du den Aufwand betreiben möchtest) das Stückerz für die Rennofenverhüttung in Frage. Und dann muss noch die Zusammensetzung für das was du vor hast stimmen...

Gruß Jannis
 
Zuletzt bearbeitet:

Xerxes

Mitglied
So, liebe Leute,

bereits letzten Dienstag haben Timm und ich einen weiteren Rennofen mit dem neuen Erz gefahren. Ich komm aber erst jetzt dazu, ein paar Infos einzustellen.

Bei dieser Gelegenheit möchte ich einmal kurz berichten, dass ich Gestern (nach dem Abschluss meines Studiums Geschichte/Ökonomische Bildung) meine Ausbildung als Industriemechaniker begonnen habe. Ich freu mich riesig auf etwas mehr körperliche und handfeste Arbeit, denn nach knapp 21 Jahren Schule und Uni war ich ziemlich ausgebrannt, was theoretisches Arbeit angeht. In dem Betrieb hab ich bereits seit ca. 9 Monaten an zwei Tagen in der Woche neben der Uni gearbeitet. Ihr werdet also bestimmt auch mal das ein oder andere gefräste Messer von mir sehen:steirer:

Zur Ofenreise: Wir haben den Ofen um 07:30 Uhr angefeuert und in ca. 20 Chargen ca. 80 Kg Erz verhüttet. Wir haben ein Erz:Kohle Verhältnis von 2:1 gefahren. Die Reise ging sehr lange und zum Schluss haben wir den Ofen wohl etwas zu früh aufgemacht. Wir hätten ihn lieber noch in Ruhe ausbrennen lassen aber dafür hatten wir leider keine Zeit. Auch so waren wir erst zwischen 21:30 und 22:00 Uhr fertig.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen, obwohl ich gestehen muss, dass wir bei dem Hochwertigen Erz mit einer höheren Ausbeute gerechnet hätten. Die Luppe, die ihr auf den letzten Bildern sehen könnt, wiegt ca. 17 Kg. Allerdings kann ich noch nicht sagen, wie kompakt sie ist, weil ich es zeitlich noch nicht geschafft habe, sie zu zerschneiden. Erste Flexversuche lassen auf ein gut gekohltes Material schließen...

Bin gerad etwas kurz angebunden, vielleicht gibt Timm ja noch ein paar mehr Infos...

Gruß Jannis
 

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Xerxes

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Mehr Bilder...

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Timm

Mitglied
Moin,
erstmal meinen Dank an Jannis für die gute Zusammenarbeit und das Hochladen der Pics und des Berichtes!
Hier noch ein paar Ergänzungen, die mir spontan einfallen:
Wir haben jeweils 4Kg auf 2Kg Holzkohle gefahren, anfänglich ca. im 15min Takt. Interessanter Weise gab es nach den ersten ca. 8 Chargen eine plötzliche Verlangsamung bei gleichbleibender Luftzufuhr.
Das war ca. zu dem Zeitpunkt, als die erste Charge bis ganz unten durchgesackt sein müsste. Danach gab es ein Intervall von ca. 30min, dann beschleunigte sich das Intervall wieder auf ca. 20-25min pro Charge. Auch mussten wir immer wieder ordentlich nachstochern, um das Sacken zu beschleunigen.
Evtl. müssen wird die Kohle noch stärker pochen, bzw. auch die Innenwände feiner putzen.

Bin mal sehr auf den Querschnitt der Luppe gespannt!

Gruß,
Timm
 

Damascener

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Hallo!

Glückwunsch zu dieser tollen Ofenreise! 17kg ist doch einen nette Ausbeute.
Meine Erfahrungen sind ähnlich:
Dass die ersten Zugaben sehr schnell verarbeitet sind ist auch bei mir der Fall. Deshalb fahre ich mit dem Radialgebläse anfangs auch relativ mäßig weil das Erz ja möglichst lange in dem Gasstrom verweilen soll und der Ofen Temperatur annehmen muss. Nach ca einem Drittel der Zugaben kann auch ich eine Verlangsamung feststellen und fahre dann mit etwas mehr Wind, gerade so, dass ich eine maximal blaue Gichtgasflamme feststellen kann. Zu Ende der Ofenreise hin ist bei mir maximale Luftzufuhr nötig, weil der Arbeitsraum vor den Düsen voller Schlacke und komprimierter Kohle ist. Ich konnte meine Ausbeute verbessern, indem ich den Ofen bist fast ganz auf die Luppe hinuntergefahren bin.

Ich denke dass dieser Effekt bei einem Radialgebläse normal ist, weil nur begrenzt Druck aufgebaut werden kann. Je mehr und je dichter das Material im Ofen, desto mehr Druck geht nach "hinten" raus.

Idealer wäre vermutlich ein zwangsgeführtes Gebläse, so wie ein Kasten- oder Kolbengebläse, weil die Abgegebene Lufmenge durch den Ofen durchgepresst wird.

Dies sind aber nur meine Erfahrungen nach 6 gefahrenen Öfen. Deshalb sind meine Aussagen bitte nicht als professionell zu werten.

Glückwunsch zum abgeschlossenen Studium und Gratulation zur Berufswahl! Ich bin selbst CNC-Techniker und habe meine Berufswahl nie bereut.

Alles Gute!

Gruß Dama
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Mut kann man nicht kaufen!
 
G

gast

Gast
n Abend,

Dieses stocken, lag wohl an dem Erz/Kohleverhältniss. Offensichtlich ist diese Menge Erz kalt unten angekommen. Ein solches Verhältniss gibt es evtl. bei Hochöfen die mit Koks gefahren werden.
Ich wundere mich dass Ihr bei diesem Verhältniss den Ofen nicht eingefroren habt.
Aber der Erfolg scheint euch recht gegeben zu haben
Ich bin auf das ausheizen gespannt. Berichtet über das ausschmieden der Luppe.

Gruss unsel
 

Xerxes

Mitglied
Hi Rom,

das kann gut sein, dass es an dem Verhältniss liegt. Allerdings ist das Erz verdammt schwer. Bei dem Ofen in Brobergen haben wir 2,5 Kg Holzkohle und 4 Kg Raseneisenerz genommen und das Volumen des Erzes war im Verhätlnis trotzdem wesendlich größer. Wir müssen aber auf jeden Fall noch viel rumprobieren, evtl. auch die Ofenform anpassen...

Gruß Jannis
 
G

gast

Gast
Hallo Jannis,

Du schreibst, dass dein Erz sehr schwer sei, und das Volumen daher grösser sei als das der Kohle.

Also entweder hast du Holzkohle mit einer Dichte von über 3,5Kg/dm3
oder dein Erz ist eher sehr leicht.
Du solltest bedenken dass die Holzkohlencharge genügend CO produzieren können muss um die Reduktion in Gang zu halten.Desweiteren muss sie genügend Temperatur erzeugen um erstens die Reduktion der Gase (CO2 zu CO), sowie ein erweichen der Erzmasse zu erledigen.
Bei deinem umgekehrten Erz/Kohleverhältniss ist dies für mich umso bemerkenswerter dass es überhaupt geklappt hat.(Siehe Osann 1971)
Ich nehme an dass Ihr sehr weiches gut Schmiedbar/Schweissbares Eisen habt.

Gruss Rom.
 

Xerxes

Mitglied
Hi Rom, hab mich wohl etwas wirr ausgedrückt. Das hämatitische Erz ist sehr schwer, und hat natürlich ein deutlich geringeres Volumen, als unser leichteres Raseneisenerz (was wohl einerseits an dem höheren Fe-Gehalt liegt, andererseit an der Porösität des Raseneisenerzes). Bei dem Volumenverhältnis Kohle zu Erz, hatten wir dieses Mal ein geringeres Erzvolumen als bei unseren Ofengängen mit Raseneisenerz...

Das wollte ich sagen:D

Aber du hast schon recht, wir waren wohl ziemlich an der Grenze. Aber wir haben ja erstmal genug Erz um etwas rumzuprobieren:steirer:

Gruß Jannis
 

Xerxes

Mitglied
So, hier die ersten Bilder vom Innern der Luppe.

War ziemlich schwierig die überhaupt klein zu bekommen. Ich hab heute 1,5 Stunden versucht sie mit der Bandsäge in Stücke zu schneiden aber ich hab nur zwei kleinere Randstücke abtrennen können. Man sieht aber schon gut, wie kompakt das Material ist. Funkenprobe sagt, ca. 0,2% im unteren Teil, 1-1,2% im oberen Teil. Bin gespannt, wie sich das Zeug unter dem Hammer verhält.

Gruß Jannis
 

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Damascener

Mitglied
Huhu!

Da ich mit meinem heimischen Erz keine gute Ausbeute fahren konnte, habe ich mir jetzt Zugang zu Caranjas Feinerz verschafft. Ich denke das ist dasselbe Erz wie Xerxes verwendet und kommt aus Brasilien. Auch Magnetiterz mit ca 62% Fe wäre erhältlich, jedoch ist da mehr als 2% P und 1% S drin.

Nun meine Fragen @ Xerxes: Habt ihr irgendwelche Zuschläge verwendet? Seid ihr den Ofen gleich heiss gefahren wie bei Limonit?

Über Antworten würde ich mich freuen!

Gruß Dama
-------------
Mut kann man nicht kaufen!
 

Timm

Mitglied
Moin Dama,
wie oben geschrieben ist unser Erz in der Tat Carajas Sinterfeed Feinerz.
Wir haben keinerlei Zuschläge verwendet (abgesehen vom Lehmabbrand/-schmelz der Ofenwände).
Bezüglich der Temperatur sind wir genauso verfahren wie mit Limonit (in unserem Falle unser Raseneisenerz). Allerdings messen wir nicht, wir richten uns nach (gefühltem) Luftdruck und nach der Optik durch die Düsen.
Anders war wie beschrieben die Chargierung, wir haben für das Feinerz ein Verhältnis von 2:1 Erz/Kohle genutzt.
Das scheint sich zwar etwas ungünstig auf die Sackung auszuwirken (wir mussten viel nachstochern), aber die kompakte Luppe bestärkt uns in dem Ansatz!
@Jannis: Das sieht doch mal sehr schön aus! :hehe:

Gruß,
Timm
 

D.Kraft

MF Ehrenmitglied
Mich würde sehr eine Analyse einer raffinierten Probe der Luppe interessieren.....
Insbesonders vor dem Hintergrund das Ihr ja auch eine Analyse des Erzes habt.

Wäre interessant zu wissen was alles von den begleitenden Elementen des Erzes in der Luppe wiederzufinden ist.

Es gab da ja mal so eine Diss.......:steirer: von wegen Rennofen und Legierungselementen und kann ja gar nicht sein,
 

Xerxes

Mitglied
Hi Herr Kraft,

ich hab ja mal ne Arbeit (allerdings fürs Fach Geschichte) über historische Schweißmusterstähle geschrieben. Meiner Ansicht nach, können beim Rennofenprozess tatsächlich keine metallischen Legierungselemente sowie Silizium in den Stahl gelangen. Ich hab mindestens hundert versch. Analysen alter und neuer Renn-Stähle ausgewertet und die maximalen Konzentrationen von Mn und Si lagen bei 0,1%. Osann und Krite gehen aber davon aus, dass diese Werte durch Schlackeeinschlüsse im Stahl entstehen. Hier mal nen Auszug meiner Arbeit:

5.4 - Welche Legierungselemente sind in historischem Eisen/Stahl enthalten?
Neben dem Hauptelementen Eisen und Kohlenstoff können modernen Stählen eine Vielzahl verschiedener Legierungselemente wie Chrom, Vanadium, Wolfram usw. beigemischt sein, die sich wiederum auf die physikalischen Eigenschaften des Stahls auswirken. Diese Legierungselemente werden den Stählen gezielt beigemischt, um bestimmte Eigenschaften der Stähle zu optimieren.
Um eine objektive Einschätzung der Mechanik historischer Stähle (insbesondere Schweißmusterstähle) zu ermöglichen, ist es nötig herauszufinden, welche Legierungselemente in historischen Stählen vorhanden sein konnten. Eine aufschlussreiche Auflistung diverser Analyseergebnisse versch. im Rennofen hergestellter Eisen- und Stahlteile von der Völkerwanderungszeit bis ins 15. Jahrhundert wurde von Eberhard Schürmann aufgestellt. Bei der spektrometrischen Analyse diverser Eisenteile (darunter Nägel, Kettenglieder, Axtköpfe, Schwerter, Messer, Mauerharken, Pfeilspitzen) konnten ausschließlich sehr geringe Spuren metallischer Legierungselemente nachgewiesen werden. Ausschließlich die Elemente Kohlenstoff und Phosphor konnten in stark variierenden Konzentrationen zwischen 0,02% bis 0,7% für Kohlenstoff und 0,05% bis 0,9% für Phosphor nachgewiesen werden. Der Autor verweist darauf, dass zwar in einigen Proben auch erhöhte Mangan- und Siliziumkonzentrationen nachgewiesen werden konnten, diese Elemente sein jedoch ausschließlich in der Schlacke enthalten, die bei den im Rennofen verhütteten Stählen als feine Einschlüsse im Gefüge vorliegt und somit als Legierungselement keine direkten Auswirkungen auf die Eigenschaften des Eisens/Stahls haben.
Diese Beobachtungen decken sich auch mit diversen anderen Untersuchungen. So konnte z.B. Bernd Zimmermann in seiner Dissertation (2002) 85 mittelalterliche Geschossspitzen sowie Vergleichsartefakte aus der römischen Kaiserzeit, und der frühen Neuzeit analysieren. Es wurden ausschließlich Raffinierstähle untersucht, also Rennstähle, die bereits durch mehrfaches Falten und Ausschmieden gereinigt und homogenisiert wurden. Neben Kohlenstoff wurden die Konzentrationen von 13 weiteren Elementen untersucht. Die Folgenden Werte geben den Mittelwert der Analyseergebnisse an:

Fe 97,00
C 0,2
P 0,4
S 0,2


Die angegebenen Zahlen sind in %.. Nicht aufgeführte Elemente waren entweder unterhalb der Nachweisgrenze oder unter 0,1% und somit aus metallurgischer Sicht nicht relevant.

Diese Angaben werden auch durch eine Vielzahl von Analysen, die an „modernen“ im Rennofen verhütteten Stählen durchgeführt wurden, bestätigt:
Im Sommer 2010 gelang es Achim Wirtz in einem archäologischen Experimant einen japanischen Tataraofen nachzubauen und erfolgreich zu fahren. Während einer Ofenreise wurden 1300 Kg hämatitisches Erz verhüttet und eine ca. 400 Kg schwere Eisenluppe mit unterschiedlichem Kohlungsgrad gewonnen. Ein Teil der Luppe wurde bereits analysiert. Die Analysewerte zeigen deutlich, dass keine Legierungselemente außer Kohlenstoff in nennenswerten Mengen in den Stahl gelangt sind :

Tabelle I (siehe Anhang)

Sehr aufschlussreich sind auch die Analysen von Alfred Bullermann aus dem Jahr 1999. Er ließ ein Luppenstück, welches er aus frisoyther Raseneisenerz im Rennofen verhüttet hat, an fünf Stellen von dem Institut für Eisenhüttenkunde der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen analysieren. Typisch für das frisoyther Raseneisenerz ist ein relativ hoher Phosphor-, Silizium- und Mangangehalt. Anhand der Analysewerte wird deutlich, dass trotz erhöhter Mangan- und Siliziumgehalte im Erz, keine nennenswerten Mengen dieser Elemente in den Stahl gelangt sind. Ausschließlich Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel kommen in variierenden Gehalten über 0,1% vor. Der hohe Schwefelgehalt des Stahls lässt sich durch die Verwendung des Schwarztorfes als Brennstoffe erklären:


Tabelle II (siehe Anhang)

Anhand der Proben wird deutlich, dass sämtliche metallischen Legierungselemente sowie die Elemente Silizium und Mangan bei dem Rennofenprozess nur in ätherisch kleinen Mengen in den Stahl gelangen können. Dennoch spielen diese Elemente bei den chemischen Prozessen im Innern des Ofens durchaus eine Rolle, da sie z.B. als Schlackebildner die Bildung einer kompakten Luppe erst möglich machen bzw. Einfluss auf den Kohlenstoffgehalt des erzeugten Eisens nehmen. Osann stellt zur Rolle der Legierungselemente fest:

„Wir wissen heute, daß Mangan die Aufkohlung, also die Gewinnung von Stahl begünstigt. Interessant dabei ist, daß das Mangan diese Wirkung ausübt, obwohl vom Mangan selbst nur sehr wenig aus den Manganoxiden des Eisenerzes reduziert wird und ins Eisen geht. Die Mangangehalte alter Eisen- und Stahlfunde liegen durchweg unter 0,1%. Wenn gelegentlich im Schrifttum höhere Gehalte angegeben werden, so müssen bei der Analyse Schlackeeinschlüsse miterfaßt worden sein. In noch größerem Umfang gilt das für Silizium, das im Rennfeuereisen oder –stahl nur bis zu einem Hundertstel % enthalten sein kann; höhere Siliziumgehalte können also nur aus der Kieselsäure der Schlackeeinschlüsse stammen.“

Zu dem gleichen Ergebnis kommt Cornelia Kriete von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe:

„Mangan kommt weder in der Ofenwand noch in der Asche in nennenswerten Konzentrationen vor und geht bei der Verhüttung nahezu vollständig in die Schlacke.“

Man kann also mit absoluter Gewissheit sagen, dass im Rennofen verhüttete Stähle nie relevante Mengen metallischer Legierungselemente sowie des Elementes Silizium enthalten, die sich auf die Eigenschaften des Materials auswirken würden. Lediglich die Elemente Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel können in nennenswerten Mengen im Stahl enthalten sein.


Die Fußnoten hab ich entfernt, gibt Probleme mit der Formatierung hier im Forum. Ich stell aber gleich noch ne Literaturliste ein...

Gruß Jannis
 

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Damascener

Mitglied
Huhu!

Danke für die Antwort! Da hab ich gleich noch ne Frage. Irgendwie scheint es da keine genauen Infos in meinen Unterlagen und alten Büchern zu geben. Mich interessiert ob man die Schlacke im Ofen belassen soll, oder ob man sie abstechen muss. Vielleicht wäre ein kleines Loch wo dauernd was durchrinnen kann von Vorteil.
Ich habe mein bestes Ergebnis mit der im Ofen verbliebenen Schlacke erziehlt und ich habe dabei auch noch 10% Quarzsand zugesetzt.

Was ist eurer Meinung nach am Besten?

Gruß Dama
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Mut kann man nicht kaufen!
 

Timm

Mitglied
Moin,
zunächstmal benötigst du die Schlacke, damit das Eisen überhaupt transportiert wird und dann konglomerieren kann.
Würdest du die Schlacke permanent ablaufen lassen, würdest du dein Eisen gleich mit rausjagen.
Wir machen den Schlackeabstich nur dann, wenn die Suppe bis an die Düsen heran steht und sie zu verstopfen drohen. Man hört es durch die Düsen dann auch richtig blubbern. Wenn du gar nicht erst bis zu dem Punkt kommst, mußt du natürlich auch nicht abstechen.
Man könnte allerdings darüber diskutieren, ob es sinnvoll ist, unmittelbar vor dem Aufbrechen des Ofens noch einen Abstich zu machen, um die Luppe etwas sauberer zu bekommen.
Bei unseren Öfen in Brobergen haben wir einen erst nach dem Auskühlen aufgemacht, da hatten wir ein richtiges Schlackefaß, aus dem wir die Luppe erst heraus schlagen mussten.

Gruß,
Timm