Projekt Hochofen

[Asfaloth]

Ich stelle das jetzt mal hier rein, weil ich denke es passt am ehesten hier her, wenn ein Admin meint es gibt dafür n besseres Unterforum, dann verschiebe es bitte.



Ich habe vor über die Ostertage einen kleinen Hochofen zu bauen und darin ca. 40 kg Stahl zu schmelzen. Danach sollen 1 oder 2 Schwerter daraus gegossen werden.

Ist das grundsätzlich machbar, oder gibt es da ernsthafte bedenken?
Mir geht es grundsätzlich darum ein paar Infos zu bekommen.
Wieviel Kohle braucht man für so ein Projekt?
Gibt es bedenken beim "Schwertgießen" <-- hab ich vorher noch nie gemacht, normal schmiedet man ja?
Ginge das feuern theoretisch auch mit Holz? Ich habe tonnenweise "Schwarte" rumliegen. (Das sind die Ränder die enstehen wenn man bretter sägt und besäumt, kriegt man vom Sägewerk immer mit)

 

[rumag]

Willst Du vorhandenen Stahl einschmelzen und dann giessen? Oder aus Erz Eisen gewinnen?
Wenn Du Eisen erzeugen willst, dann würde ich in der Suchfunktion den Begriff "Rennofen" eingeben.

 

[Asfaloth]

Willst Du vorhandenen Stahl einschmelzen und dann giessen? Oder aus Erz Eisen gewinnen?
Wenn Du Eisen erzeugen willst, dann würde ich in der Suchfunktion den Begriff "Rennofen" eingeben.

Ich will vorhandene Reststücke einschmelzen.

 

[rumag]

Ich bin zwar absolut kein Experte auf diesem Gebiet, daß können andere hier viel besser, aber einen Hochofen mit Schwartenbrettern, sprich normalem Holz zu betreiben, daß klappt sicher nicht. Warum wohl hat man früher Holzkohle benutzt.............
Und 40 kg Stahl zu schmelzen scheint mir auch etwas utopisch. Und dann ein Schwert giessen............
Aber die Experten können Dir sicher mehr sagen.

 

[haasi]

Also beim Hochofen oder etwaigen historischen Gegenstücken geht es ja immer um die Eisengewinnung aus Erz. Das ganze geht wol prinzipiell auch in klein - ich erinnere mich an eine Facharbeit an meiner Schule. Allerdings waren da sicherlich keine 40 Kilo das Ergebis, sondern eher ein halbes...

Wenn es wirklich nur ums Erschmelzen geht, würde ich mich an eine kleine Gießerei wenden. Für wirklich kleine Chargen gibt es Induktionsöfen. Allerdings sind die 1600 °C, die wohl nötig wären, wirklich ein Wort. Da alle anderen Metalle/Legierungen, die evtl. mal in kleineren Mengen zu schmelzen sind (Bronze, Edelmetalle, ...), erheblich niedriger schmelzen, könnte es da schon Probleme geben.

Kurzum: Der einfachste Weg wäre wohl, von einem ganz normalen Flachmaterial auszugehen, und das dann zu schmieden.

Gruß,

Daniel

 

[Asfaloth]

Also beim Hochofen oder etwaigen historischen Gegenstücken geht es ja immer um die Eisengewinnung aus Erz. Das ganze geht wol prinzipiell auch in klein - ich erinnere mich an eine Facharbeit an meiner Schule. Allerdings waren da sicherlich keine 40 Kilo das Ergebis, sondern eher ein halbes...

Wenn es wirklich nur ums Erschmelzen geht, würde ich mich an eine kleine Gießerei wenden. Für wirklich kleine Chargen gibt es Induktionsöfen. Allerdings sind die 1600 °C, die wohl nötig wären, wirklich ein Wort. Da alle anderen Metalle/Legierungen, die evtl. mal in kleineren Mengen zu schmelzen sind (Bronze, Edelmetalle, ...), erheblich niedriger schmelzen, könnte es da schon Probleme geben.

Kurzum: Der einfachste Weg wäre wohl, von einem ganz normalen Flachmaterial auszugehen, und das dann zu schmieden.

Gruß,

Daniel

das ist mir auch klar, einfacher wäre es zu schmieden.

Es geht mir hier ums Projekt und um die Machbarkeit des ganzen, auf die in der Tat 1600°C zu kommen ist glaube ich nicht das problem, mit Gebläse und ausreichend Brennmaterial.

Nein ich will kein Eisenerz schmelzen, ich will vorhandenen Stahl schmelzen und dann gießen.

Das 40 kg evt. viel sein könnten habe ich auch schon gedacht, wäre da mal für einen kompetenten Rat dankbar, wenns nicht geht dann muss halt weniger geschmolzen werden.

 

[haasi]

Die mit ihrem Hochofen haben damals glaube ich Schamottesteine vom Kachelofenbauer für ihren Ofen genommen. (hab schon kapiert, daß es ums Schmelzen geht, aber auch in diesem Fall muß ja eine entsprechende Isolierung her)

Was soll eigentlich als Tiegel oder Pfanne herhalten?

 

[Asfaloth]

Jup Schamott ist das Stichwort, allerdings habe ich Angst das ich da Risse bekomme.
Früher wurde sowas aus Lehm realisiert, deswegen haben wir uns für Lehm entschieden als Pfanne.

Das ganze soll so aussehen:

Sammelbecken für den Stahl aus Lehm, Wände aus Schamottsteinen oder Backsteinen, im Verbund aufeinander gebaut, nicht gemauert, außenrum alles mit Erde und Lehm angeschüttet. Zuluft durch ein Gebläse um die Notwendige Hitze zu erreichen.
Das geschmolzenen Material soll dann durch vorgewärmte rinnen in die Quarzsandformen fliesen.

 

[Rafail]

Moin Moin,

also ich prophezeihe, dass es so gut wie unmöglich ist, selbst in einem größerem Lehmofen, mal so eben Eisen oder Stahl zu schmelzen und dann daraus auch noch wat zu gießen. Zwar kannst du mit Holzkohle und ordentlich Wind schon Temperaturen von 1500°C erreichen, aber ich habe noch nie gehört, das jemand so Stahl geschmolzen hat.
Das hat 3000 Jahre lang nich geklappt.....
Entweder du wirst Gußeisen infolge Aufkohlung bekommen, wie das beim Hochofen nunmal so ist (auch heute noch), oder es wird dir wie eine Wunderkerze im Luftstrom verbrennen. Willst du Stahl schmelzen, so brauchts du mehr als nur ein Gebläse und Kohle, eher einen Elektrofen oder einen, der mit überhitztem Gas-Luftgemisch betrieben wird, doch dafür bräuchtest du einen Winderhitzer .
Und gleich 40 kg, selbst 20 kg Stahl zu schmelzen -selbst wenns Gußeisen wär- halte ich für naja...mehr als utopisch !
Wenn du schon unbedingt flüssigen Stahl haben willst, so versuchs mit Thermitgemisch, aber Vorsicht, 1700°C heißes Metall ist kein Spielzeug und die chemische Reaktion kann leicht INS Auge gehen !!!!
Und selbst damit würst du vielleicht maximal 5 kg schmelzen können, oder du machst gleich einen Industriebetrieb auf und sagst der Feuerwehr bescheid
Zu guter letzt sollte noch gesagt sein, das flüssiger Stahl allein noch kein Schwert macht (Form, Gießkanal, Tiegel ect.) und auch wenns bei "Conan der Barbar" oder "Herr d. Ringe" vielleicht ganzgut ausschaut, Schwerter wurden nie gegossen (außer in der Bronzezeit, aber da waren sie ja auch nich aus Eisen) !!!!
Überlegs dir also nochmal, bevor ein heiden Arbeit letzlich umsonst war...

Salü
Raphael Richarz
www.die-roemer-online.de

 

[vincevega]

Kenne eine kleinere Gießerei ,die benützen meines Wissens eine Mischung aus Altmetall/Rohmetall?(heißt bestimmt anders halt Blöcke aus einer größeren Gießerei) Koks und Chamotte als Möller ,der Ofen wird über Nacht angewärmt und am Gießtag durchgehend befüllt ( ca 6-7 Std.) rießige Gebläse versorgen den Ofen mit (Sauerstoff angereicherter) Luft.Bis dahin sehe ich auch keine Probleme beim Eigenbau eines "Minihochofen"
Probleme dürfte aber die entstehende Schlacke bereiten, die bei einem
Hochofen durch eine spezielle Ablaufvorrichtung, die ausnützt, daß Schlacke aufschwimmt und Schlacke und Eisenschmelze getrennt ableitet.
Die Schmelze wird in Tiegeln gefüllt nochmals Schlacke abgeschöpft
und von "Hand" in die Gießform (geschloßene Sandform mit Gasaustrittsöffnungen) durch einen angearbeiteten Speiser verfüllt.

In offenen Sandformen werden hin und wieder Ofenplatten (dies Rückwände in alten offenen Kaminen) und anfallende "Reste" (zum Wiederverwenden) gegossen ,dann gibt es auf der Rückseite (Oberseite) aber Blasen und Schlackeeinschlüße (sieht aus wie schweizer Käse)
anderes Problem ist die schon genannte Aufkohlung. Ohne weitere Behandlung(Puddelofen / Sauerstofflanze / LD-Konverter /Frischen...) der Schmelze wird wohl etwas herauskommen was maximal
die Eigenschaften eines angeschliffenen "Bratpfannenstiel" mitbringt
(eigentlich die Mühe nicht wert ,hat man mir bei manchen Sachen auch gesagt, haben aber trotzdem Spaß gemacht )

Gruß Vince

@Rafail die nächste "Bonnerschmelze" setzen wir gemeinsam an
nur als kleine "Vorwarnung" - werde mich bei Dir melden !

 

[gast]

Servus zusammen,

das mit der Temperatur sollte schon klappen. Beim Rennofen gehts doch auch. Fragt mich aber bitte nicht welche Temperaturen der erreicht bzw. benötigt.

Ich weiß nur eines sicher: Mit einem angeblasenen Holzkohleinferno ist mir der verwendete Edelstahlgrill beinahe weggeschmolzen, und wäre weggeschmolzen wenn ich weitergemacht hätte. Hat Edelstahl einen Schmelzpunkt so um 2000 ° C ?

Gruß Michael

 

[haasi]

Ach, ich hätte gedacht 5000 °C!

Aber im Ernst: Wieso sollte V2A einen soo riesig von Eisen verschiedenen Schmelzpunkt haben? In der Regel erniedrigt sich der Schmelzpunkt mit Beimengung eines anderen Elements. Ni hat 1455 °C, Cr was um die 1800 °C.

Ausnahmen davon gibt es nur, wenn dominierende intermetalllische Phasen auftreten, die einen teilweise erheblich höheren Schmelzpunkt haben können (Ni3Al für die Nickelbasis-Superlegierungen oder MoSi2 bzw. Mo5Si3 im Zustandsdiagramm Mo-Si).

Also wenn das Holkohleinferno schon den ollen Edelstahlgrill nicht weggebrutzelt hat, wird es mit 40 kg Stahl nicht leichter.

Das einzige, was "Edelstahl" gut kann, ist korrosionsbeständig sein und zäh und kriechbeständig in einem weiten Temperaturbereich.

Nix für ungut


Edit:-Wollte nur die Euphorien um 500 °C nach unten drücken, weil mich die 2000 °C so aufgeregt haben.

 

[Asfaloth]

Also wenn das Holkohleinferno schon den ollen Edelstahlgrill nicht weggebrutzelt hat, wird es mit 40 kg Stahl nicht leichter.

Hat es aber, zumindest fast...

...der verwendete Edelstahlgrill beinahe weggeschmolzen, und wäre weggeschmolzen...

 

[Bärtram]

Stahl schmelzen

Solange die eingebrachte Energiemenge größer als die Abfließende ist, wird die Temperatur steigen. Allerdings darf man die Wärmeaufnahmefähigkeit der Restfeuchte Deiner Schwarten nicht vergessen. Diese ist in Holzkohle nicht vorhanden. Bei der Verbrennung der Schwarten wird also sehr viel Wasserdampf enstehen, sich die Wärmeenergie greifen und dann aus dem System verschwinden. Ich glaube nicht, das es gelingt Schmelztemperaturen mit Schwarten zu erzeugen.

Selbst wenn es gelänge, hast Du am Ende einige Eisen und sonstwas haltige Stangen. Wenn da irgendwas anders als ein Blumenstab drauss werden soll, müsste man es sicherlich recht oft ausschmieden, falten und schweißen. wenn wenn wenn.......

Wenn Du gerne Eisen schmelzen möchtest um Eisenguss zu machen, solltest du das Schwergewicht auf die Kunst beim Guss legen und einen Gasschmelzofen benutzen. Dazu gibt es auf Amiseiten einige gute Entwürfe zum Selbstbau. (sehen aus wie ein Kugelgrill).

Wenn du Schwerter möchtest schmiede es oder nimm Flachstah und Flexe.

Wenn du Historisch arbeiten möchtes schau dich bei den Rennöfen um.

Aber mach keinen wirren Mix aus allem, Du wirst dann nur Enttäuschung erleben.
Ich kann mir sogar vorstellen, dass Dein Ansinnen letztlich gehen würde. Dazu müsste man aber alle Teilgebiete beherschen. Und der Ausgang wäre immer noch ein Spiel.

 

[Ademos]

Schwerter gießen?

hallo

Wenn du das echt vor hast ein oder 2 Schwerter zu gießen reicht erstmal eine Menge von unter 10kg. Aber selbst das wird echt heikel. Die Idee mit dem Rennofen ist gut aber selbst damit wurden im Mittelalter eher Barren von 3-5 Kilo erreicht die jedoch auch nicht gegoßen wurden. Dort hat man Erz ausgeschmolzen. Dann den Ofen angestochen in der Höhe des geschmolzenen Eisens und dann den entstehenden Klumpen solange geschmiedet (gefaltet und verschweißt) bis das Metall von Schlacke und div anderen Materialien befreit war. Danach zu barren geschmietet die wiederum mit anden Barren zu Platten und Stangen verarbeitet wurden. Daraus konnten dann div. Sachen geschmiedet werden.

Selbst wenn es gelingen sollte den Ofen so anzustechen das nur flüßiges Eisen rauskommt ist es trotzdem nur Gußeisen und für Schwertklingen absolut ungeeigent. Da es bei einem Schlag sofort bricht.

Das gießen von Schwertern ist mit dem Ende der Bronzezeit at Akter gelegt worden. Also wenn es ein gegoßenes Schwert sein soll versuch es mit Bronze. Das wird dann auch was im Hochofen.

Gruß Uwe

 

[Rafail]

das mit der Temperatur sollte schon klappen. Beim Rennofen gehts doch auch.

...es sollte vielleicht mal gesagt werden, dass im Rennofen das entstehende Eisen NICHT geschmolzen wird, sondern nur in teigiger Form vorliegt, da die erforderlichen Temperaturen einfach nich ausreichen um Eisen zu schmelzen. Zwar herrscht direkt an der Einblaßöffnung schon 1500-1600°C, trotzdem schmilzt hier kein Eisen.
Eine Kerzenflamme ist zT. ja auch so heiß, und trotzdem kann man nichmaln Kupferdraht drin schmelzen.
Wenn im Rennofen schon flüssiges Eisen bei entsteht, handelt es sich um Gußeisen infolge Aufkohlung und man kann das Produkt in der Regel zu nix gebrauchen und hat was falsch gemacht

@vincevega: Interessenten immer gern gesehn

Vale
Raphael Richarz
www.die-roemer-online.de

 

[WiCon]

Fahrt ´mal zur Messermachermesse nach Solingen. Da stehen die üblichen Verdächtigen um Achim Wirtz (AchimW) und erzählen ca. alle 20min, dass in einem Rennofen das Erz nicht geschmolzen wird, sondern bei ca. 1300°C direkt reduziert wird.
Im Übrigen dürfte Achim auch ein kompetenter Ansprechpartner sein. Schließlich schmilzt er seine Wootzkuchen selbst (in einer Gasesse, den Tiegel abgedeckt mit flüssigem Glas).

Im übrigen glaube ich, dass ihr mit Holzkohle, wenn ihr die Temperatur überhaupt erreicht, nur Gusseisen erhalten werdet.

Grüße Willy

Ups, Rafail war schneller

 

[Vampyr]

Wie bereits mehrmals erwähnt, werden Schwerter NIE gegossen (Ausnahme Bronze). Wenn du trotzdem Stahl schmelzen willst, kann ich dir einen selbst gebauten Induktionsofen empfehlen. Wenn du z.B. ein WIG-Schweißgerät rumzustehen hast, kannst du das Argon benutzen um die Schmelze vor Einflüssen aus der Luft (oxidierung etc.) zu schützen.

Die einfachste Variante währe einer, für den du die Elektronik aus einem Einzelinduktionskochfeld von **** etc. benutzt und nur den Induktor (Spule) veränderst.

Einen eigenen Induktor brauchst du auf jeden Fall. Aber kein Grund zur Panik, dafür werden meißtens Kupferrohle (ca. 10mm Duchmesser) aus dem Baumarkt benutzt. Die Rohre musste du so biegen und ggf. verlöten, dass du eine Spule mit 3-6 Wicklungen erhälst.

Drum herum baust du einen Ofen aus belibigem Material (ich hab nen alten Tonbrennofen benutz), in dem der Induktor drin ist. er sollte von innen auch nochmal mit hitzebeständigem Material isoliert sein, um ihn vor Strahlungswärme zu schützen.

Die zuvor nach außen geführten einden des Rohres schließt du mit irgendwelchen hochtstromfesten Stromanschlüsen ab (z.B. Kupplungen für Schweißkabel) und schließt davor an jedem ende ein T-stück an, an das jeweils Plastikschläuche kommen. Diese Schläuche werden zur Kühlung des Induktors genutzt um die Stromwärme abzufühen. Es soll ja der Stahl und nicht die Induktorspule geschmolzen werden.

Die Elektronik ist da wieder ein Ding für sich. Am einfachsten währe eine Elektronik von einem Induktionskochfeld. effektiver sind selbst gebastelte. Dazu brauchst du in mindestens: einstellbaren Wechselrichter (ca. 100kHz), Trafo, Frequenz und Leistungsanzeige und eine Leistungsdrossel um die Leistung zu regulieren.

Aber da kannst du dich im Netzt schlau machen. Oder du sagst Bescheid, wenn du ernsthaftes Interesse hast.

 

[Asfaloth]

@Vampyr
Ich bin Elektrotechniker, wie ich nen Induktionsofen bastele weiss ich und ich hätte auch das Material dafür da.
Aber danke für die Tipps, leider hab ich kein Schweißgerät übrig.



Nein, grundsätzlich geht es mir um dieses Projekt, mir ist durchaus klar das diese Aktion einen riesen mehraufwand verursacht, man Schwerter in der Regel nicht gießt und dabei wohl maximal ein Ding für über den Kamin rauskommt.

Das heißt ihr seid hier der Meinung, ich kriege die Temperatur nicht im ganzen Ofen auf die 1500°C und hab somit probleme das Zeug komplett flüssig rausfliesen zu lassen. Wäre natürlich fatal, n brei bringt mir da nichts, ich hatte gehofft das komplett auf weißglut zu bringen.

Was den stahl angeht, ja bei zwei Schwerten gut gerechnet ah 2.5 kg, bräuchte ich 5kg stahl plus reste was im ofen und der rinne bleibt plus Schlacke. Wär ich wohl bei sowas um die 15kg, schätze ich mal. 40 kg waren also deutlich zuviel.

 

[AchimW]

Also jetzt mal langsam und der Reihe nach.

In einem Rennofen wird aus Erz und Holzkohle per direkter Reduktion Eisen und Stahl hergestellt. Dabei entsteht durch Agglomeration von Eisenmolekülen ein inhomogener Eisenschwamm. Der ist weder teigig noch flüssig, sondern ziemlich fest. Bei falscher Luft- und Feuerführung kann auch mal etwas Gusseisen entstehen, das aufgrund des geringen Schmelzpunktes schon mal ein kleines Stück rinnt. Aber im Rennofen schmelzen um zu gießen, das geht nicht.

Den Bau eines kleinen Hochofens von gut 2 m Höhe haben mehrfach Studenten des Gießereibereiches an der Uni Duisburg unter Leitung ihres Professors versucht. Hat nicht geklappt, bis nach einigen Jahren jemand mal ein paar Flaschen mit reinem Sauerstoff an die Luftdüsen angeschlossen hat. Die dabei entstehende Hitze ist wesentlich höher.

Das Schmelzen von Eisen mit Holz ist durchaus denkbar, vorausgesetzt man baut einen ausgefuchsten Ofen und versucht nicht, riesige Mengen zu schmelzen. Die erreichbaren Temperaturen mit Holz liegen im gleichen Bereich wie bei Holzkohle denn erstens brennen die volatilen Bestandteile zum großen Teil auch (Holzteer etc.) und zweitens bleibt nach dem Abbrutzeln derselben eben auch Holzkohle übrig. Allerdings kann ich mir vorstellen, dass man wirklich ein tolles Ofenkonzept mit großen und effektiven Gebläsen und speziellen Brennkammern, evtl. Vorheizung undsoweiter erarbeiten muss, um mit viel Holz wenig Eisen zu schmelzen.

Überhaupt wird der Energiebedarf für das Schmelzen wohl von vielen von Euch unterschätzt. In meinem Gasofen steckt ein Brenner der runde 70 kw Leistung bringt, wohlgemerkt in einer Brennkammer, die etwa 5 Liter Volumen hat. Das reicht, um 1,5 bis 2 Kilo sehr hoch kohlenstoffhaltigen Stahl (niedriger Schmelzpunkt!!) in etwa einer Stunde einzuschmelzen. In einer Uni, die ich gut kenne, steht ein Induktionsofen, mit dem man Chargen bis etwa 25 Kilo Eisen schmelzen kann. Leistungsaufnahme: 380 kw.

Zusammengefasst würde ich sagen: vergiss Dein Unterfangen.

Dann kommt ja noch der Plan mit dem Schwert gießen hinzu. Was üblicherwesie in Giessereien gegossen wird, ist Gusseisen. Das schmilzt niedrig (1150° C) und ist gutmütig zu gießen, gibt aber etwas sehr spröde Schwerter ab.
Stahl gießen ist eine ganz andere Geschichte. Und aus Stahl komplexe, dünne Formen gießen und nicht "nur" dicke Brammen in großen, vorgewärmten Kokillen, das beherrschen nicht sehr viele Leute. Zudem sind die Ergebnisse in aller Regel nicht für "Schwertbeanspruchungen" geeignet.

Also viel Spaß bei den Versuchen, aber sei nicht enttäuscht wenn's nicht schmilzt und nicht rinnt und kein Schwert ergibt.

Achim