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Rennofen: Funktioniert das nach meinem Plan?

B

bohnerz

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Liebe Eisen- und Stahlbegeisterte

Mit ein paar Gymnasiasten möchte ich (Chemielehrer) in einer Projektwoche Eisenerz verhütten. Hier im Forum habe ich schon viele Hinweise gefunden, doch nun noch ein paar Fragen (siehe auch Skizze https://www.dropbox.com/s/i4bnedtd3amz5k1/Plan Rennofen 2013.JPG)

Der Ofen soll möglichst mit atmosphärischem Zug und ohne Gebläse funktionieren. Daher sind grosse Lufteinlasse vorgesehen. Kann das so gehen?

Den Ablauf stelle ich mir so vor:

Material
Eisenerz (Bohnerz oder oolithisches Eisenerz aus dem Jura) mind. 10 kg, dreifache Masse Holzkohle

Vorbereitungen
Das Erz muss in ca. erbsengrossen Stücken vorliegen. Dazu wird es mit dem Hammer zerkleinert.
Die Holzkohle darf wiederum nicht zu fein sein, die Stücke sollten in der Regel 2 cm nicht unterschreiten.
Der Ofen wird zuerst mit einem gewöhnlichen Holzfeuer gezündet. Nach und nach gibt man Holzkohle zu, um den Ofen zu trocknen.
Nach einiger Zeit (1 – 2 Stunden?) kann man mit der Verhüttung beginnen.

Verhüttung
  • Lageweise wird nun Erz auf die Kohle gestreut. Dabei ist darauf zu achten, dass die Masse des Erzes und die Masse der Kohle gleich sind.
    Die Kohle soll hellrot glühen und im unteren Ofenteil eine Temperatur von ca. 800°C aufweisen. Falls nötig ist mit dem Blasebalg für zusätzlichen Wind zu sorgen (Gesichtsschutz wegen spritzender Kohlestücke!)
  • Der Ofen wird bei vorhandener Glut in der obersten Kohleschicht weiter schichtweise gefüllt und bei Abbrand und Absinken der Schichten wieder nachgefüllt, bis das Erz aufgebraucht ist.
  • Nach einigen Stunden (?) setzt ein Blubbern ein, was auf vorhandene flüssige Schlacke schliessen lässt. Bei verstopften Zuglöchern können diese mit einer Holzstange vorsichtig eröffnet werden (Schutzbrille!)
  • Nach Absinken der letzten Schicht bis in die untere Ofenhälfte kann der Ofen geöffnet werden (Schutzbrillen, Gesichtsschutz!).
    Der glühende Eisenschwamm („Luppe“) wird im Feuer gesucht und mit der Zange entnommen. Mit einem Holzhammer (da spröde) und dem Amboss wird die noch glühende Luppe bearbeitet, wobei erste Schlacke- und Kohleverunreinigungen wegspritzen (Schutzbrillen, Gesichtsschutz!).
  • Nach Abkühlen der Luppe kann diese angeschliffen werden. So wird metallisches Eisen sichtbar."

Bin für jegliche Kommentare dankbar!
Martin
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Martin,

Das fahren dieser Öfen ist sehr unterschiedlich zu den zwangsbelüfteten. Man sollte auf Kalibrierte Kohle und Erzstückelung geachtet.
Das hat seinen Grund.
Um einen flotten Ofengang zu gewährleisten, legt man untenrum mehrere Düsen. Nach dem entzünden der Kohlen entsteht nach einer Zeit ein thermischer Steigdruck, welcher durch die Kaminwirkung des heissen Schachtes hervorgerufen wird.
Dieser würde durch zu feine Stückelung von Kohle und Erzchargen stark gebremst, (der Ofen würde nicht mehr ziehen) daher die etwas gröbere Kohle. Da die Kohle während des Verbrennens aber zerfällt, das Erz erweicht und schmilzt , Schlacke entsteht, kann man den Ofen nicht bis zum Schluss der Reise bis obenhin füllen, sondern man füllt ihn nur noch zur hälfte ,max. 2/3 um so den thermischen Steigdruck ,dem die aufgegebenen Chargen bremsend entgegenwirken durch den oberen leeren aber heissen Schacht (Kaminwirkung) aufrecht zu erhalten.

Geregelt wird die Windzufuhr nur indem man die Düsen mit Lehm verschliesst, oder eben nicht. Diese Öfen sind zu keiner Leistungssteigerung fähig.

Ich habe keine Erfahrung mit Selbstzugöfen, weiss nur theoretisch worauf man achten sollte.

Deine Arbeitsgänge sehen ganz vernünftig aus. Die Temperatur wird allerdings einige hundert Grad höher sein. (11-1200°C)
Ich weiss dass Achim Wirtz schon solche Öfen gefahren hat.
Gruss unsel
 
Zuletzt bearbeitet:
unsel hat mir das Buch "Rennverfahren und Anfänge der Roheisenerzeugung" von Bernhard Osann empfohlen. Das kann ich nur weiterempfehlen, dort ist das Thema Rennöfen umfassen und verständlich beschrieben. In Deutschland kann man das über die Fernleihe kriegen.

Gruß Holger
 
Hallo zusammen
Hat etwas gedauert mit der Antwort, sorry!

Wir haben den Ofen gebaut und die Reise ging vonstatten, allerdings ohne Erfolg, aber mit viel Elan und Spass!

Der Ofen war beim Bau etwas instabil, die Wände sind nach aussen hin auseinandergeklappt, so wurde der Ofen sehr bauchig und nicht hoch. Wir verwendeten 250 kg pulverisierten Lehm, den wir mit Wasser anmischten. Die Ofenwand sollte durch eine Schilfmatte gestützt werden, was aber nicht richtig funktionierte und die Bauch-Bildung eher verstärkte, ebenso wie der anfangs viel zu flüssige Lehm. Der Ofen wurde einen Tag luftgetrocknet und dann kurz vor dem Beginn der Reise eingeheizt und ca. 3/4 Stunden mit dem Kohlefeuer (5 kg Holzkohle) getrocknet. Die Reise dauerte 5 Stunden, der Zug war recht gut (immer Glut bis oben hin, eher an den Wänden) und die gemessenen Temperaturen betrugen maximal ca. 1100 Grad. An der Ofenwand kam es zur Rissbildung, teilweise gingen die Risse durch die ganze Wand. Mit zwei Luftmatratzen-Fusspumpen haben wir zeitweise noch etwas "gewindet".
Der Ofen konnte nie bis oben gefüllt werden. Wir verwendeten ca. 7 kg Bohnerz, zerkleinert zu ca. 1 - 2 cm grossen Stücken, welches nach und nach in Portionen von ca. 250 g zugegeben wurde, sowie noch ca. 4 kg oolithisches Eisenerz aus der stillgelegten Mine Herznach (Aargau, Schweiz). Die 25 kg Holzkohle wurde in Portionen zu ca. 400 g zusammen mit dem Erz eingefüllt.
Nach der Reise waren die Erzstücke zusammengeklumpt und teilweise angeschmolzen/verschlackt, an den Zug-Öffnungen war eine verstärkte Schlackebildung zu beobachten.

Nach mündlichen Angaben eines Schmieds sei die Verhüttung von Bohnerz nicht einfach. Ev. müsste man Zuschlagstoffe beimischen, um die Schlackebildung zu beschleunigen / die Schmelztemperatur der Schlacke zu senken. Sicher war auch die Konstruktion des Ofens nicht optimal: Ein schmaler und hoher Ofen verlängert die Verweilzeit. Das kurze Trocknen des Ofens führte dazu, dass während des Prozesses immer noch Dampf aus dem feuchten Lehm entwich. Dies führt zu einer unerwünschten zusätzlichen Abkühlung des Prozesses und ist möglicherweise ebenfalls ein Fehler.

Ich danke euch allen für die Tipps und freue mich auf einen nächsten Versuch!
Herzliche Grüsse

Martin

Hier findet ihr einige Fotos:

https://www.dropbox.com/sh/bm90zji7yyzoi56/nM4OOtDMdp/_1090211.JPG?m
https://www.dropbox.com/sh/bm90zji7yyzoi56/pDAunWzccB/_1090254.JPG?m
https://www.dropbox.com/sh/bm90zji7yyzoi56/n5g0cTKF8e/_1090282.JPG?m
https://www.dropbox.com/sh/bm90zji7yyzoi56/YGQ5u3Jafs/_1090284.JPG?m
https://www.dropbox.com/sh/bm90zji7yyzoi56/MGq3dRllCW/_1090296.JPG?m
 
Zuletzt bearbeitet:
So geht das nicht. Besser du liest die Beiträge einmal in aller Ruhe durch.
Gruß unsel
 
Hi Martin,
ich muss vorausschicken, dass ich bisher auch fast nur ein theoretischer Rennofen betreiber bin.
Mit Bonerz kenne ich mich nicht aus.

Schau Dir mal die Beiträge von Xerxes und Tim an: http://www.xerxes-knives.cms4people.de/137.html

Das scheint mir klein und überschaubar und funktioniert.
Ich werde meinen geplanten ersten Ofen auf jeden Fall so fahren.

Viel Glück

Jörg
 
Jörg, die beiden nutzen hochwertiges Erz aus Brasilien. Erz mit 90% Fe2O3 kann man ohne weiteres in einem niedrigen Ofen fahren. Das kann man nicht mit Bohnerz vergleichen. Ich fahre ebenfalls ab und zu Bohnerz resp. mische ich 15% Kalkhaltige Minette darunter. Das klappt tadellos.

Ich habe nicht vor Martin zu entmutigen, aber mehr Fehler kann man nicht auf einen Haufen machen. Wir haben in den letzten Jahren jeden einzelnen dieser Parameter hier durch gesprochen.
Wenn es gewünscht ist, unterhalten wir uns vor der nächsten Reise über verschiedene wichtige Details, damit er Erfolg hat.
Gruß unsel
 
Zuletzt bearbeitet:
Moin,
zu unserer Ehrenrettung möchte ich anfügen, dass wir inzwischen primär mit Raseneisenerzen verschiedener Provienenzen arbeiten... ;)
Ansonsten stimme ich Romain aber vollständig zu, da sind massig Bugs drin.
Für die ersten Versuche würde ich stark empfehlen, bewährte Technik zu nutzen sowie auch ein bekanntes und berechenbares Erz.
Gruß,
Timm
 
Danke für eure Feedbacks. Aus Fehlern lernt man bekanntlich... Ich war der Ansicht, die wichtigsten Beiträge hier gelesen zu haben. Ein nächstes Mal wende ich mich gern wieder an euch. Sind die von mir erwähnten Fehler wenigstens die wichtigsten?

Gruss, Martin
 
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