Temperguss
mal-le-a-ble
Adjektiv
1. Kann geformt oder geformt werden, wie durch Hämmern oder Druck: ein formbares Metall.
2. Leicht zu kontrollieren oder zu beeinflussen: „Die Briten … hatten den Bruder, der sie traf, als insgesamt liebenswürdigeren, formbareren, gemäßigteren Mann bevorzugt“ (Paul Scott).
a. In der Lage, sich an sich ändernde Umstände anzupassen; anpassungsfähig: ein formbarer Führer, der keine Angst vor Kompromissen hat.
b. Kann geändert oder angepasst werden, um bestimmte oder unterschiedliche Bedürfnisse zu erfüllen: die formbaren Rhythmen des Jazz.
In den 1700er und 1800er Jahren begann in Großbritannien eine Transformation, die die moderne Welt schuf: die Industrielle Revolution.
Das Material des Zeitalters war Eisen: in Brücken, in Maschinen, in den Fabriken, in denen die Maschinen untergebracht waren, in Eisenbahnlokomotiven und Eisenbahnschienen. Eisen war überall.Und doch war es kein neues Material, schließlich hatte Großbritanniens Eisenzeit um 800 v. Chr. begonnen. Was sich änderte, war, dass angesichts der enormen Nachfrage neue Verfahren zur Massenproduktion von Eisen entwickelt wurden.Von den späten 1700er Jahren bis zur Erfindung von Verfahren zur Massenproduktion von Stahl in den 1860er Jahren war Temperguss das bevorzugte Material von Bauingenieuren.Formbares oder Schmiedeeisen wurde jahrhundertelang in relativ kleinen Mengen hergestellt, aber im 1784 patentierte ein englischer Marineagent namens Henry Cort einen neuen Weg, es herzustellen. Corts ‚Puddling-Prozess‘, der auf früheren Arbeiten des Eisenmeisters Peter aufbaute, veränderte die Technik und ermöglichte die Herstellung neuer Formen von Brücken und anderen Strukturen.
Gusseisen vs Temperguss
Gusseisen wird in einem Hochofen hergestellt, aus dem geschmolzenes Eisen in Formen gegossen wird. Das resultierende Eisen hat einen hohen Kohlenstoffgehalt und eine kristalline Struktur, die es sehr hart, aber auch spröde macht, zu spröde, um mit einem Hammer zu arbeiten oder in Strukturen zu verwenden, die sich biegen müssen.
Die zweite Eisenbrücke, 1796. Erbaut an der Mündung des River Weir in Sunderland wurde diese Brücke aus Gusseisen gebaut und brachte das Material mit einer Spannweite von 73 Metern an seine Grenzen. Wenn Ingenieure größere und vielseitigere Strukturen bauen würden, bräuchten sie Temperguss – und viel davon!Ab den späten 1400er Jahren wurde Temperguss in einem zweistufigen Prozess hergestellt, bei dem zuerst Gusseisen in einem Hochofen hergestellt und dann raffiniert wurde. Zuerst wurde die Raffination in einer Schmuckschmiede durchgeführt, in der das Roheisen auf ein Bett aus brennender Holzkohle gelegt und dann geschlagen und bearbeitet wurde, um Verunreinigungen zu entfernen.
Die Notwendigkeit einer neuen Art der Herstellung von Temperguss wurde durch den Bedarf an größeren Mengen und auch durch die Tatsache getrieben, dass die Putzschmiede nicht gut mit Gusseisen aus den neuen koksbefeuerten Hochöfen funktionierte. Dies lag daran, dass Gusseisen, das mit Koks hergestellt wurde, einen höheren Schwefelgehalt aufwies als das mit Holzkohle hergestellte, was das Eisen selbst beim Erhitzen spröde machte.
Der Puddling-Prozess
Pat Quinn ging von einem Gießer in den frühen 1900er Jahren zu arbeiten für vier Jahre als Puddler in Coatbridge in den Jahren vor dem Ersten Weltkrieg. Er wurde in den 1980er Jahren interviewt.
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Puddling war das erste erfolgreiche Verfahren zur Herstellung von Temperguss aus Roheisen ohne Verwendung von Holzkohle. Anders als im Putz stand das Eisen nicht in direktem Kontakt mit dem Brennstoff eines Pfützenofens, sondern nur mit den heißen Gasen daraus. Dies trug dazu bei, die Menge an Verunreinigungen im fertigen Eisen zu reduzieren. Die chemische Grundreaktion war die gleiche wie im Putz, aber die neue Methode war effektiver.
Diagramm eines Pfützenofens.
Bevor es verwendet werden konnte, musste das Innere des Pfützenofens schonend erhitzt und zum Schutz mit Eisenoxiden beschichtet werden. Dies wurde ‚Fettling‘ genannt.
Darstellung von Roheisen nach dem Einlegen in den Pfützenofen. Aus ‚The Metallurgy of Iron‘ von Thomas Turner, 1920.
Pfützen erforderte viel Geschick und Kraft. Wie der Historiker Richard Hayman es in seinem Buch „Ironmaking“ (2005) ausdrückt, war das Pfützen „eine Technik, keine Technologie … Während die Bewegung eines Motors vorhersehbar und wiederholbar war, hing das Produkt eines Pfützenofens von einer Vielzahl von Faktoren ab, nicht zuletzt von den Fähigkeiten und dem Urteilsvermögen des Arbeiters.“
Dies war besonders im Tiefbau wichtig, wo ein gleichbleibendes Qualitätsniveau gefordert war. Eine schmiedeeiserne Fabrik konnte sich einen guten Ruf auf die Fähigkeiten ihrer Belegschaft aufbauen, als die junge Firma David Colville & Sons den Auftrag zur Herstellung von Schmiedeeisen für die zweite Tay-Brücke nach dem Zusammenbruch der ersten erhielt.
Puddlers waren in der Regel junge Männer, da die Arbeit viel körperliche Anstrengung erforderte. Die Herstellung eines Pfützenofens wurde im Wesentlichen davon bestimmt, wie viel Gewicht ein Mann mit einer Kugel aus Pfützeneisen heben konnte, die im Allgemeinen etwa 5 cwt (etwa 250 kg!). Puddlers mussten oft wegen Verletzungen in Rente gehen und andere Jobs finden. Sie litten häufig unter Augenproblemen, wenn sie in den lodernden Ofen starrten.
Das Entfernen der Kugel aus puddled Eisen aus dem Ofen nahm immense Kraft.
Wenn der Ball aus pfützigem Eisen fertig war, hob der Puddler ihn aus dem Ofen. Jetzt würde der Schindler übernehmen und die Last auf den Amboss eines Schindelhammers übertragen. Dies war ein Dampfhammer, der wiederholt die Eisenmasse schlug und kleine Schlackenstücke als Funken herausdrückte. Das Ergebnis war ein Klumpen von Eisen mit weniger Verunreinigungen und flach genug, um durch ein Walzwerk zu setzen.
Das Bild unten zeigt einen Schindelhammer bei der Arbeit in Coatbridges Waverley Works im Jahr 1920, dem letzten Ort in der ‚Iron Burgh‘, an dem das Puddling-Verfahren angewendet wurde.
Sobald das Pfützeneisen flach genug war, wurde es durch ein Walzwerk geführt, um es zu Stabeisen mit gleichbleibender Dicke und glatteren Seiten zu verdünnen. Das glühend heiße Eisen wurde wiederholt durch immer kleinere Spalte zwischen den Walzwerken geführt. Die fertige Größe hängt von der beabsichtigten Verwendung des Bügeleisens ab. Auch hier zeigt das Bild unten die Waverley Works im Jahr 1920.
Darstellung eines Walzwerks. Das Eisen würde zuerst durch die linken Rollen geführt und dann langsam durch die immer kleineren Lücken nach rechts geführt.
Illustration eines Walzwerks aus einem Lehrbuch von 1916 über die Herstellung von Eisen und Stahl.
Eine genauere Ansicht eines 2-hohen Walzgerüsts, das die unterschiedlich geformten Lücken zwischen den Walzen zeigt. Der Schraubenmechanismus oben hebt und senkt die obere Rolle, um den Abstand zwischen den beiden Rollen zu variieren.
Puddling kommt in Schottland an
In den späten 1830er Jahren wurden in North Lanarkshire in Calderbank und Dundyvan formbare Eisenhütten eröffnet. Dies war mehr als 50 Jahre nach der Erfindung des Pfützens. Immerhin hatte Henry Cort bereits 1784 in Edinburgh Demonstrationen seines neuen Verfahrens abgehalten. In den frühen 1830er Jahren entwickelte Joseph Hall jedoch eine verbesserte Version des Pfützenprozesses, die als ‚Wet Puddling‘ bezeichnet wurde. Der Unterschied war, dass Hall seinen Ofen eher mit gerösteter Schlacke als mit Gusseisen auskleidete. Nasses Pfützen beschleunigte nicht nur den gesamten Prozess, sondern war auch besser mit schottischem Roheisen vereinbar.
Teil der Auskleidung eines Pfützenofens, der bei Ausgrabungen auf dem Gelände der Moffat Upper Forge gefunden wurde.
Der technologische Wandel brachte auch gesellschaftliche Veränderungen mit sich. So wie die Roheisenindustrie Arbeiter aus Irland und den schottischen Highlands nach North Lanarkshire gezogen hatte, brachte auch die Tempereisenindustrie Einwanderer. Das Pfützen hatte in England einige Jahrzehnte zuvor begonnen, so dass die Temperguss-Verarbeitungsgebiete dieses Landes Quellen für qualifizierte Arbeitskräfte waren.
Als die Calderbank Works 1819 die Eisenplatten für Schottlands erstes Eisenboot walzten, verwendete sie importiertes Temperguss. Bis zur Mitte des Jahrhunderts war Calderbank einer der größten Produzenten des Landes mit 60 Pfützenöfen.
Arbeiterhäuser neben der Dundyvan Iron Works. Der Tempergussabschnitt ist rechts sichtbar. Die unteren beiden Häuserreihen werden ‚English Square‘ genannt und spiegeln die Herkunft ihrer Bewohner wider.
Stahl & der Rückgang von Temperguss
Stahl ist eine Legierung aus Eisen. Es ist stärker und leichter, ideale Eigenschaften für den Maschinenbau.
Stahl wurde jahrhundertelang in kleinen Mengen hergestellt. Es wurde auch in Lanarkshire hergestellt. Zum Beispiel in den frühen 1800er Jahren Calderbank Forge Stahlbesteck.Die Mitte der 1800er Jahre sah technologische Änderungen, die die Produktion des Stahls auf einer Skala möglich machen würden, die schließlich die formbare Eisenindustrie in den Schatten stellen würde. Zwei konkurrierende Arten der Herstellung von Stahl, der Bessemer-Prozess (der Vorläufer einer Art und Weise, in der Stahl heute weit verbreitet ist) und der Siemens-Martin-Prozess (oder ‚Open-Hearth‘) wurden dominant.
In Schottland siegte der Siemens-Martin-Prozess. Dies lag daran, dass schottisches Roheisen (mit hohem Phosphorgehalt) besser für diesen Prozess geeignet war, der dem Pfützenprozess ähnelte, außer dass die Mischung nicht von Hand gerührt werden musste, damit die Öfen viel größer gemacht werden konnten. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es Schrott sowie Roheisen verwendet.
Die Zeit, in der die Massenproduktion von Stahl in Schottland mit der Steel Company of Scotland’s Hallside Works begann, gefolgt von David Colville & Sons‘ Dalzell Works sah den Markt für Stahl schnell expandieren. Stahl war anfangs teurer als Eisen, aber seine Vorteile im Schiffbau, Kesselbau und Eisenbahnlinien machten es die Kosten wert und als die Produktion zunahm, sank der Preis. Ein Schlüsselmoment kam 1876, als der Chefarchitekt der Royal Navy die Verwendung von Stahl mit offenem Herd in Marineschiffen genehmigte.Überraschend wenige schmiedbare Eisenhütten wurden zur Herstellung von Stahl umgebaut, vor allem die Dalzell Works in Motherwell. In den späten 1800er Jahren schrumpfte der Markt für Temperguss schnell und die Mehrheit schloss, einschließlich Motherwells erster Eisenhütte in Milton.
Motherwells erste Eisenhütte wurde während des Abrisses in den frühen 1900er Jahren abgebildet.
Typisch für den Niedergang war Calderbank, eine der ersten schottischen Eisenhütten, die Pfützen einsetzte. Es wurde 1887 geschlossen, aber nur drei Jahre später eröffnete ein neues Stahlwerk an derselben Stelle. Andere Eisenhütten überlebten als Walzbetrieb für Stahlunternehmen und Pfützen setzten sich in Coatbridges Waverley Works bis in die 1950er Jahre fort, dem letzten einer einst riesigen Industrie.