Puddelverfahren

  Das Puddelverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von Stahl aus Roheisen. Im Puddelverfahren erzeugtes schmiedbares Eisen heißt auch Schmiedeeisen, wenn dieses Material härtbar ist, heißt es auch Schmiedestahl.

Erfunden hat das Puddelverfahren 1784 der Engländer Henry Cort. Er hatte bemerkt, dass der in heißem Roheisen enthaltene Kohlenstoff verbrennt, wenn Luft darüber streift.

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Verfahren

In der Feuerkammer (a) wird Kohle oder ein anderer Brennstoff verbrannt. Dadurch schmilzt das Roheisen, welches in dem muldenförmigen Herd (d) liegt. Die über das Eisen streichende heiße Luft (b) lässt die Beimengungen wie Kohlenstoff oxidieren, bevor sie über den Schornstein (c) entweicht. Das Eisen kommt während des Vorgangs nur mit Heißluft in Berührung, nicht mit der Kohle und wird dadurch nicht erneut verunreinigt.

Beim Puddeln wird das Roheisen in großen Pfannen eines Puddelofens geschmolzen und dann mit langen Stangen durchgerührt (puddled), um unter Zugabe von Reduktionsmitteln, insbesondere Kohle, und mittels häufigem Umrühren Stahl herzustellen.

Dadurch wird die Schlackeschicht durchbrochen und das Eisen immer wieder sauerstoffhaltigen Verbrennungsgasen ausgesetzt und somit gefrischt, um die Verunreinigungen auszutreiben und den Kohlenstoff zu verbrennen.

Die Weiterverarbeitung der Luppe ermöglicht die Erzeugung von preiswertem Massenstahl. Diese Arbeit war extrem schwer und auch nicht ungefährlich. Ein Puddelvorgang dauerte etwa 24 Stunden, bis aus dem rohen Eisen schmiedbarer Stahl geworden war.

Qualität

Die Qualität des Stahls hing im wesentlichen vom Geschick und der Kraft des Puddlers ab. Es bildeten sich Klumpen aus Stahl, die der Puddler mit einer Zange aus dem Ofen holte.

Dadurch konnte erstmalig ein bruchfester, elastischer Stahl in größeren Mengen hergestellt werden. Bis dahin gab es nur zwei Eisenwerkstoffe, die in größeren Mengen verfügbar waren. Zum einen Gusseisen, welches aber wegen des hohen Kohlenstoffgehaltes sehr spröde war. Zum anderen Schmiedeeisen, aus dem Rennfeuerverfahren gewonnen, wo durch das Ausschmieden des enthaltenen Kohlenstoffs und Schlacketeile im rotglühenden Zustand diese größtenteils entzogen und dadurch elastischer wurde. Dieses Verfahren war aber vor allem wegen des hohen Arbeitsaufwandes sehr teuer.

Aber auch das Puddel-Verfahren ist sehr arbeitsintensiv. Außerdem verbraucht der Ofen ständig Brennstoff. Dadurch ist auch dieses Verfahren teuer. Zudem können in einem Puddelofen nur Mengen von höchstens 300 Kilogramm Eisen in einem Arbeitsgang verarbeitet werden. Die Herstellung von größeren Mengen Stahl ist auf diese Weise nicht möglich.

Geschichte

Das Puddelverfahren ist eines der ältesten Verfahren zur Stahlgewinnung. Es wurde 1784 von Henry Cort entwickelt und erlangte während der Industrialisierung große Bedeutung (z. B. für die Herstellung von Dampfmaschinen). Das Verfahren war bis Mitte des 19. Jahrhunderts gebräuchlich.

Bekannt ist, dass der Puddelstahl besonders korrosionsresistent war und die englische Marine darum auf seine Verwendung im Schiffbau bestand.

Weiterentwicklung

Henry Bessemer erkannte, dass der Sauerstoff der aufgeblasenen Luft mit dem Kohlenstoff des Eisens verbrannte und dabei genügend Wärme erzeugte, um das Eisen flüssig zu halten. Ein zusätzlicher Brennstoff war nicht mehr nötig. Mit diesem Verfahren verbrannte nicht nur der Kohlenstoff, sondern auch im Eisen enthaltener Schwefel und andere Verunreinigungen. Es blieb ausschließlich Stahl übrig.

Das Puddelverfahren verlor an Bedeutung, als sich mit der Bessemerbirne und später dem Thomasverfahren effizientere und vor allem wesentlich schnellere Roheisen-Konvertierverfahren verbreiteten: eine Charge Roheisen konnte die Bessemerbirne bereits nach zwanzig bis dreißig Minuten verlassen.

Verwendung

Verwendung fand Puddelstahl unter anderem im Stahlbau:

• Eiffelturm
• Griethausener Eisenbahnbrücke