Hochofen · The Last Codex

Ein Hochofen ist ein hoher Schachtofen, der Eisenerz in flüssiges Roheisen verwandelt und lange Zeit ohne Unterbrechung arbeiten kann. Das Eisen schmilzt darin und sammelt sich im Gestell unter einer Schicht Schlacke. In China war Gusseisen spätestens im 5. Jahrhundert v. Chr. in Gebrauch, der älteste ausgegrabene Ofen, in Jiudian in Henan, stammt aus dem 4. oder 3. Jahrhundert v. Chr., und nach Europa kam der Hochofen im Mittelalter.

Was es ist

Ein Hochofen ist ein Ofen in Form eines hohen Schachts, der von oben beschickt und von unten mit Luft geblasen wird und in dem Eisenerz zu flüssigem Eisen wird. Der Rennofen, der ihm vorausging, lieferte am Ende jeder Schmelze einen schwammigen Klumpen festen Eisens, der vor der nächsten Schmelze herausgeholt werden musste, mal durch die Gicht oder einen Bogen am Fuß, mal durch Aufbrechen des Ofens. Ein Hochofen wird heißer: Sein Eisen schmilzt und sammelt sich im Gestell, sodass er weiterarbeitet, während sein flüssiges Eisen abgelassen wird. Ein Ofen konnte Tag und Nacht lange Zeit arbeiten, ohne angehalten zu werden.

Er erzeugt Gusseisen, auch Roheisen genannt. Es enthält viel Kohlenstoff; dadurch schmilzt es bei viel niedrigerer Temperatur als reines Eisen und füllt eine Form, ist aber hart und spröde. Gusseisen lässt sich unmittelbar zu Töpfen, Pfannen, Öfen und Kanonen gießen oder zu Schmiedeeisen und Stahl frischen, die weit weniger Kohlenstoff enthalten.

Ein Hochofen ist eine Industrieanlage. Das Gas, das oben austritt, ist reich an Kohlenmonoxid, einem Gift ohne Farbe und Geruch, und Eisen und Schlacke fließen flüssig und weit heißer als jedes Herdfeuer aus ihm heraus. Gaslecks an Hochöfen haben selbst in modernen Stahlwerken Arbeiter ins Krankenhaus gebracht. Eine kleine Ausführung, die sich gefahrlos betreiben ließe, gibt es nicht.

Wie es funktioniert

Im Ofen begegnen sich zwei Ströme. Die feste Beschickung sinkt langsam durch den Schacht, während das heiße Gas aus dem Feuer vor den Blasformen, den Düsen, durch die die Blasebälge nahe dem Boden Luft blasen, durch sie aufsteigt und dem Erz unterwegs den Sauerstoff entzieht. Holzkohle war der Brennstoff der ersten Öfen.

Links ein kurzer Masselblock aus Grauguss, in zwei Teile gebrochen, die graue, körnige Bruchfläche dem Betrachter zugewandt; rechts eine dünnere Stange aus Schmiedeeisen, ohne Bruch zu einem U gebogen Grauguss bricht mit grauer, körniger Bruchfläche; Schmiedeeisen mit wenig Kohlenstoff biegt sich, ohne zu brechen.

Das aus dem Erz befreite Eisen bleibt im glühenden Brennstoff und nimmt Kohlenstoff auf, der seinen Schmelzpunkt senkt: Es schmilzt und tropft ins Gestell hinab, statt wie im Rennofen fest zu bleiben. Die erdigen Bestandteile des Erzes schmelzen zu Schlacke, einer glasigen Schmelze, die leichter als Eisen ist und oben auf ihm schwimmt. Beide verlassen den Ofen flüssig, und das verbrauchte Gas zieht oben ab.

Die Innenform folgt diesem Fluss. Der Schacht weitet sich nach unten, was der Beschickung hilft, ohne Verklemmen abzusinken, und verengt sich dann wieder über dem Gestell, wo ein großer Teil der Beschickung geschmolzen ist und weniger Raum braucht. Flüssiges Eisen ist dichter als Schlacke und sammelt sich unten im Gestell, unterhalb der Blasformen.

Geschichte und Entwicklung

Eine chinesische Dechselklinge aus Gusseisen aus der Zeit der Streitenden Reiche: eine Klinge, die sich zur geraden Schneide unten leicht verbreitert, oben ein schmalerer Hals mit einer offenen rechteckigen Tülle für den Stiel Eine gusseiserne Dechsel aus der Zeit der Streitenden Reiche. Chinesische Gießereien gossen solche Werkzeuge in großer Zahl.

In China wurde Eisen spätestens im 5. Jahrhundert v. Chr. in Formen gegossen, und in Hubei und Henan hat man gusseiserne Hacken, Dechsel und Sicheln aus dieser Zeit gefunden. Der älteste bisher ausgegrabene Ofen, in Jiudian im Kreis Xiping in Henan, stammt aus der späten Zeit der Streitenden Reiche, dem 4. oder 3. Jahrhundert v. Chr.; er war aus Lehm an einen Hang gebaut. Eisenhütten der Han-Dynastie, die von 206 v. Chr. bis 220 n. Chr. herrschte, wurden von Henan im Norden bis Xuxiebian in Sichuan ausgegraben, mit den Resten ihrer Hochöfen und der Frischherde, in denen das Gusseisen weiterverarbeitet wurde.

In Europa arbeiteten im 13. Jahrhundert bereits Hochöfen. Ausgrabungen haben frühe Öfen in Lapphyttan in Schweden, in Dürstel in der Schweiz und im Märkischen Sauerland gefunden. Ihre Blasebälge wurden von Wasserrädern angetrieben, und ihr Roheisen kam in einen Frischherd, wo es zu Schmiedeeisen wurde. In den folgenden Jahrhunderten breitete sich der Hochofen über ganz Europa aus, und der Rennofen verschwand allmählich.

Zwei Brennstoffstücke nebeneinander: links ein mattschwarzes Stück Holzkohle, das noch Jahresringe und Fasern des Holzes zeigt; rechts ein poröses, blasiges Stück silbergrauer Koks mit metallischem Glanz Holzkohle behält die Maserung des Holzes, aus dem sie stammt; Koks aus Steinkohle ist grau, porös und hart.

1709 verhüttete Abraham Darby I in Coalbrookdale in Shropshire Eisen im Hochofen mit Koks, also mit Steinkohle, die man erhitzt hatte, um Teer und Gase auszutreiben. Andere hatten Koks schon vor ihm versucht; Darby machte ihn wirtschaftlich, und Eisen ließ sich nun dort erzeugen, wo es Kohle statt Wald gab.

Der nächste große Fortschritt kam vom Erhitzen der Luft. 1828 ließ sich James Beaumont Neilson, der im Gaswerk von Glasgow arbeitete, den Heißwind patentieren, bei dem die Luft vor dem Eintritt in die Blasformen erwärmt wurde. Er sparte einen großen Teil des Brennstoffs und setzte sich in den schottischen Eisenhütten rasch durch. Spätere Öfen wurden viel größer, und das Gas an ihrer Gicht wurde gesammelt und im Werk als Brennstoff verwendet.