Arten von Metallen und Prozesse der Stahlherstellung

Arten von Metallen: Eisen, Stahl und Gusseisen

In der Industrie unterscheidet man primär zwischen Eisen, Stahl und Gusseisen.

Industrieeisen

Industrieeisen hat einen niedrigen Kohlenstoffgehalt. Seine mechanischen Eigenschaften sind unzureichend, weshalb es nur selten in der Industrie verwendet wird.

Stahl und seine Eigenschaften

Stähle sind dehnbar und verformbar. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt steigen die mechanische Festigkeit, Härte und Sprödigkeit, während die Schweißbarkeit sinkt. Zudem rosten sie leicht. Es gibt zwei Hauptarten von Stahl:

• Kohlenstoffstähle: Diese enthalten nur geringe Mengen anderer Elemente.
• Legierte Stähle: Diese enthalten zusätzliche Legierungselemente.

Es gibt verschiedene Elemente, die dem Stahl spezifische Eigenschaften verleihen. Dazu gehören: Schwefel, Kobalt, Chrom, Mangan, Molybdän, Nickel, Blei, Silizium, Vanadium und Wolfram.

Gusseisen und Gießereiverfahren

Als Gusseisen bezeichnet man das Gießen von Kohlenstoffstahl und legiertem Eisen. Es ist leicht schmelzbar und wird verwendet, um Bauteile mithilfe von Formsand oder Metallformen herzustellen. Vorteile: Die Herstellung ist einfacher als bei Stahl, es besitzt akzeptable mechanische Eigenschaften und die Formmassen sind kostengünstiger als bei der Stahlproduktion.

Der Prozess der Stahlherstellung

Der Stahlherstellungsprozess umfasst die Gesamtheit aller Verfahren, die notwendig sind, um das Metall zu gewinnen.

Gewinnung von Kokskohle

Im Prozess der Kokerei dient Koks als Brennstoff und zur Reduktion der Eisenoxide. Hüttenkoks wird durch die Beseitigung flüchtiger Bestandteile aus der Kohle gewonnen.

Eisenerzsintern

Das Ziel des Eisenerzsinterns ist die Herstellung eines stückigen Materials. Die Korngröße wird so optimiert, dass beim Eintritt in den Hochofen eine hohe Gasdurchlässigkeit gewährleistet ist.

Sekundärmetallurgie

In der Sekundärmetallurgie wird die Zusammensetzung des Stahls bedarfsgerecht angepasst. Hierfür wird die Schmelze einer oder mehreren Behandlungen unterzogen:

Anpassung der Zusammensetzung

Dies geschieht durch die Zugabe von Elementen zur Stahlschmelze, um die spezifizierte Zusammensetzung zu erreichen, während gleichzeitig Inertgas eingeblasen wird.

Entschwefelung

Bei der Entschwefelung wird Schwefel aus dem Stahl entfernt, indem Entschwefelungsmittel injiziert werden, während Inertgas die Schmelze durchspült.

Entgasung

Die Pfanne wird unter eine Vakuumglocke gefahren. Das Vakuum erleichtert die Extraktion der im Metall gelösten Gase.

Beheizung

Zur Beheizung wird die Wärme genutzt, die durch einen Lichtbogen entsteht, der zwischen den Elektroden durch das Schmelzbad springt.