Stahlerzeugung & -verarbeitung: Methoden & Prozesse

Stahlerzeugung & -verarbeitung: Methoden & Prozesse

Verfahren zur Stahlerzeugung

Aufkohlen von Stahl (Zementieren)

Beim Aufkohlen wird ein Stahlteil mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2 % in einem Ofen bei 950 °C in eine Umgebung mit Kohle und Beschleunigern gelegt, die mit Schlamm bedeckt ist. Es wird so lange in dieser Umgebung gehalten, bis der Kohlenstoff in das Material eindringt. Je dicker das Werkstück, desto länger ist die erforderliche Verweildauer im Ofen.

Entkohlung von Gusseisen

Die Entkohlung erfolgt in einer dicken Paste. Der Begriff Puleado wird selten verwendet und bedeutet „entfernen“. Dieser Prozess wird in speziellen rotierenden Öfen durchgeführt, wobei Gusseisen mit Eisenerz behandelt wird. Der brennende Kohlenstoff wird entfernt, bevor er sich als freier Kohlenstoff abscheiden kann.

Stahlerzeugung im Tiegelofen

Im flüssigen Zustand werden unerwünschte Elemente wie Silizium, Mangan und Kohlenstoff entfernt. Im Tiegelofen werden Eisen (Fe), mineralische Schmelzen und Schrott aus Hartmetall und hochkohlenstoffhaltigen Legierungen geladen. Mit diesem Verfahren wird Stahl von sehr guter Qualität gewonnen.

Konverterverfahren zur Stahlherstellung

Der Konverter besteht aus einem Blechgehäuse und einer feuerfesten Innenbeschichtung. Der Boden ist perforiert, um das Einblasen von Luft aus einem Kompressor zu ermöglichen.

LD-Konverter (Linz-Donawitz-Verfahren)

Im LD-Konverter wird anstatt Luft unter Druck in die flüssige Masse zu blasen, Sauerstoff mit einer Lanze auf die Oberfläche geblasen.

Siemens-Martin-Ofenverfahren

Das Siemens-Martin-Verfahren ermöglicht den Einsatz von Schrott und wird in Flammenöfen durchgeführt. Charakteristisch ist, dass die Verbrennungsgase die Wärme liefern. Für den Betrieb und die Prozessführung werden Umschaltventile (Inversionsventile) und spezielle chemische Komponenten benötigt.

Elektrolichtbogenofen (ELO)

Der Elektrolichtbogenofen zeichnet sich durch einen sehr guten Wirkungsgrad aus. Mit ihm können reine Produkte von hoher Qualität hergestellt werden.

Stahlguss und Veredelung

Konventioneller Stahlguss

Wenn der Stahl im flüssigen Zustand ist, muss er aus dem Ofen entnommen und mittels einer Gießpfanne in Formen (Kokillen) überführt werden. So entstehen Blöcke, die anschließend gewalzt werden. Nach dem Erstarren des Stahls wird die Kokille entfernt.

Vakuumguss zur Stahlveredelung

Das Vorhandensein von Gas im flüssigen Stahl führt zu einer Verringerung der Festigkeit. In einigen Fällen wird Stahl mit geringem Stickstoff- und Wasserstoffgehalt benötigt. Dazu wird die Gießpfanne mit dem flüssigen Stahl schnell in eine Vakuumkammer eingeführt, in der für 10 Minuten ein Vakuum von 60-70 mm Hg erzeugt wird. Gase entweichen aus der Schmelze, und die so behandelten Stähle sind widerstandsfähiger und weisen standardmäßig weniger Poren auf.

Stahlumformung und Weiterverarbeitung

Warmwalzen von Stahl (Laminierung)

Kalte Barren müssen in Ausgleichsöfen erwärmt und dann nacheinander durch Walzgerüste geführt werden. Dies geschieht in mehreren Stufen:

• Im Vorwalzwerk (Blooming Mill) werden große Blöcke auf eine kleinere Größe reduziert.
• Anschließend werden sie an ein Brammen- oder Knüppelwalzwerk übergeben, um Zwischenprodukte zu erhalten.
• Danach formen Walzen, angetrieben von Elektromotoren, das Material. Die Walzen geben dem Eisen seine endgültige Form.

Stranggießen (Kontinuierliches Gießen)

Das Stranggießen ist ein modernes Verfahren, das den Blockguss ersetzt. Der flüssige Stahl wird direkt an das Walzwerk weitergeleitet, was Material und Zeit spart.