Stahlherstellung: Vom Hochofen zum Walzwerk

Stahlherstellung

Der Hochofen

1. Der Rohstoff, bestehend aus Eisenerz (60%), Kokskohle (30%) und Flussmittel (10%), wird in den Hochofen eingeführt.
2. Der Prozess läuft kontinuierlich.
3. Sobald die Beschickung oben eingeführt wird, sinkt diese ab und die Temperatur steigt bis zum Schmelzpunkt. Hier wird eine Temperatur von 1650 °C erreicht, damit das flüssige Eisen im Tiegel gesammelt werden kann.
4. Das Flussmittel reagiert mit dem Erz zu Schlacke, die auf dem flüssigen Eisen schwimmt. Die Schlacke wird durch ein separates Loch abgeführt und zur Herstellung von Zement und Isoliermaterial verwendet.
5. In regelmäßigen Abständen wird der Abguss geöffnet und das flüssige Roheisen aus dem Tiegel entnommen. Das Roheisen enthält noch Verunreinigungen.
6. Fast das gesamte Roheisen wird im Konverter zu Stahl verarbeitet und manchmal zu Barren geformt.
7. Die Umgebung des Ofens wird als Ring bezeichnet, der die heiße Luft abführt, die durch die Düsen in den Ofen gelangt.

Der Elektroofen

Dies ist der einzige Ofen, der Schrott in Stahl verwandelt.

1. Der Deckel wird entfernt und Schrott, Metall und Flussmittel werden eingeführt.
2. Der Ofen wird geschlossen und die Elektroden nähern sich dem Schrott, sodass dieser zu schmelzen beginnt.
3. Wenn der Schrott geschmolzen ist, wird Sauerstoff eingeblasen.
4. Der Ofen wird gekippt und der Schaum entfernt. Anschließend werden Kohlenstoff und Ferrolegierungen hinzugefügt und erhitzt.
5. Der Ofen wird gekippt und der Stahl in eine Pfanne gegossen, die zum Formgebungsbereich transportiert wird.

Gießen von Stahl

Der flüssige Stahl aus dem Elektroofen wird mit einem der folgenden Verfahren verfestigt:

• Konventionelles Gießen: Flüssiger Stahl wird in Formen gegossen, abgekühlt und anschließend entformt.
• Strangguss: Ein modernes und wirtschaftliches Verfahren, bei dem flüssiger Stahl in eine bodenlose Form mit gekrümmtem Querschnitt gegossen wird. Der Stahl bewegt sich während des Abkühlens.
• Gießen in Formen: Bei geringer Nachfrage wird das Produkt in Formen gegossen und abgekühlt. Die Blöcke werden gelagert, bis die Nachfrage steigt.

Walzwerke

Beim Walzen wird das Material zwischen zwei Walzen hindurchgeführt, wodurch der Querschnitt verringert und die Länge erhöht wird.

Es gibt zwei Arten: Warmwalzen (bei ca. 1000 °C) und Kaltwalzen (bei Raumtemperatur).

Eisen und Stahl

• Eisen: Eisenprodukte haben einen Kohlenstoffanteil zwischen 0,01% und 0,03%, sind weich und schwer zu bearbeiten und haben daher wenige kommerzielle Anwendungen.
• Stähle: Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 0,03% und 1,76%.
• Gusseisen: Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 1,76% und 6,67%.
• Graphit: Entsteht bei einem Kohlenstoffanteil über 6,67% und hat keine Anwendungen aufgrund seiner Sprödigkeit.

Stahlsorten

• Unlegierte Stähle: Wenn der Anteil der Legierungselemente unter 0,10% liegt, werden sie nach ihrem Kohlenstoffgehalt klassifiziert:
  • Extra weicher Baustahl: 0,1% bis 0,2% C
  • Baustahl: 0,2% bis 0,3% C
  • Halbweicher Stahl: 0,3% bis 0,4% C
  • Kohlenstoffstahl: 0,4% bis 0,5% C
  • Harter Stahl: 0,5% bis 0,6% C
  • Extra harter Stahl: 0,6% bis 0,7% C
• Legierte Stähle: Enthalten neben Eisen und Kohlenstoff weitere Elemente mit Anteilen über 0,10%.

Kommerzielle Stahlformen

• Bleche: Gewalzte Stahlbleche mit Abmessungen von 1x2 m bis 3x3 m.
• Stangen: Längliche Teile mit massivem und variablem Querschnitt. Dünne Stangen mit einem Durchmesser unter 5 mm werden als Draht bezeichnet. Dünne und lange Bleche werden als Bänder bezeichnet.
• Profile: Hohle Teile mit variablem Querschnitt und Längen zwischen 5 und 12 m.

Gusseisen

Gusseisen sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 1,76% und 6,67%. Sie können auch andere Elemente enthalten.

Gusseisen wird nach seinen Bruch- und Zusammensetzungseigenschaften klassifiziert:

• Regulär:
  1. Weißes Gusseisen (sehr hart und spröde, wird als Rohstoff für Temperguss verwendet).
  2. Graues Gusseisen (grau aufgrund des Graphits, wird in Gießereien verwendet).
  3. Atruchadas Gusseisen (Eigenschaften zwischen den beiden anderen).
• Legiertes Gusseisen: (Kohlenstoff, Eisen und andere chemische Elemente zur Verbesserung der Eigenschaften).
• Spezialguss:
  1. Weißes Temperguss (das Stück wird aus weißem Gusseisen geformt, mit Eisenerz bedeckt und im Ofen bei 1000 °C langsam auf Raumtemperatur abgekühlt).
  2. Perlitisches Temperguss (das Stück wird aus weißem Gusseisen geformt, mit Sand bedeckt und im Ofen bei 900 °C langsam auf Raumtemperatur abgekühlt).
  3. Sphäroguss (das Gusseisen enthält Cer und Magnesium, wird in eine Form gegossen und abgekühlt).