Stahl - Technik.

Stahl - Technik. 1 EINLEITUNG Stahlwerk in Deutschland Stranggießverfahren in einem Stahlwerk. Bei diesem Verfahren wird der fertige, noch flüssige Stahl zunächst in einen Zwischenbehälter gegossen, aus dem er anschließend einem Vorkühlsystem zufließt. Aus diesem System zieht man den noch heißen Strang (hier im Bild) kontinuierlich heraus, schneidet ihn und lässt die Abschnitte daraufhin in einer weiteren Kühleinrichtung abkühlen. J. Simonis/Leo de Wys, Inc. Stahl, eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit einem Kohlenstoffgehalt unter 1,7 Prozent; ihr sind häufig noch andere Elemente (Eisenbegleiter sowie Stahlveredler) beigemischt. Stahl wird aus Stahlschrott und aus Roheisen gewonnen, einer Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 1,7 Prozent. Besondere Eigenschaften wie Schmiedbarkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit werden durch Beimischungen oder Wärmebehandlung erreicht. Solche Eisen- und Stahllegierungen enthalten z. B. zwischen 0,8 und 14 Prozent Mangan (Manganstahl), 10 bis 13 Prozent Silicium (säurebeständiger Stahl) oder 20 Prozent Chrom (V2A-Stahl). Das im Hochofenprozess gewonnene Roheisen und Gusseisen enthält zwischen 2 und 4 Prozent Kohlenstoff, bei hochwertigem Stahl sind es nur wenige Hundertstelprozent. Im Allgemeinen liegt der Kohlenstoffanteil bei Stahl zwischen 0,04 Prozent und 1,7 Prozent. 2 GESCHICHTE Sir Henry Bessemer (1813-1898) Porträtfoto des britischen Erfinders Sir Henry Bessemer. Bessemer wurde durch seine Erfindungen im Bereich Stahlerzeugung bekannt. So führte man in England 1855/56 das nach ihm benannte Bessemer-Verfahren in die Stahlproduktion ein und konnte so die jährlich erzeugte Stahlmenge innerhalb kürzester Zeit enorm steigern. Hulton-Deutsch Collection/Corbis - Technik. Wann genau der Mensch die Technik der Verhüttung von Eisenerz entdeckte und erstmals verwendbares Metall produzierte, ist nicht bekannt. Die ältesten Eisengegenstände, die Archäologen in Ägypten entdeckten, stammen aus der Zeit um 4000 v. Chr. Eisenornamente wurden sogar schon früher verwendet. Die Technik der Eisenherstellung und -verarbeitung war den Hethitern in Kleinasien vermutlich ab etwa 2000 v. Chr. bekannt. Ab 1200 v. Chr. verbreitete sich das lange geheim gehaltene Wissen über diese Technik nach Europa und in andere Erdteile. Die ersten Eisenlegierungen (Schmiedeeisen) wurden durch Erhitzen von Eisenerz und Holzkohle in einer Esse oder einem Ofen hergestellt. Im 14. Jahrhundert gelang die Entkohlung des Eisens, indem man verstärkt Luft in die glühende Mischung hineinblies (Frischfeuer). Bei diesem Verfahren wurde das Erz zu einer porösen Masse aus metallischem Eisen reduziert, die eine Schlacke aus metallischen Verunreinigungen und Holzkohlenasche enthielt. Die Oxidation der im Eisenerz enthaltenen Nebenprodukte mit Luftsauerstoff nennt man Frischen. Die fertige Masse wurde noch glühend aus dem Ofen genommen und mit schweren Schmiedehämmern bearbeitet, um die Schlacke zu entfernen und das Eisen zu verfestigen. Das so produzierte Eisen enthielt gewöhnlich etwa 3 Prozent Schlacke und wenige Prozent anderer Verunreinigungen. 1784 entwickelte der Eisenhersteller Henry Cort das so genannte Puddel-Verfahren, bei dem Roheisen in einem speziellen Flammofen zu Schweißstahl - im Prinzip auch Schmiedeeisen - weiterverarbeitet wurde. Dem vielseitigen Erfinder Henry Bessemer wurde 1855 das Patent für ein Verfahren zur Stahlherstellung aus siliciumreichem und phosphorarmem Roheisen zuerkannt. Ein Jahr später lösten die Gebrüder Friedrich und Wilhelm Siemens das Problem zur Erzeugung von sehr hohen Temperaturen. Pierre Émile Martin, unterstützt von seinem Vater Émile Martin, nutzte diese Regenerativfeuerung erstmals 1864 zur Stahlgewinnung aus Roheisen und Erz bzw. Roheisen und Eisenschrott. Diese Methode wurde später als Siemens-Martin- oder Herdfrischverfahren bezeichnet. 1877 führte Sidney Gilchrist Thomas in England das nach ihm benannte Thomas-Verfahren ein, das man auch als Windfrischverfahren bezeichnet. Mit dem Thomas-Verfahren ließ sich auch phosphorreiches Roheisen zu Stahl verarbeiten. Aus Eisenoxiderzen wird Stahl heute nach dem Sauerstoffblas- oder Oxygenstahlverfahren erzeugt und aus Stahlschrott nach dem Elektrostahlverfahren. 3 ROHEISENPRODUKTION Grundstoffe zur Herstellung von Roheisen sind Eisenoxiderz und Koks. Schwefelhaltige Eisenerze wie Pyrit werden vor der Umsetzung mit Koks im Röstverfahren in Eisenoxid umgewandelt. Je nach Art der Beimengung (Gangart) im Eisenerz werden z. B. Kalkstein (bei kieselsäurehaltigen Beimengungen) oder Feldspat (bei kalkhaltigen Beimengungen) als Zuschläge (siehe unten) zugegeben. Die eigentliche Eisenherstellung erfolgt im Hochofen. Er besteht aus einer zylindrischen Stahlhülle mit einer feuerfesten Auskleidung, z. B. Schamott. Der untere Teil des Hochofens (Rast) hat mehrere Öffnungen, durch die Luft eingeblasen wird. In der Nähe des Bodens wird durch eine weitere Öffnung das flüssige Roheisen beim Anstechen abgelassen. Darüber liegt eine zusätzliche Öffnung zum Ablassen der Schlacke. An der Oberseite des Hochofens sind Öffnungen für die Abgase; dort wird der Hochofen auch über zwei runde Trichter mit dem Ausgangsmaterial beschickt. Hochofenanlage Stark vereinfachte Darstellung ein...