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Schritte im modernen Stahlherstellungsprozess

Stahl ist aufgrund seiner einzigartigen Kombination aus Haltbarkeit, Verarbeitbarkeit und Kosten das weltweit beliebteste Baumaterial. Es ist eine Eisenlegierung, die 0,2-2 Gew .-% Kohlenstoff enthält. 1

Nach Angaben der World Steel Association sind China, Indien, Japan und die USA einige der größten stahlproduzierenden Länder. Rund 50% dieser Produktion entfallen auf China. Zu den weltweit größten Stahlproduzenten gehören ArcelorMittal, die China Baowu Group, die Nippon Steel Corporation und die HBIS Group. 2

 

Der moderne Stahlproduktionsprozess

Die Methoden zur Herstellung von Stahl haben sich seit Beginn der industriellen Produktion im späten 19. Jahrhundert erheblich weiterentwickelt. Moderne Methoden basieren jedoch immer noch auf der gleichen Prämisse wie das ursprüngliche Bessemer-Verfahren, bei dem Sauerstoff verwendet wird, um den Kohlenstoffgehalt in Eisen zu senken.

In der Stahlproduktion werden heute sowohl recycelte Materialien als auch traditionelle Rohstoffe wie Eisenerz, Kohle und Kalkstein verwendet. Zwei Verfahren, die Herstellung von Sauerstoffstahl (BOS) und Lichtbogenöfen (EAF), machen praktisch die gesamte Stahlproduktion aus. 3

Bei der Eisenherstellung, dem ersten Schritt bei der Stahlherstellung, werden die Rohstoffe Eisenerz, Koks und Kalk in einem Hochofen geschmolzen. Das resultierende geschmolzene Eisen – auch als heißes Metall bezeichnet – enthält immer noch 4-4,5% Kohlenstoff und andere Verunreinigungen, die es spröde machen.

Bei der Primärstahlherstellung gibt es zwei Methoden: die BOS-Methode (Basic Oxygen Furnace) und die modernere EAF-Methode (Electric Arc Furnace). Das BOS-Verfahren fügt dem geschmolzenen Eisen in einem Konverter recycelten Stahlschrott hinzu. Bei hohen Temperaturen wird Sauerstoff durch das Metall geblasen, wodurch der Kohlenstoffgehalt auf 0 bis 1,5% reduziert wird.

Das EAF-Verfahren führt jedoch recycelten Stahlschrott durch Hochleistungs-Lichtbögen (mit Temperaturen von bis zu 1.650 Grad Celsius), um das Metall zu schmelzen und in hochwertigen Stahl umzuwandeln. 4

Bei der Sekundärstahlherstellung wird der geschmolzene Stahl behandelt, der sowohl auf BOS- als auch auf EAF-Wegen hergestellt wird, um die Stahlzusammensetzung anzupassen. Dies erfolgt durch Hinzufügen oder Entfernen bestimmter Elemente und / oder Manipulieren der Temperatur und der Produktionsumgebung. Abhängig von den erforderlichen Stahlsorten können die folgenden sekundären Stahlherstellungsverfahren angewendet werden:

  • Rühren
  • Pfannenofen
  • Pfanneneinspritzung
  • Entgasung
  • CAS-OB (Zusammensetzungseinstellung durch versiegeltes Argon, das mit Sauerstoffblasen sprudelt)

Beim Stranggießen wird der geschmolzene Stahl in eine gekühlte Form gegossen, wodurch sich eine dünne Stahlhülle verfestigt. 5 Der Schalenstrang wird mit geführten Rollen abgezogen, dann vollständig abgekühlt und verfestigt. Als nächstes wird der Strang je nach Anwendung geschnitten – Platten für flache Produkte (Platte und Streifen), Blüten für Abschnitte (Balken), Knüppel für lange Produkte (Drähte) oder dünne Streifen. 6

Bei der Primärumformung wird der gegossene Stahl dann in verschiedene Formen gebracht, häufig durch Warmwalzen. Dieser Prozess beseitigt Gussfehler und erreicht die erforderliche Form und Oberflächenqualität. Warmgewalzte Produkte werden in flache Produkte, lange Produkte, nahtlose Rohre und Spezialprodukte unterteilt.

Schließlich ist es Zeit für Herstellung, Herstellung und Veredelung. Sekundärumformtechniken verleihen dem Stahl seine endgültige Form und Eigenschaften. Diese Techniken umfassen:

  • Das Formen ( Kaltwalzen ), das unterhalb des Rekristallisationspunkts des Metalls erfolgt, was bedeutet, dass mechanische Beanspruchung – nicht Wärme – die Veränderung beeinflusst
  • Bearbeitung (Bohren)
  • Fügen (Schweißen)
  • Beschichtung (Verzinken)
  • Wärmebehandlung (Anlassen)
  • Oberflächenbehandlung (Aufkohlen)

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