Das Stahl ist seit der Antike ein wichtiger Werkstoff, der durch die Kombination von Eisen mit Kohlenstoff und anderen Legierungselementen hergestellt wird.
Heutzutage ist er nicht mehr aus unserem Alltag wegzudenken und wird in zahlreichen Bereichen eingesetzt, von der Bauindustrie bis hin zur Automobilherstellung.
Wir werden nun erst den Herstellungsprozess betrachten und dann weiter ins Deitail gehen.
Hier drunter findet ihr erst das Video worauf das Unterichtsmaterial beruhte.
Schritt 1: Das Eisenerz
Zuerst brauchen wir natürlich das Rohmaterial, also das Eisenerz.
Dieses wird in Minen abgebaut und enthält neben Eisen auch andere Stoffe wie Sauerstoff, Silizium, Schwefel und Phosphor.
Jedoch geschieht dies in der Regel nicht mehr in Deutschland, sondern in Ländern wie Australien, Brasilien oder China.
Also kaufen wir uns das Erz für die weiterverarbeitung nur von der Übersee ein.
Schritt 2: Roheisenpellets
Da die Eisenerzklumpen sehr unförmig sind, ist es nicht oder nur mühseelig möglich sie effizient zu transportieren.
Deshalb werden sie zuerst zerkleinert und dann zu kleinen Kugeln, sogenannten Pellets, geformt.
Wer mehrdarüber wissen will, warum die Kugelförmigen Pellets platzsparender sind, kann
Diese Wikipedia-Seite
lesen.
Schritt 3: Einschmelzung
Die Roheisenpellets werden nun in einem Hochofen eingeschmolzen.
Dazu werden sie zusammen mit Koks (einem Kohlenstoffreichen Brennstoff) und Zuschlagstoffen (wie Kalkstein, Nickel oder Chrom) in den Ofen gegeben.
Der Koks verbrennt dabei und erzeugt die nötige Hitze, um das Eisen zu schmelzen und die unerwünschten Stoffe zu entfernen.
Dabei entsteht Roheisen und ein Nebenprodukt namens Schlacke, welches als Baumaterial weiterverwendet werden kann (z.B. für Zement oder Straßenbau).
Schritt 3: Einschmelzung
Das Roheisen aus dem Hochofen enthält jedoch noch zu viel Kohlenstoff und andere Verunreinigungen, die seine Eigenschaften beeinträchtigen (es ist z.B. spröde und hart).
Der Kohlenstoffgehalt muss von ca. 4 % auf unter 2 % reduziert werden, um Stahl herzustellen.
Zum reduzieren des Kohlestoffgehalts wird Sauerstoff in das flüssige Roheisen eingeblasen (Sauerstoffaufblasverfahren).
Dies geschieht im sogenannten Konverter, einem großen Behälter, in dem das Roheisen durch einer Lanze mit Sauerstoff versetzt wird.
Diesen Prozess nennt man auch "Frischen".
Man kann jedoch auch einfach Schrottstahl einschmelzen, um neuen Stahl herzustellen, da Stahl 100% wiederverwertbar ist.
Dies geschieht im sogenannten Elektrostrahlverfahren, bei dem ein elektrischer Lichtbogen verwendet wird, um den Schrott zu schmelzen.
Dabei entstehen Temperaturen von ca. 3.500 °C.
