Fortschrittliche Technologie in Fabriken ist wichtiger denn je, um die Stahlindustrie effizienter und nachhaltiger zu machen. Künstliche Intelligenz versucht, die Art und Weise, wie Stahl hergestellt wird, zu verändern.
"Wie wird Stahl hergestellt?" ist ein häufig gestelltes Thema unter unseren Lernenden. Das Verfahren ist einfach zu verstehen. Auf dieser Seite wird der Prozess erklärt und jeder Schritt von "Wie wird Stahl hergestellt" gezeigt.
Stahlherstellung und Marktübersicht
Stahl ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle in der Welt von heute. Er ist preiswert, langlebig und vielseitig. Mit einer Jahresproduktion von fast 750 Millionen Tonnen ist Stahl nach Zement der zweitgrößte Massenrohstoff der Welt.
Die Frage "Wie wird Stahl hergestellt?" ist ein Prozess, der 24 Stunden am Tag abläuft. Außerdem erfordert er eine ständige Versorgung mit Rohstoffen und enorme Mengen an Energie.
Nach Angaben der World Steel Association stieg die weltweite Rohstahlproduktion von 851 Millionen Tonnen im Jahr 2001 auf 1.606 Mio. Tonnen im Jahr 2013. Andererseits stieg der weltweite durchschnittliche Pro-Kopf-Stahlverbrauch kontinuierlich von 150 kg im Jahr 2001 auf 225 kg im Jahr 2013.
Der Kohlenstoffgehalt von Stahl liegt zwischen 0,08 und 1,5 Prozent. Aufgrund seiner Zusammensetzung ist er schwieriger zu bearbeiten als Schmiedeeisen. Sie sind jedoch nicht so spröde wie Gusseisen.
Stahl verfügt über eine einzigartige Mischung aus Härte, Flexibilität und Zugfestigkeit. Er ist vollständig recycelbar und verbraucht sehr wenig Energie. Dank der Bemühungen der Stahlindustrie sind der Energieverbrauch und die CO2-Emissionen heute weniger als halb so hoch wie in den 1960er Jahren. Dank dieser Technik wird Stahl umweltfreundlicher und langlebiger.
Zu den stahlbasierten Produkten gehören Eisenbahnlinien, Öl- und Gaspipelines, Türme, Aufzüge, U-Bahnen, Brücken, Autos, Schiffe, Messer und Gabeln, Rasierklingen und chirurgische Geräte, um nur einige zu nennen.
Wie wird Stahl hergestellt?
"Wie wird Stahl hergestellt?" - Prozess Eisenerz wird erhitzt und in Öfen geschmolzen, um Verunreinigungen zu beseitigen und Kohlenstoff zur Herstellung von Stahl hinzuzufügen. Der Großteil des Stahls wird auf zwei Arten hergestellt: in einem Hochofen oder in einem elektrischen Lichtbogenofen.
Für Hochöfen werden Rohstoffe verwendet, wobei auch etwas Stahlschrott beigemischt wird, während für Elektrolichtbogenöfen hauptsächlich Stahlschrott verwendet wird.
Was ist ein Hochofen?
In der Mitte der 1850er Jahre entwickelte Henry Bessemer den Hochofen. Bessemer erfand eine Methode zur Stahlerzeugung, bei der Luft durch geschmolzenes Eisen gepresst wurde, um es zu oxidieren und Verunreinigungen bei der Stahlerzeugung zu entfernen.
Der moderne Hochofen ist ein massiver Stahlzylinder, der mit hitzebeständigen, zylinderförmigen Ziegeln ausgekleidet ist. Von oben werden Eisenerz, Koks und Kalkstein in den Ofen eingefüllt. Von oben werden Eisenerz, Koks und Kalkstein in den Ofen gegeben, der dann allmählich nach unten sinkt und dabei immer heißer wird.
Das Gas aus dem brennenden Koks setzt Sauerstoff aus dem Eisenerz im oberen Teil des Ofens frei. Kalkstein interagiert mit Verunreinigungen im Erz und Koks und erzeugt Schlacke im unteren Teil des Ofens.
Die Temperaturen am Boden des Ofens erreichen über 3000 Grad Fahrenheit. Durch eine Schlackenkerbe im Ofen kann die geschmolzene Schlacke abfließen. Diese Schlacke schwimmt auf dem geschmolzenen Stahl. Bei diesem Verfahren wird der geschmolzene Stahl durch eine Abstichöffnung aus dem Ofenherd abgelassen.
Was ist ein Elektrolichtbogenofen?
Elektrolichtbogenöfen werden in erster Linie zur Herstellung von hochwertigem Stahl verwendet, der mit anderen Metallen legiert wird. In gewöhnlichen Elektrolichtbogenöfen können auch unlegierte Stähle hergestellt werden. Im Gegensatz zu Öfen wird bei diesem Verfahren kein Roheisen verwendet. Es wird Stahlschrott aus wiederverwertbaren Materialien verwendet.
Ein Brückenkran kippt den Stahlschrott in den Elektroofen. Wenn der Ofen voll ist, schließt die Maschine den Deckel, der die Oberseite des Ofens abdeckt. Dann lässt sie die Elektroden durch den Deckel in den Ofen fallen. Bei diesem Verfahren wird ein starker elektrischer Strom an die Elektroden angelegt. Dieser erzeugt Wärme und schmilzt den Schrott.
Bei der Stahlerzeugung werden dem Stahl während des Schmelzens Ferrolegierungen zugesetzt, um ihm die richtige chemische Zusammensetzung zu geben. Danach pumpt die Maschine Sauerstoff in den Ofen, um den Stahl zu reinigen. Kalk und Flussspat werden den Verunreinigungen zugesetzt, so dass sie schmelzen und Schlacke bilden.
Durch Kippen des Ofens schwimmt die geschmolzene Schlacke auf dem geschmolzenen Stahl und kann abgelassen werden. Durch das Mischen verschiedener Metalle zur Erzeugung von Stahllegierungen können in Elektrolichtbogenöfen eine Vielzahl hochwertiger Stähle hergestellt werden. Rostfreier Stahl, Chrom und Nickel sind die am häufigsten verwendeten korrosionsbeständigen Qualitäten.
Zu den weiteren spezifischen Stählen, die in Elektrostahlwerken hergestellt werden, gehören Stähle für den Maschinenbau, die Luft- und Raumfahrt und die Panzerung.
Wie wird Stahl in einem Stahlwerk hergestellt?
Stahlwerke stellen Stahl entweder aus Eisenerz oder aus Metallschrott her. Eisenerz ist ein mineralisches Aggregat, das wirtschaftlich zu metallischem Eisen verarbeitet werden kann.
Die Zusammensetzung des Eisenerzes bestimmt seine Qualität. Wünschenswert ist eine hohe Eisenkonzentration bei geringem Schwefel- und Phosphorgehalt. Die Welt ist reich an Eisenerzen, doch die Eisenkonzentration variiert je nach Standort und ökologischen Faktoren.
"How is steel made" sammelt zunächst den Stahlschrott und bereitet ihn als wertvollen Rohstoff für die Stahlherstellung für viele Jahrzehnte wieder auf.
Bitte bedenken Sie, dass bei BF in erster Linie Rohmaterial verwendet wird, dem auch etwas Stahlschrott beigemischt wird, während bei EAF hauptsächlich Stahlschrott verwendet wird.
Prozess der Eisenherstellung
Die Frage "Wie wird Stahl hergestellt?" erfordert geschmolzenes Eisen, um Stahl zu erzeugen. Eisenerz und Kohle sind die beiden Hauptmaterialien, die zur Herstellung von geschmolzenem Eisen verwendet werden. Im Stahlwerk wird das Eisenerz in einer Sinteranlage zu Sintererz und die Kohle in einer Kokerei zu Rohkoks umgewandelt.
Bei der Stahlerzeugung werden die verarbeiteten Materialien in einen Hochofen geschüttet. Dort wird es durch heiße Luft, die durch Düsen von unten eingeblasen wird, auf 1200 °C erhitzt. Durch die Oxidation des Koks und die Reduktion des gesinterten Erzes wird geschmolzenes Eisen erzeugt. Schauen Sie sich das Diagramm oben an.
Vorbereitung des Koksofens
Mehrere Öfen bilden eine Koksbatterie bei der Stahlerzeugung. Bevor "Wie wird Stahl hergestellt" die Kohle in einen Koksofen einfüllt, wird sie zerkleinert und gemischt. Danach liefert die Stahlproduktion die gemischte Kohle mit einem Lastwagen zu den einzelnen Öfen.
Bei diesem Verfahren wird die Kohle im Koksofen bis zu 18 Stunden lang auf 1.800°F erhitzt. Während dieser Zeit wird die Kohle in das Abgas gepresst, wobei eine reine Kohlenstoffform zurückbleibt, die als "Koks" bezeichnet wird.
Wenn Koks bei der Stahlerzeugung Sauerstoff ausgesetzt wird, entzündet er sich sofort und brennt. Wenn der Prozess den Koks aus dem Ofen in einen Eisenbahnwaggon schiebt, wird der Koks abgeschreckt, damit er abkühlt und der Brennvorgang gestoppt wird.
Nach dem Abkühlen wird der Koks in einem Kohlendock deponiert. Danach wird er zu einer Filter- und Kalibrieranlage transportiert, bevor er in den Hochofen gelangt.
Sintern
Das Sintern ist ein thermisches Agglomerationsverfahren für Eisenerzfeinanteile in der Stahlerzeugung. Bei diesem Verfahren werden Eisenerzeugnisse, Flussmittel, Schlackenbildner und feste Brennstoffe zurückgewonnen.
Das Ziel des Sinterprozesses ist es, ein Produkt mit geeigneten Eigenschaften für den Einsatz im Hochofen zu erzeugen.
Das Verfahren wurde eingehend untersucht, um die idealen Bedingungen für die Erzielung der besten Sinterqualität zu ermitteln. Der Sinterprozess hebt hervor, was die Mischung durchläuft, sobald sie granuliert und dem Sinterstrang zugeführt wird.
Bei einer Temperatur von 1300-1480°C schmilzt "Wie wird Stahl gemacht" die Sintermischung. Durch eine Reihe von Prozessen entsteht der Sinterkuchen. Dann wird er in den Hochofen gegeben, um Roheisen herzustellen.
Hochofen
Für die Stahlerzeugung werden in erster Linie Eisen und Kohlenstoff benötigt. Eisen ist für sich genommen nicht sehr fest, aber ein niedriger Kohlenstoffgehalt - je nach Stahlsorte weniger als 1% - verleiht ihm entscheidende Eigenschaften.
Stahl erhält seinen Kohlenstoff aus Kohle und sein Eisen aus Eisenerz. Eisenerz hingegen vereint Eisen, Sauerstoff und andere Spurenbestandteile. Stahl entsteht durch die Trennung von Eisen und Sauerstoff und die Zugabe einer kleinen Menge Kohlenstoff.
Bei diesem Verfahren wird jedoch beides bei hoher Temperatur in Gegenwart von Sauerstoff und Kohle, dem sogenannten Koks, geschmolzen.
Das Eisenerz setzt bei hohen Temperaturen Sauerstoff frei, der durch den Kohlenstoff aus dem Koks in Kohlendioxid abtransportiert wird.
Fe_2 O_3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO_2(g)
The reaction happens because carbon dioxide has a lower energy state than iron oxide. Besides, the process requires high temperatures to reach activation energy. It has an excessively high carbon content. Besides, a small amount of carbon combines with iron is an intermediate before steel.
Steel Making
A torpedo vehicle transports the molten iron to the steel factory, pumps it into a converter. And then the “How steel is made” blasts the converter with oxygen, burning all impurities away. Pure molten steel is all that remains.
Continuous casting
“How steel is made” process pours the molten metal into a casting machine. This continuous casting process make billets, blooms, or slabs. It reduces the need for primary and intermediate rolling mills, soaking pits, and vast quantities of ingot moulds to store and utilize.
It also improves the yield of useable products from a given steel weight. The process is done by processing them into a semi-finished shape closer to the completed product.
An overhead crane transports a ladle of steel to the continuous casting facility. After pre-treatment, which may include stirring with an inert gas. However, the open mouth of the ladle is covered by an insulating lid to limit heat loss.
The steel production raises the whole device onto a revolving turret via crane. Sequence casting is now conceivable of the same grade steel without halting the machine. It is also a significant cost-cutting component.
However, the steel production process connects a gas-tight tube to the exterior of the ladle nozzle before the casting process. This mechanism prevents liquid steel from absorbing too much oxygen and nitrogen from the air.
After that, the “How is steel made” process opens the ladle nozzle. And then it enables the steel to flow at a regulated pace from the spoon into the tundish. After that, a reservoir supplies the water-cooled copper mould of the casting process.
The steel is dragged downwards from the bottom of the mould via a curving network of support rollers. After that, it sprays water until it emerges horizontally as a solid steel slab from the machine’s discharge end.
Ingot breakdown
The “How is steel made” process depends on steel ingot soaking direct rolling technology, which includes the following steps:
- The process applies a steel ingot thermal condition model as a theoretical foundation.
- When water is sprayed into the top and bottom of a steel ingot simultaneously, it reduces the time it takes to complete pouring the steel ingot. And then it finishes furnace loading.
- The production process carries out furnace loading and dense furnace loading according to groups. It creates a closed-type flue shutter, a close air and gas valve, and a close air and gas flue shutter. Finally, the process rolls the steel ingot after a soaking period has passed.
Finishing
The practice of altering the surface of an item to enhance its aesthetic and longevity is known as metal finishing. Electroplating forms a thin surface coating of metal on another through electrodeposition.
Primary Forging
The finishing stage moulds the roughcast pieces into forms by hot rolling in this phase. It eliminates form flaws and produces the required steel grade. This method may create seamless tubing, long and flat goods, and various custom things.
Secondary Forming
Coating, heat treatment, joining, pressing, drilling, machining, and riveting are secondary processes that give the steel its final form.
Schlussfolgerung
Above all, we have discussed the overall “How is steel made” process. This article would be helpful if you’re working on a steel project. You may also need some expert advice on what method to use or what sort of steel to utilize.