Lexikon

Lexikon für Metall-Technik – Online Nachschlagewerk von Herrn Martin Jagla

Die hier angeführten Begriffe sind aus meinem Unterricht zusammengefasst und werden laufend ergänzt.

Basisch und Sauer

Für die Reaktionen bei der Roheisen- und Stahlgewinnung werden in Verbindung mit Gangart, Ausmauerung, Schlacke oder Schmelzprozess die Begriffe sauer und basisch verwendet.

Basisch bezieht sich hierbei auf Calcium- oder Magnesiumverbindungen (Metalloxide sind Basenbildner). Diese Calcium- und Magnesiumverbindungen sind imstande, Säuren oder saure Stoffe zu binden, vor allem Phosphor und Schwefel. Basische Stoffe im Hüttenbetrieb sind Kalkstein CaCO₃, Kalk CaO, Dolomit (Ca,Mg)CO₃ sowie Magnesit MgCO₃ .
Sauer bezieht sich auf Siliciumverbindungen (kieselsaure Stoffe, Nichtmetalloxide sind Säurebildner). Diese Siliciumverbindungen reagieren mit basischen Stoffen. Saure Erze haben quarzige oder schiefrige Gangart. Als saure Stoffe im Hüttenbetrieb dienen Sand, Tonschiefer und saure Schlacken.

Direktreduktion von Eisenerzen (Eisenschwammerzeugung)

Neben den Hochofenprozess sind in vielen Ländern andere Verfahren entwickelt worden, um Eisenerze direkt zu Stahl – ohne Umweg über das Roheisen – umzuwandeln. Ursache dafür ist der Mangel an einer geeigneten Kohle für die Hochofenkoksherstellung. Nur bestimmte Kohlesorten ergeben einen Hochofenkoks, der beim Transport und Umladen stückig bleibt und im Hochofen den Druck der hohen Beschickungssäule standhält.
Von über 40 Verfahren haben nur wenige Verbreitung gefunden. Bei diesen Verfahren werden als Energieträger und Reduktionsmittel andere kohlenstoffhältige Stoffe wie Erdgas, Erdöl, Braunkohle oder nicht verkokbare Feinkohle verwendet. Als Reaktionsgefäße werden Drehrohröfen, Wirbelschichtöfen und Schachtöfen bei Temperaturen von 800 – 1000°C verwendet. Dadurch wird Eisen in festen Zustand reduziert und ergibt porösen Eisenschwamm mit einem Gesamteisengehalt von 70 bis 95%. Je nach Metallisierungsgrad ist neben dem Eisen aber auch noch FeO enthalten. Wegen der tiefen Reaktionstemperaturen kann dieser Eisenschwamm nur ca. 1% C aufnehmen.
Nur bei hoher Reinheit kann dieser Eisenschwamm als Sintereisenpulver verwendet werden. Bei niedrigem Schwefelgehalt eignet sich dieses Pulver für die Stahlerschmelzung. Wenn Schwefelgehalt und FeO-Gehalt zu hoch sind, bleibt nur noch die Verwendung als Zusatz zum Hochofenmöller übrig.
Als Beispiel für ein solches Direktreduktionsverfahren, sei das Midrex-Verfahren der Neuen Hamburger Stahlwerke HSW (heute ArcelorMittal Hamburg) erwähnt.

dressieren

Bleche und Bänder leicht nachwalzen, also etwas über die Streckgrenze belasten. Dabei wird erreicht, dass der Stahl keine ausgeprägte Streckgrenze mehr hat und beim Verformen gleichmäßig fließt und keine Fließbilder enstehen. Die Festigkeit (Rp0,2) wird dabei leicht erhöht.

Frischen

Absenken des C-Gehaltes auf die gewünschten Werte.
Entfernen von P und S, soweit wie es technisch und wirtschaftlich möglich ist.
Erhitzen der Schmelze auf eine Gießtemperatur von ca. 1600°C.

Die Eisenbegleiter haben zum Sauerstoff eine größere Affinität als das Eisen selbst. Dadurch können sie bei Sauerstoffzufuhr aus dem flüssigen Roheisen herausgebrannt werden. Dieser Oxidationsvorgang wird von alters her Frischen (Link zu Wikipedia) genannt.

Gestell

Gestell ist der untere zylindrische Teil, in dem sich Schlacke und Eisen sammeln. Im oberen Teil des Gestells sind die 22 bis 30 Windformen aus Kupfer angeordnet. Sie sind wassergekühlt und leiten den Wind aus dem Düsenstock in den Hochofen. Etwas tiefer liegen die Schlackenformen, ebenfalls wassergekühlte Kupferarmaturen, aus denen ständig die überschüssige Schlacke abfließen kann. Das Stichloch für den Abstich des Roheisens liegt an der tiefsten Stelle und wird nach jedem Abstich mit feuerfester Masse ausgestampft.

Gichtgas

Gichtgas hat je nach Ofengang und Möller unterschiedliche Zusammensetzung. Seine wesentlichsten Anteile sind:

Gichtgasbestandteil	Gehalt
Kohlendioxid	10 bis 14 %
Kohlenmonoxid	25 bis 30 %
Stickstoff	50 bis 60 %

Außerdem können noch bis 4% Wasserstoff enthalten sein. Die Konzentration an Gichtstaub beträgt ca. 10 bis 40 g/m³ (bezogen auf trockenes Gas unter Normalbedingungen). Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt ca. 100 bis 200 g/m³.
Der Heizwert ist niedrig und liegt bei 3,56 MJ/m³. Etwa 25% des Gichtgases werden für die Winderhitzung verbraucht, der Rest für Hilfseinrichtungen, wie Wärmeöfen, Sinteranlagen, Kokerei und zur Energiegewinnung.

Heißwind

Heißwind ist die eingeblasene Luft von 600 bis 1300 °C bei einem Überdruck von ca. 3,5 bar. Sie wird in Axialgebläsen komprimiert und durch die Winderhitzer über die Heißwindringleitung und den Düsenstock in die Windformen eingeblasen. Die Menge richtet sich nach dem Kokseinsatz, es werden ca. 3000 Normal-m³ je Tonne Koks benötigt.

Hochofenkoks (Hüttenkoks)

In der Kokerei wird eine Mischung spezieller Kohlen in Kokskammern unter Luftabschluss auf über 1000 °C (Hochtemperatur-Verkokung) erhitzt. Durch diesen Prozess werden „flüchtige Bestandteile“ der Kohlen ausgetrieben. Der reine Koks wird aus der Kammer gedrückt und mit Wasser abgekühlt. Die flüchtigen Bestandteile der Kohlen werden gesammelt, gereinigt und als Heizgas (Heizwert H_u = 5000 Wh/Nm³verwendet. Bei der Reinigung des Koksgases werden Benzol, Schwefelsäure und Teer für die chemische Industrie gewonnen.

Hochofenkoks kommt entsprechend den Möllerbestandteilen und der Größe des Hochofens in verschiedenen Korngrößen (untere Siebgrenze 25, 40, 50 und 60 mm, bei klassiertem Koks obere Siebgrenze 60, 80 und 100 mm) in den Handel. Hochofenkoks muss hinsichtlich der Stückigkeit, Festigkeit und des Abriebs besondere Anforderungen erfüllen. Koks für Hochöfen muss dicht und druckfest sein. Er wird daher nach Möglichkeit im Hüttenwerk selbst erzeugt, damit durch den Transport nicht zuviel Bruch entsteht. Zur Bestimmung der Trommelfestigkeit und des Koksabriebs dient die sogenannte Micumtrommelprobe. Die erhaltenen Werte tragen die Bezeichnung Micumwerte. Wesentlich für den Hochofenkoks sind ferner sein Reaktionsvermögen und sein Gehalt an Ballaststoffen wie Wasser, Schwefel, Phosphor (0,02–0,03%) sowie weiteren mineralischen und flüchtigen Bestandteilen.
Der Verbrauch betrug früher 1000 kg/t Roheisen und ist durch Verbesserungen der Erzaufbereitung und des Hochofens auf ca. 420 kg/t Roheisen abgesunken.
Die Höhe des Hochofens wird durch die Festigkeit des Kokses bestimmt.

Rast

Rast ist der untere, sich wieder verjüngende Teil. Durch das teilweise Schmelzen wird in diesem Bereich das Volumen der Beschickungssäule kleiner.

Schacht

Schacht ist der lange, nach unten sich erweiternde Teil im Hochofen, in dem das Kohle-Erz-Gemisch nach unten wandert. Die Durchsatzzeit beträgt etwa 9 Stunden. Gibt es auch bei anderen Öfen, z.B. Kupferindustrie oder Schachtofenverfahren (z.B. Midrexverfahren)

Stahlerzeugnisse

Band, Blech, Feinstblech, Feinblech, Grobblech, Profile (Formstahl), Guss (Stahlguss) Halbzeug, Stab, Draht, Weißblech und -band
Das Band ist ein warmgewalztes (Warmband) bzw. warm- und dann kaltgewalztes (Kaltband) Flacherzeugnis, welches unmittelbar nach dem Umformen zu einer Rolle (Coil) aufgewickelt wird
Blech ist ein warmgewalztes bzw. warm- und dann kaltgewalztes Flacherzeugnis, welches in Tafeln (Mindestbreite meist über 600 mm) oder als Rolle geliefert wird.
Grobblech – immer warmgewalzt – über 3 mm dick
Feinblech – zwischen 0,5 mm und 3 mm dick
Feinstblech – immer kaltgewalzt- zwischen 0,14 mm und 0,5 mm dick
Weißblech (Weißband) ist ein beidseitig verzinntes Feinstblech