Archive for July 2013

Stahl, Verarbeiten zu Halbzeugen

Aus dem Stahlstrang oder Block werden sogenannte Halbzeuge gefertigt. Halbzeuge sind Verarbeitungsformen, die noch nicht das Endprodukt darstellen, aber auf dem Weg dahin einen weiteren Schritt nach dem Stahlguss darstellen. Die Verarbeitung zu Halbzeugen erfolgt durch Walzen, Ziehen, Schmieden oder Strangpressen. Die so entstandenen Halbzeuge werden dann weiter zu den Fertigprodukten verarbeitet.

Stahl, Nachbehandlung

Wenn der flüssige Stahl vorhanden ist, gibt es verschiedene Methoden, die Schmelze nachzubehandeln, also so anzupassen, dass sie die gewünschten Eigenschaften hat. Dies geschieht in mehreren Schritten. Bei der Desoxidation wird Sauerstoff entzogen, indem Silizium oder Aluminium in die Schmelze gegeben wird. Die Metalle binden den Sauerstoff, der dann in kleinen Gasblasen aufsteigt. So können Blasenbildungen beim Aushärten vermieden werden. Die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften des Stahls die so erreicht wird hat zur Folge, dass nahezu alle Stähle desoxidiert weiter verarbeitet werden. Danach folgt die Vakuum-Entgasung. Auch nachdem desoxidiert wurde, kann die Schmelze noch Wasser und Gase enthalten. Um diese zu entziehen, wird die Schmelze in einen Vakuumbehälter umgegossen. Hier entweichen die die Gase fast vollständig und werden meist abgesaugt. Zusätzlich oder anstelle der Vakuum-Entgasung findet die Spülgasbehandlung statt. Dabei wird Argongas durch die Schmelze gepresst. Die Schmelze wird durchmischt und Verunreinigungen werden an die Oberfläche gespült. Sie können dann abgeschöpft werden. Bei hochreinen Edelstählen kommt noch das Umschmelzverfahren zur Anwendung. Hier wird der Edelstahlblock in eine Vorrichtung eingesetzt, in der er als Elektrode fungiert. Ein Topf mit flüssiger Schlacke, Kokille genannt, steht in einem wassergekühlten Halter. Nun wird der Stahlblock in die Kokille gesenkt und mit Strom durchflossen. Der Edelstahlblock verflüssigt sich und tropft wie eine Abschmelzelektrode in die flüssige Schlacke. Nachdem der Stahl durch die Schlacke geflossen ist, wird er unter der Halterung in der Kokille aufgefangen. Das Ergebnis ist hochreiner Edelstahl mit sehr feiner und gleichmäßiger Zusammensetzung.

Stahl, Herstellung

Stahl wird aus Roheisen hergestellt, in dem der Kohlestoffgehalt gesenkt und unerwünschte Begleitstoffe wie Phosphor, Mangan, Schwefel oder ähnliche nahezu ganz entfernt werden. Der Herstellungsvorgang von Stahl wird Frischen genannt. Die Herstellung geschieht in einem Hochofen, wobei hier Schrott, Roheisen und Hilfsstoffe je nach Anforderungen des Herstellungsverfahrens eingegeben (beschickt) werden. Immer wird auch Kalk hinzugefügt, dass die entstehenden Schlacken, also die abgeschiedenen unerwünschten Stoffe, bindet. Bekannt sind bei der Stahlherstellung folgende Verfahren:

• Sauerstoffaufblas-Verfahren: Hier wird beim Schmelzen der Stoffe mit großem Druck Sauerstoff eingeblasen. Die Schmelze beginnt zu kochen, die ungewünschten Stoffe scheiden sich ab.
• Kombiniertes Sauerstoff-/Inertgasaufblas-Verfahren: Wie auch oben wird mit großem Druck ein Gemisch aus Sauerstoff und einem Inertgas wie etwa Argon eingeblasen. Dieses Verfahren hat eine gleichmäßigere Durchlüftung der Schmelze zur Folge.
• Elektrostahl-Verfahren: Meist wird hierfür ein Lichtbogenofen benutzt. Beschickt wird mit Stahlschrott, Roheisen, auch Roheisenschwamm. Zwischen zwei Kohleelektoden entsteht ein Lichtbogen, der bis zu 3 500°C heiß werden kann. So können auch schwer schmelzbare Legierungsbestandteile wie etwa Molybdän verflüssigt werden. Der zugegebene Kalk bindet auch bei dieser Methode die entstehenden Schlacken.

Stabelektroden

Beim Lichtbogenschweißen wird mit diesen Elektroden gearbeitet. Sie sind der metallische Stab am vorderen Ende des Schweißgerätes, an dem der Lichtboden entsteht. Aufgebaut sind die Stabelektroden aus einem Kerndraht und einer Umhüllung. Beim Schweißen schmilzt die Umhüllung ab und bildet dabei einen Schutzgasmantel, der den Lichtbogen stabil hält und die Schweißstelle gegen die umgebende Luft abschirmt. Es gibt verschiedene Umhüllungsmaterialien, die an den genormten Kurzzeichen einer Stabelektrode abgelesen werden können.