Staal: Deel 1 geschreven door bouwkundige keuring Almere
Staal wordt tegenwoordig op twee manieren gemaakt:
Uit ijzererts en ongeveer 20% schoot in achtereenvolgens een hoogover en een oxystaal-convertor. Dit
zogeheten BOF-proces (basic oxygen furnace) wordt onder meer toegepast bij Corus in Nederland en
Dilliger Hutte in Duitsland; volgens Bouwkundige keuring Almere.
Uit 100% schroot met een elektro oven. Dit zogeten EAF-proces (electric arc furnace) wordt onder meer
toegepast bij Arcelor in Luxemburg en bij Preussag in Duitsland.
Deze twee processen zijn eigenlijk niet vergelijkbaar: het hoogoven oxystaalproces maakt staal uit een natuurlijk gesteente (ersts), terwijl het electro-ovenproces gerecycled staal (schroot) gebruikt. Beide processen kunnen echter staal opleveren met (vrijwel) dezelfde chemische samenstelling.
De chemische samenstelling hangt bij beide productieprocessen in eerste instantie af van de gebruikte grondstoffen.
Bij het hoogover-oxystaalproces is daarom de selectir van de ertsen erg belangrijk en bij het electro-ovenproces de staalsoorten waaruit het schroot is samengesteld. Naarmate de samenstelling van deze grondstoffen meer overeenkomt met de gewenste samenstelling van het eindproduct hoeft in de fabriek minder te worden gelegeerd.
Legeren is het toevoegen van meestal kleine hoeveelheden elemeneten, zoals aluminium, chroom, koper en nikkel, om het staal de gewenste samenstelling te geven. Voorbeelden zijn roestvast staal (chroom) en weervast staal (koper, chroom, nikkel). Constructiestaal bevat ook altijd (geringe) hoeveelheden legeringselementen. Echter wanneer die hoeveelheden voldoende klein zijn heet het material toch ongelegeeerd!
De chemische samenstelling bepaalt, samen met de walsbewerkingen, niet alleen de mechanische eigenschappen, bv de sterkte en de taaiheid, maar ook de verwerkbaarheid. Zo is staal met een hoog koolstofgehalte niet gemakkelijk te lassen en is staal met een hoog siliciumgehalte lasting te verzinken, omdat de zinklaar te hard aangroeit in het zinkbad.
Hoogoven
De grondstof voor staal is ijzererts: een natuurlijk gesteente dat, afhankelijk van de winplaats, voor 30-70% bestaat uit zuurstofverbindingen. In de hoogoven wordt zuurstoff aan het erts onttrokken, zodat er ruwijzer en slak overblijft.
Aan de bovenzijde van de hoogoven worden voorbewerkte porties ijzererts, reductiemiddel en toeslagmateriaal in bepaalde verhoudingen in de schacht gestort, terwijl onderaan door een ringleiding een mengsel van hete lucht en poederkool in de over wordt geblazen.
Het reductiemiddel – cokes (verhitte steenkool) en poederkool – verbrandt, waarbij waterstof, kooldioxide en koolmonoxide ontstaat data ls hoogovengas aan de bovenzijde vrijkomt. In het hoogovenproces wordt ijzererts gereduceert tot ruwijzer, dat dan nog vele andere elementen (verontreinigingen) bevat zoals silicium, mangaan, zwavel en fosfor.
Dit vloeibare ruwijzer druppelt naar beneden en wordt onderin de hoogoven opgevangen in de haard.
