Herstellung von Stahl

Stahl ist eines der wichtigsten Materialien und weltweit als bedeutender Baustoff anerkannt. Doch wie verläuft der Prozess der Herstellung von Stahl? Dies ist der Schwerpunkt unseres neuesten Artikels. Hier erhalten Sie Einblicke, was Stahl tatsächlich ist, wie und wovon er hergestellt wird, die Etappen, die diesen Prozess ausmachen, sowie verschiedene Anwendungen von Stahl in verschiedenen industriellen und lebenswichtigen Bereichen.

Was ist Stahl und woraus besteht er?

Stahl ist eine Legierung, das bedeutet, dass es aus einer Mischung verschiedener chemischer Elemente besteht. Die Hauptbestandteile von Stahl sind Eisen und Kohlenstoff. Hier sind die typischen Zusammensetzungen von Stahl:

Eisen (Fe): Das Hauptelement im Stahl ist Eisen. Es bildet die Grundlage für die Struktur des Materials. Kohlenstoff (C): Kohlenstoff ist ein entscheidender Bestandteil von Stahl. Er verleiht dem Material Härte und Festigkeit. Der Kohlenstoffgehalt in Stahl kann variieren, wobei niedrig legierter Stahl in der Regel weniger als 0,3% Kohlenstoff enthält.

Neben Eisen und Kohlenstoff können auch andere Elemente in geringeren Mengen hinzugefügt werden, um bestimmte Eigenschaften des Stahls zu verbessern. Diese Elemente können sein:
Mangan (Mn): Mangan wird oft als Legierungselement verwendet, um die Festigkeit und Härte von Stahl zu verbessern. Silizium (Si): Silizium hilft, die Stabilität und Festigkeit des Stahls zu erhöhen.
Schwefel (S) und Phosphor (P): Diese Elemente sind in geringen Mengen akzeptabel, können jedoch bei zu hohen Konzentrationen die Eigenschaften des Stahls negativ beeinflussen. Chrom (Cr), Nickel (Ni), Molybdän (Mo) und andere Legierungselemente: Diese werden oft hinzugefügt, um spezifische Eigenschaften wie Rostbeständigkeit, Härte, oder Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.

Es ist wichtig zu beachten, dass es viele verschiedene Arten von Stählen gibt, die für verschiedene Anwendungen entwickelt wurden. Je nach Verwendungszweck und den gewünschten Eigenschaften können die genaue Zusammensetzung und die Verarbeitung des Stahls variieren.

Herstellung von Stahl

Ist Stahl magnetisch?

Stahl ist magnetisch aufgrund der Anordnung der Atome in seiner Kristallstruktur. In einem magnetisierten Stahl sind die magnetischen Momente der Atome ausgerichtet, was dazu führt, dass der Stahl selbst ein Magnetfeld erzeugt. Dies geschieht, wenn der Stahl einer externen magnetischen Kraft ausgesetzt ist, beispielsweise durch Kontakt mit einem Magneten. Die Atome im Stahl richten sich in der Richtung des externen Magnetfelds aus und erzeugen so ein zusätzliches Magnetfeld, das den Stahl selbst magnetisch macht. Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Arten von Stahl gleich stark magnetisch sind, da dies von verschiedenen Faktoren wie der spezifischen Legierungszusammensetzung und der Wärmebehandlung abhängt.

Unabhängig von Ihrem Interessensgebiet spielt Stahl, in einer Form oder einer anderen, eine deutliche Rolle in unserem täglichen Leben. Es ist nahezu unmöglich, sich einen Bereich menschlicher Aktivität vorzustellen, in dem Produkte aus diesem langlebigen und vergleichsweise kostengünstigen Material nicht verwendet werden. Daher möchten wir Ihnen eine kompakte Dosis Wissen zum Thema Stahlproduktion bieten, das aus verschiedenen Gründen für Sie nützlich sein kann.

Wie wird Stahl hergestellt?

Wie wird Stahl hergestellt? Stahl wird aus Roheisen oder Gusseisen und Stahlschrott gewonnen, der im Rahmen von Recyclingprogrammen in Europa gesammelt wird. Das Gusseisen selbst wird aus Eisenerz hergestellt, einem natürlichen Konglomerat aus verschiedenen Eisenoxiden und Sulfiden. Zu letzteren gehören:

  • Limonit – braunes Eisenerz;
  • Hämatit – rotes Eisenerz;
  • Magnetit – magnetisches Eisenerz;
  • Pyrit – Schwefelrohstoff für die Schwefelsäureproduktion. Roheisen wird in Hochöfen unter Verwendung von Koks geschmolzen, der gleichzeitig als Brennstoff und Kohlenstoffquelle dient. Bei hohen Temperaturen reduziert sich das Eisen, wodurch seine Legierung mit Kohlenstoff entsteht. Diese Mischung wird als Gusseisen bezeichnet.

Stahlproduktion – So funktioniert es. Wofür wird Stahl verwendet?

Stahl ist ein unverzichtbarer Bestandteil unseres Lebens und findet Anwendung in verschiedenen Bereichen wie:

  • Automobilindustrie
  • Schienenproduktion
  • Straßenbau
  • Bauindustrie (Verstärkung von Stahlhallen, Stahlrahmen für Gebäude)
  • Energieerzeugung und -übertragung

Dies sind nur einige der global bedeutendsten Bereiche. Selbst alltägliche Gegenstände, die in unserem täglichen Leben kontinuierlich funktionieren, wie Blechdosen oder Münzen, bestehen ebenfalls aus Stahl.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht jeder Stahl gleich ist. Der Herstellungsprozess entwickelt sich ständig weiter und führt zu neuen Arten und Generationen von Stahl, die langlebiger, flexibler und umweltfreundlicher sind als ihre „Vorfahren“. Kein anderes Metall bietet eine so breite Vielseitigkeit.

Derzeit werden eine Vielzahl von Stahlsorten produziert. Neben dem Kohlenstoffgehalt unterscheiden sich diese Typen auch durch das Vorhandensein von Legierungszusätzen, die die Korrosionsbeständigkeit, Kälte- und Hitzebeständigkeit verbessern. Die am häufigsten verwendeten Legierungselemente sind:

  • Chrom, der den Stahl hart, korrosionsbeständig und elektrisch resistent hält.
  • Nickel, das die Stahlmaterialien für Festigkeit und Duktilität beeinflusst.
  • Mangan, das den Stahl härter macht und seine Verschleiß- und Schlagfestigkeit erhöht.
  • Wolfram ist für die Härte und Hitzebeständigkeit des Stahls verantwortlich.
  • Vanadium verbessert die technologischen Eigenschaften, insbesondere die Bearbeitbarkeit, bei gleichzeitiger Beibehaltung hoher Festigkeit.
  • Niob erhöht die Beständigkeit gegenüber aggressiven Säuren und so weiter.

Wie entsteht Stahl?

Im vollständigen metallurgischen Zyklus der Stahlerzeugung entstehen aus natürlichen Rohstoffen durch Walzen fertige Metallprodukte eines bestimmten Profils, die als Walzprodukte bezeichnet werden. Dieser Prozess umfasst drei Produktionsstufen, wobei das Endprodukt jeder Stufe zum Halbzeug für das Produkt der nächsten Stufe wird. Es sieht wie folgt aus:

  • Herstellung von Roheisen
  • Stahlherstellung
  • Herstellung von Walzprodukten

Verschiedene Arten von Stahl werden in der Regel basierend auf ihrer vorgesehenen Verwendung klassifiziert (ob sie beispielsweise in der Herstellung von Maschinenteilen oder Werkzeugen verwendet werden) sowie ihrer chemischen Zusammensetzung:

  • Kohlenstoffhaltig – am beliebtesten und kostengünstigsten
  • Niedriglegiert (bis zu 2,5%)
  • Mittellegiert (bis zu 10%)
  • Hochlegiert (über 10%)

Legierte Stahlsorten sind teurer und werden dort eingesetzt, wo eine erhöhte mechanische, chemische und thermische Beständigkeit erforderlich ist. Je nach der Spezifität des Zusatzstoffs variiert die Art des Stahls in vielerlei Hinsicht. Jede Mischung beeinflusst die technischen Eigenschaften des Stahls, da jeder Bereich seine eigenen Anforderungen hat. Verschiedene Zusätze unterschiedlicher Konzentrationen helfen dem Endprodukt, das im Prozess der Stahlerzeugung entstanden ist, dabei, diesen branchenspezifischen Anforderungen gerecht zu werden.

wie entsteht Stahl?

Was wird aus Stahl hergestellt?

Stahl wird für eine breite Palette von Anwendungen in vielen Branchen verwendet. Hier sind einige Beispiele:

  • Bauwesen und Architektur: Stahl wird für die Konstruktion von Gebäuden, Brücken, Türmen und anderen Strukturen verwendet. Es bietet Festigkeit und Haltbarkeit, was es zu einem wichtigen Baumaterial macht.
  • Fahrzeugbau: In der Automobilindustrie wird Stahl für die Herstellung von Karosserieteilen, Rahmen und anderen strukturellen Komponenten von Fahrzeugen verwendet.
  • Maschinenbau: Stahl wird für die Herstellung von Maschinen, Werkzeugen und Ausrüstungen in verschiedenen Industrien eingesetzt.
  • Schiffsbau: Aufgrund seiner Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit ist Stahl ein häufig verwendetes Material im Schiffsbau, insbesondere für den Bau von Schiffsrümpfen.
  • Haushaltsgeräte: Viele Haushaltsgeräte wie Kühlschränke, Waschmaschinen, Herde und Geschirrspüler enthalten Stahlkomponenten.
  • Energiewirtschaft: Stahl wird in der Energieerzeugung eingesetzt, beispielsweise für die Herstellung von Turbinen, Generatoren und Rohrleitungen.
  • Verpackung: Stahl wird in Form von Dosen und Verpackungsmaterialien verwendet.
  • Werkzeuge: Aufgrund seiner Härte und Festigkeit ist Stahl ein häufig verwendetes Material für die Herstellung von Werkzeugen.
  • Schienenverkehr: Stahl wird für die Herstellung von Schienen, Schienenfahrzeugen und anderen Komponenten im Bereich des Schienenverkehrs eingesetzt.
  • Verteidigungsindustrie: Stahl ist ein wichtiger Werkstoff in der Herstellung von Waffen, Panzern und anderen militärischen Ausrüstungen.