Stahlerzeugung (chemische Prozesse)

[DeepDarkOcean]

Huhu ^^

Ich sollte nächste Woche ein Referat über Stahlerzeugungsprozesse halten, aber ein bisschen Hilfe brauche ich noch...

Hier soweit schon mal meine Notizen:

Stahlerzeugung


Roheisen etc.

Im Hochofenprozess entsteht Roheisen, dieser ist allerdings noch mit Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel u.a. verunreinigt.
Vor allem Kohlenstoff (3-5 %) viel enthalten…
( -> bewirkt, dass Roheisen spröder wird + schneller schmilzt)

Je nachdem, wie der Kohlenstoff im Roheisen gebunden ist, wird es in graues und weißes Roheisen unterteilt.

Graues Roheisen wird in Formen gegossen -> Gusseisen,
z.B. sind Kanaldeckel, Heizkörper, Öfen, Rohre, Motorblöcke und Maschinenteile aus Gusseisen.
Spröde und nicht temperaturbeständig, aber rosten wenig.

Weißes Roheisen wird zu Stahl weiterverarbeitet. (Stahl = gut verformbar + hitzebeständig)
Verunreinigende Elemente müssen entfernt + Kohlenstoffgehalt unter etwa 1,7% gesenkt werden
(Stahllegierungen können erhalten werden, wenn noch bestimmte Elemente hinzugefügt werden)


Stahlherstellung

Der Vorgang, bei dem der Anteil von Kohlenstoff und den anderen unerwünschten Elementen im Roheisen gesenkt wird, heißt Frischen. (D.h. unerwünschte Elemente werden oxidiert.)

Unbedeutende Verfahren: Bessemer-Verfahren, Thomas-Verfahren (Oxidation durch Luft)

Weit verbreitet: LD-Verfahren (Österreichische Stahlwerke: Linz / Donawitz)
Flüssige Roheisen wird vom Hochofen in einen schwenkbaren Behälter gefüllt (Konverter, 300t flüssiges Roheisen).
Neben dem Roheisen kommt noch Eisenschrott zur Kühlung hinein (Reaktion Roheisen -> Stahl ist exothermisch), trotzdem steigt die Temperatur von 1250°C auf 1600° C
Durch eine wassergekühlte Lanze wird reiner Sauerstoff in die Schmelze geblasen -> die Begleitelemente oxidieren, gasförmige Oxide entweichen durch den Abgaskamin, flüssige/feste Oxide lagern sich an der Oberfläche der Schmelze an, wo sie mit Kalkstein die Schlacke bilden.
Nach ca. 30 Minuten ist der Stahl fertig. In der so genannten Rückkopplung wird wieder etwas Roheisen zu dem Stahl hinzugefügt, da der Kohlenstoffanteil im Stahl auch nicht zu klein sein sollte.

Zweites wichtige Verfahren: Elektrostahlverfahren
Roheisen wird in einem Elektroofen auf 3000°C gebracht (durch Spannung zwischen zwei Graphitelektroden)
Schrott wird zugegeben, dessen Sauerstoffanteil die Begleitelemente oxidiert. Legierungsmetalle werden für eine Stahllegierung zugegeben.
-> Elektrostahl (besonders hochwertig)


Nutzung:

Blech, Konservendosen, Autokarosserien, Drähte, Nägel;
Eisenbahnschienen, Maschinenbau, Stahlbau;
Chirurgische Instrumente, Werkzeugherstellung, Rasierklingen, Stahlfedern


Geschichte:

Joa, folgende Punkte müsste ich dann noch klären:

- Geschichte dieser Verfahren (Jahreszahl + Name des Entwicklers würden reichen)

- Evtl. ein Bild o.ä. skizzenartig (im Querschnitt oder so) wo man halt die verschiedenen Komponenten sieht etc. (ihr wisst schon. ^^'')

- Ganz wichtig, Reaktionsgleichungen. Leider hab ich von denen am wenigsten Ahnung. x_X
Also zum Beispiel... O² + Fe + ??? -> Fe + ???
Wie gesagt, ich WEIß es nicht. D:

Ich wüsste auch nicht, was da jetzt für Vorschläge meinerseits kommen könnten... Naja, vielleicht kennt sich ja zufällig hier jemand mit sowas aus. ^^'

[Schneededje]

Also ich kann die Reaktionsgleichung erklären aber an einem anderem Beispiel
Auf beiden Seiten muss das Gleiche stehen:
Mg+O²->MgO da fehlt ja noch ein O ...-
2Mg+O²->2 MgO

so sieht eine Reaktionsgleichung für Magnesiumoxid aus^^ Vielleicht verstehst du sie ja jetzt

Eventuelle Hilfe zum Erfinder und Jahreszahl

1856 veröffentlichte Uchatius ein verbessertes, günstigeres Verfahren für die Erzeugung von Gussstahl (Uchatius-Stahl).

[DeepDarkOcean]

Danke, aber wie Reaktionen generell funktionieren weiß ich ja, ich war mir nur nicht sicher, welche Elemente jetzt wie genau zusammenwirken bei diesem Prozess. ^^

Hab jetzt mal eine vielversprechend aussehende Reaktionsgleichung gefunden:

Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2

Die rechte Seite ist ja klar: Man hat am Ende reines Eisen + Kohlenstoffdioxid. Aber die linke Seite ist komisch... da hat man Eisen + Sauerstoff, aber eigentlich ist es doch Eisen + Kohlenstoff, oder nicht?

Das wäre eigentlich der letzte Punkt, wo bei mir noch Unklarheit herrscht. Danke schon mal im Vorraus. ^^

[Schneededje]

Eisenoxid braucht eigentlich Kohlenstoff um reduziert zu werden...und kein Kohlenstoffdioxid ,denke ich (bin erst 7.Klasse aber sowas hatten wir gerade)
Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2

[DeepDarkOcean]

Ich weiß, ich hab ja auch geschrieben dass Kohlenstoffdioxid rauskommt, nicht dass man es für die Reduzierung braucht.