Edelstahl Fachbegriffe
13 Fachbegriffe aus der Stahlherstellung einfach erklärt
Wissen Sie eigentlich genau, was eine Legierung ist? Und was hat der Lichtbogen mit dem Edelstahl zu tun? Und wer muss bei Tränenblechen weinen? Wir erklären in diesem Beitrag dreizehn gängige Begriffe aus der Stahlherstellung auf leicht verständliche Art.
1. Legierung
Bei einer Legierung handelt es sich um ein Gemisch aus verschiedenen Metallen. Edelstahl ist immer eine Legierung, weil hierfür Eisen mit weiteren Metallen durch ein bestimmtes Verfahren gemischt wird. Edelstahl besteht aus Kohlenstoff sowie Chrom, Nickel und je nach Werkstoff aus Molybdän oder Vanadium.2. Lichtbogenofen
Der sogenannte Lichtbogenofen wird überwiegend für die Edelstahlherstellung eingesetzt, denn die Herstellung von Stählen mit diesem Gerät ist energieintensiv und damit teurer als mit anderen Techniken. Bei einem Lichtbogenofen sorgen chemische und elektrische Vorgänge dafür, dass zumeist Eisenschrott bei hohen Temperaturen von über 3.000 Grad Celsius eingeschmolzen und mit der passenden Legierung zu Edelstahl geschmolzen wird. Der Lichtbogen entsteht, wenn zwei Elektronen mit unterschiedlicher Ladung sehr nahe beieinander stehen. Zwischen diesen Elektronen fließt dann Strom, der einen „Lichtbogen“ bildet und hohe Strahlungswärme freisetzt. Diese Wärme wird genutzt, um zum Beispiel Stahl im Lichtbogenofen zu schmelzen.3. Elektrostahl
Als Elektrostahl werden Stähle bezeichnet, die mit elektro-chemischen Verfahren hergestellt werden. Neben dem Lichtbogenofen kommt dafür auch der Induktionsofen zum Einsatz. Der Vorteil des Elektrostahls besteht in seiner hohen Güte. Da Elektrostahl in der Herstellung meist teurer ist, wird diese Fertigungsmethode überwiegend für Edelstähle verwendet.4. Blankstahl
Bei Blankstahl handelt es sich um Stähle, die überwiegend warmgewalzt wurden und sich durch eine glatte sowie glänzende Oberfläche auszeichnen. Durch das Warmwalzen kann Blankstahl sehr präzise ausgearbeitet werden. Grundsätzlich lassen sich alle Stahlsorten blankbehandeln. Wird Stahl überwiegend für die Weiterverarbeitung in automatisierten Werkzeugmaschinen genutzt, handelt es sich um Automatenstahl, der meist aus Blankstahl besteht.Blankstahl kann gezogen oder geschält werden.
5. Desoxidation
Bei der Desoxidation wird der Stahlschmelze überschüssiger Sauerstoff entzogen. Dadurch wird verhindert, dass der Edelstahl beim Erstarren Blasen bildet und somit porös wird. Desoxidiert werden Stähle im Lichtbogenofen oder in der sogenannten Pfanne. Der chemische Vorgang kann entweder über das Erhitzen oder durch das Hinzufügen von sauerstoffaffinen Stoffen ausgelöst werden.6. Glühen
Beim Glühen wird der Werkstoff Stahl mit Wärme behandelt, um die Eigenschaften des Stoffs zu modifizieren. Je nachdem, welche Eigenschaften der Stahl bzw. Edelstahl später aufweisen soll, wird das Werkstück mit unterschiedlichen Glühverfahren behandelt. So kann zum Beispiel durch das „Spanungsarm-Glühen“ die Entstehung w Spanungen beim Abkühlen von Stahlelementen “ vermieden werden. Soll der Edelstahl besser spanbar sein, kommt das „Grobkorn-Glühen“ zum Einsatz. Beim „Diffusionsglühen“ soll das Material eine sehr homogene Textur bekommen.7. Härten
Beim Härten wird der Stahl beim Abkühlen behandelt. Dabei wird der Werkstoff „austentisiert“ und schnell abgekühlt, wodurch sich martensitische Gefüge bilden können.Bei der sogenannten „Umwandlungshärtung“ wird legierter Stahl in einem Ölbad oder an der Luft abgekühlt. Wird eine „Ausscheidungshärtung“ durchgeführt, härtet der Stahl dadurch ab, dass im Werkstoff enthaltene Kristalle nicht mehr gelöste Fremdatome ausscheiden. Dadurch verspannt sich das sogenannte „Eisengitter“ so, dass die gesamte Struktur fester und härter wird.
Wird der Stahl kalt umgeformt, entwickelt sich die „Kalthärtung“. Die Härte des Materials entsteht dann durch Verformung und Verspannung der darin enthaltenen Kristallite.
8. Hochofen
Der Hochofen ist der klassische Schmelzofen, in welchem aus Eisenerz und anderen Zusätzen flüssiges Roheisen durch Verhüttung entsteht. Diese Öfen funktionieren nach dem sogenannten „Gegenstromprinzip“: Von oben wird der Hochofen mit Eisenerz und weiteren Zuschlägen gefüllt. Dieses Gemisch aus Erzen, Kohlenstoffen und Zuschlägen wird auch Möller genannt. Von unten wird heißer Wind eingeblasen, der zuvor mit Hilfe von Gichtgas erhitzt wurde. Gichtgas enthält hohe Anteile an Stickstoff und Kohlenstoff. Abhängig von den zugefügten Zuschlägen kann im Hochofen Roheisen oder auch legierter Stahl hergestellt werden.Im oberen Bereich wird das Eisenerz mit den Zuschlägen auf 200 Grad Celsius erwärmt und getrocknet. Danach wird das Eisenoxid bei Temperaturen zwischen 400 und 900 Grad Celsius durch Kohlenmonoxid und Kohlenstoff reduziert. Das Eisen ist in diesem Zustand noch fest. Anschließend folgt die sogenannte „Kohlungszone“ bei 1.200 Grad Celsius. Dort entsteht ein flüssiges Gemisch aus Eisen und Kohlenstoff, das schließlich in der „Schmelzzone“ des Hochofens auf bis zu 2.000 Grad Celsius erhitzt wird. Dabei verbrennt der hinzugefügte Koks und löst den Schmelzvorgang des Eisen-Kohlenstoffgemischs aus. Aus dem Hochofen fließen schließlich das Roheisen zum Stahlwerk und die Schlacke auf die Halde bzw. zur Aufbereitungsanlage.
9. Koks
Für die Herstellung von Koks wird Kohle erhitzt. Dabei findet keine Luftzufuhr statt, wodurch bis zu 97 Prozent reiner Kohlenstoff entsteht. Der Koks wird wir die Eisenschmelze im Hochofen benötigt.10. Pfanne
In der Pfanne wird das geschmolzene Eisen gesammelt und transportiert oder weiterverarbeitet. Als Torpedopfanne wird der Transportbehält für flüssiges Roheisen bezeichnet, der je nach Größe bis zu 300 Tonnen Material enthalten kann. Das Roheisen ist beim Transport bis zu 1.500 Grad Celsius heiß.11. Umformung
Als Umformung wird die Formung eines festen Körpers bezeichnet, bei dem Masse und Zusammenhalt aufrechterhalten werden. Es gibt verschiedene Varianten der Umformung. Beim Druckumformen wird das Material durch Stauchen oder Walzen bearbeitet. Beim Zugdruck-Umformen wird der Stahl gezogen. Des Weiteren gibt es auch Zugumformen, mit welchem Stahl zum Beispiel geweitet oder streckgerichtet wird. Gängig ist auch das Biegeumformen, um zum Beispiel Winkelrohre herzustellen.12. Ziehen
Beim Ziehen handelt es sich um eine Variante der Kaltumformung. Damit kann zum Beispiel die Dicke oder der Durchmesser von Stahlelementen verändert werden. Darüber hinaus ermöglicht das Ziehen die Verbesserung der Oberflächenqualität.Je nach Material und Endprodukt muss der Werkstoff beim Ziehen und mehreren Zugvorgängen zwischendurch geglüht werden.