In der modernen Industriegesellschaft ist Stahl aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften und seiner Recyclingmöglichkeiten der Basiswerkstoff für eine nachhaltige Entwicklung der Gesellschaft. Er hat große Einsatzbreite in fast allen wichtigen Industriesektoren: Apparate- und Maschinenbau, Brückenbau, Stahlhochbau, Energie- und Umwelttechnik, Transport und Verkehr, Verpackungsindustrie usw
Die Weltrohstahlerzeugung stieg von 40 Mio. t im Jahr 1900 auf über 1,3 Mrd. t an. Deutschland war bis 2002 der größte Stahlproduzent der Welt. Seitdem wird von China die Position des größten Stahlerzeugers eingenommen. Stahl ist und bleibt auch in diesem Jahrhundert der Werkstoff Nr. 1 mit dem besten Preis – Leistungs – Verhältnis.
Alle Stahlgewinnungsverfahren müssen folgendes erreichen:
- Absenken des C-Gehaltes auf die gewünschten Werte.
- Entfernen von P und S, soweit wie es technisch und wirtschaftlich möglich ist.
- Erhitzen der Schmelze auf eine Gießtemperatur von ca. 1600°C.
Die Eisenbegleiter haben zum Sauerstoff eine größere Affinität als das Eisen selbst. Dadurch können sie bei Sauerstoffzufuhr aus dem flüssigen Roheisen herausgebrannt werden. Dieser Oxidationsvorgang wird von alters her Frischen genannt.
Chemische Vorgänge beim Frischen
Der Sauerstoff trifft zunächst auf das Eisen, das ja im Überschuß vorhanden ist, und bildet das Eisenoxid FeO. Es löst sich im Eisen und reagiert mit den Eisenbegleitern.
Sauerstoff geht vom Eisenoxid zu den Eisenbegleitern über. Das Eisen wird reduziert, die Eisenbegleiter oxidiert (Redox-Reaktionen).
Im Einzelnen spielen sich folgende chemische Vorgänge ab:
| Reaktion | Temperatursteigerung pro % Eisenbegleiter |
| 2 FeO + Si ⇌ 2 Fe + Si02 | 345 °C |
| FeO + Mn ⇌ Fe + MnO | 89 °C |
| FeO + C ⇌ Fe + CO | 23 °C |
| 2 FeO + S ⇌ 2 Fe + S02 | 41 °C |
| 5 FeO + 2 P ⇌5 Fe + P205 | 242 °C |
Da bei der Reaktion mit Sauerstoff die Temperatur stark ansteigt muss mittels Zugabe von Schrott gekühlt werden. Das Aufheizen des Schrottes auf Schmelztemperatur und das Schmelzen des Stahlschrottes bewirkt diese „Kühlung“. Die Temperatur soll ca. 1600-1650°C für die Weiterverarbeitung z.B. die Sekundärmetallurgie oder den Strangguss betragen.
- LD-Verfahren
- Lichtbogenofen
- Sekundärmetallurgie
beruhigter Stahlguss
Teilmengenentgasung (Heberverfahren)
Gießstrahlentgasung
Umschmelzverfahren
Elektro-Schlacke-Umschmelzen (ESU)
Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen
Einfach nur Werkstoffe 