Stel je voor dat je voor een bedrijf wilt gaan werken welke producten maakt, waarin staal wordt gebruikt of een bedrijf wat staal verwerkt. Wat weet jij eigenlijk van dit proces? In deze blog leer je meer over het proces van het ertsdelven t/m het product staal. In het proces van erts naar staal worden diverse zuiveringsstappen toegepast. Wil je verder kennis opdoen en nog meer weten over dit proces kijk eens in deze blog over zuiveringstechnieken.
Ertsdelven
Voor het winnen van zuiver ijzer zijn er ijzerhoudende mineralen nodig. Daar bestaan er honderden van, waarvan we er vier het meeste gebruiken als ijzererts. Het zijn de mineralen hematiet, magnetiet, goethiet en sideriet. De andere ijzerhoudende mineralen zijn niet geschikt voor het vrijmaken van ijzer. Dit kan zijn omdat het een moeilijk en kostbaar proces is of omdat het delven van het mineraal te kostbaar is.
- Hermatiet
In Amerika gebruikt men overwegend hematiet als ijzererts. Hematiet bestaat uit een verbinding van ijzer en zuurstof. Het is een veel voorkomend mineraal met een metalige glans en een roodachtig bruine of zwarte kleur.
- Magnetiet
Magnetiet is het meest rijk aan ijzer, maar wordt minder dan hematiet als ijzererts gebruikt. Het is een hard, zwart mineraal met een metalige glans. Het mineraal is zo genoemd omdat het magnetisch is en wordt aangetrokken door een gewone staafmagneet. De grootste magnetiet voorraaden zijn te vinden in het noorden van Zweden en Noorwegen. Andere belangrijke vindplaatsen bevinden zich in Roemenië en Oekraïne. De sterkste natuurlijke magneten zijn te vinden in o.a. het Harzgebergte (Duitsland).
- Goethiet
Goethiet is een waterstof bevattend ijzeroxide. Het is een gelig bruin tot donkerbruin mineraal, dat veel voorkomt door verwering van andere ijzerhoudende mineralen. In Europa komt goethiet onder andere voor in Frankrijk, Duitsland, en Tsjechië.
- Sideriet
Sideriet is een ijzercarbonaat en is licht- tot donkerbruin. Het komt vaak gemengd met kleimineralen in knollen voor. Het komt ook voor als 'zwarte band' erts, wanneer het is gemengd met koolstof. Dit komt voor dichtbij koolafzettingen, zoals in Groot-Brittannië, waar deze afzettingen vroeger op grote schaal werden gedolven. In Oostenrijk komt sideriet voor in kalksteen. In andere delen van de wereld is sideriet minder belangrijk als ijzererts.
Als men het ijzer uit het erts heeft gewonnen kan men dit door verhitting weer smelten en omvormen tot het gewenste resultaat. Het belangrijkste voor de gewenste kwaliteit (slijtvast of juist zacht, veerkrachtig of heel hard) zijn de toevoegingen van andere materialen in het ijzer en de snelheid van het afkoelen. Door deze aanpassingen ontstaat er vele verschillende structuren van het ijzer en daardoor zullen de eigenschappen van het ijzer veranderen.
Wat is staal?
De term staal is een legering van het metaal ijzer en het niet-metaal koolstof. Met ‘staal’ bedoelt men met name ijzerlegeringen met een beperkt koolstofgehalte, minder dan 1,9%.
Is dit 2% of hoger, dan spreekt men van gietijzer of ruwijzer.
Bevat het ijzer minder dan 1,9% koolstof, dan spreken we van staal.
Het koolstof in de legering zorgt voor een hoge treksterkte en hardheid. Door echter te veel koolstof toe te voegen (bijvoorbeeld enkele procenten) wordt staal juist minder sterk en dus bros. Ter verhoging van de sterkte wordt mangaan toegevoegd. Verder bevat staal altijd enige tienden procenten uit silicium. Verder zijn er ook diverse verontreinigende stoffen aanwezig zoals zwavel en fosfor.
Door al deze verschillen is er niet één soort staal; integendeel er zijn tegenwoordig vele soorten staal. Dat zijn allemaal legeringen van ijzer en koolstof in diverse verhoudingen en vaak met toevoeging van andere bestanddelen. De reden hiervoor is dat er voor dit materiaal vele toepassingen zijn en soms ook verschillende eigenschappen gewenst zijn.
Staalproducent
Het ruwijzer dat de hoogoven verlaat bevat 4% tot 5% koolstof. Zoveel koolstof maakt het erg hard maar ook breekbaar. Dit koolstof moet er dus uit, zodat het staal gaat heten. Dit gebeurt in een oxy-staalfabriek. Het koolstof-gehalte wordt zo laag gemaakt tot aan de eisen van de klant wordt voldaan.
Het proces van ijzer naar staal
Hieronder staan 4 stappen welke nodig zijn om van ijzer staal te maken.
- Allereerst wordt de oven beladen met schroot. Dit wordt gebruikt als een soort koeler. Het helpt de zeer hoge temperaturen door de heftige thermische reacties in de oven te beheersen.
- Het vloeibare ijzer wordt in een gietpan gedaan. Deze wordt met grote kranen verplaatst naar de converter. Er wordt ongeveer 4 maal zoveel vloeibaar ruwijzer dan schroot in de converter gegoten.
- Er wordt zuurstof geblazen in de oven, dit laat het koolstof en andere ongewenste stoffen in het metaal oxideren. De ongewenste stoffen verbinden zich met kalksteen en andere stoffen die toegevoegd worden tijdens het blazen van zuurstof.
- Uiteindelijk gaan de niet gewenste stoffen drijven op het oppervlak, dit worden slakken genoemd. Uiteraard worden deze verwijderd.
Na een korte periode van zuurstof blazen wordt een monster genomen van het staal. Het staal wordt getapt van de oven als de temperatuur en samenstelling goed is. Het gesmolten staal loopt via de aftap in een opvangbak.
Dit is in het kort het proces van ijzer naar staal. Echter het vloeibare staal zal nog bewerkt moeten worden tot platen die afgekoeld zijn en vervoerd kunnen worden.
Van vloeibaar staal naar gewalst staal
De pan met het vloeibare staal wordt met een kraan naar de continugietmachine getransporteerd.
Het vloeibare staal wordt via een opvangbak gekoeld (waterkoeling) en in een mal gegoten. Door het afkoelen houdt het staal zijn vorm. Met tussenpozen wordt de stroom stollend staal afgebrand tot plakken staal. Deze roodgloeiende plakken worden doorgeschoven op rollerbanen.
De plakken worden in opslag genomen om verder af te koelen. Na afkoeling kunnen deze plakken al een eindproduct zijn en kunnen worden vervoerd naar de klanten.
Het oprollen van staal in de walserij
De producten kunnen als stalen platen vervoerd worden naar de klanten of verder behandeld worden tot stalen rollen.
In een walserij worden de plakken uitgewalst, dit gebeurd door verschillende walsen achter elkaar te plaatsen. Door dit proces zal de stalen plak steeds dunner worden, dit proces gaat door tot de juiste dikte is bereikt. Als het staal de juiste dikte en lengte heeft, wordt het opgerold. Deze stalen rollen worden ook wel stalen coilen genoemd.
Aangezien staal in veel verschillende bedrijven en processen gebruikt wordt is het interessant om te weten waar het staal vandaan komt. Verder is het interessant om te zien dat voor het bewerken van staal diverse zuiveringsstappen nodig zijn om van ijzererts staal te maken.
Interessant kijken eens bijvoorbeeld bij:
https://www.tatasteeljobs.nl/vacatures/
Wist je dat ijzer oxideert en dat we dit roesten noemen. Als je dit in een reactievergelijking zet dan ziet deze er als volgt uit.
4Fe +3O₂ -> 2Fe₂Oз
Reactie plaatsen
Reacties