Roheisen - Versionsgeschichte

Dg am 28. Februar 2016 um 19:05 Uhr

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D.Lange: /* Hochofen-Prozess */

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‎Hochofen-Prozess

Dg: /* Allgemein */

2013-09-11T19:01:25Z

‎Allgemein

Dg am 11. September 2013 um 18:35 Uhr

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Marc Schröder: /* Hochofen-Prozess */

2013-09-11T16:12:08Z

‎Hochofen-Prozess

Dg: /* Hochofen-Prozess */

2013-09-07T07:43:00Z

‎Hochofen-Prozess

Dg: /* Hochofen-Prozess */

2012-10-28T19:56:48Z

‎Hochofen-Prozess

Dg: /* Hochofen-Prozess */

2012-10-28T19:50:02Z

‎Hochofen-Prozess

Dg am 22. Mai 2012 um 06:16 Uhr

2012-05-22T06:16:48Z

Dg am 1. November 2011 um 12:31 Uhr

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-* [http://www.wdr.de/tv/quarks/global/pdf/Q_Stahl.pdf Stahl - Script zur WDR-Sendereihe "Quarks & Co" (PDF-Datei)]
+* [http://www.wdr.de/tv/applications/fernsehen/wissen/quarks/pdf/Q_Stahl.pdf Stahl - Script zur WDR-Sendereihe "Quarks & Co" (PDF-Datei)]
 [[Kategorie:Werkstofftechnik]]

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 [[Bild:Hochofen.JPG]]
-In den Hochofen werden fortlaufend schichtweise Koks und Möller eingefüllt. Während des langsamen Absackens zur eigentlichen Reaktionszone erwärmt sich da Gemisch mehr und mehr. Gleichzeitig drückt man in den unteren Teil des Hochofens den auf 600 - 1.300 °C vorgewärmten Heißwind, so dass die Luft (+Heizöl) im Inneren des Hochofens nach oben strömt. Von der heißen Luft wird der [[Kohlenstoff]] des glühenden Kokses zu [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]] verbrannt, dieser setzt sich jedoch sofort mit dem Koks wieder zu [[CO]] um. Dieser Vorgang vollzieht sich im stetigen Wechsel bis etwa zur halben Höhe des Schachtes und hört dann wegen der zu niedrigen Temperatur auf.
+In den Hochofen werden fortlaufend schichtweise Koks und Möller eingefüllt. Während des langsamen Absackens zur eigentlichen Reaktionszone erwärmt sich das Gemisch mehr und mehr. Gleichzeitig drückt man in den unteren Teil des Hochofens den auf 600 - 1.300 °C vorgewärmten Heißwind, so dass die Luft (+Heizöl) im Inneren des Hochofens nach oben strömt. Von der heißen Luft wird der [[Kohlenstoff]] des glühenden Kokses zu [[Kohlenstoffdioxid|CO<sub>2</sub>]] verbrannt, dieser setzt sich jedoch sofort mit dem Koks wieder zu [[CO]] um. Dieser Vorgang vollzieht sich im stetigen Wechsel bis etwa zur halben Höhe des Schachtes und hört dann wegen der zu niedrigen Temperatur auf.
 Etwa alle 2 Stunden erfolgt ein Hochofenabstich. Zuerst fließt das schwere Roheisen aus dem Stichloch, dann die leichtere Schlacke, die im Hochofen auf dem Roheisen schwimmt.

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 Jährliche Fördermenge ca. 700 Millionen Tonnen
-Die wichtigsten Eisenerze sind:
+Die beiden heute wegen ihres vergleichsweise hohen Eisenanteils (ca. 70% Fe) wichtigsten Eisenerze sind:
-* Magneteisenstein (Magnetit)
+* Magneteisenstein (Magnetit, Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>)
-* Roteisenstein (Hämatit)
+* Roteisenstein (Hämatit, Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)
 == Hochofen-Prozess ==

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 Etwa alle 2 Stunden erfolgt ein Hochofenabstich. Zuerst fließt das schwere Roheisen aus dem Stichloch, dann die leichtere Schlacke, die im Hochofen auf dem Roheisen schwimmt.
-Das Roheisen wurde früher oft zu 1 m langen, 40 kg schweren Masseln vergossen, (das geschieht in einer Masselgießmaschine mit Kokillen auf einem unendlichen Band), heute wird es in so genannten Torpedowagen zur Weiterverarbeitung transportiert oder es wird flüssig in Roheisenpfannen zum Mischer gebracht. Der Mischer ist ein waagerecht liegender ausgemauerter Zylinder, der um seine Längsachse drehbar ist. Je nach Ausführung hat der Mischer ein Gesamtgewicht von bis zu 3.000 t.
+Das Roheisen wird dann in so genannten Torpedowagen zur Weiterverarbeitung transportiert oder es wird flüssig in Roheisenpfannen zum Mischer gebracht. Der Mischer ist ein waagerecht liegender ausgemauerter Zylinder, der um seine Längsachse drehbar ist. Je nach Ausführung hat der Mischer ein Gesamtgewicht von bis zu 3.000 t.
 Der Mischer hat im Wesentlichen folgende Aufgaben:
 * Sammelbehälter für das Stahlwerk
 * Mischung der nie ganz gleichen Abstiche
-* Schwefelverminderung (fortlaufend langsame Umsetzung von [[Mangan]] ([[Mn]]) + FeS zu MnS + [[Fe]]. MnS ist leichter als [[Fe]] und setzt sich in der Schlacke ab.
+* Schwefelverminderung (fortlaufend langsame Umsetzung von [[Mangan]] ([[Mn]]) + FeS zu MnS + [[Fe]]. MnS besitzt eine geringere Dichte als [[Fe]] und setzt sich in der Schlacke ab.
 Dies wird beschleunigt durch die Zugabe von [[Soda]], [[Calciumcarbid]] oder [[Magnesium]]. Zusätze zur Reduzierung des [[Phosphor]]s (kalkhaltige Flussmittel) oder [[Silizium]] sind möglich. Die gebundenen Stoffe schwimmen dann auf und können als Schlacke abgegossen werden.
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 == Stahlherstellung ==
-Damit aus Roheisen Stahl wird, müssen die Gehalte an diesen [[Elemente]]n deutlich gesenkt werden. Die Umwandlung von Roheisen in Stahl wird „'''Frischen'''“ genannt, s. [[Stahl]]herstellung.
+Damit aus Roheisen Stahl wird, müssen die Gehalte an diesen Begleit-[[Elemente]]n deutlich gesenkt werden. Die Umwandlung von Roheisen in Stahl wird „'''Frischen'''“ genannt, s. [[Stahl]]herstellung.
 == Übung ==

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 == Hochofen-Prozess ==
-Der Hochofen-Prozess als liefert '''Roheisen''' und damit den Ausgangsstoff für die [[Stahl|Stahlherstellung]].
+Der Hochofen-Prozess liefert '''Roheisen''' und damit den Ausgangsstoff für die [[Stahl|Stahlherstellung]].
 Alle nachfolgend beschriebenen Teilprozesse lassen sich zu einer [[Redoxreaktion]] zusammenfassen:

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 == Hochofen-Prozess ==
-Der Hochofen-Prozess als liefert '''Roheisen'''.
+Der Hochofen-Prozess als liefert '''Roheisen''' und damit den Ausgangsstoff für die [[Stahl|Stahlherstellung]].
-Alle nachfolgend beschriebenen Teilprozesse lassen sich zu einer [[Redoxreaktion]] zusammenfassen: {{Formel|2 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 C [[Bild:Pfeil.gif]] 4 Fe + 3 CO<sub>2</sub>}}
+Alle nachfolgend beschriebenen Teilprozesse lassen sich zu einer [[Redoxreaktion]] zusammenfassen:
-Das Eisenerz (z. B. Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) wird in verschiedenen Verfahren für die Verhüttung (Schmelze im Hochofen) aufbereitet. Die Aufbereitung besteht im Wesentlichen aus einer Zerkleinerung und Reinigung von Steinen, Erde und anderen Fremdstoffen; diese Aufbereitung wird mechanische Aufbereitung genannt. Bei einer chemischen Aufbereitung wird durch Erhitzung des Erzes im Drehrohrofen Feuchtigkeit, [[Schwefel]] und [[Kohlenstoffdioxid]] ausgetrieben; Dieser Vorgang nennt sich Rösten (Krupp-Renn-Verfahren). Beim Rösten verlieren die Erze etwa 1/3 des Gewichtes. Das aufbereitete Erz wird mit Zuschlägen (z. B. [[Kalkstein]] [[Calciumcarbonat|CaCO<sub>3</sub>]] oder gebrannter Kalk [[CaO]]) gemischt. Diese Mischung wird Möller genannt. Als [[Reduktionsmittel]] wird dem Möller dann [[Kohlenstoff]] in Form von Koks (entgaste Steinkohle) hinzugegeben und man erhält dadurch Beschickungsmaterial für den Hochofen.
+{{Formel|2 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3 C [[Bild:Pfeil.gif]] 4 Fe + 3 CO<sub>2</sub>}}
 [[Bild:Hochofen.JPG]]
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 * Schwefelverminderung (fortlaufend langsame Umsetzung von [[Mangan]] ([[Mn]]) + FeS zu MnS + [[Fe]]. MnS ist leichter als [[Fe]] und setzt sich in der Schlacke ab.
-Dies wird beschleunigt durch die Zugabe von [[Soda]], Calciumcarbid oder [[Magnesium]]. Zusätze zur Reduzierung des [[Phosphor]]s (kalkhaltige Flussmittel) oder [[Silizium]] sind möglich. Die gebundenen Stoffe schwimmen dann auf und können als Schlacke abgegossen werden.
+Dies wird beschleunigt durch die Zugabe von [[Soda]], [[Calciumcarbid]] oder [[Magnesium]]. Zusätze zur Reduzierung des [[Phosphor]]s (kalkhaltige Flussmittel) oder [[Silizium]] sind möglich. Die gebundenen Stoffe schwimmen dann auf und können als Schlacke abgegossen werden.
-Das entstehende Roheisen (1320°C) enthält folgende Bestandteile:
+Das entstehende Roheisen (1.320°C) enthält folgende Bestandteile:
-* 3…5% [[C]]
+* 3 … 5% [[C]]
-* 0,2…2% [[Fe]]
+* 0,2 … 2% [[Fe]]
-* 0,2…3% [[Mn]]
+* 0,2 … 3% [[Mn]]
-* 0,1…2% [[P]]
+* 0,1 … 2% [[P]]
-* 0,02…0,06% [[S]]
+* 0,02 … 0,06% [[S]]
 == Stahlherstellung ==

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 == Hochofen-Prozess ==
-Der Hochofen-Prozess liefert '''Roheisen'''.
+Der Hochofen-Prozess als [[Redoxreaktion]] liefert '''Roheisen'''.
 Das Eisenerz wird in verschiedenen Verfahren für die Verhüttung (Schmelze im Hochofen) aufbereitet. Die Aufbereitung besteht im Wesentlichen aus einer Zerkleinerung und Reinigung von Steinen, Erde und anderen Fremdstoffen; diese Aufbereitung wird mechanische Aufbereitung genannt. Bei einer chemischen Aufbereitung wird durch Erhitzung des Erzes im Drehrohrofen Feuchtigkeit, [[Schwefel]] und [[Kohlenstoffdioxid]] ausgetrieben; Dieser Vorgang nennt sich Rösten (Krupp-Renn-Verfahren). Beim Rösten verlieren die Erze etwa 1/3 des Gewichtes. Das aufbereitete Erz wird mit Zuschlägen (z. B. [[Kalkstein]] [[Calciumcarbonat|CaCO<sub>3</sub>]] oder gebrannter Kalk [[CaO]]) gemischt. Diese Mischung wird Möller genannt. Zu dem Möller wird dann Koks (entgaste Steinkohle) hinzugegeben und man erhält dadurch Beschickungsmaterial für den Hochofen.

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 === [[Stöchiometrie]] ===
 Bei der Roheisenherstellung wird das Eisenoxid Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> mit Koks (Kohlenstoff) zu Eisen reduziert. Als Nebenprodukt entsteht Kohlendioxid (CO<sub>2</sub>).
-:a) Wieviel Eisenoxid muß eingesetzt werden, um 10 t reines Eisen zu gewinnen?
+:a) Wie viel Eisenoxid muss eingesetzt werden, um 10 t reines Eisen zu gewinnen?
 :b) Welches Volumen nimmt das hierbei entstehende Kohlendioxid ein?
 [[Bild:Pfeil.gif]][[Stöchiometrie: Lösungen|Lösungen]]