Was ist Basisstahl?

Basisstahl bezieht sich auf Stahl, der in einem Ofen hergestellt wird, der mit einer basischen anstatt einer sauren Substanz ausgekleidet ist. Der überwiegende Teil des in Industriegesellschaften produzierten Stahls wird auf diese Weise hergestellt. Die Isolierung der Ofenstruktur von der Ofenwärme ist eine zentrale Herausforderung in der Stahlproduktion. Das Entfernen von Verunreinigungen aus Eisenmischungen ist eine weitere Herausforderung bei der Stahlherstellung. Seit den 1950er Jahren werden moderne Verfahren zum Isolieren von Ofenwänden mit niedrigem pH-Wert oder niedrigen Säurewerten verwendet.

Stahl ist in erster Linie Eisen, enthält jedoch eine geringe Menge anderer Elemente in der Mischung. Dies ist erwünscht, weil es die Materialeigenschaften der Substanz verbessern kann, nämlich die Härte. Kohlenstoff ist das häufigste Element, das Stahl zugesetzt wird, es werden jedoch auch Mangan, Chrom und Wolfram verwendet. Diese Zusätze zum Grundeisen nennt man Legierungswerkstoffe. Stahl ist für sich genommen viel stärker als reines Aluminium oder Eisen, muss aber auf besondere Weise hergestellt werden.

Während der zweiten industriellen Revolution wurde das Bessemer-Verfahren zur Massenproduktion von Stahl entdeckt und breit angewendet. Die Hauptinnovation bei diesem Verfahren war die Fähigkeit, Verunreinigungen aus der Eisenschmelze durch Einblasen von Luft zu entfernen. Überschüssiges Silizium, Mangan und Kohlenstoff werden durch die Luft oxidiert und können dann aus der Substanz entweichen.

Damit die Ofenstruktur während der Stahlherstellung, bei der es zu sehr hohen Temperaturen kommen kann, nicht schmilzt, ist der Behälter mit einem feuerfesten Material ausgekleidet. Feuerfeste Materialien sind Stoffe, deren physikalische Eigenschaften bei Temperaturen über 537,77 Grad Celsius erhalten bleiben. Bei der Herstellung von Basisstahl werden Feuerfestmaterialien mit niedrigem pH-Wert verwendet. Beim Bessemer-Verfahren war das Mineral Dolomit ein übliches feuerfestes Material mit niedrigem pH-Wert, das zur Auskleidung des Behälters bei der Herstellung von basischem Stahl verwendet wurde.

1952 wurde ein neues Stahlherstellungsverfahren namens Linz-Donawitz (LD) entwickelt. Statt der Bessemer-Technik, bei der Luft durch die Eisenschmelze geblasen wird, wird stattdessen reiner Sauerstoff verwendet. Durch die verstärkte Oxidation des Eisens können Verunreinigungen besser entfernt werden. Moderne Öfen können 350 Tonnen Eisen in weniger als 40 Minuten in Stahl umwandeln. Das LD-Verfahren zur Herstellung von Basisstahl verursacht auch weniger Luftverschmutzung als das Bessemer-Verfahren.

Basische feuerfeste Materialien ermöglichen eine effektivere Entfernung von Schwefel- und Phosphorverunreinigungen als saure feuerfeste Materialien. Sobald Sauerstoff durch das Eisen geblasen wird, treten Verunreinigungen entweder als Gas aus oder bilden eine Schlacke, die an die Oberfläche schwimmt. Oxidierter Kohlenstoff entweicht entweder als Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid. Andere Verunreinigungen bilden neue Verbindungen, die sich von der Mischung trennen und basischen Stahl zurücklassen.