Das Frischen macht Roheisen zu Stahl
Das Roheisen enthält, nachdem es aus dem Hochofen kommt, noch sehr viele Verunreinigungen. Diese sorgen beispielsweise dafür, dass Roheisen sehr spröde ist und beim Erhitzen plötzlich in den flüssigen Zustand übergeht, statt langsam aufzuschmelzen.
Der Anteil an Begleitelementen im Stahl muss also, um gezielt bestimmte Eigenschaften zu erhalten, genau eingestellt werden. Dafür wird das Roheisen in einem Konverter gefrischt. Bei diesem Vorgang oxidieren die Begleitstoffe und können als Gas und Schlacke getrennt vom flüssigen Stahl abgezogen werden.
Das Linz-Donawitz Verfahren
Der Name stammt von den beiden Städten, Linz und Donawitz in Österreich, in denen das Verfahren zuerst angewendet wurde. Es wird auch nach dem Prozess als Sauerstoff-Blasverfahren bezeichnet. Heutzutage ist es das am weitesten verbreitete Verfahren zur Stahlerzeugung aus Roheisen. Etwa 80 Prozent des in Deutschland produzierten Stahls werden nach diesem Verfahren hergestellt.
Der sogenannte Konverter ist mit feuerfesten Steinen – häufig Dolomit – ausgekleidet. Er besitzt nur im oberen Bereich eine Öffnung durch die Gase austreten können und über die er befüllt und abgegossen wird.
Hauptsächlich kommt beim Linz-Donawitz Verfahren (LD-Verfahren) flüssiges Roheisen zum Einsatz. Zusätzlich wird ein gewisser Anteil Schrott oder Eisenschwamm beigemischt, um den Konverter zu kühlen. Dieser Anteil darf allerdings circa 30 Prozent nicht überschreiten. Teilweise werden auch weitere Zusätze zugegeben, beispielsweise um die Schlackenbildung zu verbessern.
Beim Aufblasprozess wird 20 Minuten lang aus einer wassergekühlten Sauerstofflanze reiner Sauerstoff mit einem Druck von etwa 12 bar auf die Schmelze geblasen. Die währenddessen ablaufenden Oxidationsprozesse liefern genug Wärme, um das flüssige Metall von etwa 1150°C auf 1650°C aufzuheizen. Begleitelemente wie Kohlenstoff und Schwefel verbrennen dabei und entweichen als Gas oder lagern sich als Schlacke auf der Oberfläche der Flüssigkeit ab.
Weitere Aufblasverfahren
Das Linz-Donawitz Verfahren wurde in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt. Man ist teilweise dazu übergangen vom Boden her Edelgase wie Stickstoff oder Argon einzuleiten, um die Durchmischung zu verbessern und die Geschwindigkeit der Reaktionen zu erhöhen.
Das Linz-Donawitz-Arbed-Centre-National Verfahren (LDAC-Verfahren) wird für besonders phosphorreiche Roheisenchargen verwendet. Dabei wird nach dem ersten Aufblasvorgang nur die Schlacke abgegossen, um dann ein zweites Mal zusammen mit Staubkalk aufzublasen. Dadurch erreicht man eine sehr effektive Beseitigung von Phosphorbeimengungen.
Es gibt weitere Aufblasprozesse und auch Bodenblasprozesse, die jedoch in der heutigen Stahlindustrie deutlich weniger Bedeutung besitzen.
Elektrostahlverfahren
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Verfahren verarbeitet man beim Elektrostahlverfahren deutlich weniger bis gar kein Roheisen. Stattdessen erschmilzt man den Stahl im Elektroofen aus Eisenschrott.