Hoofdstuk 12, Staalproducten
Staalsoorten zijn een legering van ijzer en koolstof. Het percentage koolstof wordt begrensd. Metaal
wordt pas 150 jaar op grote schaal gebruikt. IJzer wordt al ruim 6000 jaar gebruikt. Halverwege de
19e eeuw werd het Bessemerproces ontwikkeld om het gehalte aan onzuiverheden in ijzer naar
beneden te krijgen. In dit proces werd lucht door het onzuivere gesmolten ijzer geblazen. Deze
ontwikkeling zette aan tot het staaltijdperk, waarin staal werd ontdekt. Er zijn nu zo´n 1000
verschillende soorten staal.
12.1 Het winnen van ijzer uit ijzererts
De grondstoffen van staal zijn vooral hematiet (Fe₂O₃) en magnetiet (Fe₃O₄). In sommige andere
landen wordt ook nog taconiet gebruikt.
Pelletiseren: het vergruizen van bv. taconiet. De ijzerrijke delen worden vervolgens geconcentreerd
m.b.v. flotatie. Daarna worden ze gesinterd tot kleine bolletjes waarvan het ijzergehalte boven de
70% ligt.
IJzer wordt gesmolten in hoogovens. Het onzuivere materiaal gaat er boven in en komt er gezuiverd
uit. De lading bestaat uit ijzererts, cokes, kalksteen en lucht.
De chemische reacties kunnen als volgt worden beschreven:
De chemische stoffen die met ijzeroxide reageren en het omzetten in metallisch ijzer zijn
koolmonoxide en koolstof, afkomstig uit cokes.
De cokes zorgen voor warmte en zorgen ervoor dat het reducerende gas op chemische wijze
zuurstofatomen uit het ijzeroxide haalt.
De kalksteen dient als vloeimiddel en zuiveringsmiddel.
De lucht levert de zuurstof voor de verbranding van de cokes en bevordert de chemische reductie
van het ijzeroxide.
Het metallische ijzer dat uit de hoogovens komt is ruwijzer. Ruwijzer heeft een koolstofgehalte van
tussen de 4 en 5% (vrij hoog dus). Ruwijzer is dan ook niet geschikt voor het maken van technische
materialen, omdat het erg zwak en bros is. Ruwijzer moet daarbij nog worden gezuiverd.
12.2 Het bereiden van staal
Staalsoorten zijn legeringen van ijzer en koolstof, waarbij het koolstofgehalte tussen de 0,06 en 2%
ligt. IJzers met minder dan 0,005% koolstof bij kamertemperatuur worden als zuiver beschouwd.
Zuiver ijzer is zacht, ductiel en vrij zwak. Hierdoor wordt het amper gebruikt als technische materiaal.
IJzersoorten met meer dan 2% koolstof worden gietijzer genoemd.
Staalsoorten zijn een legering van ijzer en koolstof. Het percentage koolstof wordt begrensd. Metaal
wordt pas 150 jaar op grote schaal gebruikt. IJzer wordt al ruim 6000 jaar gebruikt. Halverwege de
19e eeuw werd het Bessemerproces ontwikkeld om het gehalte aan onzuiverheden in ijzer naar
beneden te krijgen. In dit proces werd lucht door het onzuivere gesmolten ijzer geblazen. Deze
ontwikkeling zette aan tot het staaltijdperk, waarin staal werd ontdekt. Er zijn nu zo´n 1000
verschillende soorten staal.
12.1 Het winnen van ijzer uit ijzererts
De grondstoffen van staal zijn vooral hematiet (Fe₂O₃) en magnetiet (Fe₃O₄). In sommige andere
landen wordt ook nog taconiet gebruikt.
Pelletiseren: het vergruizen van bv. taconiet. De ijzerrijke delen worden vervolgens geconcentreerd
m.b.v. flotatie. Daarna worden ze gesinterd tot kleine bolletjes waarvan het ijzergehalte boven de
70% ligt.
IJzer wordt gesmolten in hoogovens. Het onzuivere materiaal gaat er boven in en komt er gezuiverd
uit. De lading bestaat uit ijzererts, cokes, kalksteen en lucht.
De chemische reacties kunnen als volgt worden beschreven:
De chemische stoffen die met ijzeroxide reageren en het omzetten in metallisch ijzer zijn
koolmonoxide en koolstof, afkomstig uit cokes.
De cokes zorgen voor warmte en zorgen ervoor dat het reducerende gas op chemische wijze
zuurstofatomen uit het ijzeroxide haalt.
De kalksteen dient als vloeimiddel en zuiveringsmiddel.
De lucht levert de zuurstof voor de verbranding van de cokes en bevordert de chemische reductie
van het ijzeroxide.
Het metallische ijzer dat uit de hoogovens komt is ruwijzer. Ruwijzer heeft een koolstofgehalte van
tussen de 4 en 5% (vrij hoog dus). Ruwijzer is dan ook niet geschikt voor het maken van technische
materialen, omdat het erg zwak en bros is. Ruwijzer moet daarbij nog worden gezuiverd.
12.2 Het bereiden van staal
Staalsoorten zijn legeringen van ijzer en koolstof, waarbij het koolstofgehalte tussen de 0,06 en 2%
ligt. IJzers met minder dan 0,005% koolstof bij kamertemperatuur worden als zuiver beschouwd.
Zuiver ijzer is zacht, ductiel en vrij zwak. Hierdoor wordt het amper gebruikt als technische materiaal.
IJzersoorten met meer dan 2% koolstof worden gietijzer genoemd.
