Zur Herstellung von Edelstahl wird Schrott im Elektrolichtbogenofen eingeschmolzen, im AOD-Konverter entkohlt und dann in die gewünschte Form gegossen[1]. Im Anschluss durchlaufen die im Stahlwerk hergestellten Gussteile noch weitere Prozessschritte, bevor sie in der Industrie eingesetzt werden können.
Warmwalzen
Beim Warmwalzen wird das Walzgut mittels zwei oder mehr rotierender Walzen umgeformt. Dieser Schritt dient dazu, die groben Abmessungen des Stahls festzulegen. Für die Warmumformung sind Temperaturen zwischen 1.000–1.300 °C notwendig. Dadurch bleibt der Stahl während des gesamten Prozesses weich genug, um bearbeitet zu werden und ohne seine Struktur zu verändern. Der Prozess wird mehrmals wiederholt. Im Warmwalzwerk können beispielsweise quadratische oder runde Produkte sowie Bleche, Walzdraht und nahtlose Rohre hergestellt werden [2].
Bearbeitung von einer Stahlbramme (Quelle: Pexels)
Entzundern
Bei den verschiedenen Bearbeitungsschritten, insbesondere beim Erwärmen, reagiert der Stahl mit Sauerstoff und Zunder, eine schwarze Oxidschicht, entsteht auf der Oberfläche. Dies kann die Haltbarkeit und Schweißbarkeit des Stahls beeinträchtigen. Die Entfernung des Zunders ist daher wichtig, um die Korrosionsbeständigkeit sicherzustellen und die Weiterverarbeitung zu ermöglichen. Der Stahl kann durch drehen, beizen, schleifen, fräsen oder strahlen entzundert werden [3].
Kaltwalzen
Im Gegensatz zum Warmwalzen erfolgt die Kaltumformung bei Raumtemperatur. Mehrere gestützte Walzen werden verwendet, um den Stahl präzise zu formen. Dieses Verfahren dient zur Umformung der Gussteile und erzeugt unter anderem eine gleichmäßigere Oberfläche und erhöht die Festigkeit [2].
Glühen
Nach dem Walzen wird der Stahl einem Glühprozess unterzogen. Dies beinhaltet kontrollierte Heiz- und Kühlzyklen. Diese Zyklen tragen dazu bei, dass der Stahl weicher wird und innere Spannungen abgebaut werden. Andernfalls können solche Spannungen, die beispielsweise durch ungleichmäßiges Abkühlen nach dem Gießen verursacht werden, zu Maß- und Formabweichungen führen [4].
Schneiden
Sobald der Stahl bearbeitet wurde und die gewünschten Eigenschaften besitzt, wird die Charge entsprechend der Auftragsanforderungen zugeschnitten. Gängige mechanische Verfahren sind beispielsweise das Schneiden mit Guillotine Messern, Kreismessern, Hochgeschwindigkeitsmessern oder das Stanzen mit Matrizen. Für komplexe Formen werden Methoden wie das Brennschneiden, Laserschneiden oder das Plasmastrahlschneiden angewendet [2]. Hierbei wird das Werkstück mittels Plasma, Laser, oder unter Verwendung eines Gases (z.B. Argon-Wasserstoffgemisch) geschnitten [5].
Laserschneiden mit Präzision (Quelle: Pexels)
Oberflächenbehandlung
Edelstahl ist in einer Vielzahl von Oberflächenausführungen erhältlich, von matt bis spiegelnd. Die Endbearbeitung ist einer der letzten Schritte im Herstellungsprozess. Zu den üblichen Techniken gehören beispielhaft Säure- oder Sandätzen, Sandstrahlen, Bandschleifen und Bandpolieren. Der Stahl wird oftmals in Rollen und sogenannten Coils gelagert und transportiert, damit er einfach in anderen Fertigungsprozessen verwendet werden kann [2].
Edelstahl wird geschliffen (Quelle: Pexels)
Die Edelstahlherstellung ist ein komplexer Prozess und in Abhängigkeit von dem gewünschten Endprodukt können die einzelnen Prozessschritte variieren. Zudem entwickelt sich die Metallindustrie kontinuierlich weiter und optimiert die bestehenden Prozesse stetig.
Darüber hinaus wird geforscht, um die Verfahren noch energieeffizienter und nachhaltiger zu gestalten. Hierbei wird insbesondere nach Recycling-Lösungen gesucht, denn in einer Vielzahl der Prozessschritte fallen Produktionsabfälle, wie beispielsweise Rohrenden, Metallspäne, Schleifschlämme und Filterstäube, an. Da sich die Edelstahlherstellung auf den Einsatz und das Recycling von Edelstahlschrott stützt, wird dies im nächsten Artikel näher beleuchtet werden.
Verwendete Quellen:
[1] Stahlinstitut VDEh. (2021) Stahlerzeugung. Retrieved from https://www.vdeh.de/stahltechnologie/stahlerzeugung/
[2] Unified Alloys. (2021) What Is Stainless Steel and How Is It Made? Retrieved from https://www.unifiedalloys.com/blog/what-is-stainless-steel/
[3] NIPSILD Hamburg GmbH. (2021). Entzunderter Stahl Materialwissen. Retrieved from https://zuschnittprofi.de/entzunderter-stahl-materialwissen/
[4] Härterei Blessing AG. (2021) Spannungsarmglühen. Retrieved from https://www.blessing.ch/de/verfahren/gluehen/spannungsarmgluehen
[5]Volker Krink, Dr. Thomas Rümenapp & Dr. Michael Schnick. (2020) Laserstrahl- oder Plasmaschneiden? Retrieved from https://www.metallbau-magazin.de/artikel/mb_Laserstrahl-_oder_Plasmaschneiden__3521656.html
