Konverterofen

Ein Konvertierungsofen ist ein Behälter, in dem Roheisen durch Einblasen oder Durchleiten von Luft oder Sauerstoff oxidiert und zu Stahl raffniert wird. Der Ofen fasst mehrere Tonnen flüssiges Metall und setzt es hohen Temperaturen aus, typischerweise 1600 bis 1700 Grad Celsius, während ein Gasstrom durch die Ladung strömt. Diese Oxidation verbrennt überschüssigen Kohlenstoff, Silizium, Mangan und andere Verunreinigungen und wandelt sprödes Gusseisen in ein Material mit dem Kohlenstoffgehalt und den Eigenschaften um, die für Stahl benötigt werden.

Das am weitesten verbreitete Design ist der Bessemer-Konverter, ein birnenförmiger Behälter, der mit feuerfestem Stein ausgekleidet und auf einer Zapfenwelle kippbar ist. Luft wird durch ein Steigrohr am Boden nach oben gepresst und erzeugt heftige Turbulenzen im flüssigen Metall. Die Oxidationsreaktionen entwickeln enorme Hitze, daher ist keine externe Brennstoffzufuhr erforderlich, sobald der Prozess beginnt. Der Siemens-Martin-Flammofen ist dagegen eine feststehende Kammer, die von außen beheizt wird und ermöglicht eine bessere Kontrolle von Temperatur und Zusammensetzung, was ihn für die Stahlherstellung aus Schrott besser geeignet macht. Moderne Elektrolichtbogenöfen und Sauerstoffkonverter haben diese älteren Designs weitgehend ersetzt, aber der Konvertierungsofen bleibt konzeptionell zentral für das Verständnis der Stahlproduktion.

Der Konvertierungsprozess dauert im Bessemer-Konverter nur 15 bis 25 Minuten. Der Schmelzer muss den Zeitpunkt beurteilen, wenn die Oxidation abgeschlossen ist, indem er die Flamme und Farbe des Metalls beobachtet und auf den Ton des Blasvorgangs hört. Zu früh stoppen und überschüssiger Kohlenstoff bleibt; zu lange weitermachen und das Metall wird zu dünn und spröde. Nach Abschluss des Blasvorgangs wird der Ofen gekippt, um den flüssigen Stahl in Pfannen zu gießen.

Der Name und seine Ursprünge

Der Begriff "Konverter" kommt von seiner Funktion: eine Form von Eisen in eine andere umzuwandeln. Henry Bessemer meldete seinen pneumatischen Konverter 1855 zum Patent an und revolutionierte damit die Stahlproduktion durch die Beseitigung der brennstoffintensiven Frischöfen. Der Konverter funktionierte so gut, dass er sich über Jahrzehnte mit dem gesamten Stahlherstellungsprozess identifizierte, und der Begriff wird weiterhin verwendet, auch wenn sich die Ofendesigns entwickelt haben. In Stahlwerken bezeichnen ältere Arbeiter den Sauerstoffkonverter immer noch einfach als "den Konverter".

Konvertierungsöfen sitzen an einem kritischen Punkt in der Eisenversorgungskette. Sie verbrauchen flüssiges Roheisen aus dem Hochofen und produzieren den Rohstahl, der dann gegossen, gewalzt und fertiggestellt werden muss. Ihr Design und Betrieb beeinflussen direkt die Stahlqualität, die Ausbeute und die Kosten. Jede Verzögerung in der Konvertierungsabteilung wird zum Engpass für das gesamte Werk, daher sind Zuverlässigkeit und thermische Kontrolle vorrangige Anliegen für den Betreiber und die Wartungscrew.