Skip to main content

Wat is smeltkroes?

  • Arno

De term smeltkroesstaal kan enigszins misleidend zijn omdat het niet verwijst naar een bepaald staalproduct maar eerder naar een specifiek staalproductieproces. Het smeltkroesproces omvat het smelten van bouillon zoals smeedijzer, gietijzer en blisterstaal in kleine smeltkroezen voor het carbureren of ontkolen. Tijdens deze processen wordt koolstof in de voorraad verspreid of verwijderd om optimale metallurgische eigenschappen in het eindproduct te produceren. Na het smelten wordt de smeltkroes uit de oven verwijderd en wordt het staal in gietvormen gegoten. Het smeltkroesproces is een van de oudste gedocumenteerde methoden voor de productie van staal en wordt, hoewel het is vervangen door efficiëntere methoden, nog steeds gebruikt om kleine hoeveelheden hoogwaardige materialen voor gespecialiseerde toepassingen te produceren.

Staal is een combinatie van ijzer en kleine hoeveelheden koolstof. Combinaties zoals deze staan ​​bekend als legeringen met additieven, in dit geval koolstof, waardoor de kwaliteit van het basismateriaal wordt verbeterd en specifieke kenmerken aan het eindproduct worden verleend. Staal is bijvoorbeeld harder dan smeedijzer, minder bros dan gietijzer en heeft betere slijtage- en corrosieweerstandskwaliteiten dan beide. Staal kan op verschillende manieren worden geproduceerd, waarbij de meeste smelten van ijzervoorraden in aanwezigheid van een koolstofbron betreffen. Dit proces veroorzaakt dat kleine hoeveelheden koolstof diffunderen in het gesmolten ijzer met typische eindconcentraties van koolstof variërend van 0,2% tot 2,1% afhankelijk van het beoogde gebruik van de legering.

Een van de oudste vormen van staalproductie is het smeltkroesproces; de eerste betrouwbare documentatie van smeltkroes gemaakt staal zijn middeleeuwse islamitische archieven rond circa 1050. Het basisprincipe van smeltkroes geproduceerd staal draait om het smelten van metaalvoorraad in vaten of containers gemaakt van verschillende vuurvaste materialen die klein genoeg zijn om door één of twee personen te worden verwerkt. De containers of smeltkroezen worden geladen met verschillende metalen, waaronder smeedijzer, gietijzer of blisterstaal en gebakken in speciale ovens om de lading te smelten. Laag koolstofhoudende materialen zoals smeedijzer worden aangevuld met een koolstofbron zoals houtskool die de smelt carbureert of met koolstof doordrenkt. In tegenstelling hiermee wordt stockmateriaal met te hoge koolstofgehaltes voor algemene staalproductie ontkoold; dit wordt typisch gedaan door het gesmolten materiaal bloot te stellen aan een zuurstofbron.

Het proces begint in het algemeen met het smelten van de smeltkroezen tot witte warmte in een cokes- of gasgestookte oven, op welk punt ze uit de warmtebron worden verwijderd, met de grondstoffen worden geladen en naar de oven worden teruggebracht. Daarna blijven ze enkele uren staan ​​tot de grondstoffen volledig zijn gesmolten. De smeltkroezen worden vervolgens uit de oven verwijderd, eventuele onzuiverheden op het oppervlak van het gesmolten staal worden afgeroomd en het staal wordt in gietvormen gegoten. Dit proces is tijdrovend en duur en is grotendeels vervangen door meer economische processen met een hoge capaciteit, zoals Bessemer-ovens. De hoge kwaliteit van smeltkroes heeft er echter toe geleid dat het proces nog steeds wordt gebruikt om kleine hoeveelheden staal te produceren voor gespecialiseerde nichemarkten.