Der Siemens-Martin-Ofen

Der Siemens-Martin-Ofen dient zur Reinigung von Roheisen mit dem Ziel der Gewinnung von Stahl und gehört zu den sogenannten Herdfrischverfahren. Der Begriff geht auf die Ingenieure Friedrich und Wilhelm Siemens sowie Pierre-Émile Martin und seinen Vater Émile Martin zurück, die alle an der Entwicklung des Siemens-Martin-Ofens beteiligt waren.


Ofen von 1895

Verfahrensweise

Das Siemens-Martin-Verfahren ist eine technische Weiterentwicklung der bis dahin bekannten Möglichkeiten der Stahlerzeugung in Tiegelöfen. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Temperatur im Ofen bis auf 1800 °C gesteigert und flüssiger Stahl erzeugt wird. Als Brennstoff dient Generatorgas oder Öl. Das ursprüngliche Fassungsvermögen der Siemens-Martin-Öfen von unter 10 t Abstichmasse wurde im Laufe der Entwicklung bei Flüssigeinsatz in den USA und Russland auf über 600 t gesteigert.

Um aus im Hochofen gewonnenem Roheisen Stahl zu erzeugen, müssen die enthaltenen Begleitelemente (sog. „Eisenbegleiter“) wie Kohlenstoff, Mangan, Silicium, Phosphor und andere entfernt werden. Das geschieht durch das so genannte Frischen. Dabei werden die Begleitstoffe oxidiert und entweichen entweder gasförmig (z. B. CO2) oder schwimmen als Schlacke von festen Oxiden auf dem flüssigen Stahl.

Beim Siemens-Martin-Verfahren wird der oxidative Effekt durch die Zugabe eines bestimmten Anteils an Schrott, Roheisenerzen oder Kalk erreicht, die Sauerstoff an die Schmelze abgeben. Dieser feste Einsatz wird in Mulden mittels Chargiermaschinen in den Herdofen eingebracht. Beim Flüssigeinsatz wird das Roheisen über eine Rinne in den Herdofen gekippt.

Üblicherweise wird der Herdofen meist mit der Siemensschen Regenerativfeuerung kombiniert, die in einer darunterliegenden Kammer untergebracht ist. Bei der Regenerativfeuerung werden in Regenerationskammern die gasförmigen Brennstoffe durch die Abgase aus dem Ofen vorgewärmt, um die nötige Temperatur von 1800 °C zu erreichen. Auch die heißen Flammgase haben oxidative Wirkung und werden direkt in die Schmelze geleitet.
Technologischer Ablauf

Der Schmelzprozess gliedert sich in mehrere Abschnitte, die nicht streng zu trennen sind:

Ofenpflege: Torkretieren des Oberofens, Ofenberäumung, Sauberhalten der Gewölbe und Vorderwände, Kontrolle der Messtechnik (ca. 0,5 h)
Einsetzen: Chargieren der metallischen Einsätze und Zusätze für die Schlackebildung (ca. 2 h)
Einschmelzen: Verflüssigen des Einsatzes (ca. 3,5 h)
Fertigmachen: Arbeit zur Einstellung der Abstichanalyse und Abstichtemperatur (ca. 1,5 h)
Desoxydieren und Legieren
Abstich bei Erreichen der erforderlichen Temperatur und Analyse (ca. 6–17 min)

Gesamtzeit ca. 8 h

Unmittelbar nach dem Abstich wird der flüssige Stahl in Kokillen vergossen. Nach dem Erstarren werden die Blöcke/Brammen zur Weiterverarbeitung ins Walzwerk transportiert.

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