Metaal.pdf

# verwijdering van insluitsels en raffinage met speciale smeltprocessen Deze sectie behandelt de methoden voor het verwijderen van ongewenste insluitsels uit staal en de raffinageprocessen die worden toegepast om staal van hoge zuiverheid te verkrijgen, inclusief speciale smelttechnieken. ### 1.1 De noodzaak van zuivering * Staal is per definitie een legering van ijzer en koolstof, met een koolstofgehalte tussen 0,06% en 2,0% [9](#page=9). * Ruwijzer, het directe product uit de hoogoven, bevat vaak 4% tot 5% koolstof en andere onzuiverheden zoals silicium, zwavel, fosfor en mangaan [9](#page=9). * Deze onzuiverheden, inclusief niet-metallische insluitsels (verbindingen met N, O, H, S), hebben een negatieve invloed op de eigenschappen van staal [9](#page=9). * Voor kritieke toepassingen stellen industrieën steeds hogere eisen aan de zuiverheid van staal, met name met betrekking tot het gehalte en de grootte van niet-metallische insluitsels (zoals oxiden en sulfiden) die de vermoeiingslevensduur en taaiheid beïnvloeden [11](#page=11). ### 1.2 Conventionele raffinageprocessen De traditionele staalbereiding omvat verschillende processen om ruwijzer te raffineren: * **Oxysta lproces:** Dit moderne proces, geïntroduceerd in de jaren zestig, gebruikt een peervormig stalen vat gevuld met circa 25% schroot en 75% gesmolten ruwijzer. Zuurstof wordt met hoge snelheid op het metaalbad geblazen via zuurstoflansen, waarbij de reactiewarmte de procesenergie levert. Het is een snel proces (300 ton in 25 minuten) en economisch voordelig, waardoor het het belangrijkste staalraffinageproces is geworden [11](#page=11). * **Haardovenproces (Siemens-Martin-proces):** Dit proces werd sinds 1900 veel gebruikt. Gesmolten ruwijzer en schroot (tot 50%) worden in een ondiep bassin verhit door de verbranding van brandstof en lucht boven het metaaloppervlak. Lucht wordt aangevoerd om koolstof te oxideren, en zuurstoflansen in het bad bevorderen dit proces. Een lading van 300 ton raffineren duurt ongeveer 8 uur [10](#page=10). * **Elektro-ovenproces:** Deze ovens worden voornamelijk geladen met schroot dat wordt gesmolten door een elektrische boog tussen grafiet elektroden en de lading. Ze verbruiken veel energie maar produceren over het algemeen zuiverder staal dan haardovens. Tot de jaren zeventig werden ze voornamelijk gebruikt voor speciale legeringen. Na het verdwijnen van de open haardovens en de daaruit voortvloeiende schroot overschot, werden elektro-ovens ook economisch aantrekkelijk voor kleinschalige productie van andere staalproducten [10](#page=10) [11](#page=11). ### 1.3 Verwijdering van insluitsels door speciale smeltprocessen Methoden om insluitsels uit staal te verwijderen worden in twee groepen verdeeld: vacuümsmelten/omsmelten en processen gebaseerd op chemische reactie. #### 1.3.1 Vacuümsmelten of omsmelten Bij vacuümmethoden wordt gesmolten staal blootgesteld aan vacuüm om opgeloste gassen en soms vaste insluitsels te verwijderen [12](#page=12). * **Vacuümontgassen:** Gesmolten staal wordt geroerd met een lans in een grote vacuümruimte en tot ingots gegoten [12](#page=12). * **Vacuüm boogomsmelten (V.A.R.):** Dit is de meest gebruikte methode. Staal van een convertor of elektro-oven wordt tot cilindrische ingots gegoten, waaraan een as wordt gelast. Deze ingots worden in een vacuüm opnieuw gesmolten door een boog te trekken tussen de ingot (als elektrode) en een gekoelde koperen vorm. Elke druppel die van de smeltende ingot valt, wordt blootgesteld aan het vacuüm, wat de verwijdering van insluitsels zeer effectief maakt door het hoge energiegebruik [12](#page=12). * **Vacuüm inductiesmelten (V.I.M.):** Een nieuwer proces waarbij vast schroot of vloeibare ladingen in een vuurvast vat worden gesmolten met inductiestromen. Convectiestromen zorgen voor menging. Het smeltvat en het gietproces vinden plaats in een vacuüm [12](#page=12). * **Elektronenstraalraffinage (E.B.R.):** Gesmolten metaal wordt in een vacuümruimte via een stortgoot in een ingotvorm gegoten en bestraald met een elektronenbundel. Dit zorgt ervoor dat verontreinigingen verdampen en uit de vacuümruimte worden verwijderd [13](#page=13). #### 1.3.2 Processen gebaseerd op chemische reactie (niet in vacuüm) Deze methoden verwijderen verontreinigingen door reactie met een toegevoegde stof, zonder vacuüm. * **Argon-zuurstof ontkoling (A.O.D.):** Argon en zuurstof worden in een vuurvast vat met gesmolten staal geblazen. Zuurstof reduceert koolstof (ontkoling), zwavel en andere onzuiverheden. Argon zorgt voor sterke menging, verspreidt en verfijnt oxiden, en bevordert de verwijdering van opgeloste gassen [13](#page=13). * **Elektroslakomsmelting (E.S.R.):** Vergelijkbaar met vacuüm boogomsmelten, maar zonder vacuüm. Een smelt wordt gegoten in ingotvormen, en de ingots dienen als elektroden voor boogsmelten in een gekoelde koperen vorm. De boog smelt het staal door een gesmolten slak heen, die fungeert als een reinigend vloeimiddel voor verontreinigingen. Krimpholtes worden niet gevormd in een E.S.R.-ingot [13](#page=13). * **Gietpanraffinage:** Een recenter proces dat minder grote investeringen vereist. Vaste materialen zoals calcium en zeldzame aardmetalen worden met een argonlans in een gietpan met gesmolten metaal geïnjecteerd. Deze reageren met zuurstof en zwavel om verontreinigingen te verwijderen. Hoewel nog niet zo effectief als andere methoden, wordt verwacht dat technologische verbeteringen dit proces in de toekomst zeer zuivere staalsoorten mogelijk maken zonder de hoge kosten van complexe methoden [13](#page=13). ### 1.4 Gieten in ingots en nadelige effecten Na het smelten wordt staal gegoten in ingots. Tijdens het stollen kunnen inhomogeniteiten en krimpeffecten optreden, bekend als segregatie en slinkholten [13](#page=13). * **Segregatie:** Een verloop van de samenstelling binnen het materiaal [13](#page=13). * **Slinkholten:** Holtes die ontstaan door krimp tijdens de stolling [13](#page=13). Deze verschijnselen kunnen problemen veroorzaken bij het omvormen en verwerken van staal, doordat de randzones en het midden van bijvoorbeeld een staalband verschillende legeringen kunnen zijn met uiteenlopende mechanische eigenschappen [14](#page=14). **Tip:** Gekalmeerd staal, waarbij elementen zoals aluminium en silicium zijn toegevoegd om opgeloste zuurstof te verwijderen, stolt rustiger en heeft een homogenere samenstelling zonder gas en slinkholten. Dit is echter duurder dan ongekalmeerd staal [14](#page=14). ### 1.5 Continugieten Continugieten is een proces waarbij gesmolten staal continu wordt gegoten in een watergekoelde vorm, waardoor de ingotfase wordt overgeslagen. Dit proces is alleen mogelijk met **gedesoxideerd (gekalmeerd)** staal. Continugieten is de standaard geworden, met naar verwachting uiteindelijk bijna alle staalproducten die op deze manier worden vervaardigd. Dit betekent dat staalgebruikers voornamelijk gekalmeerd staal zullen tegenkomen, wat leidt tot minder chemische segregatie en centrale insluitsels [15](#page=15). **Tip:** Hoewel continugegoten staal verbeterde mechanische eigenschappen kan bieden, kunnen sommige fabricagemethoden aangepast moeten worden omdat het omvormbaar gedrag kan verschillen van ingot-staal [15](#page=15). --- Dit onderwerp behandelt technieken die worden gebruikt om onzuiverheden uit metalen en legeringen te verwijderen en het materiaal te verfijnen door middel van gespecialiseerde smeltprocessen, voornamelijk gericht op de context van ijzer-koolstofdiagrammen en de legering van staal. ### 1.1 Insluitsels en hun eliminatie in metaalgebaseerde processen De verwijdering van insluitsels en de raffinage van materialen zijn cruciale stappen in de metaalproductie, met name bij de productie van staal. Hoewel de specifieke focus van pagina's 28-48 voornamelijk ligt op fase-diagrammen en legeringselementen, biedt het bredere document context voor het belang van zuiverheid. #### 1.1.1 Generalisatie van onzuiverheden in staal Onzuiverheden in staal worden vaak onderverdeeld in elementen die van nature aanwezig zijn tijdens het productieproces en elementen die opzettelijk worden toegevoegd voor legering. Fosfor en zwavel worden als schadelijk en ongewenst beschouwd omdat ze de treksterkte negatief beïnvloeden en de lasbaarheid verminderen. In ongelegeerd staal wordt het zwavelgehalte doorgaans beperkt tot maximaal 0,06% en het fosforgehalte tot maximaal 0,06% [33](#page=33). #### 1.1.2 Specifieke ongewenste elementen in ongelegeerd staal Naast fosfor en zwavel, zijn er andere elementen zoals silicium, mangaan en andere metaalische en niet-metaalische elementen die onopzettelijk in het staal kunnen komen tijdens de bereiding. Voor deze elementen zijn maximale waarden gedefinieerd. Als er twee of meer van de met een sterretje aangegeven elementen aanwezig zijn, mag het totale percentage daarvan niet meer bedragen dan 70% van de som van de maximale grenswaarden [33](#page=33). ### 1.2 Smeltprocessen en hun relatie tot materiaalsamenstelling Hoewel specifieke smeltprocessen voor raffinage niet direct worden beschreven op de pagina's 28-48, is het onderliggende principe van faseovergangen essentieel voor het begrijpen van hoe onzuiverheden worden geëlimineerd of hoe ze de structuur van het materiaal beïnvloeden. Fase-diagrammen, zoals die voor lood-tin en ijzer-koolstof, illustreren hoe de samenstelling en temperatuur de aggregatietoestand en de microstructuur bepalen. #### 1.2.1 Eutectische transformaties en hun betekenis Eutectische reacties spelen een rol bij het stollen van legeringen. Bijvoorbeeld, in het ijzer-koolstofdiagram ontstaat bij een koolstofgehalte van 0,86% bij 721°C een eutecticum van ferriet en cementiet, genaamd perliet. Dit perliet is een mengsel van fijne ferriet- en cementietkristallen die lamellen vormen. Bij een koolstofgehalte van 4,3% ontstaat een eutecticum van austeniet en cementiet, genaamd ledeburiet [31](#page=31) [32](#page=32). #### 1.2.2 Oplosbaarheid en segregatie Fase-diagrammen tonen de oplosbaarheid van elementen in vaste oplossingen. In het lood-tin diagram (fig. 4.13) is te zien dat metaal B slechts gedeeltelijk oplosbaar is in metaal A. Bij afkoeling kunnen er, afhankelijk van de samenstelling, ontmengingen optreden waarbij een deel van het opgeloste element zich afscheidt als aparte kristallen. Dit proces, segregatie, is relevant voor het begrijpen van onzuiverheden in het uiteindelijke materiaal [28](#page=28). ### 1.3 IJzer-koolstofdiagram als basis voor staalkwalificatie Het ijzer-koolstofdiagram is fundamenteel voor het begrijpen van de verschillende staalsoorten, hun eigenschappen en toepassingen. De verschillende gebieden in het diagram corresponderen met verschillende microstructuren en dus verschillende mechanische en chemische eigenschappen. #### 1.3.1 Staalkwalificatie op basis van koolstofgehalte en eigenschappen De documentatie beschrijft verschillende categorieën staal, gedefinieerd door hun koolstofgehalte, toegevoegde legeringselementen en beoogde eigenschappen: * **Ongelegeerd staal:** Bestaat voornamelijk uit ijzer en koolstof. De eigenschappen zijn sterk afhankelijk van het koolstofgehalte. Hoger koolstofgehalte leidt tot hogere treksterkte en hardheid, maar lagere rek en taaiheid. Staal met meer dan 0,35% koolstof is hardbaar [33](#page=33). * **Staal voor algemeen gebruik:** Voldoet aan bepaalde mechanische eigenschappen en chemische samenstelling, zonder voorgeschreven warmtebehandelingen [34](#page=34). * **Kwaliteitsstaal:** Voldoet aan één of meer kwaliteitseisen, die betrekking kunnen hebben op natuurkundige, mechanische, chemische of technologische eigenschappen [35](#page=35). * **Speciaalstaal:** Bereid voor een specifiek gebruiksdoel en voldoet aan nauwkeurig omschreven eisen. Dit omvat bijvoorbeeld gereedschapsstaal, veredelstaal en automatenstaal [36](#page=36). #### 1.3.2 Legeren van staal voor verbeterde eigenschappen Gelegeerd staal bevat toegevoegde metalen en/of niet-metalen (metalloïden) om eigenschappen te verbeteren ten opzichte van ongelegeerd staal. De legeringselementen en hun gehaltes bepalen de uiteindelijke kwaliteiten van het staal [38](#page=38). * **Zwak- of laaggelegeerd staal:** Maximaal 5% legeringsbestanddelen en niet meer dan 0,2% koolstof [38](#page=38). * **Gelegeerd staal:** Meer dan 5% legeringsbestanddelen [38](#page=38). ##### 1.3.2.1 Invloed van specifieke legeringselementen Verschillende legeringselementen hebben een specifieke invloed op de eigenschappen van staal: * **Mangaanstaal (1-15% Mn):** Vergroot de slijtvastheid. Hogere mangaangehaltes (12-15% Mn) worden gebruikt voor extreem slijtvaste toepassingen zoals spoorrails en baggerbakken [41](#page=41). * **Chroomstaal (1-30% Cr):** Verhoogt hardheid, treksterkte en taaiheid. Chroomgehaltes van 11% of meer maken het staal corrosievast en bestand tegen hoge temperaturen. Toepassingen variëren van stempels tot onderdelen voor gasturbines [41](#page=41) [42](#page=42). * **Nikkelstaal (2-50% Ni):** Verhoogt treksterkte, hardheid en taaiheid. Nikkel bevordert kernharding. Nikkelstaal met 36% nikkel (invarstaal) heeft een zeer lage uitzettingscoëfficiënt [43](#page=43). * **Chroom-nikkelstaal (12-26% Cr, 1-20% Ni):** Hoogwaardige staalsoorten, vaak zuur- en corrosievast. De 18/8 kwaliteit is bekend. Hittevaste varianten (18-25% Cr, 7-20% Ni) zijn bestand tegen hoge temperaturen [44](#page=44). * **Roestvast staal:** Gelegeerd met minstens 11% chroom, wat een beschermende oxidelaag vormt. Onderscheiden in ferritisch, martensitisch en austenitisch, elk met specifieke eigenschappen en toepassingen (#page=45, 46). Molybdeen verbetert putcorrosiebestendigheid, zwavel/selenium de verspanbaarheid, en titaan de lasbaarheid [45](#page=45) [46](#page=46). * **Verenstaal:** Gelegeerd met elementen zoals chroom, vanadium, silicium en mangaan om hoge veerkracht te garanderen. Vanadium zorgt voor veerkracht bij hoge temperaturen [46](#page=46). #### 1.3.3 Verband tussen microstructuur en eigenschappen De microstructuur, bepaald door het ijzer-koolstofdiagram en de aanwezigheid van legeringselementen, is direct gekoppeld aan de mechanische en technologische eigenschappen van staal. Kenmerken zoals hardbaarheid, magnetiseerbaarheid, corrosieweerstand, oxidatieweerstand, treksterkte, rek, taaiheid, koude vervormbaarheid, verspaanbaarheid en lasbaarheid worden beïnvloed door de samenstelling en de daaruit voortvloeiende microstructuur. Zo is bijvoorbeeld ferritisch chroomstaal met een laag chroomgehalte (max. 14%) en laag koolstofgehalte zeer goed lasbaar, terwijl martensitisch chroomstaal minder goed lasbaar is en voorverwarmen vereist. Austenitisch chroom-nikkelstaal is over het algemeen goed tot zeer goed lasbaar en de lasnaad wordt taai door de optredende harding [48](#page=48). > **Tip:** Het grondig bestuderen van de verschillende gebieden in het ijzer-koolstofdiagram en de invloed van de belangrijkste legeringselementen is cruciaal om de relatie tussen samenstelling, microstructuur en materiaaleigenschappen te begrijpen. > **Voorbeeld:** Een staalsoort met een hoog chroomgehalte (bv. 18-20% Cr) en nikkelgehalte (bv. 8-10% Ni) wordt ingezet voor installaties in de voedingsmiddelenindustrie vanwege de corrosiebestendigheid, terwijl een staalsoort met een hoog koolstofgehalte (bv. 0,6%) en legeringselementen zoals chroom en vanadium wordt gebruikt voor gereedschap vanwege de hardheid en slijtvastheid. ### 1.4 Overzicht van staalkwaliteiten en hun eigenschappen De documentatie biedt een gedetailleerd overzicht van verschillende staalkwaliteiten en hun kenmerkende eigenschappen, wat essentieel is voor de selectie van het juiste materiaal voor specifieke toepassingen. | Eigenschap | Ferritisch chroomstaal | Martensitisch chroomstaal | Austenitisch chroom-nikkelstaal | | :---------------------- | :--------------------------------------------------------- | :-------------------------------------------------------------- | :------------------------------------------------------------ | | **Algemeen** | | | | | Chroomgehalte | Cr 12...26% | Cr 11,5...18% | Cr 12...20% | | Nikkelgehalte | - | - | Ni 10...30% | | Koolstofgehalte | C-gehalte 0,08...0,2% | C-gehalte 0,15...1,2% | C-gehalte 0,03...0,15% | | Hardbaarheid | Niet hardbaar | Hardbaar (luchthardend) | Niet hardbaar | | Magnetiseerbaarheid | Magnetiseerbaar | Magnetiseerbaar | Niet magnetiseerbaar | | Corrosieweerstand | Zeer goed, bestand tegen vele chemicaliën en zuren | Goed, na harden en ontlaten bestand tegen weersinvloeden, water, stoom en zwakke zuren | Zeer goed, vaak beter dan ferritische/martensitische soorten, bestand tegen putcorrosie | | Oxidatieweerstand | Goed tot ca. 700°C | Goed tot ca. 750°C | Beter bestand tegen oxidatie dan ferritische soorten tot ca. 1100°C | | **Mechanisch** | | | | | Hardheid (gegloeid) | 140...180 HB | 140...220 HB, veredeld 220...280 HB | 130...180 HB | | Treksterkte (gegloeid) | Rm 450...600 N/mm² | Rm 500...750 N/mm² | Rm 500...700 N/mm² | | Rek (gegloeid) | ca. 20% | 16...20% | ca. 50% | | Taaiheid | Hoge buigtaaiheid, oververhitting verlaagt taaiheid, gering bij lage temp. | Goede taaiheid bij laag C-gehalte, gering bij lage temp. | Taai bij temperaturen tot -200°C | | **Technologisch** | | | | | Koude vervormbaarheid | Goed tot zeer goed, koudversteviging treedt op | Goed mogelijk bij laag C-gehalte, koudversteviging treedt op | Goed mogelijk, koudversteviging treedt op | | Verspaanbaarheid | Redelijk goed, vooral automatenkwaliteit | Matig tot redelijk goed, automatenkwaliteit is beter verspanbaar | Moeilijk, met zwavel/selenium of gelegeerde soorten beter | | Lasbaarheid | Zeer goed bij laag Cr/C, matig bij 16-18% Cr (korrelgroei) | Minder goed, voorverwarmen en gloeien na lassen noodzakelijk | Goed tot zeer goed lasbaar, lasnaad blijft taai | --- Dit onderwerp behandelt methoden voor het verwijderen van onzuiverheden en het verfijnen van metalen, met een focus op speciale smeltprocessen. ### 1.1 Inleiding tot raffinage en verwijdering van insluitsels Raffinageprocessen zijn essentieel voor het verkrijgen van metalen met de gewenste eigenschappen, door het verwijderen van ongewenste insluitsels en onzuiverheden. Verschillende methoden worden toegepast, afhankelijk van het metaal en de aard van de onzuiverheden [49-69. ### 1.2 Speciale smeltprocessen en hun toepassingen Speciale smeltprocessen worden ingezet wanneer standaard raffinagemethoden ontoereikend zijn of wanneer specifieke legeringen met hoge zuiverheid vereist zijn. Deze processen maken vaak gebruik van verhoogde temperaturen, gecontroleerde atmosferen of specifieke chemische reacties om onzuiverheden te verwijderen of te scheiden [49-69. #### 1.2.1 Vacuümbehandelingen Vacuüm smeltprocessen worden gebruikt om vluchtige onzuiverheden, zoals gassen (bijvoorbeeld waterstof, stikstof, zuurstof), uit gesmolten metalen te verwijderen [49-69. Door de druk te verlagen, wordt het evenwicht van de gasoplossing in het metaal verschoven, waardoor de gassen gemakkelijker ontwijken. * **Toepassingen:** Dit is cruciaal voor de productie van hoogwaardige staalsoorten en non-ferrometalen waar gasinsluitsels de mechanische eigenschappen nadelig kunnen beïnvloeden [49-69. #### 1.2.2 Slagbehandelingen en additieven De toevoeging van specifieke slakken of additieven tijdens het smeltproces kan helpen bij het binden en verwijderen van onzuiverheden. Deze slakken hebben een affiniteit voor bepaalde onzuiverheden, die vervolgens in de slakfase worden opgenomen en fysiek van het gesmolten metaal worden gescheiden [49-69. * **Voorbeelden van insluitsels die verwijderd kunnen worden:** Oxiden, sulfiden en andere niet-metallische deeltjes [49-69. * **Mechanisme:** Deze additieven verlagen de oppervlaktespanning en verbeteren de bevochtiging van de insluitsels door de slak, wat leidt tot een efficiëntere agglomeratie en afscheiding [49-69. #### 1.2.3 Elektrolytische raffinage Hoewel niet strikt een smeltproces, is elektrolytische raffinage een zeer effectieve methode voor het zuiveren van bepaalde metalen, met name koper [49-69. Hierbij wordt het ruwe metaal als anode in een elektrolytische cel geplaatst. Door een elektrische stroom wordt het metaal opgelost en op de kathode in zuivere vorm neergeslagen, terwijl onzuiverheden in de sliblaag onder de anode achterblijven [49-69. * **Voordelen:** Levert zeer zuivere metalen op. * **Beperkingen:** Energie-intensief en niet toepasbaar op alle metalen [49-69. #### 1.2.4 Vlamboogsmelten en elektronstraalsmelten Deze geavanceerde smelttechnieken werken bij zeer hoge temperaturen en vaak in een vacuümomgeving. * **Vlamboogsmelten (VAR - Vacuum Arc Remelting):** Hierbij wordt een elektrode van het te raffineren metaal gesmolten in een vacuüm door middel van een vlamboog. De gesmolten druppels vallen in een koelbak waar het metaal stolt. Dit proces verwijdert gassen en sommige metallische onzuiverheden [49-69. * **Elektronstraalsmelten (EB - Electron Beam Melting):** Een geconcentreerde elektronstraal smelt het metaal in een hoog vacuüm. Dit proces is zeer efficiënt voor het verwijderen van vluchtige onzuiverheden en het verkrijgen van extreem zuivere metalen, zoals titanium en wolfraam [49-69. #### 1.2.5 Continugieten en de invloed op insluitsels Bij continugieten, een veelgebruikte methode voor het produceren van stalen profielen, is de controle van insluitsels cruciaal. De snelheid van afkoeling en de stroming van het vloeibare metaal beïnvloeden de grootte en distributie van non-metallische insluitsels [49-69. Een zorgvuldige procescontrole kan de hoeveelheid schadelijke insluitsels verminderen [49-69. ### 1.3 Specifieke materialen en hun raffinage * **Automatenstaal:** Dit staal bevat zwavel en/of lood om een korte spaan te produceren en de verspaanbaarheid te verbeteren [49](#page=49). * **Gietijzer en Gietstaal:** Deze materialen worden gevormd door gieten. De raffinage vindt plaats tijdens het smeltproces, waarbij de samenstelling nauwkeurig wordt gecontroleerd [50](#page=50). * **Aluminium:** Zuiver aluminium is moeilijk te bereiden en bevat meestal sporen van andere elementen. Legeringen worden gemaakt om de mechanische eigenschappen en gietbaarheid te verbeteren. Warmtebehandelingen, zoals zacht gloeien, homogeen gloeien en dispersieharden, worden gebruikt om de eigenschappen van aluminiumlegeringen te modificeren. Aluminium kan tot zeer dunne folies worden uitgewalst [58](#page=58) [61](#page=61). * **Koper, Messing en Brons:** Deze non-ferrometalen hebben specifieke raffinage- en legeringsprocessen. Koper wordt vaak elektrolytisch geraffineerd. Messing (koper-zinklegering) en brons (koper-tin legering) worden gelegeerd om gewenste eigenschappen te verkrijgen, waarbij het percentage legeringselementen de eigenschappen bepaalt [63](#page=63) [64](#page=64). ### 1.4 Overige gerelateerde processen en concepten Hoewel niet direct raffinageprocessen, zijn warmtebehandelingen en oppervlaktebehandelingen van cruciaal belang voor het uiteindelijke gebruik van het metaal en kunnen ze de impact van eventueel resterende insluitsels verminderen [52-57. Corrosiebestrijding is ook relevant, aangezien corrosie de integriteit van het metaal kan aantasten, vergelijkbaar met de effecten van bepaalde insluitsels [65-69. > **Tip:** Bij het bestuderen van raffinageprocessen is het belangrijk om de specifieke onzuiverheden die verwijderd moeten worden en de eigenschappen van het beoogde eindproduct in gedachten te houden, aangezien dit de keuze van het proces bepaalt. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Ruwijzer | Gesmolten ijzer dat onderaan een hoogoven wordt afgetapt; het is nog onzuiver met een hoog koolstofgehalte, waardoor het bros en zwak is en niet direct bruikbaar als technisch materiaal. | | Slak | Een dun vloeibare substantie die ontstaat door het binden van silicaten uit het gesteente met kalk in de hoogoven; het helpt verontreinigingen uit het ijzererts te verwijderen en wordt na het smelten afgetapt. | | Legering | Een mengsel van twee of meer metalen, of een metaal met een of meer niet-metalen, om specifieke eigenschappen te verkrijgen. Staal is per definitie een legering van ijzer en koolstof. | | Insluitsels | Niet-metallische deeltjes, zoals oxiden, silicaten en sulfiden, die zich vormen tijdens het conventionele smelten en raffineren van staal en de eigenschappen van het materiaal negatief kunnen beïnvloeden. | | Raffinage | Het proces van het zuiveren van ruwijzer tot staal door het verwijderen van onzuiverheden zoals koolstof, silicium, zwavel en fosfor. | | Oxystaalproces | Een staalbereidingsproces waarbij gesmolten ruwijzer met een aanzienlijke hoeveelheid schroot wordt gevuld, waarna zuurstof met hoge snelheid op het metaalbad wordt geblazen om onzuiverheden te oxideren en te verwijderen. | | Haardovenproces (Siemens-Martin-proces) | Een staalbereidingsproces waarbij gesmolten ruwijzer en schroot in een ondiep bassin worden verhit door de verbranding van een brandstof-luchtmengsel boven het metaalbad, met toevoeging van lucht om oxidatie te bevorderen. | | Elektro-ovenproces | Een staalbereidingsproces waarbij schroot wordt gesmolten door een elektrische boog tussen grafiet elektroden en de lading, wat resulteert in een zuiverder staal, vaak gebruikt voor bijzondere legeringen. | | Vacuümsmelten | Een groep processen waarbij gesmolten staal aan een vacuüm wordt blootgesteld om opgeloste gassen te verwijderen en vaste insluitsels te laten verdampen, wat leidt tot een hogere zuiverheid van het staal. | | Vacuümontgassen | Een vacuümsmeltproces waarbij gesmolten staal wordt geroerd en aan een vacuüm wordt blootgesteld om opgeloste gassen te verwijderen. | | Vacuümboogomsmelten | Een veelgebruikte vacuümsmeltmethode waarbij ingots opnieuw worden gesmolten door een elektrische boog te trekken tussen de ingot (als elektrode) en een vorm, waarbij elke druppel die langs de boog valt aan het vacuüm wordt blootgesteld. | | Vacuüminductiesmelten | Een vacuümsmeltproces waarbij vast schroot of vloeibare ladingen worden omgesmolten met behulp van inductiestromen met hoge frequentie in een vacuümomgeving. |