Staal

Een stuk ijzer

Staal bestaat voornamelijk uit het metaal ijzer en er zit ook nog een klein beetje koolstof in (2 tot 20 gram koolstof per kilogram staal, voor de rekenaars onder ons: 0,2% tot 2% koolstof). IJzer is als materiaal erg sterk en is goed te gebruiken in allerlei bouwwerken (gebouwen, bruggen), apparatuur (auto's, wasmachines) en gebruiksvoorwerpen (messen, gereedschap). IJzer komt in zuivere vorm niet in de natuur voor. Het bevindt zich in de aardkorst. De aardlagen en rotsen die een hoog ijzergehalte hebben noemt men ook wel ijzererts. In een staalbedrijf wordt in grote fabrieken het ijzer uit het ijzererts gehaald om er tenslotte staal van te maken.

Wist je dat men een heleboel staalsoorten kan maken? Elke staalsoort verschilt van de ander: het buigt wat makkelijker of is beter bestand tegen roesten.

IJzererts

Een ijzerertsmijn in de buurt van het stadje Tom Price (Australië)

Onze wereld (met alles erop en eraan) is opgebouwd uit atomen. Er bestaan een heleboel atoomsoorten of elementen. IJzer is zo een element. Echter in de natuur komt ijzer in zuivere vorm niet voor: het heeft zich (meestal) gebonden aan zuurstof, een ander element. Zo een ijzer-zuurstof verbinding heeft een naam: ijzeroxide. Voornaamste vindplaats van ijzeroxiden is in de aardkorst en men noemt het dan ijzererts. IJzererts wordt opgegraven uit de grond in ertsmijnen. Gewonnen en gereinigd ijzererts is roodachtig van kleur en ziet eruit als zand.

Wist je dat het merendeel van de aardkorst uit ijzererts bestaat en dat de kern van de aarde voornamelijk uit ijzer bestaat?. Wij kennen ijzeroxide ook als roest: de bruine laag die zich, na een tijd, vormt bovenop een stuk ongeverfd staal (bijv. een beschadigd deel van een auto).

Het ijzer waarvan het zuurstof verwijderd is, noemt men staal en alle handelingen nodig om dat te doen gebeuren in diverse fabrieken van een staalbedrijf. Hier maakt men van het ijzererts (uit de aardkorst) uiteindelijk staal.

Staal maken

Staal wordt gemaakt uit ijzererts. In Nederland gebeurt dit bij Tata Steel in IJmuiden. Bij Tata Steel wordt ijzererts in grote fabrieken gebakken tot brokken (sinter) of tot kleine balletjes (pellets). Samen met cokes (droog gedistilleerde ofwel gebakken kolen) worden de balletjes en brokken bovenin een hoogoven gegooid. Een hoogoven is een enorm groot vat van wel 50 meter hoog (dus net zo hoog als een helft van een voetbalveld, ongeveer 20 verdiepingen hoog!) en is binnenin ongeveer 15 meter diep (de diameter is 15 meter). Een moeilijk woord voor zo een groot vat is reactor.

Onderin de hoogoven wordt voorverwarmde hete lucht van 1200 °C (graden Celsius) ingeblazen. De hete lucht verbrandt de cokes en de zeer hete (2500 °C!) verbrandingsgassen stijgen door de bovenliggende sinter, pellets en cokes. Onderweg naar boven verwarmen de gassen het ijzererts en onttrekken en smelten het ijzer uit het ijzererts. Het gesmolten ijzer druppelt naar beneden en verzamelt zich onderin de hoogoven. Het onderste gedeelte van een hoogoven wordt ook wel de haard genoemd. Om het vloeibare ijzer af te voeren wordt een gat in de wand geboord, waarna het vloeibare ijzer in een gereedstaand opslagvat op een trein - een menger - wordt opgevangen. Dit vloeibare ijzer bevat zeer veel koolstof en wordt ook wel ruwijzer genoemd.

Het vloeibare ruwijzer wordt vervolgens per trein naar de staalfabriek gereden. In de staalfabriek wordt het koolstof zoveel mogelijk verwijderd door het te verbranden. Hierna wordt het nu vloeibare staal gegoten tot een plak en daarna gewalst tot de dikte van een plaat of blik.

Fabrikanten maken een heleboel voorwerpen uit de plakken en platen staal en rollen blik: auto's, wasmachines, conservenblikken. Zo'n beetje alles wat van staal is gemaakt.

Links

• Hoe haalt men ijzer uit de grond? (Willem Wever)
• IJzererts, van steen tot staalplaat (schooltv.nl)
• IJzererts, hoe haal je dat uit de grond? (schooltv.nl)
• Emma woont op een ijzerertsmijn (schooltv.nl)
• Aflevering over ijzer bij het Klokhuis
• Aflevering over staal bij het Klokhuis
• Staal (schooltv.nl)
• Aflevering over staal maken bij het Klokhuis
• Aflevering over hoogovens bij Klokhuis
• Kinderen smeden ijzer op VONK (omroep Gelderland)