Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

jern (teknisk fremstilling)

Oprindelige forfattere OWD og VFB Seneste forfatter Redaktionen

Jern. Verdensproduktion af råjern og råstål. Fra 1930'erne gør tilskuddet af genbrugsjern (skrot) sig stadig stærkere gældende med forholdsvis mindre produktion af råjern til følge sammenholdt med produktionen af råstål.

Jern. Verdensproduktion af råjern og råstål. Fra 1930'erne gør tilskuddet af genbrugsjern (skrot) sig stadig stærkere gældende med forholdsvis mindre produktion af råjern til følge sammenholdt med produktionen af råstål.

Forudsætningen for vor tids kolossale jernindustri er udviklingen af ovne, der kan holde store mængder jern flydende ved 1600-1700 °C. Begyndelsen blev gjort med Bessemers og Göranssons nye ovntyper fra 1850'erne. Derefter fulgte med 10-15 års mellemrum Siemens-Martin-ovnen, Thomas-konverteren og Hall-Héroult-elektroovnene. I 1900 var man med disse processer i stand til at producere mindst 50 gange så meget stål, som man omkring 1800 havde kunnet fremstille ved friskning og pudling.

Jernmalmene er i reglen på hæmatit- og magnetitbasis. Nogle lande er selvforsynende, andre må importere. Tyskland får fx al sin malm udefra. En del malm knuses til pulver, der renses og sintres til pellets, dvs. tjærebundne jernoxidkugler af nøddestørrelse.

Annonce

Højovnen. I en højovn omdannes jernmalmen til flydende råjern. Højovnen fyldes (chargeres) med pellets, stykmalm, koks og slaggeregulerende tilsætninger, især kalksten og dolomit. I ovnens enorme reaktionskammer på 1000 m3 eller mere reduceres malmens jernoxider til råjern, der tappes forneden og føres til stålværket, enten i flydende form eller i form af råjernsbarrer. Mens nogle få procent af barrerne afsættes til jernstøberier, leveres hovedparten til stålværker, hvor råjernet behandles for at nedsætte dets store indhold (6-8 vægtpct.) af kulstof, mangan og silicium (se friskning). Kulstoffet brænder væk som gasser, mens mangan og silicium omdannes til faste oxider, der reagerer med slaggen og fjernes med denne. Omdannelsen, konverteringen, fra flydende råjern til flydende stål kan finde sted på flere måder.

Jernmalmreserver, vurderet i 2014
regionmia. t
Australien54
Rusland25
Brasilien23
Kina23
USA11,5
Indien8,1
Ukraine6,5
Canada6,3
Sverige3,5
i alt190

Bessemerkonverteren krævede fyldning med flydende råjern, så den var i reglen placeret i nærheden af en højovn. Råjernet skulle være fosforfattigt, hvorfor man måtte koncentrere sig om malme med mindre end 0,2 % P2O5, fx de svenske malme fra Dannemora, Norberg og Utö.

For at kunne fremstille stål af fosforholdige malme må konverterens foring foruden at være ildfast kunne modstå angreb af kalk i slaggen. Et sådant basisk for, bestående af dolomitpulver iblandet ildfast ler og jernoxid og sintret ved høj temperatur, blev patenteret i 1878 af S.G. Thomas. Forsøg med en 10 t konverter førte til resultater, der med et slag åbnede for verdens udstrakte reserver af jernmalme med højt fosforindhold (1-4 % P2O5). Værdifulde blev malmene i Grängesberg og Kiruna i Sverige, minettemalmene i Lothringen og en lang række malme i Ruhr og Schlesien.

Jern. Rekonstruktion af slaggegrubeovn fra 400-t. fra Snorup i Tistrup Sogn nord for Varde. Den lerbyggede ovnskakt fyldtes med ristet myremalm og træ eller trækul. I løbet af nogle døgn reduceredes malmen til jern, der samlede sig i en luppe under blæsehullet. Hovedparten af slaggen løb ned i gruben under ovnen, som kun kunne bruges én gang.

Jern. Rekonstruktion af slaggegrubeovn fra 400-t. fra Snorup i Tistrup Sogn nord for Varde. Den lerbyggede ovnskakt fyldtes med ristet myremalm og træ eller trækul. I løbet af nogle døgn reduceredes malmen til jern, der samlede sig i en luppe under blæsehullet. Hovedparten af slaggen løb ned i gruben under ovnen, som kun kunne bruges én gang.

Siemens-Martin-ovne. En anden ovntype, der udvikledes i slutningen af 1800-t. var Siemens-Martin-ovnen. De basisk forede ovne (basic open hearth) var de vigtigste. Siemens-Martin-ovnene kunne chargeres med flydende råjern, men deres særlige styrke var, at de kunne omsætte skrot til kvalitetsstål. I Frederiksværk anvendte man 1942-75 Siemens-Martin-ovne, der chargeredes med ca. 90 % skrot og 10 % importeret råjern.

Elektroovne. Siden 1900 har elektroovnene overtaget en stadig større del af stålproduktionen. Fra 1975 er dansk stål blevet fremstillet i Frederiksværk. I 2016 producerede man her ca. 500.000 t færdigstål, hvoraf hovedparten gik til eksport. Elektroovne kan også anvendes til fremstilling af legerede stål. Således anvendte Varde Stålværk A/S 1917-80 et par elektroovne til produktion af rustfri og slidstærke stål til cementindustrien.

Iltblæste konvertere. Den femte og nyeste ovntype bygger på indblæsning af ilt i smeltet råjern. Den er beslægtet med Bessemerkonverteren, men kunne først tages i brug omkring 1950 (på Linz-Donawitz-Werke i Østrig), da man på økonomisk måde kunne fremstille store mængder ilt og tillige beherskede kunsten at fremstille højildfaste og slidstærke materialer til ovnforingen. De iltblæste konvertere kræver chargering med smeltet råjern og anbringes flere stykker sammen i forbindelse med højovnsanlæg. Der findes i Japan og USA mange konvertere, der håndterer 250-300 t ad gangen.

Jern. Nærbillede af en enkelt slaggeblok på 290 kg fra en slaggegrubeovn i Snorup.

Jern. Nærbillede af en enkelt slaggeblok på 290 kg fra en slaggegrubeovn i Snorup.

Det skal dog nævnes, at disse meget store anlæg ikke er særlig fleksible ved de konjunkturbestemte svingninger i efterspørgslen på stål. Man har derfor genoptaget den urgamle metode til fremstilling af jern og stål direkte fra malmen uden at passere højovnens smeltereduktionsfase. Som udgangspunkt benytter man fint pulveriseret jernmalm. I specialbyggede ovne reduceres jernoxiderne med brint eller kulilte til jernsvamp, hvorpå svampen omsmeltes i elektroovn til råstål. Jernpulver fremstillet ved direkte reduktion anvendes tillige som basismateriale i talrige pulvermetallurgiske processer. Værker med direkte reduktion af malmen til stål kan være rentable med en produktion på 100.000-200.000 t/år. Højovnsbaserede anlæg skal normalt være mindst 10 gange så store.

Videre forarbejdning. Fra friskningsovnene og konverterne støbes stålet i blokke, der senere valses til plader, profiler, stænger og rør, eller i store smedepresser formes til fx turbineaksler og kanonrør. Blokstøbning er i de senere år blevet afløst af kontinuert støbning, hvilket har ført til større udbytte, bedre kvaliteter og mindre energiforbrug. Alt dansk stål er siden 1980 blevet fremstillet ved kontinuert støbning.

En mindre del af de varmvalsede produkter færdiggøres ved koldvalsning, fx karosseriplader, blikemballage og talrige former for tråd. Visse virksomheder har specialiseret sig i at belægge valseprodukterne med zink eller tin, enten ved påsmeltning eller ved elektrolytisk udfældning.

stålstøberierne fremstilles specialprodukter som skibsstævne, dele til kernereaktorer og maskinstativer.

Jern. Slaggegrubeovne var i århundrederne efter Kristi fødsel udbredte i Vestjylland, Slesvig, Holsten og det, der i dag er Polen. Øverst ses et arkæologisk udgravningsfelt i Biskupice nær Warszawa; træstubbene er 100-400 kg tunge slaggeblokke fra bunden af slaggegrubeovnene.

Jern. Slaggegrubeovne var i århundrederne efter Kristi fødsel udbredte i Vestjylland, Slesvig, Holsten og det, der i dag er Polen. Øverst ses et arkæologisk udgravningsfelt i Biskupice nær Warszawa; træstubbene er 100-400 kg tunge slaggeblokke fra bunden af slaggegrubeovnene.

jernstøberierne, hvoraf der i 1900-t.s første halvdel fandtes et i enhver større dansk købstad, omsmeltedes råjern og skrot i kupolovne til støbejern for fx maskindele, ovne og kloakdæksler. Rationaliseringen har medført, at de fleste jernstøberier nu er nedlagt, mens nogle få store har etableret sig med elektroovne og støbemaskiner som højeffektive virksomheder, der fx kan være underleverandører af store serier gearkasser og tandhjul til bilindustrien.

Produktion. Jern er det metal, der fremstilles i størst mængde. På verdensbasis produceres der årlig ca. 3200 mio. t jernmalm (2014). Tilvirkningen af råstål er en del større end råjernsproduktionen, fordi der er etableret et effektivt genbrugssystem ved indsamling af skrot. Andelen af skrot i stålproduktionen varierer fra land til land, men svinger fra 25 til 90 %.

Overalt forsøger man at nedbringe energiforbruget pr. ton færdigstål og ved automatisering og stordrift at reducere indsatsen af arbejdskraft. Miljøhensyn tilgodeses ved omhyggelig rensning af røggas og spildevand.

Læs mere om jern.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Ove W. Dietrich, Vagn Fabritius Buchwald: jern (teknisk fremstilling) i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 20. februar 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=101208