Dieses Buch ist die Fortsetzung der Einzeldarstellungen der Metalle des Altertums: Gold, Silber, Kupfer, Zinn, Blei, welche vom Autor im Werk: „Die sieben Metalle der Antike - Gold. Silber. Kupfer. Zinn. Blei. Eisen. Quecksilber.“ gemeinsam behandelt werden. In der Publikation geht es um die Eisenmineralien, Eisenerzvorkommen, Eisengewinnung, Eisenmetalle, Eiseneinsatz und Eisenmetallverwendung, Haupteigenschaften des chemischen Elementes und Metalles Eisen. Es beginnt mit der Metallurgie der Vorzeit, Berücksichtigung finden die Antike, das Mittelalter, die Renaissance, Industrielle Revolution, fassettenreiche Flussstahlepoche. Insgesamt umfasst der Exkurs einen Zeitraum von über 4000 Jahren. Diese Abhandlung ist dazu auch ein historisches Exposé, das sowohl zu denen gehört, welches die bisherige Entwicklungsgeschichte des Metalls bis in die Gegenwart deutlich herausstellt wie auch eine Arbeit, welche reines und legiertes Eisen sowie weitere Eisenwerkstoffe durch Aufzeigen ihrer Eigenschaften, Verwendung, Kompetenzen, Dominanz und Ressourcen als exponierte, innovative Werkstoffe für Wissenschaft, Technik, Wirtschaft, Kultur, Kunst und Design in Erscheinung treten lässt. Im Druck wird auch aufgezeigt, die Zukunft der Menschen wird weiterhin maßgeblich vom Eisen geprägt sein. Ebenso ist die Studie eine Übersicht zu relevanten Legenden und zum Philosophischen über Eisen, zu interessanten Daten, Fakten und Speziellem von den Erzen bis zu den Erzeugnissen. In erarbeiteten Chroniken zum Eisen wird viel Wissenswertes und Lehrreiches in Zeittafeln wie auch in grafischen Darstellungen zu ausgewählten Sachzeugnissen und Dokumenten zum Eisen, Stahl bzw. den Eisenmetallen, ihren Gewinnungs- sowie Veredlungsverfahren von den Anfängen der Metallurgie bis hin zum heutigen Stand der Technik im 20. Jahrhundert vermittelt. Dazu sind auch umfangreiche Aussagen zur Roheisenfabrikation europäischer Länder, zur Eisenstatistik Europas für Hochofenprodukte, Stabeisen, Stahl, ein Überblick über die weltgrößten Eisenerzförderer, größten Roheisenerzeuger und Weltgesamterzeugung und ein Einblick zur Verwendung der sieben Metalle in der Antike wie auch ein eisenhüttenkundliches Lexikon und ein sehr umfangreiches Literaturverzeichnis Bestandteil des vorliegenden Exposés aufgenommen.
Inhaltsverzeichnis
Philosophisches zum und Legenden über das Eisen.
Epigramm über das Eisen Friedrich von Logau, 1654.
Worte des Prometheus an die Schmiede von Johann Wolfgang von Goethe.
Drei Jahrtausende alte Legende vom König Salomo zum ehrenvollsten Beruf und Handwerk „Schmied“ und „Schmiedehandwerk“.
Plinius der Ältere über das Eisen.
Einleitung.
Das chemische Element und das Metall Eisen.
Die Definition für das Eisens
Entdeckungsjahr des Eisens
Die Häufigkeit der Elemente in der Erdhülle und Verteilung des Eisens auf und in der Erde.
Die Eigenschaften des Eisens.
Das kubisch-raum-zentrierte Metallgitter des Eisen.
Das kubisch-flächenzentrierte Metallgitter des Eisens.
Der Eisengehalt des gediegenen Eisens und der weltweit wichtigsten Eisenminerale.
Das Gediegene Eisen und seine anerkannten Mineralien.
Wichtige Eisenerze.
Größte und bedeutende Eisenerzvorkommen.
Die Chronik zum Eisen.
Chronik zum Eisen, Zeittafel ausgewählter Sachzeugnissen zum Eisen und Stahl.
Eisen, die Anfänge und das Eisen in der Antike.
Grafische Darstellungen zur Chronik des Eisens.
Die Chronik zum Eisen von den Anfängen bis hin um das 15. Jahrhundert.
Das Rennofen- oder Rennfeuer-Verfahren.
Der Holzkohlenhochofen mit offener Brust.
Die Chronik zum Eisen von der Renaissance bis hin zum Ende des 17. Jahrhunderts.
Die Chronik zum Eisen in der zweiten Hälfte 18. Jahrhunderts, dem Beginn der industriellen Revolution, bis hin zum Beginn der kapitalistischen Fabrikproduktion.
Der Hochofen.
Der Puddelofen.
Die Chronik zum Eisen seit dem Beginn des Flussstahlalters inmitten des 19. bis hin zur Etablierung im 20. Jahrhundert.
Verfahren zur Flussstahlherstellung.
Die Bessemerbirne.
Die Thomasbirne.
Das Sauerstoffaufblasverfahren
Der Elektroofen.
Chronik zur Elektrometallurgie.
Elektrometallurgie mittels Elektrotechnologien.
Schema der Entwicklung der Eisen- und Stahlgewinnungsverfahren.
Die dominierenden Verfahren der Roheisenerzeugung.
Die Roheisenerzeugung im Hochofen.
Die Roheiseneisenerzeugung ohne Hochofen.
Verfahrenswechsel der Stahlerzeugung.
Chronik zur Nutzung der Metalle, insbesondere von Eisen, Stahl, nichtrostender Stähle.
Ausgewählte Produktionsziffern des Eisenhüttenwesens.
Roheisenfabrikation europäischer Länder 1838 und 1848 sowie 1880/1882
Eisenstatistik Europas für Hochofenprodukte, Stabeisen, Stahl um 1838 und 1848
Überblick zu den weltgrößten Eisenerzförderern im Jahr 2011.
Liste der größten elf Roheisenerzeuger und die Weltgesamterzeugung 1970 bis 2011.
Überblick zur hauptsächlichen Verwendung der sieben Metalle in der Antike (Teil I).
Gold und Silber.
Kupfer.
Zinn.
Eisen.
Überblick zur hauptsächlichen Verwendung der sieben Metalle in der Antike (Teil II).
Blei.
Quecksilber.
Zusammengestelltes eisenhüttenkundliches Lexikon.
Zielsetzung & Themen
Das Buch untersucht das chemische Element Eisen als eines der sieben Metalle der Antike. Ziel ist es, die über 4000 Jahre währende Entwicklungsgeschichte von der Gewinnung über die Verarbeitung bis hin zur modernen industriellen Bedeutung nachzuzeichnen und die Vorherrschaft des Materials in Technik, Kultur und Kunst zu beleuchten.
- Historische Entwicklung der Metallurgie von der Steinzeit bis zur Gegenwart
- Technologische Meilensteine der Eisen- und Stahlgewinnungsverfahren
- Wirtschaftliche Bedeutung und Ressourcenstatistik der Eisenerzförderung
- Materialeigenschaften, Mineralogie und Anwendungsbereiche von Eisen und Stahl
Auszug aus dem Buch
Die Roheisenerzeugung im Hochofen.
Große Roheisenmengen für die Stahlerzeugung werden vorwiegend im Hochofen (Schachtofen) erzeugt. Gewonnen wird das Eisen durch chemische Reduktion des Eisenoxids der Eisenerze mit Kohlenstoff. Grundvoraussetzung dabei ist, dass Koks und Erz abwechselnd in Lagen von oben in den Ofen aufgegeben werden. Die Kokslagen halten dabei im unteren Bereich des Ofens, wenn das Erz plastisch wird, die Durchströmbarkeit der Schüttung mit Prozessgas durch das so genannte Koksfenster aufrecht. Der Einsatz sinkt im Ofenschacht ab, wird dabei durch das etwa 2000 °C heiße, aufsteigende Prozessgas (CO und N) getrocknet, aufgeheizt, die Eisenoxide reduziert und durch Redoxreaktion geschmolzen. Im Prozess verbrennt der Sauerstoff der Luft mit Koks zu Kohlenstoffmonoxid (CO). Der Vorgang dauert etwa acht Stunden. Überbleibende brennbare Abgas dienen zum Vorheizen der Luft bzw. auch zur Stromerzeugung. Im Ofen entsteht neben dem flüssigen Eisen auch pro Tonne 200/300 kg flüssige Schlacke. Beides wird durch ein Stichloch abgezogen und außerhalb getrennt. Anschließend kommt das erzeugte RE in Transportpfannen ins Stahlwerk.
Dieses Eisen hat aber nur einen Fe-Gehalt von etwa 95 % und für die meisten Anwendungen zu viel C, S. Si, P. Durch Einblasen von CaC2, Mg oder CaO wird es reduzierend entschwefelt. Ohne Entschwefelungsschlacke wird das RE dann im Konverter (Sauerstoffblasverfahren) unter Zusatz von CaO oxidierend verblasen. Si wird dabei zu SiO2 und C zu CO2 verbrannt. P wird als Ca3(PO4)2 gebunden. Das RE enthält so viel O2, dass beim Erstarren aus verbliebenem Kohlenstoff Kohlenmonoxidblasen entstehen. Zur Vermeidung wird dem Stahl in die Gießpfanne Al zugegeben, um den Sauerstoff als Al2O3 zu binden. Bei hohen Anforderungen an die Stahlqualität folgt eine Vakuumbehandlung (Sekundärmetallurgie).
Zusammenfassung der Kapitel
Philosophisches zum und Legenden über das Eisen: Dieses Kapitel versammelt historische und literarische Zeugnisse, die die kulturelle und symbolische Bedeutung des Eisens über Jahrtausende hinweg verdeutlichen.
Das chemische Element und das Metall Eisen: Hier werden die wissenschaftlichen Grundlagen des Eisens, einschließlich Definition, Häufigkeit, atomarer Eigenschaften und der verschiedenen Metallgitterstrukturen, dargelegt.
Wichtige Eisenerze: Das Kapitel bietet einen systematischen Überblick über die bedeutendsten Eisenerze, ihre chemische Zusammensetzung, Fundorte und physikalischen Eigenschaften.
Größte und bedeutende Eisenerzvorkommen: Es werden die weltweit wichtigsten Lagerstätten, wie die Serra dos Carajás, und deren Bedeutung für die Rohstoffversorgung analysiert.
Die Chronik zum Eisen: Dieser umfangreiche Teil präsentiert eine detaillierte Zeittafel und chronologische Übersicht der technologischen Entwicklung, von den antiken Anfängen bis zur modernen Stahlproduktion.
Schlüsselwörter
Eisen, Stahl, Roheisen, Eisenerz, Metallurgie, Geschichte, Technologie, Hochofen, Bergbau, Legierungen, Werkstoffkunde, Schmelzverfahren, Erz, Gewinnung, Verarbeitung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit behandelt die jahrtausendealte Historie des Eisens und dessen Rolle als zentraler Werkstoff für die Menschheitsentwicklung, von den ersten Funden in der Antike bis zu den modernen Produktionsverfahren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Gewinnung und Verhüttung von Eisen, der Entwicklung von Stahlerzeugungstechnologien, der Mineralogie der Erze sowie der kulturgeschichtlichen Bedeutung des Metalls.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, eine umfassende Übersicht über die Position des Eisens als Metall der Antike, Gegenwart und Zukunft zu geben und die technologische Evolution der Eisen- und Stahlproduktion zu dokumentieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor nutzt eine historisch-chronologische Analyse und stellt technische Daten sowie wissenschaftliche Fakten in Form von Tabellen, Zeittafeln und Beschreibungen dar, gestützt auf ein umfangreiches Literaturverzeichnis.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in wissenschaftliche Grundlagen des Elements Eisen, die detaillierte Chronik der Entwicklung, Beschreibungen wichtiger Erzvorkommen sowie eine ausführliche Aufarbeitung der Produktionsverfahren.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Eisen, Stahl, Metallurgie, Roheisen, Hochofen, Eisenerz, Geschichte und Werkstoffkunde geprägt.
Was ist das Besondere an der Kursker Magnetanomalie (KMA)?
Sie gilt als die weltweit größte magnetische Anomalie des Erdmagnetfeldes und stellt eines der bedeutendsten Eisenerzbecken der Welt mit geschätzten 200 Milliarden Tonnen Erz dar.
Welche Rolle spielte Henry Cort für die Eisenindustrie?
Henry Cort erfand 1784 das Puddelverfahren, das es ermöglichte, Schmiedeeisen und Schmiedestahl aus kohlenstoffreichem Roheisen erstmals ohne Holzkohle in Flammöfen zu erzeugen, was die Eisenherstellung revolutionierte.
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- Dipl.-Ing., Dr.-Ing. Wolfgang Piersig (Author), 2013, Eisen. Ein Metall der Antike, Gegenwart, Zukunft und ein Werkstoff für Technik, Kultur, Kunst, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/232656
