Ατσάλι είναι το πιο δημοφιλές υλικό κατασκευής στον κόσμο λόγω του μοναδικού συνδυασμού ανθεκτικότητας, εργασιμότητας και κόστους. Είναι ένα κράμα σιδήρου που περιέχει 0,2-2% άνθρακα κατά βάρος.
Σύμφωνα με την Παγκόσμια Ένωση Χάλυβα, μερικές από τις μεγαλύτερες χώρες παραγωγής χάλυβα είναι η Κίνα, η Ινδία, η Ιαπωνία και οι ΗΠΑ των ΗΠΑ αντιπροσωπεύουν περίπου το 50% αυτής της παραγωγής. Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί χάλυβα στον κόσμο περιλαμβάνουν τους ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation και HBIS Group.
Η σύγχρονη διαδικασία παραγωγής χάλυβα
Μέθοδοι κατασκευής ατσάλι έχουν εξελιχθεί σημαντικά από την έναρξη της βιομηχανικής παραγωγής στα τέλη του 19ου αιώνα. Οι σύγχρονες μέθοδοι, ωστόσο, εξακολουθούν να βασίζονται στην ίδια προϋπόθεση με την αρχική διαδικασία Bessemer, η οποία χρησιμοποιεί οξυγόνο για τη μείωση της περιεκτικότητας σε άνθρακα στο σίδηρο.
Σήμερα, παραγωγή χάλυβα χρησιμοποιεί ανακυκλωμένα υλικά καθώς και παραδοσιακές πρώτες ύλες, όπως σιδηρομετάλλευμα, άνθρακα και ασβεστόλιθο. Δύο διαδικασίες, η βασική παραγωγή χάλυβα οξυγόνου (BOS) και οι φούρνοι ηλεκτρικού τόξου (EAF), αντιπροσωπεύουν σχεδόν όλη την παραγωγή χάλυβα.
Η παραγωγή σιδήρου, το πρώτο βήμα στην κατασκευή χάλυβα, περιλαμβάνει τις πρώτες εισροές σιδηρομεταλλεύματος, οπτάνθρακα και ασβέστη που λιώνουν σε υψικαμίνους. Ο προκύπτον λειωμένος σίδηρος - επίσης αναφέρεται ως θερμό μέταλλο - εξακολουθεί να περιέχει 4-4,5% άνθρακα και άλλες ακαθαρσίες που το καθιστούν εύθραυστο.
Η πρωτογενής παραγωγή χάλυβα έχει δύο μεθόδους: BOS (Basic Oxygen Furnace) και τις πιο σύγχρονες μεθόδους EAF (Electric Arc Furnace). Η μέθοδος BOS προσθέτει ανακυκλωμένο παλιοσίδερο στο λιωμένο σίδερο σε μετατροπέα. Σε υψηλές θερμοκρασίες, το οξυγόνο διοχετεύεται μέσω του μετάλλου, το οποίο μειώνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα μεταξύ 0-1,5%.
Ωστόσο, η μέθοδος EAF τροφοδοτεί απορρίμματα από ανακυκλωμένο χάλυβα μέσω ηλεκτρικών τόξων υψηλής ισχύος (με θερμοκρασίες έως 1.650 βαθμούς Κελσίου) για να λιώσει το μέταλλο και να το μετατρέψει σε χάλυβα υψηλής ποιότητας.
Η δευτερογενής παραγωγή χάλυβα περιλαμβάνει την επεξεργασία του τετηγμένου χάλυβα που παράγεται τόσο από τις διαδρομές BOS όσο και από την EAF για να ρυθμιστεί η σύνθεση του χάλυβα. Αυτό γίνεται προσθέτοντας ή αφαιρώντας ορισμένα στοιχεία ή / και χειρισμό της θερμοκρασίας και του περιβάλλοντος παραγωγής. Ανάλογα με τους απαιτούμενους τύπους χάλυβα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθες δευτερεύουσες διαδικασίες παραγωγής χάλυβα:
- Ανακάτεμα
- Φούρνος κουτάλας
- Ένεση κουτάλας
- Απαερίωση
- CAS-OB (προσαρμογή της σύνθεσης με σφραγισμένη φυσαλίδα αργού με φυσήματα οξυγόνου)
Η συνεχής χύτευση βλέπει τον τετηγμένο χάλυβα να χυτεύεται σε ψυχρό καλούπι, προκαλώντας τη στερεοποίηση ενός λεπτού χάλυβα.Το νήμα του κελύφους αποσύρεται χρησιμοποιώντας καθοδηγημένους κυλίνδρους και μετά ψύχεται πλήρως και στερεοποιείται. Στη συνέχεια, το νήμα κόβεται ανάλογα με την εφαρμογή - πλάκες για επίπεδα προϊόντα (πλάκα και λωρίδα), άνθιση για τμήματα (δοκάρια), πρίσματα για μακρά προϊόντα (σύρματα) ή λεπτές λωρίδες.
Στην πρωτογενή διαμόρφωση, ο χάλυβας που χυτεύεται στη συνέχεια διαμορφώνεται σε διάφορα σχήματα, συχνά με θερμή έλαση, μια διαδικασία που εξαλείφει τα ελαττώματα χύτευσης και επιτυγχάνει το απαιτούμενο σχήμα και ποιότητα επιφάνειας. Τα προϊόντα θερμής έλασης χωρίζονται σε επίπεδα προϊόντα, προϊόντα μακράς διάρκειας, σωλήνες χωρίς συγκόλληση και ειδικά προϊόντα.
Τέλος, ήρθε η ώρα για την κατασκευή, την κατασκευή και το φινίρισμα. Οι τεχνικές δευτερεύουσας μορφής δίνουν στο χάλυβα το τελικό του σχήμα και ιδιότητες. Αυτές οι τεχνικές περιλαμβάνουν:
- Διαμόρφωση (ψυχρής έλασης), που γίνεται κάτω από το σημείο ανακρυστάλλωσης του μετάλλου, που σημαίνει ότι η μηχανική πίεση - όχι η θερμότητα - επηρεάζει την αλλαγή
- Μηχανική κατεργασία (διάτρηση)
- Συμμετοχή (συγκόλληση)
- Επίστρωση (γαλβανισμός)
- Θερμική επεξεργασία (σκλήρυνση)
- Επιφανειακή επεξεργασία (καρμπυρατέρ)