Željezo je najpopularniji svjetski građevinski materijal zbog svoje jedinstvene kombinacije trajnosti, obradivosti i cijene. To je slitina željeza koja sadrži 0,2-2% ugljika u težini.
Prema Svjetskom udruženju čelika, neke od najvećih zemalja proizvođača čelika su Kina, Indija, Japan, a SAD Kina čini oko 50% ove proizvodnje. Najveći svjetski proizvođači čelika uključuju ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation i HBIS Group.
Suvremeni proces proizvodnje čelika
Metode proizvodnje željezo znatno su se razvile od početka industrijske proizvodnje krajem 19. stoljeća. Suvremene metode, međutim, i dalje se temelje na istoj premisi kao i izvorni Bessemerov postupak, koji koristi kisik za smanjenje sadržaja ugljika u željezu.
Danas, proizvodnja čelika koristi reciklirane materijale kao i tradicionalne sirovine, poput željezne rude, ugljena i vapnenca. Dva procesa, osnovna proizvodnja kisikovog čelika (BOS) i elektrolučne peći (EAF), čine gotovo svu proizvodnju čelika.
Proizvodnja željeza, prvi korak u izradi čelika, uključuje sirove ulaze željezne rude, koksa i vapna koji se tope u visokoj peći. Rezultirajuće rastaljeno željezo - koje se nazivaju i vrućim metalima - još uvijek sadrži 4-4,5% ugljika i drugih nečistoća koje ga čine lomljivim.
Primarna proizvodnja čelika ima dvije metode: BOS (osnovna kiseonička peć) i modernije metode EAF (elektrolučna peć). BOS metoda dodaje reciklirani otpadni čelik u rastopljeno željezo u pretvaraču. Pri visokim temperaturama kroz metal se puše kisik, što smanjuje sadržaj ugljika na između 0-1,5%.
EAF metoda, međutim, reciklirani otpad od čelika dovodi kroz električne lukove velike snage (s temperaturama do 1.650 Celzijevih stupnjeva) da se metal rastopi i pretvori u visokokvalitetni čelik.
Sekundarna proizvodnja čelika uključuje obradu rastaljenog čelika proizvedenog i na BOS i na EAF rutama radi podešavanja sastava čelika. To se postiže dodavanjem ili uklanjanjem određenih elemenata i / ili manipulacijom temperature i proizvodnog okruženja. Ovisno o potrebnim vrstama čelika, mogu se koristiti sljedeći sekundarni postupci izrade čelika:
- Miješajući
- Peć za kutlače
- Injekcija kutlačom
- Otplinjavanje
- CAS-OB (podešavanje sastava zatvorenim mjehurićima argona puhanjem kisika)
Kontinuiranim lijevanjem vidi se da se rastaljeni čelik lijeva u ohlađeni kalup, što uzrokuje skrućivanje tanke čelične ljuske.Pramen ljuske povlači se vođenim valjcima, a zatim se potpuno ohladi i skrutne. Zatim se pramen reže ovisno o primjeni - ploče za ravne proizvode (ploča i traka), cvjetovi za dijelove (grede), gredice za duge proizvode (žice) ili tanke trake.
U primarnom oblikovanju čelik koji se lijeva zatim se oblikuje u različite oblike, često vrućim valjanjem, postupkom koji uklanja nedostatke lijevanja i postiže potrebnu formu i kvalitetu površine. Vruće valjani proizvodi dijele se na ravne proizvode, duge proizvode, bešavne cijevi i specijalne proizvode.
Napokon, vrijeme je za proizvodnju, izradu i doradu. Sekundarne tehnike oblikovanja daju čeliku konačni oblik i Svojstva. Te tehnike uključuju:
- Oblikovanje (hladno valjanje), koja se izvodi ispod točke rekristalizacije metala, što znači da mehaničko naprezanje - a ne toplina - utječe na promjene
- Obrada (bušenje)
- Spajanje (zavarivanje)
- Premaz (pocinčavanje)
- Toplinska obrada (kaljenje)
- Obrada površine (karburalizacija)