Den moderne stålproduksjonsprosessen

Fjerning av karbon fra jern skaper stål

Manuell stålarbeider

sdlgzps / Getty Images





Stål er verdens mest populære byggemateriale på grunn av sin unike kombinasjon av holdbarhet, bearbeidbarhet og pris. Det er en jernlegering som inneholder 0,2-2 vektprosent karbon.

Ifølge World Steel Association , noen av de største stålproduserende landene er Kina, India, Japan og USA Kina står for omtrent 50 % av denne produksjonen. Verdens største stålprodusenter inkluderer ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation og HBIS Group.



Den moderne stålproduksjonsprosessen

Metoder for produksjon stål har utviklet seg betydelig siden industriproduksjonen startet på slutten av 1800-tallet. Moderne metoder er imidlertid fortsatt basert på samme premiss som den originale Bessemer-prosessen, som bruker oksygen for å senke karboninnholdet i jern.

I dag, stålproduksjon bruker resirkulerte materialer så vel som tradisjonelle råvarer, som jernmalm, kull og kalkstein. To prosesser, grunnleggende oksygenstålproduksjon (BOS) og elektriske lysbueovner (EAF), står for praktisk talt all stålproduksjon.



Jernfremstilling, det første trinnet i å lage stål, innebærer at råmaterialene av jernmalm, koks og kalk smeltes i en masovn. Det resulterende smeltede jernet - også referert til som varmt metall - inneholder fortsatt 4-4,5 % karbon og andre urenheter som gjør det sprøtt.

Primær stålproduksjon har to metoder: BOS (Basic Oxygen Furnace) og de mer moderne EAF (Electric Arc Furnace) metodene. BOS-metoden tilfører resirkulert skrapstål til det smeltede jernet i en omformer. Ved høye temperaturer blåses oksygen gjennom metallet, noe som reduserer karboninnholdet til mellom 0-1,5 %.

EAF-metoden mater imidlertid resirkulert stålskrot gjennom elektriske lysbuer med høy effekt (med temperaturer på opptil 1650 grader Celsius) for å smelte metallet og omdanne det til stål av høy kvalitet.

Sekundær stålfremstilling innebærer å behandle det smeltede stålet produsert fra både BOS- og EAF-ruter for å justere stålsammensetningen. Dette gjøres ved å legge til eller fjerne visse elementer og/eller manipulere temperaturen og produksjonsmiljøet. Avhengig av hvilke typer stål som kreves, kan følgende sekundære stålfremstillingsprosesser brukes:



  • Omrøring
  • Øveovn
  • Injeksjon med øse
  • Avgassing
  • CAS-OB (sammensetningsjustering ved forseglet argonbobling med oksygenblåsing)

Kontinuerlig støping ser at det smeltede stålet støpes inn i en avkjølt form, noe som får et tynt stålskall til å størkne. Skallstrengen trekkes ut ved hjelp av guidede ruller, deretter er den helt avkjølt og størknet. Deretter kuttes tråden avhengig av bruken - plater for flate produkter (plate og stripe), blomster for seksjoner (bjelker), billets for lange produkter (tråder) eller tynne strimler.

Ved primærforming formes deretter stålet som støpes til ulike former, ofte ved varmvalsing, en prosess som eliminerer støpefeil og oppnår ønsket form og overflatekvalitet. Varmvalsede produkter er delt inn i flate produkter, lange produkter, sømløse rør og spesialprodukter.



Endelig er det tid for produksjon, fabrikasjon og etterbehandling. Sekundære formingsteknikker gir stålet sin endelige form og eiendommer . Disse teknikkene inkluderer:

  • Forming ( kaldrulling ), som gjøres under metallets rekrystalliseringspunkt, noe som betyr at mekanisk stress - ikke varme - påvirker endringen
  • Maskinering (boring)
  • Sammenføyning (sveising)
  • Belegg (galvanisering)
  • Varmebehandling (tempering)
  • Overflatebehandling (karburering)