Oceľ je najpopulárnejším stavebným materiálom na svete kvôli svojej jedinečnej kombinácii trvanlivosti, spracovateľnosti a nákladov. Je to zliatina železa, ktorá obsahuje 0,2 - 2% uhlíka podľa hmotnosti.
Tvrdí to Svetová asociácia ocele, niektoré z najväčších krajín produkujúcich oceľ sú Čína, India, Japonsko a USA tvoria zhruba 50% tejto výroby. Medzi najväčších svetových výrobcov ocele patria ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation a HBIS Group.
Moderný proces výroby ocele
Metódy výroby oceľ od začiatku priemyselnej výroby na konci 19. storočia sa významne vyvinuli. Moderné metódy sú však stále založené na rovnakom predpoklade ako pôvodný Bessemerov proces, ktorý využíva kyslík na zníženie obsahu uhlíka v železe.
Dnes výroba ocele využíva recyklované materiály aj tradičné suroviny, ako je železná ruda, uhlie a vápenec. Prakticky na celú výrobu ocele sa podieľajú dva procesy, základná výroba kyslíkovej ocele (BOS) a elektrické oblúkové pece (EAF).
Výroba železa, prvý krok pri výrobe ocele, spočíva v surovom vstupe železnej rudy, koksu a vápna taveného vo vysokej peci. Výsledné roztavené železo - označované tiež ako horúci kov - stále obsahuje 4 - 4,5% uhlíka a ďalších nečistôt, ktoré ho robia krehkým.
Primárna výroba ocele má dve metódy: BOS (základná kyslíková pec) a modernejšie metódy EAF (elektrická oblúková pec). Metóda BOS pridáva do roztaveného železa v konvertore recyklovaný šrot. Pri vysokých teplotách je cez kov vháňaný kyslík, čo znižuje obsah uhlíka na 0 až 1,5%.
Metóda EAF však privádza recyklovaný oceľový šrot vysoko výkonnými elektrickými oblúkmi (s teplotami až do 1 650 stupňov Celzia), aby sa kov roztavil a premenil na vysoko kvalitnú oceľ.
Sekundárna výroba ocele spočíva v úprave roztavenej ocele vyrobenej z obidvoch trás BOS a EAF s cieľom upraviť zloženie ocele. To sa deje pridaním alebo odstránením určitých prvkov a / alebo manipuláciou s teplotou a výrobným prostredím. V závislosti od požadovaných druhov ocele je možné použiť nasledujúce procesy sekundárnej výroby ocele:
- Za stáleho miešania
- Panva pec
- Injekcia naberačky
- Odplynenie
- CAS-OB (úprava zloženia uzavretým prebublávaním argónom s fúkaním kyslíka)
Pri kontinuálnom liatí sa roztavená oceľ odlieva do chladenej formy, čo spôsobí stuhnutie tenkej oceľovej škrupiny.Prameň plášťa sa odťahuje pomocou vedených valcov, potom je úplne ochladený a stuhnutý. Ďalej sa prameň odreže v závislosti od aplikácie - dosky pre ploché výrobky (dosky a pásy), bloky pre profily (nosníky), predvalky pre dlhé výrobky (drôty) alebo tenké pásy.
Pri primárnom formovaní sa potom oceľ, ktorá sa odlieva, formuje do rôznych tvarov, často valcovaním za tepla, čo je proces, ktorý eliminuje chyby liatia a dosahuje požadovaný tvar a kvalitu povrchu. Výrobky valcované za tepla sa delia na ploché výrobky, dlhé výrobky, bezšvíkové rúry a špeciálne výrobky.
Konečne je čas na výrobu, výrobu a dokončenie. Sekundárne techniky tvárnenia dodávajú oceli konečný tvar a vlastnosti. Medzi tieto techniky patrí:
- Tvarovanie (valcovanie za studena), ktorá sa deje pod bodom rekryštalizácie kovu, čo znamená, že mechanické napätie - nie teplo - ovplyvňuje zmenu
- Obrábanie (vŕtanie)
- Spájanie (zváranie)
- Povrchová úprava (zinkovanie)
- Tepelné spracovanie (popúšťanie)
- Povrchová úprava (nauhličenie)