Βήματα στη Σύγχρονη Χαλυβουργική Διαδικασία

Ο χάλυβας είναι το πιο δημοφιλές υλικό κατασκευής παγκοσμίως λόγω του μοναδικού συνδυασμού αντοχής, λειτουργικότητας και κόστους. Είναι κράμα σιδήρου που περιέχει μεταξύ 0,2 και 2% άνθρακα κατά βάρος.

Σύμφωνα με την Παγκόσμια Ομοσπονδία Χάλυβα, μερικές από τις μεγαλύτερες χώρες παραγωγής χάλυβα είναι η Κίνα, η Ιαπωνία, οι ΗΠΑ και η Ινδία. Η Κίνα αντιπροσωπεύει περίπου το 50% αυτής της παραγωγής.

Οι μεγαλύτεροι παραγωγοί χάλυβα παγκοσμίως περιλαμβάνουν τις εταιρείες ArcelorMittal, Hebei Steel Group, Baosteel, POSCO και Nippon Steel.

Η σύγχρονη διαδικασία παραγωγής χάλυβα

Οι μέθοδοι κατασκευής χάλυβα έχουν εξελιχθεί σημαντικά από τότε που άρχισε η βιομηχανική παραγωγή στα τέλη του 19ου αιώνα. Οι σύγχρονες μέθοδοι εξακολουθούν να βασίζονται στην ίδια προϋπόθεση με την αρχική διαδικασία Bessemer, η οποία χρησιμοποιεί οξυγόνο για να μειώσει την περιεκτικότητα σε άνθρακα στον σίδηρο.

Σήμερα, η παραγωγή χάλυβα χρησιμοποιεί ανακυκλωμένα υλικά καθώς και παραδοσιακές πρώτες ύλες, όπως σιδηρομετάλλευμα, άνθρακα και ασβεστόλιθο. Δύο διαδικασίες, η βασική οξυγόνωση οξυγόνου (BOS) και οι ηλεκτρικοί κλίβανοι τόξου (EAF), αντιπροσωπεύουν σχεδόν όλη την παραγωγή χάλυβα.

Η σύγχρονη χαλυβουργία μπορεί να αναλυθεί σε έξι βήματα:

Η παραγωγή σιδήρου, η οποία αποτελεί το πρώτο βήμα, περιλαμβάνει τις πρώτες εισροές σιδηρομεταλλεύματος, οπτάνθρακα και ασβέστου που τήκονται σε υψικαμίνους. Ο προκύπτων τετηγμένος σίδηρος, επίσης αναφερόμενος ως θερμό μέταλλο, περιέχει ακόμα άνθρακα 4 έως 4,5% και άλλες ακαθαρσίες που το κάνουν εύθραυστο.

Η πρωτογενής παραγωγή χάλυβα έχει δύο κύριες μεθόδους: BOS (βασικό φούρνο οξυγόνου) και τις πιο σύγχρονες μεθόδους EAF (Electric Arc Furnace). Οι μέθοδοι BOS προσθέτουν ανακυκλωμένο χαλύβδινο απόβλητο στον τετηγμένο σίδηρο σε μετατροπέα.

Σε υψηλές θερμοκρασίες, διοχετεύεται οξυγόνο μέσω του μετάλλου, γεγονός που μειώνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα μεταξύ 0 και 1,5%. Οι μέθοδοι EAF, ωστόσο, τροφοδοτούν τα ανακυκλωμένα χαλυβουργεία με τη χρήση ηλεκτρικών τόξων υψηλής ισχύος (θερμοκρασίες έως 1650 C) για να λιώσει το μέταλλο και να το μετατρέψει σε χάλυβα υψηλής ποιότητας.

Η δευτερογενής χαλυβουργία περιλαμβάνει την κατεργασία του τετηγμένου χάλυβα που παράγεται τόσο από τις διαδρομές BOS όσο και από τον EAF για τη ρύθμιση της σύνθεσης του χάλυβα. Αυτό γίνεται προσθέτοντας ή αφαιρώντας ορισμένα στοιχεία ή / και χειριζόμενοι το περιβάλλον θερμοκρασίας και παραγωγής. Ανάλογα με τους απαιτούμενους τύπους χάλυβα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθες δευτερογενείς διαδικασίες παραγωγής χάλυβα:

• Ανακάτεμα
• Φούρνος κάδων
• Έγχυση κάδου
• Απαέρωση
• CAS-OB (ρύθμιση της σύνθεσης με σφραγισμένο αργόν με διοχέτευση οξυγόνου)

Η συνεχής χύτευση βλέπει το τετηγμένο χυτοπρεσαριστό χάλυβα σε ένα ψυχρό καλούπι που προκαλεί στερεοποίηση ενός λεπτού χαλύβδινου περιβλήματος Ο κλώνος του κελύφους αποσύρεται χρησιμοποιώντας κυλίνδρους καθοδηγούμενους και ψύχεται πλήρως και στερεοποιείται. Ο κλώνος κόβεται στα επιθυμητά μήκη ανάλογα με την εφαρμογή. πλάκες για πλατέα προϊόντα (πλάκες και λωρίδες), ανθούρια για τομές (δοκοί), πρίσματα για μακρά προϊόντα (σύρματα) ή λεπτές λωρίδες.

Στην αρχική διαμόρφωση, ο χάλυβας που χυτεύεται στη συνέχεια σχηματίζεται σε διάφορα σχήματα, συχνά με θερμή έλαση, μια διαδικασία που εξαλείφει τα χυτά ελαττώματα και επιτυγχάνει το απαιτούμενο σχήμα και την ποιότητα της επιφάνειας. Τα προϊόντα θερμής έλασης χωρίζονται σε πλατέα προϊόντα, μακρά προϊόντα, σωλήνες χωρίς ραφή και προϊόντα ειδικών προϊόντων.

Τέλος, ήρθε η ώρα για κατασκευή, κατασκευή και φινίρισμα. Οι τεχνικές δευτερογενούς διαμόρφωσης δίνουν στον χάλυβα το τελικό σχήμα και τις ιδιότητες του. Αυτές οι τεχνικές περιλαμβάνουν:

• Σχηματισμός (ψυχρή έλαση)
• Μηχανουργεία (γεωτρήσεις)
• Σύνδεση (συγκόλληση)
• Επίστρωση (γαλβανισμός)
• Θερμική επεξεργασία (σκλήρυνση)
• Επεξεργασία επιφανειών (θρυμματισμός)