Ocel je nejoblíbenějším stavebním materiálem na světě díky své jedinečné kombinaci trvanlivosti, zpracovatelnosti a nákladů. Je to slitina železa, která obsahuje 0,2-2% hmotnostních uhlíku.
Podle Světové ocelářské asociace, některé z největších zemí vyrábějících ocel jsou Čína, Indie, Japonsko a USA tvoří zhruba 50% této produkce. Mezi největší světové výrobce oceli patří ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation a HBIS Group.
Moderní proces výroby oceli
Způsoby výroby ocel od začátku průmyslové výroby na konci 19. století se významně vyvinuly. Moderní metody však stále vycházejí ze stejného předpokladu jako původní Bessemerův proces, při kterém se ke snížení obsahu uhlíku v železě používá kyslík.
Dnes, výroba oceli využívá recyklované materiály i tradiční suroviny, jako je železná ruda, uhlí a vápenec. Téměř veškerou výrobu oceli tvoří dva procesy, základní výroba kyslíkové oceli (BOS) a elektrické obloukové pece (EAF).
Výroba železa, první krok při výrobě oceli, zahrnuje surové vstupy železné rudy, koksu a vápna, které se taví ve vysoké peci. Výsledné roztavené železo - označované také jako horký kov - stále obsahuje 4–4,5% uhlíku a dalších nečistot, díky nimž je křehké.
Výroba primární oceli má dvě metody: BOS (Basic Oxygen Furnace) a modernější metody EAF (Electric Arc Furnace). Metoda BOS přidává do roztaveného železa v konvertoru recyklovaný šrot. Při vysokých teplotách je kovem vháněn kyslík, což snižuje obsah uhlíku na 0 až 1,5%.
Metoda EAF však přivádí recyklovaný ocelový šrot vysoce výkonnými elektrickými oblouky (s teplotami až 1650 stupňů Celsia), aby roztavil kov a přeměnil ho na vysoce kvalitní ocel.
Sekundární výroba oceli zahrnuje úpravu roztavené oceli vyrobené z obou BOS a EAF tras za účelem úpravy složení oceli. To se provádí přidáním nebo odebráním určitých prvků a / nebo manipulací s teplotou a výrobním prostředím. V závislosti na požadovaných druzích oceli lze použít následující procesy sekundární výroby oceli:
- Míchání
- Pánvová pec
- Injekce pánve
- Odplyňování
- CAS-OB (úprava složení utěsněným probubláváním argonu s vháněním kyslíku)
Kontinuálním litím se roztavená ocel odlévá do chlazené formy, což způsobí ztuhnutí tenkého ocelového pláště.Provazec pláště se odtahuje pomocí naváděných válců, poté je plně ochlazen a ztuhl. Dále se pramen odřízne v závislosti na aplikaci - desky pro ploché výrobky (desky a pásy), bloky pro řezy (nosníky), sochory pro dlouhé výrobky (dráty) nebo tenké pásky.
Při primárním tváření se ocel, která se odlévá, formuje do různých tvarů, často válcováním za tepla, což je proces, který eliminuje vady odlitku a dosahuje požadovaného tvaru a kvality povrchu. Výrobky válcované za tepla se dělí na ploché výrobky, dlouhé výrobky, bezešvé trubky a speciální výrobky.
Konečně je čas na výrobu, výrobu a dokončení. Sekundární tvářecí techniky dodávají oceli konečný tvar a vlastnosti. Mezi tyto techniky patří:
- Tvarování (válcování za studena), který se provádí pod bodem rekrystalizace kovu, což znamená, že mechanické napětí - ne teplo - ovlivňuje změnu
- Obrábění (vrtání)
- Spojování (svařování)
- Povlakování (zinkování)
- Tepelné zpracování (popouštění)
- Povrchová úprava (nauhličování)