Teräs on maailman suosituin rakennusmateriaali kestävyyden, työstettävyyden ja kustannusten ainutlaatuisen yhdistelmän vuoksi. Se on rautaseos, joka sisältää 0,2-2 painoprosenttia hiiltä.
World Steel Associationin mukaan, jotkut suurimmista teräksen tuottajamaista ovat Kiina, Intia, Japani ja Yhdysvallat. Kiinan osuus tästä tuotannosta on noin 50%. Maailman suurimpia terästuottajia ovat ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation ja HBIS Group.
Moderni teräksen tuotantoprosessi
Valmistusmenetelmät teräs ovat kehittyneet merkittävästi sen jälkeen kun teollisuustuotanto alkoi 1800-luvun lopulla. Nykyaikaiset menetelmät perustuvat kuitenkin edelleen samaan lähtökohtaan kuin alkuperäinen Bessemer-prosessi, joka käyttää happea vähentämään raudan hiilipitoisuutta.
Tänään, teräksen tuotanto hyödyntää kierrätettyjä materiaaleja sekä perinteisiä raaka-aineita, kuten rautamalmia, kivihiiltä ja kalkkikiveä. Kaksi prosessia, perushappiteräksen valmistus (BOS) ja valokaariuunit (EAF), vastaavat käytännössä kaikesta terästuotannosta.
Raudanvalmistus, ensimmäinen askel teräksen valmistuksessa, käsittää rautamalmin, koksin ja kalkin raakapanokset sulattamalla masuunissa. Tuloksena oleva sula rauta - jota kutsutaan myös kuumaksi metalliksi - sisältää edelleen 4-4,5% hiiltä ja muita epäpuhtauksia, jotka tekevät siitä hauraan.
Ensisijaisella teräksenvalmistuksella on kaksi menetelmää: BOS (Basic Oxygen Furnace) ja nykyaikaisemmat EAF (Electric Arc Furnace) -menetelmät. BOS-menetelmä lisää kierrätettyä teräsromaa sulaan rautaan muuntimessa. Korkeissa lämpötiloissa metallin läpi puhalletaan happea, mikä vähentää hiilipitoisuuden 0-1,5 prosenttiin.
EAF-menetelmä ruokkii kuitenkin kierrätettyä teräsromua suuritehoisten sähkökaarien läpi (jopa 1650 celsiusasteen lämpötiloihin) metallin sulattamiseksi ja muuntamiseksi korkealaatuiseksi teräkseksi.
Toissijainen teräksen valmistus käsittää sekä BOS- että EAF-reiteistä tuotetun sulan teräksen teräksen koostumuksen säätämiseksi. Tämä tapahtuu lisäämällä tai poistamalla tiettyjä elementtejä ja / tai manipuloimalla lämpötilaa ja tuotantoympäristöä. Tarvittavista terästyypeistä riippuen voidaan käyttää seuraavia sekundäärisiä teräksenvalmistusmenetelmiä:
- Sekoitetaan
- Kauhan uuni
- Kauhan injektio
- Kaasunpoisto
- CAS-OB (koostumuksen säätö suljetulla argonilla, joka kuplii happipuhalluksella)
Jatkuvassa valussa sulaa terästä valetaan jäähdytettyyn muottiin, jolloin ohut teräskuori jähmettyy.Kuorinauha vedetään pois ohjattujen telojen avulla, sitten se jäähdytetään kokonaan ja jähmettyy. Seuraavaksi nauha leikataan sovelluksesta riippuen - levyt tasaisille tuotteille (levy ja nauha), kukkii osille (palkit), aihiot pitkille tuotteille (johdot) tai ohuille nauhoille.
Ensisijaisessa muovauksessa valettu teräs muovataan sitten eri muotoisiksi, usein kuumavalssaamalla, prosessi, joka eliminoi valuviat ja saavuttaa vaaditun muodon ja pinnan laadun. Kuumavalssatut tuotteet on jaettu tasaisiksi tuotteiksi, pitkiksi tuotteiksi, saumattomiksi putkiksi ja erikoistuotteiksi.
Lopuksi on aika valmistaa, valmistaa ja viimeistellä. Sekundäärimuodostustekniikat antavat teräkselle lopullisen muodon ja ominaisuudet. Näitä tekniikoita ovat:
- Muotoilu (kylmävalssaus), joka tapahtuu metallin uudelleenkiteytymispisteen alapuolella, mikä tarkoittaa mekaanista rasitusta - ei lämpöä - vaikuttaa muutokseen
- Koneistus (poraus)
- Liittyminen (hitsaus)
- Pinnoitus (sinkitys)
- Lämpökäsittely (karkaisu)
- Pintakäsittely (carburizing)