Staal is 's werelds meest populaire constructiemateriaal vanwege de unieke combinatie van duurzaamheid, verwerkbaarheid en kosten. Het is een ijzerlegering die 0,2-2% koolstof per gewicht bevat.
Volgens de World Steel Associationzijn enkele van de grootste staalproducerende landen China, India, Japan en de VS. China is goed voor ongeveer 50% van deze productie. De grootste staalproducenten ter wereld zijn onder meer ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation en HBIS Group.
Het moderne staalproductieproces
Methoden voor fabricage staal zijn aanzienlijk geëvolueerd sinds de industriële productie eind 19e eeuw begon. Moderne methoden zijn echter nog steeds gebaseerd op hetzelfde uitgangspunt als het oorspronkelijke Bessemer-proces, dat zuurstof gebruikt om het koolstofgehalte in ijzer te verlagen.
Vandaag, staalproductie maakt gebruik van gerecyclede materialen en traditionele grondstoffen, zoals ijzererts, steenkool en kalksteen. Twee processen, de productie van basiszuurstofstaal (BOS) en vlamboogovens (EAF), zijn goed voor vrijwel de gehele staalproductie.
Bij het maken van ijzer, de eerste stap bij het maken van staal, worden de ruwe grondstoffen van ijzererts, cokes en kalk in een hoogoven gesmolten. Het resulterende gesmolten ijzer - ook wel heet metaal genoemd - bevat nog steeds 4-4,5% koolstof en andere onzuiverheden die het bros maken.
Primaire staalproductie kent twee methoden: BOS (Basic Oxygen Furnace) en de modernere EAF (Electric Arc Furnace) -methoden. De BOS-methode voegt gerecycled schrootstaal toe aan het gesmolten ijzer in een converter. Bij hoge temperaturen wordt zuurstof door het metaal geblazen, waardoor het koolstofgehalte daalt tot tussen de 0-1,5%.
De EAF-methode voert gerecycled staalschroot echter door krachtige elektrische bogen (met temperaturen tot 1.650 graden Celsius) om het metaal te smelten en om te zetten in hoogwaardig staal.
Secundaire staalproductie omvat het behandelen van het gesmolten staal dat wordt geproduceerd via zowel BOS- als EAF-routes om de staalsamenstelling aan te passen. Dit gebeurt door bepaalde elementen toe te voegen of te verwijderen en / of de temperatuur en productieomgeving te manipuleren. Afhankelijk van de vereiste staalsoorten kunnen de volgende secundaire staalproductieprocessen worden gebruikt:
- Roeren
- Pollepel oven
- Pollepel injectie
- Ontgassen
- CAS-OB (aanpassing van de samenstelling door verzegeld argonborrelen met zuurstofblazen)
Bij continu gieten wordt het gesmolten staal in een gekoelde mal gegoten, waardoor een dunne stalen schaal stolt.De schelpstreng wordt teruggetrokken met behulp van geleide rollen, vervolgens is deze volledig gekoeld en gestold. Vervolgens wordt de streng afgesneden, afhankelijk van de toepassing: platen voor platte producten (plaat en strip), bloemen voor secties (balken), knuppels voor lange producten (draden) of dunne strips.
Bij het primaire vormen wordt het gegoten staal vervolgens in verschillende vormen gevormd, vaak door warmwalsen, een proces dat gietfouten elimineert en de vereiste vorm en oppervlaktekwaliteit bereikt. Warmgewalste producten worden onderverdeeld in platte producten, lange producten, naadloze buizen en speciale producten.
Eindelijk is het tijd voor productie, fabricage en afwerking. Secundaire vormtechnieken geven het staal zijn uiteindelijke vorm en eigendommen. Deze technieken zijn onder meer:
- Vormgeven (koudwalsen), wat wordt gedaan onder het herkristallisatiepunt van het metaal, wat betekent dat mechanische spanning - niet hitte - verandering beïnvloedt
- Machinale bewerking (boren)
- Samenvoegen (lassen)
- Coating (verzinken)
- Warmtebehandeling (temperen)
- Oppervlaktebehandeling (carboneren)