Hutnictwo
Stali

Rola stali w rozwoju przemysłu

W XIX wieku produkcja stali napędzała rewolucję przemysłową w Europie i Ameryce Północnej, wprowadzając stal niemal do każdego aspektu nowoczesnego życia. Obecnie na świecie produkuje się około 1,5 miliarda ton stali rocznie, co czyni ją jednym z najczęściej wykorzystywanych materiałów w przemyśle.

Skład chemiczny stali: węgiel i dodatki stopowe

Stal to głównie stop żelaza z węglem. Większość stali to tzw. stale węglowe, klasyfikowane według zawartości węgla:

• stal niskowęglowa - do 0,25% C

• stal średniowęglowa - od 0,25% do 0,75% C

• stal wysokowęglowa - od 0,75% do 1,5% C

Wzrost zawartości węgla zwiększa twardość i wytrzymałość stali, ale jednocześnie obniża jej plastyczność, czyniąc ją bardziej kruchą.

W celu modyfikacji właściwości mechanicznych i termicznych, do stali dodaje się pierwiastki stopowe - powstają wówczas stale stopowe. Przykładowo:

• mangan - zwiększa wytrzymałość

• wanad - poprawia odporność na zmęczenie materiału

• kobalt - wzmacnia właściwości w wysokich temperaturach

• nikiel i chrom - tworzą stal nierdzewną

Metody produkcji stali

Obecnie dominującą metodą wytwarzania stali jest proces w konwertorze tlenowym (BOF). Piec ten wyłożony jest materiałami ogniotrwałymi i zawiera roztopione żelazo, złom stalowy oraz topnik. Do komory wdmuchiwany jest czysty tlen, który podnosi temperaturę wewnętrzną i utlenia zanieczyszczenia. Proces ten pozwala usunąć około 90% zawartości węgla, uzyskując ciekłą stal wysokiej jakości, gotową do dalszej obróbki.

Piece łukowe (EAF)

Alternatywną metodą produkcji stali są elektryczne piece łukowe (EAF). Mogą one wykorzystywać wyłącznie złom stalowy lub jego kombinację z żelazem gąbczastym (DRI) bądź surówką hutniczą. Między dwoma elektrodami powstaje łuk elektryczny o mocy rzędu 35 milionów watów, który dostarcza energii do stopienia wsadu.

Piece EAF wymagają niższych nakładów inwestycyjnych oraz zużywają mniej energii w porównaniu z konwertorami tlenowymi, co czyni je elastycznym i efektywnym rozwiązaniem w wielu zakładach hutniczych.