Šiuolaikinis plieno gamybos procesas

Pašalinus anglį iš geležies susidaro plienas

sdlgzps / Getty Images

Plienas yra populiariausia pasaulyje statybinė medžiaga dėl unikalaus ilgaamžiškumo, darbingumo ir kainos derinio. Tai geležies lydinys, kuriame yra 0,2–2% anglies masės.

Pasak Pasaulio plieno asociacijos , kai kurios iš didžiausių plieną gaminančių šalių yra Kinija, Indija, Japonija, o JAV Kinija pagamina maždaug 50 % šios produkcijos. Tarp didžiausių pasaulyje plieno gamintojų yra „ArcelorMittal“, „China Baowu Group“, „Nippon Steel Corporation“ ir „HBIS Group“.

Šiuolaikinis plieno gamybos procesas

Gamybos metodai plieno labai pasikeitė, nes XIX amžiaus pabaigoje prasidėjo pramoninė gamyba. Tačiau šiuolaikiniai metodai vis dar grindžiami ta pačia prielaida kaip ir originalus Bessemer procesas, kuris naudoja deguonį, kad sumažintų anglies kiekį geležyje.

Šiandien plieno gamyba naudoja perdirbtas medžiagas ir tradicines žaliavas, tokias kaip geležies rūda, anglis ir kalkakmenis. Du procesai – pagrindinė deguonies plieno gamyba (BOS) ir elektrinės lankinės krosnys (EAF) – sudaro beveik visą plieno gamybą.

Geležies gamyba, pirmasis plieno gamybos žingsnis, apima neapdorotą geležies rūdą, koksą ir kalkes, išlydomas aukštakrosnyje. Gautoje išlydytoje geležyje, dar vadinamoje karštu metalu, vis dar yra 4–4,5% anglies ir kitų priemaišų, dėl kurių ji trapi.

Pirminė plieno gamyba turi du metodus: BOS (bazinė deguonies krosnis) ir modernesni EAF (elektrinės lankinės krosnies) metodai. BOS metodas prideda perdirbto plieno laužo į išlydytą geležį keitiklyje. Aukštoje temperatūroje per metalą pučiamas deguonis, todėl anglies kiekis sumažėja iki 0–1,5%.

Tačiau taikant EAF metodą perdirbtas plieno laužas tiekiamas per didelės galios elektros lankus (kurių temperatūra siekia iki 1650 laipsnių Celsijaus), kad metalas ištirptų ir paverčiamas aukštos kokybės plienu.

Antrinė plieno gamyba apima išlydyto plieno, pagaminto tiek BOS, tiek EAF, apdorojimą, kad būtų galima pakoreguoti plieno sudėtį. Tai atliekama pridedant arba pašalinant tam tikrus elementus ir (arba) manipuliuojant temperatūra ir gamybos aplinka. Priklausomai nuo reikalingo plieno rūšių, gali būti naudojami šie antriniai plieno gamybos procesai:

• Maišant
• Kaušinė krosnis
• Injekcinis kaušelis
• Degazavimas
• CAS-OB (sudėties reguliavimas uždaro argono burbuliavimu ir deguonies pūtimu)

Nepertraukiamo liejimo metu išlydytas plienas įliejamas į atvėsusią formą, todėl plonas plieninis apvalkalas sukietėja. Apvalkalo sruogelė ištraukiama naudojant valdomus ritinius, tada ji visiškai atšaldoma ir sukietėja. Toliau sruogelė nupjaunama priklausomai nuo panaudojimo – plokščių gaminių plokštės (plokštės ir juostelės), sijos (sijos), ruošiniai ilgiems gaminiams (laidai) arba plonos juostelės.

Pirminio formavimo metu iš liejamo plieno formuojamos įvairios formos, dažnai karšto valcavimo būdu, o tai pašalina liejimo defektus ir pasiekia reikiamą formą bei paviršiaus kokybę. Karšto valcavimo gaminiai skirstomi į plokščius gaminius, ilgus gaminius, besiūlius vamzdžius ir specialius gaminius.

Pagaliau atėjo laikas gamybai, gamybai ir apdailai. Antrinio formavimo būdai suteikia plienui galutinę formą ir savybių . Šie metodai apima:

• Formuojant ( šaltas valcavimas ), kuris atliekamas žemiau metalo rekristalizacijos taško, o tai reiškia, kad mechaninis įtempis, o ne šiluma, veikia pokyčius
• Mechaninis apdirbimas (gręžimas)
• Sujungimas (suvirinimas)
• Dengimas (cinkavimas)
• Terminis apdorojimas (grūdinimas)
• Paviršiaus apdorojimas (karbonizavimas)