การผลิตเหล็กเกี่ยวข้องกับการกำจัดคาร์บอนจากเหล็ก
ตามข้อมูลจาก World Steel Association ประเทศผู้ผลิตเหล็กรายใหญ่ที่สุดของประเทศจีนญี่ปุ่นสหรัฐอเมริกาและอินเดีย จีนมีสัดส่วนประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตนี้
ผู้ผลิตเหล็กที่ใหญ่ที่สุดในโลก ได้แก่ ArcelorMittal, Hebei Steel Group, Baosteel, POSCO และ Nippon Steel
กระบวนการผลิตเหล็กที่ทันสมัย
วิธีการในการผลิตเหล็กมีการพัฒนาไปอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการผลิตภาคอุตสาหกรรมเริ่มขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 อย่างไรก็ตามวิธีการสมัยใหม่ยังคงยึดตามหลักการเดิมเช่นกระบวนการ Bessemer เดิมซึ่งใช้ออกซิเจนเพื่อลดปริมาณคาร์บอนในเหล็ก
วันนี้การผลิตเหล็กใช้วัสดุรีไซเคิลรวมทั้งวัตถุดิบดั้งเดิมเช่นแร่เหล็กถ่านหินและหินปูน สองขั้นตอนการผลิตเหล็กกล้าออกซิเจนขั้นพื้นฐาน (BOS) และเตาหลอมแบบไฟฟ้า (EAF) มีส่วนสำคัญต่อการผลิตเหล็กทั้งหมด
การผลิตเหล็กสมัยใหม่สามารถแบ่งออกได้เป็น 6 ขั้นตอน:
การทำ Ironmaking ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกเกี่ยวข้องกับการป้อนวัตถุดิบของแร่เหล็กโค้กและปูนขาวที่ละลายในเตาหลอม เหล็กหลอมที่หลอมละลายซึ่งเรียกว่าโลหะร้อนยังคงมีคาร์บอน 4 ถึง 4.5 เปอร์เซ็นต์และสิ่งสกปรกอื่น ๆ ที่ทำให้มันเปราะ
การผลิตเหล็กขั้นต้นมีสองวิธีหลักคือ BOS (Basic Oxygen Furnace) และวิธีการ EAF (Electric Arc Furnace) ที่ทันสมัยขึ้น
วิธีการของ BOS เพิ่มเศษเหล็กที่นำกลับมาใช้กับเหล็กหลอมในตัวแปลง
ที่อุณหภูมิสูงจะมีการเป่าออกซิเจนผ่านโลหะซึ่งจะช่วยลดปริมาณคาร์บอนลงระหว่าง 0 ถึง 1.5 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตามวิธีการของ EAF ช่วยให้เศษอาหารเหล็กรีไซเคิลกลับมาใช้ลวดไฟฟ้าพลังงานสูง (อุณหภูมิสูงถึง 1650 องศาเซลเซียส) เพื่อหลอมโลหะและเปลี่ยนเป็นเหล็กที่มีคุณภาพสูง
การผลิตเหล็กขั้นที่สองเกี่ยวข้องกับการรักษาเหล็กหลอมที่ผลิตจากทั้ง BOS และ EAF เพื่อปรับองค์ประกอบของเหล็ก นี้จะกระทำโดยการเพิ่มหรือลบองค์ประกอบบางอย่างและ / หรือการจัดการกับอุณหภูมิและสภาพแวดล้อมการผลิต ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเหล็กที่ต้องการสามารถใช้กระบวนการผลิตเหล็กขั้นทุติยต่อไปนี้ได้:
- กวน
- เตาหลอม
- ทัพพีฉีด
- degassing
- CAS-OB (การปรับองค์ประกอบด้วย argon bubbling ที่ปิดผนึกด้วยการเป่าออกซิเจน)
หล่อต่อเนื่องเห็นเหล็กหล่อหลอมในแม่พิมพ์ที่เย็นทำให้เปลือกเหล็กบาง ๆ แข็งตัว เส้นใยเปลือกหอยถูกถอนออกโดยใช้ม้วนนำทางและให้ความเย็นและแข็งตัวเต็มที่ เส้นใยถูกตัดตามความยาวที่ต้องการขึ้นอยู่กับการใช้งาน แผ่นสำหรับผลิตภัณฑ์แบน (แผ่นและแถบ) บุปผาสำหรับส่วน (คาน), billets สำหรับผลิตภัณฑ์ยาว (สาย) หรือแถบบาง
ในการขึ้นรูปเบื้องต้นเหล็กที่หล่อจะถูกสร้างเป็นรูปทรงต่างๆโดยการรีดร้อนกระบวนการที่ช่วยขจัดข้อบกพร่องและทำให้ได้รูปร่างและคุณภาพของผิวที่ต้องการ ผลิตภัณฑ์รีดร้อนแบ่งเป็นผลิตภัณฑ์ประเภทแบนผลิตภัณฑ์ยาวหลอดไม่มีตะเข็บและผลิตภัณฑ์พิเศษ
ในที่สุดก็ถึงเวลาสำหรับการผลิตการประดิษฐ์และการตกแต่ง
เทคนิคการขึ้นรูปรองทำให้เหล็กมีรูปร่างและคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เทคนิคเหล่านี้รวมถึง:
- Shaping (รีดเย็น)
- การกลึง (เจาะ)
- การเข้าร่วม (เชื่อม)
- เคลือบ (ชุบสังกะสี)
- การอบร้อน (อุ่น)
- การรักษาพื้นผิว (carburizing)