Od rudy k výrobě uhlíkové oceli
Víte, jak se vyrábí uhlíková ocel (musí mít obsah uhlíku do 2, 1 %)? Pojďte s námi společně poodhalit tento tajuplný proces. Pro lepší přehlednost si ho rozdělíme na 4 části.
Zpracování
Hornina obsahující železnou rudu se rozdrtí a extrahuje se za pomoci magnetických válečků. Vzniklá jemnozrnná železná ruda se zpracovává dále na hrubozrnné hrudky pro použití ve vysoké peci. Uhlí se vyčistí z nečistot v koksárenské peci (vzniká skoro čistá forma uhlíku. Nyní je směs železné rudy a uhlí
Proces výroby oceli začíná zpracováním železné rudy. Hornina obsahující železnou rudu je rozdrcena a ruda je extrahována pomocí magnetických válečků. Jemnozrnná železná ruda se zpracovává na hrubozrnné hrudky pro použití ve vysoké peci. Uhlí je vyčištěno z nečistot v koksárenské peci, čímž vzniká téměř čistá forma uhlíku. Směs železné rudy a uhlí se potom zahřívá ve vysoké peci za vzniku roztaveného železa nebo surového železa, z něhož se vyrábí ocel.
Tavení
Za pomoci vysoké peci s extrémně vysokými teplotami (cca 1500 stupňů Celsia) se z předzpracované rudy vyrábí nejdříve surové železo. Do horní části pece se dávají samostatné vrstvy koksu a rudy. Ve spodní částí pece se horkým vzduchem a práškovým uhlím (obohaceným o kyslík) přivádějí průtokové kanály.
Díky kyslíku ve vzduchu, a kyslíku obohaceném ze spodní části pece, se uhlík v koksu a práškové uhlí spaluje, a to vede k produkci oxidu uhelnatého (CO). Ten poté náležitě „transformuje“ rudu do tekutého surového železa a odpadních produktů (forma tekuté strusky). To vše se hromadí v dolní části pece v krbu. Tavením se z ocele dostává pryč oxid křemičitý, fosfor a síra. Prvky, které by jinak ocel oslabovali.
Je zajímavé, že odpadní produkty se také dále zpracovávají, a to jako např. suroviny pro cement. I plyn CO se může recyklovat jako palivo.
Rafinace
Nyní máme základ – surové železo z pece. To ale v této fázi obsahuje abnormálně velké množství uhlíku, což způsobuje větší křehkost a železo není možné nyní dále svařovat nebo kovat. Proto se do čerstvě vytaveného železa ihned přidává kyslík, aby se oxid uhličitý odstranil.
Celá tato operace se provádí v hruškově reakční nádobě (konvertor).
Tekutá ocel, kde nyní začali nežádoucí prvky vzájemně oxidovat, se začíná čistit. Po vyčištění se ocel nalije do distribuční nádoby, ze které proudí do předpřipravených forem, kde se ochlazuje a tuhne.
Válcování
Ztuhlé ocelové plechy se nyní válcují (cca 900 stupňů Celsia) do různých tlouštěk. Po válcování se materiál začíná natáčet kolem kotouče do cívky. Ty se následně rozvinou tak, aby z nich mohlo být vyrobeno potrubí.
Ještě je třeba zmínit, že v některých případech se po tepelném válcování provádí i válcování za studena. Proč? Jedná se o extra ošetření navíc, které činí ocel daleko hladší, silnější a mnohem tenčí? Jak to? List válcovaný za tepla má tloušťku nejméně 1, 5 mm, zatímco válcovaný za studena může mít i 0, 1 mm.
Jedinou nevýhodou válcování za studena je fakt, že povrch materiálu je daleko náchylnější ke korozi.
Alchymické hrátky s kovy
Různé kovy vytvářejí různé vlastnosti kovů. Např. přidání 10 až 30 % chromu začne vytvářet nerezovou ocel (psali jsme o ní už i samostatný blogový článek, podívejte se), která je velmi odolná proti korozi, nebo např. přidání chromu a molybdenu vytvoří chrom-moly ocel, která je zase silná a lehká.