Челик је најпопуларнији грађевински материјал на свету због своје јединствене комбинације издржљивости, обрадивости и трошкова. То је легура гвожђа која садржи 0,2-2 мас.% Угљеника.
Према Светском удружењу челика, неке од највећих земаља произвођача челика су Кина, Индија, Јапан, а САД Кина отприлике чини 50% ове производње. Највећи светски произвођачи челика укључују АрцелорМиттал, Цхина Баову Гроуп, Ниппон Стеел Цорпоратион и ХБИС Гроуп.
Савремени процес производње челика
Методе за производњу челика су значајно еволуирали од почетка индустријске производње крајем 19. века. Савремене методе се, међутим, и даље заснивају на истој премиси као и оригинални Бессемеров процес, који користи кисеоник за смањење садржаја угљеника у гвожђу.
Данас, производња челика користи рециклиране материјале као и традиционалне сировине, попут гвоздене руде, угља и кречњака. Два процеса, основна производња кисеоничког челика (БОС) и електролучне пећи (ЕАФ), чине готово сву производњу челика.
Израда гвожђа, први корак у производњи челика, укључује сирове улазе гвоздене руде, кокса и креча који се топе у високој пећи. Настало растопљено гвожђе - које се такође назива врућим металом - и даље садржи 4-4,5% угљеника и других нечистоћа због којих је ломљиво.
Примарна производња челика има две методе: БОС (основна кисеоничка пећ) и модерније методе ЕАФ (електрична електролучна пећ). БОС метода додаје рециклирани отпадни челик у растопљено гвожђе у претварачу. На високим температурама, кроз метал се дува кисеоник, што смањује садржај угљеника на између 0-1,5%.
ЕАФ метода, међутим, рециклирани отпад од челика доводи кроз електричне лукове велике снаге (са температурама до 1.650 степени Целзијуса) да би се метал растопио и претворио у висококвалитетни челик.
Секундарна производња челика укључује обраду растопљеног челика произведеног и на БОС и на ЕАФ рутама ради подешавања састава челика. То се постиже додавањем или уклањањем одређених елемената и / или манипулисањем температуром и производним окружењем. У зависности од потребних врста челика, могу се користити следећи секундарни поступци израде челика:
- Мешање
- Пећ за кутлаче
- Ињекција кутлачом
- Отплињавање
- ЦАС-ОБ (подешавање састава заптивањем мехурића аргона дувањем кисеоника)
Непрекидним ливењем се растопљени челик одлива у охлађени калуп, што доводи до очвршћавања танке челичне љуске.Прамен шкољке се повлачи вођеним ваљцима, а затим се потпуно охлади и учврсти. Затим се прамен исече у зависности од примене - плоче за равне производе (плоча и трака), цветање за секције (греде), гредице за дугачке производе (жице) или танке траке.
У примарном обликовању челик који се одлива затим се обликује у различите облике, често врућим ваљањем, поступком који елиминише недостатке у ливењу и постиже потребан облик и квалитет површине. Вруће ваљани производи се деле на равне производе, дуге производе, бешавне цеви и специјалне производе.
Коначно, време је за производњу, производњу и завршну обраду. Секундарне технике обликовања дају челику коначни облик и својства. Те технике укључују:
- Обликовање (хладно ваљање), која се врши испод тачке рекристализације метала, што значи да механички стрес - а не топлота - утиче на промене
- Обрада (бушење)
- Спајање (заваривање)
- Премаз (поцинковање)
- Термичка обрада (каљење)
- Обрада површине (карбурирање)