Acciaio è il materiale da costruzione più popolare al mondo grazie alla sua combinazione unica di durata, lavorabilità e costo. È una lega di ferro che contiene lo 0,2-2% di carbonio in peso.
Secondo la World Steel Association, alcuni dei maggiori paesi produttori di acciaio sono Cina, India, Giappone e Stati Uniti La Cina rappresenta circa il 50% di questa produzione. I maggiori produttori mondiali di acciaio includono ArcelorMittal, China Baowu Group, Nippon Steel Corporation e HBIS Group.
Il moderno processo di produzione dell'acciaio
Metodi di produzione acciaio si sono evolute in modo significativo dall'inizio della produzione industriale alla fine del XIX secolo. I metodi moderni, tuttavia, si basano ancora sulla stessa premessa del processo Bessemer originale, che utilizza l'ossigeno per abbassare il contenuto di carbonio nel ferro.
Oggi, produzione di acciaio fa uso di materiali riciclati e materie prime tradizionali, come il minerale di ferro, il carbone e il calcare. Due processi, la produzione di acciaio all'ossigeno di base (BOS) e i forni ad arco elettrico (EAF), rappresentano praticamente tutta la produzione di acciaio.
La produzione del ferro, il primo passo nella produzione dell'acciaio, prevede la fusione degli input grezzi di minerale di ferro, coke e calce in un altoforno. Il ferro fuso risultante, noto anche come metallo caldo, contiene ancora il 4-4,5% di carbonio e altre impurità che lo rendono fragile.
La produzione di acciaio primario ha due metodi: BOS (Basic Oxygen Furnace) e i più moderni metodi EAF (Electric Arc Furnace). Il metodo BOS aggiunge rottami di acciaio riciclato al ferro fuso in un convertitore. Ad alte temperature, l'ossigeno viene soffiato attraverso il metallo, il che riduce il contenuto di carbonio tra lo 0-1,5%.
Il metodo EAF, tuttavia, alimenta rottami d'acciaio riciclati attraverso archi elettrici ad alta potenza (con temperature fino a 1.650 gradi Celsius) per fondere il metallo e convertirlo in acciaio di alta qualità.
La produzione di acciaio secondario comporta il trattamento dell'acciaio fuso prodotto da entrambi i percorsi BOS ed EAF per regolare la composizione dell'acciaio. Questo viene fatto aggiungendo o rimuovendo determinati elementi e / o manipolando la temperatura e l'ambiente di produzione. A seconda dei tipi di acciaio richiesti, possono essere utilizzati i seguenti processi di produzione dell'acciaio secondario:
- Mescolando
- Forno siviera
- Iniezione in siviera
- Degasaggio
- CAS-OB (regolazione della composizione mediante bolle di argon sigillate con insufflazione di ossigeno)
La colata continua vede l'acciaio fuso colato in uno stampo raffreddato, provocando la solidificazione di un sottile guscio d'acciaio.Il trefolo del guscio viene ritirato mediante rulli guidati, quindi viene completamente raffreddato e solidificato. Successivamente, il trefolo viene tagliato a seconda dell'applicazione: lastre per prodotti piatti (lastre e nastri), fiori per sezioni (travi), billette per prodotti lunghi (fili) o strisce sottili.
Nella formatura primaria, l'acciaio che viene colato viene quindi formato in varie forme, spesso mediante laminazione a caldo, un processo che elimina i difetti di fusione e raggiunge la forma e la qualità della superficie richieste. I prodotti laminati a caldo si dividono in prodotti piatti, prodotti lunghi, tubi senza saldatura e prodotti speciali.
Infine, è il momento della produzione, fabbricazione e finitura. Le tecniche di formatura secondarie conferiscono all'acciaio la sua forma finale e proprietà. Queste tecniche includono:
- Modellare (laminazione a freddo), che viene eseguita al di sotto del punto di ricristallizzazione del metallo, il che significa che lo stress meccanico, non il calore, influenza il cambiamento
- Lavorazione (foratura)
- Unione (saldatura)
- Rivestimento (zincatura)
- Trattamento termico (rinvenimento)
- Trattamento superficiale (cementazione)