Przegląd wiedzy o branży materiałów żelaznych i stalowych
I. Definicja i podstawowy status żelaza i stali
Żelazo i stal to ogólne terminy określające stopy składające się głównie z żelaza (Fe) i węgla (C), a także innych pierwiastków, takich jak mangan (Mn), krzem (Si), fosfor (P) i siarka (S). Są to najczęściej stosowane i najważniejsze materiały metaliczne we współczesnym przemyśle, często nazywane „kręgosłupem przemysłu”. Ich właściwości można zmieniać w niezwykle szerokim zakresie, dostosowując skład chemiczny i procesy obróbki cieplnej do różnych wymagań.
II. Klasyfikacja rdzenia: surówka, stal i wyroby stalowe
Surówka żelazna: High carbon content (>2,11%), twardy i kruchy, wytwarzany głównie w procesie wytapiania w wielkim piecu. Większość wykorzystywana jest jako surowiec do produkcji stali, niewielka część wykorzystywana jest do odlewania (surówka odlewnicza).
Stal: Zwykle zawiera od 0,02% do 2,11% węgla i charakteryzuje się dobrym połączeniem wytrzymałości, wytrzymałości i plastyczności. Stal wytwarza się z surówki poprzez utlenianie w celu usunięcia węgla i zanieczyszczeń w piecu stalowniczym; jest materiałem bazowym do wyrobów stalowych.
Produkty stalowe: Gotowe lub półprodukty-wytworzone w wyniku plastycznej obróbki stali poprzez walcowanie, kucie, ciągnienie itp., takie jak płyty, rury, kształtowniki i walcówka.
III. Podstawowe systemy klasyfikacji stali
Klasyfikacja stali jest złożona; typowe systemy obejmują:
Według składu chemicznego:
Stal węglowa: Składa się głównie z żelaza i węgla. Podzielona według zawartości węgla na stal-niskowęglową (C<0.25%), medium-carbon steel (0.25%≤C≤0.60%), and high-carbon steel (C>0,60%). Niższy koszt, najczęściej stosowany.
Stal stopowa: Na bazie stali węglowej celowo dodaje się jeden lub więcej pierwiastków stopowych (np. chrom Cr, nikiel Ni, molibden Mo, wanad V) w celu uzyskania określonych właściwości. Można podzielić nastal nisko-stopowa, stal średniostopowa-, Istal wysokostopowa-.
Według jakości (głównie na podstawie zawartości szkodliwych zanieczyszczeń, fosforu i siarki):
Zwykła stal(P Mniejsze lub równe 0,045%, S Mniejsze lub równe 0,050%)
Jakość stali(P, S oba mniejsze lub równe 0,035%)
Stal-wysokiej jakości (P Mniejsze lub równe 0,035%, S Mniejsze lub równe 0,030%)
Metodą wytapiania i stopniem odtleniania:
Otwórz-stalowe palenisko(w dużej mierze przestarzałe)
Stal z podstawowym piecem tlenowym (BOF).(główny proces produkcyjny)
Stal z elektrycznym piecem łukowym (EAF). (często używany do produkcji-wysokiej jakości stali stopowej)
Według stopnia odtleniania: stal obrzeżona (F), stal uspokojona (Z), stal pół-uspokojona (b) i stal specjalna uspokojona (TZ).
Według struktury metalograficznej(związane ze stanem obróbki cieplnej):
Stan wyżarzony: stal podeutektoidalna, stal eutektoidalna, stal nadeutektoidalna.
Stan znormalizowany: stal perlityczna, stal bainityczna, stal martenzytyczna, stal austenityczna.
Według aplikacji(najpopularniejsza metoda klasyfikacji):
Stal konstrukcyjna: Stosowany w budownictwie, mostach, statkach, pojazdach, zbiornikach ciśnieniowych itp. Podkreśla siłę i wytrzymałość.
Stal narzędziowa: Używany do wykonywania narzędzi skrawających, form, narzędzi pomiarowych. Podkreśla wysoką twardość, odporność na zużycie i twardość na gorąco.
Stal specjalnego przeznaczenia: Posiada specjalne właściwości fizyczne/chemiczne, np.Stal nierdzewna (odporny na korozję-),Stal-odporna na wysoką temperaturę, Stal-odporna na ścieranie.
IV. Główny przebieg procesu produkcyjnego
Nowoczesne zintegrowane kompleksy żelaza i stali działają przede wszystkim w oparciu o dwa modele: „długi proces” i „krótki proces”:
Długi proces: Spiekanie/granulowanie → Produkcja żelaza w wielkim piecu → Produkcja stali w podstawowym piecu tlenowym → Rafinacja wtórna → Odlewanie ciągłe → Walcowanie. Jako główne surowce wykorzystuje rudę żelaza i węgiel. Duża pojemność, główny proces.
Krótki proces: Produkcja stali w elektrycznym piecu łukowym → Rafinacja wtórna → Odlewanie ciągłe → Walcowanie. Jako główny surowiec wykorzystuje złom stalowy z recyklingu. Stosunkowo niższe zużycie energii i emisja gazów cieplarnianych, bardziej przyjazne dla środowiska. Kluczowy kierunek zielonej transformacji.
V. Kluczowe wskaźniki wydajności
Właściwości mechaniczne: Wytrzymałość (granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie), plastyczność (wydłużenie, zmniejszenie powierzchni), wytrzymałość (energia uderzenia), twardość.
Właściwości fizyczne i chemiczne: Odporność na korozję, odporność na ciepło, odporność na zużycie, spawalność, podatność na obróbkę na gorąco/na zimno.
VI. Główne obszary zastosowań
Budowa: Pręty zbrojeniowe, walcówka, dwuteowniki do konstrukcji żelbetowych.
Produkcja: Blachy stalowe samochodowe (panele nadwozia, stal na przekładnie), stal do produkcji maszyn, stal łożyskowa, stal sprężynowa.
Energia i transport: Stal rurociągowa do przesyłu ropy/gazu, stal na wieże turbin wiatrowych, stal na statki i platformy wiertnicze, szyny i koła dla kolei.
Sprzęt gospodarstwa domowego i towary konsumpcyjne: Obudowy do różnych urządzeń, sztućce (stal nierdzewna).
VII. Aktualne trendy rozwojowe branży
Ekologiczna i niskoemisyjna-przejście na emisję dwutlenku węgla: Rozwój metalurgii-opartej na wodorze, wychwytywanie, utylizacja i składowanie dwutlenku węgla (CCUS) oraz zwiększanie udziału stali EAF w celu przeciwdziałania zmianom klimatycznym.
Aktualizacja produktu do wersji wyższej-: Koncentracja na badaniach i rozwoju oraz produkcji stali specjalnych o wysokiej wytrzymałości, wysokiej wytrzymałości, odporności na korozję i odporności na ekstremalne warunki (wysoka/niska temperatura), aby uzyskać substytut importu.
Inteligentna produkcja: Wykorzystanie Internetu przemysłowego, dużych zbiorów danych i sztucznej inteligencji do optymalizacji produkcji, osiągnięcia redukcji kosztów, poprawy wydajności i stabilności jakości.
Usługa-Dostawa materiałów zorientowana na usługi: Ewolucja od zwykłej sprzedaży stali do dostarczania rozwiązań materiałowych i usług w pełnym cyklu życia.