Jaké jsou různé suroviny pro ocel?
Ocel je důležitou součástí stavby od 18. století, a to díky své univerzálnosti jako stavebního materiálu. Jeho popularita je do značné míry způsobena pevností a snadností výroby. Suroviny pro ocel se liší, protože různé oceli mohou být vyrobeny tak, aby vyhovovaly jejich konečnému použití, včetně měkčí oceli pro obrábění na velmi tvrdou ocel pro bezpečnostní zařízení nebo trezory. Všechny ocelové výrobky jsou oceňovány pro svou pevnost, trvanlivost a snadnou recyklaci, pokud již nejsou potřeba.
Klíčovou přísadou pro ocel je železo, které se nachází v zemi jako oxid, chemická směs železa a kyslíku smíchaná s horninou. Oxidované železo je běžné v ocelářských výrobcích v průběhu stárnutí, protože stejná molekula je známá jako rez, ke kterému dochází, když se železo a kyslík v průběhu času znovu kombinují. K přípravě čistého kovu ze surové rudy se používá vysokoteplotní nádoba zvaná vysoká pec. Předtím, než může být železo vloženo do pece, obvykle prochází několika kroky zpracování, aby odstranilo odpadní horninu a koncentrovalo procento železa v rudě.
Ve vysoké peci se přidává železná ruda a další suroviny pro ocel a zahřívá se na velmi vysoké teploty. Když je směs roztavená, kyslík se vstřikuje pomocí duté trubky nazývané kopí, což způsobuje, že se směs ještě zahřeje. Při velmi vysokých teplotách je kyslík oddělen od oxidu železa, což vede k čistému kovu. Nečistoty zvané struska stoupají na vrchol pece a jsou odstraňovány, což vede k roztavené směsi železa a dalších přísad.
Existují stovky různých složení oceli nebo slitin, ale existuje několik běžných surovin pro ocel. Uhlík je klíčovou složkou celé oceli, ale je přítomen v nízkých koncentracích. Kyslík v rudě reaguje s uhlíkem přidaným do pece a odstraňuje jej z molekuly oxidu železa. Čistá forma uhlíku zvaná koks je potřebná ve vysoké peci a připravuje se zahříváním uhlí na vysoké teploty, aby se odstranily všechny organické sloučeniny.
Železo s procenty uhlíku vyšším než dvě procenta se označuje jako litina, která je tvrdá, ale křehčí. Mezi další suroviny pro ocel patří různé kovy, křemík a vápenec. Vápenec, kterým je uhličitan vápenatý, se nazývá tavidlo a přidává se v pravidelných intervalech do pece, aby vytvořil strusku a odstranil nečistoty. Křemík odstraňuje kyslík v peci a dělá ocel zpracovatelnější nebo snadněji ohnutou nebo obrobitelnou.
Vysoká pec může používat nějakou recyklovanou ocel, ale je obvykle omezena na asi 30 procent hmotnosti. Ocel se snadno recykluje, ale pro vyšší procenta recyklované oceli se používá jiná pec nazývaná elektrická oblouková pec. Elektrická oblouková pec používá dvě elektrody zavěšené uvnitř pece a mezi nimi prochází vysoký elektrický proud, který vytváří vysoké teploty. Suroviny pro ocel jsou již obsaženy v recyklovaném materiálu a pro vytvoření požadovaného složení oceli může být zapotřebí jen malé množství přísad.