Co je kelímková ocel?

Termín kelímková ocel může být poněkud zavádějící, protože se nevztahuje na konkrétní ocelový produkt, ale spíše na konkrétní proces výroby oceli. Proces kelímkové oceli zahrnuje tavení materiálu, jako je kované železo, litina a blistrová ocel, v malých slévárenských kelímcích pro karburizaci nebo oduhličování. Během těchto procesů je uhlík rozptýlen do zásoby nebo odstraněn ze zásoby, aby se dosáhlo optimální metalurgické kvality v konečném produktu. Po tavení se kelímek vyjme z pece a ocel se nalije do kokil. Proces kelímkové oceli je jednou z nejstarších doložených metod výroby oceli a přestože byl nahrazen účinnějšími metodami, stále se používá k výrobě malého množství vysoce kvalitních materiálů pro specializované aplikace.

Ocel je kombinace železa a malého množství uhlíku. Takové kombinace jsou známé jako slitiny s přísadami, v tomto případě uhlík, zvyšující kvalitu základního materiálu a propůjčující konečný produkt specifické vlastnosti. Například ocel je tvrdší než kované železo, méně křehká než litina a má lepší vlastnosti proti opotřebení a korozi než každá z nich. Ocel může být vyráběna různými způsoby, z nichž většina zahrnuje tavení železa v přítomnosti zdroje uhlíku. Tento proces způsobuje, že se malé množství uhlíku difunduje do roztaveného železa s typickými konečnými koncentracemi uhlíku v rozmezí od 0,2% do 2,1% v závislosti na zamýšleném použití slitiny.

Jednou z nejstarších forem výroby oceli je proces kelímku; první spolehlivou dokumentací ocelí vyrobených kelímkem jsou středověké islámské záznamy kolem roku 1050. Základním principem kelímků vyráběných ocelových center kolem tavení kovového materiálu v nádobách nebo kontejnerech vyrobených z různých žáruvzdorných materiálů dostatečně malých, aby s nimi mohla manipulovat jedna nebo dvě osoby. Nádoby nebo kelímky jsou naplněny různými kovy, včetně kovaného železa, litiny nebo blistrové oceli, a jsou vypalovány ve speciálních pecích pro roztavení vsázky. Materiály s nízkým obsahem uhlíku, jako je kované železo, jsou doplněny zdrojem uhlíku, jako je uhlí, které nauhličuje nebo plní taveninu uhlíkem. Naproti tomu zásobní materiál s příliš vysokým obsahem uhlíku pro obecnou výrobu oceli se oduhličí; toto se obvykle provádí vystavením roztaveného materiálu zdroji kyslíku.

Proces obecně začíná tím, že se kelímky zahřívají na bílé teplo v peci na koks nebo plyn, ve které jsou odstraněny ze zdroje tepla, naplněny surovinami a vráceny do pece. Poté se ponechají několik hodin, dokud se suroviny úplně neroztaví. Kelímky se potom z pece odstraní, veškeré nečistoty na povrchu roztavené oceli se odstředí a ocel se nalije do kokil. Tento proces je časově náročný a nákladný a byl do značné míry nahrazen ekonomičtějšími velkokapacitními procesy, jako jsou Bessemerovy pece. Vysoká kvalita kelímkové oceli však znamenala, že se tento proces stále používá k výrobě malého množství oceli pro specializované specializované trhy.