Quali sono le diverse materie prime per l'acciaio?
L'acciaio è stato una parte importante della costruzione fin dal 1800, a causa della sua versatilità come materiale da costruzione. La sua popolarità è in gran parte dovuta alla sua forza e facilità di fabbricazione. Le materie prime per l'acciaio variano perché possono essere realizzati acciai diversi per soddisfare i loro usi finali, compreso l'acciaio più morbido per la lavorazione su acciaio molto duro per dispositivi di sicurezza o casseforti. Tutti i prodotti in acciaio sono apprezzati per la loro resistenza, durata e facilità di riciclaggio quando non sono più necessari.
L'ingrediente chiave per l'acciaio è il ferro che si trova nel terreno come ossido, una miscela chimica di ferro e ossigeno miscelata con la roccia. Il ferro ossidato è comune nei prodotti siderurgici mentre invecchiano, perché la stessa molecola è conosciuta come ruggine, che si verifica quando il ferro e l'ossigeno si ricombinano nel tempo. Un recipiente ad alta temperatura chiamato un altoforno viene utilizzato per preparare il metallo puro dal minerale grezzo. Prima che il ferro possa essere collocato nella fornace, in genere passa attraverso diverse fasi di lavorazione per rimuovere la roccia di scarto e concentrare la percentuale di ferro nel minerale.
In un altoforno, il minerale di ferro e altre materie prime per l'acciaio vengono aggiunti e riscaldati a temperature molto elevate. Quando la miscela viene fusa, l'ossigeno viene iniettato usando un tubo cavo chiamato lancia, che rende la miscela ancora più calda. A temperature molto elevate, l'ossigeno viene separato dall'ossido di ferro, risultando in metallo puro. Le impurità chiamate scorie salgono nella parte superiore del forno e vengono rimosse, risultando in una miscela fusa di ferro e altri additivi.
Esistono centinaia di diverse composizioni o leghe di acciaio, ma ci sono alcune materie prime comuni per l'acciaio. Il carbonio è un ingrediente chiave in tutto l'acciaio, ma è presente a basse concentrazioni. L'ossigeno nel minerale reagisce con il carbonio aggiunto alla fornace, rimuovendolo dalla molecola di ossido di ferro. In un altoforno è necessaria una forma pura di carbonio chiamata coke, che viene preparata riscaldando il carbone a temperature elevate per rimuovere eventuali composti organici.
Il ferro con percentuali di carbonio superiori al due percento viene definito ghisa, che è dura ma più fragile. Altre materie prime per l'acciaio includono diversi metalli, silicio e calcare. Il calcare, che è carbonato di calcio, viene chiamato flusso e viene aggiunto a intervalli regolari alla fornace per formare le scorie e rimuovere le impurità. Il silicio rimuove l'ossigeno nel forno e rende l'acciaio più lavorabile o più facile da piegare o lavorare.
Un altoforno può usare dell'acciaio riciclato, ma in genere è limitato a circa il 30 percento in peso. L'acciaio viene facilmente riciclato, ma un forno diverso chiamato forno ad arco elettrico viene utilizzato per percentuali più elevate di acciaio riciclato. Una fornace ad arco elettrico utilizza due elettrodi sospesi all'interno della fornace e un'alta corrente elettrica passa tra loro, creando temperature elevate. Le materie prime per l'acciaio sono già contenute nel materiale riciclato e possono essere necessarie solo piccole quantità di additivi per creare una composizione d'acciaio desiderata.