Hva er de forskjellige råvarene for stål?

Stål har vært en viktig del av konstruksjonen siden 1800-tallet, på grunn av dets allsidighet som byggemateriale. Dens popularitet skyldes i stor grad styrke og brukervennlighet. Råvarene for stål varierer fordi forskjellige stål kan lages for å passe til sluttbruk, inkludert mykere stål for maskinering til veldig hardt stål for sikkerhetsinnretninger eller safe. Alle stålprodukter blir verdsatt for styrke, holdbarhet og brukervennlighet når de ikke lenger er nødvendige.

Den viktigste ingrediensen for stål er jern som finnes i bakken som oksid, en kjemisk blanding av jern og oksygen blandet med berg. Oksidert jern er vanlig i stålprodukter når de eldes, fordi det samme molekylet er kjent som rust, som oppstår når jern og oksygen kombineres igjen over tid. Et fartøy med høy temperatur kalt en masovn brukes til å tilberede det rene metallet fra råmalmen. Før jern kan plasseres i ovnen, går det vanligvis gjennom flere prosesseringstrinn for å fjerne avfallsbergart og konsentrere jernprosenten i malmen.

I en masovn blir jernmalmen og andre råvarer for stål tilsatt og oppvarmet til veldig høye temperaturer. Når blandingen smeltes, injiseres oksygen ved hjelp av et hulrør som kalles en lans, noe som får blandingen til å bli enda varmere. Ved de svært høye temperaturene skilles oksygen fra jernoksid, noe som resulterer i rent metall. Forurensninger som kalles slagg stiger til toppen av ovnen og fjernes, noe som resulterer i en smeltet blanding av jern og andre tilsetningsstoffer.

Det er hundrevis av forskjellige stålkomposisjoner eller legeringer, men det er noen få vanlige råvarer for stål. Karbon er en sentral ingrediens i alt stål, men er til stede i lave konsentrasjoner. Oksygenet i malm reagerer med karbonet som er tilsatt ovnen og fjerner det fra jernoksydmolekylet. En ren form for karbon kalt koks er nødvendig i en masovn, og den tilberedes ved å varme opp kull til høye temperaturer for å fjerne organiske forbindelser.

Jern med karbonprosenter høyere enn to prosent blir referert til som støpejern, som er hardt, men mer sprøtt. Andre råvarer for stål inkluderer forskjellige metaller, silisium og kalkstein. Kalksteinen, som er kalsiumkarbonat, kalles en flux og tilsettes med jevne mellomrom til ovnen for å danne slaggen og fjerne urenheter. Silisium fjerner oksygen i ovnen og gjør stålet mer brukbart, eller lettere å bøyes eller bearbeides.

En masovn kan bruke noe resirkulert stål, men er vanligvis begrenset til omtrent 30 vektprosent. Stål blir lett resirkulert, men en annen ovn som kalles en elektrisk lysbueovn brukes til høyere prosenter av resirkulert stål. En elektrisk lysbueovn bruker to elektroder hengende inne i ovnen, og en høy elektrisk strøm går mellom dem, og skaper høye temperaturer. Råvarene til stål er allerede inneholdt i det resirkulerte materialet, og bare små mengder tilsetningsstoffer kan være nødvendig for å skape en ønsket stålsammensetning.