Co to jest stal podstawowa?
Podstawowa stal odnosi się do stali produkowanej w piecu wyłożonym podstawową, a nie kwaśną substancją. Zdecydowana większość stali produkowanej w społeczeństwach przemysłowych jest wytwarzana w ten sposób. Izolowanie konstrukcji pieca od ciepła pieca jest głównym wyzwaniem w produkcji stali. Usuwanie zanieczyszczeń z mieszanin żelaza jest kolejnym wyzwaniem w produkcji stali. Od lat 50. XX wieku stosowane są nowoczesne metody izolowania ścian pieca o niskim pH lub niskiej kwasowości.
Stal to przede wszystkim żelazo, ale zawiera niewielką ilość innych pierwiastków w mieszaninie. Jest to pożądane, ponieważ może poprawić właściwości materiałowe substancji, a mianowicie jej twardość. Węgiel jest najczęstszym pierwiastkiem dodawanym do stali, ale stosuje się również mangan, chrom i wolfram. Te dodatki do żelaza podstawowego są nazywane materiałami stopowymi. Stal sama w sobie jest znacznie mocniejsza niż czyste aluminium lub żelazo, ale musi być wytwarzana w określony sposób.
Podczas drugiej rewolucji przemysłowej odkryto i szeroko zastosowano proces Bessemera dla masowej produkcji stali. Główną innowacją w tym procesie była możliwość usuwania zanieczyszczeń ze stopionego żelaza przez przedmuchiwanie przez niego powietrza. Nadmiar krzemu, manganu i węgla jest utleniany przez powietrze, a następnie może wydostawać się z substancji.
Aby zapobiec stopieniu konstrukcji pieca podczas produkcji stali, co może wiązać się z bardzo wysokimi temperaturami, pojemnik jest wyłożony materiałem ogniotrwałym. Materiały ogniotrwałe to substancje, które zachowują swoje właściwości fizyczne w temperaturach wyższych niż 1000 stopni Fahrenheita (537,77 stopni Celsjusza). W podstawowej produkcji stali stosuje się materiały ogniotrwałe o niskim pH. W procesie Bessemera dolomit mineralny był powszechnym materiałem ogniotrwałym o niskim pH, stosowanym do wyłożenia pojemnika podczas produkcji stali podstawowej.
W 1952 r. Opracowano nową procedurę produkcji stali znaną jako Linz-Donawitz lub LD. Zamiast używać techniki Bessemera do przedmuchiwania powietrza przez stopione żelazo, zamiast tego stosuje się czysty tlen. Zwiększone utlenienie żelaza pozwala na skuteczniejsze usuwanie zanieczyszczeń. Nowoczesne piece mogą przetwarzać 350 ton żelaza w stal w mniej niż 40 minut. Proces wytwarzania stali podstawowej przez LD powoduje również mniejsze zanieczyszczenie powietrza niż proces Bessemera.
Podstawowe materiały ogniotrwałe pozwalają na usuwanie zanieczyszczeń siarki i fosforu skuteczniej niż kwaśne materiały ogniotrwałe. Gdy tlen jest wydmuchiwany przez żelazo, zanieczyszczenia albo odchodzą w postaci gazu, albo tworzą żużel, który unosi się na powierzchnię. Utleniony węgiel ucieka w postaci tlenku węgla lub dwutlenku węgla. Inne zanieczyszczenia tworzą nowe związki, które oddzielają się od mieszaniny, pozostawiając stal zwykłą.