Vad är de olika råvarorna för stål?

Stål har varit en viktig del av konstruktionen sedan 1800-talet på grund av dess mångsidighet som byggmaterial. Dess popularitet beror till stor del på dess styrka och lätthet att tillverka. Råvarorna för stål varierar eftersom olika stål kan tillverkas för att passa deras slutanvändning, inklusive mjukare stål för bearbetning till mycket hårt stål för säkerhetsanordningar eller kassaskåp. Alla stålprodukter värderas för sin styrka, hållbarhet och enkla återvinning när de inte längre behövs.

Den viktigaste ingrediensen för stål är järn som finns i marken som oxid, en kemisk blandning av järn och syre blandat med sten. Oxiderat järn är vanligt i stålprodukter när de åldras, eftersom samma molekyl kallas rost, vilket uppstår när järn och syre återförenas över tiden. Ett högtemperaturkärl som kallas en masugn används för att bereda den rena metallen från råmalmen. Innan järn kan placeras i ugnen, går det vanligtvis flera bearbetningssteg för att ta bort avfallsberg och koncentrera järnprocenten i malmen.

I en masugn tillsätts järnmalmen och andra råmaterial för stål och värms till mycket höga temperaturer. När blandningen smälts, injiceras syre med ett ihåligt rör som kallas en lans, vilket gör att blandningen blir ännu varmare. Vid de mycket höga temperaturerna separeras syre från järnoxiden, vilket resulterar i ren metall. Föroreningar som kallas slagg stiger till toppen av ugnen och tas bort, vilket resulterar i en smält blandning av järn och andra tillsatser.

Det finns hundratals olika stålkompositioner eller legeringar, men det finns några vanliga råmaterial för stål. Kol är en viktig ingrediens i allt stål, men finns i låga koncentrationer. Syre i malm reagerar med kolet som tillsätts ugnen och avlägsnar det från järnoxidmolekylen. En ren form av kol som kallas koks behövs i en masugn, och den bereds genom att värma kol till höga temperaturer för att avlägsna eventuella organiska föreningar.

Järn med kolprocent högre än två procent kallas gjutjärn, vilket är hårt men mer sprött. Andra råmaterial för stål inkluderar olika metaller, kisel och kalksten. Kalkstenen, som är kalciumkarbonat, kallas ett flöde och tillsätts med jämna mellanrum till ugnen för att bilda slaggen och ta bort föroreningar. Kisel tar bort syre i ugnen och gör stålet mer användbart, eller lättare att böjas eller bearbetas.

En masugn kan använda något återvunnet stål, men är vanligtvis begränsat till cirka 30 viktprocent. Stål kan lätt återvinnas, men en annan ugn som kallas en elektrisk bågsugn används för högre procentsatser av återvunnet stål. En elektrisk bågugn använder två elektroder upphängda inuti ugnen, och en hög elektrisk ström passerar mellan dem, vilket skapar höga temperaturer. Råmaterialen för stål finns redan i det återvunna materialet, och endast små mängder tillsatser kan behövas för att skapa en önskad stålkomposition.