Из чего состоит сталь: Как и из чего получают сталь

Как и из чего получают сталь

Сталь — ковкий сплав железа с углеродом и другими легирующими элементами. Ее используют для изготовления металлопроката, посуды, медицинских инструментов, механизмов и различных деталей для промышленности. Сплав почти на 99 % состоит из железа. Углерод занимает от 0,1 до 2,14 % общей массы металла. Углерод, марганец, кремний, магний, фосфор и сера изменяют физико-химические свойства стали. Количество примесей определяет способы обработки металла и сферы его применения. Производство стали занимает весомую долю черной металлургии.

Из чего делают сталь?

Сталь — одна из самых востребованных в промышленности. Железо и углерод — основные компоненты для изготовления стали. Железо отвечает за пластичность и вязкость, а углерод — за твердость и прочность.

Получают деформируемый сплав железа, который поддается механической, термической, токарной и фрезерной обработке. Литьем, прессованием, резкой, шлифовкой и сверловкой добиваются нужной формы.

Стальные изделия получают с точно выверенными размерами.

Железо и углерод занимают львиную долю от общей массы, но кроме них сталь всегда содержит другие примеси. Чистота по неметаллическим включениям определяет качества стали. Оксиды, сульфиды и вредные примеси делают ее хрупкой и непластичной. Их содержание снижают очисткой или вводят дополнительные компоненты, чтобы добиться нужных физико-химических свойств.

Примеси бывают полезными и вредными. Разделение условное и означает то, что элементы улучшают химический состав стали или ухудшают его свойства. К полезным элементам относятся марганец и кремний. Сера, фосфор, кислород, азот, водород — вредные примеси в составе стали.

Как влияют полезные и вредные примеси на свойства стали?

Эффект от различных элементов в сталях:

• Марганец повышает прокаливаемость металла и нейтрализует вредное воздействие серы.
• Кремний улучшает прочность и способствует раскислению сплава, удаляя оксиды и сульфиды.
• Сера ухудшает пластичность и вязкость. Ее большое содержание проявляется красноломкостью: во время горячей обработки металл трескается в области красного или желтого каления.
• Фосфор снижает пластичность и ударную вязкость сплава. Повышенное содержание фосфора приводит к хладноломкости: при механической обработке металл трескается или разламывается на куски.
• Кислород и азот разрушают структуру стали, ухудшают вязкость и пластичность.
• Водород приводит к хрупкости металла.

Чтобы удалить вредные примеси и неметаллические включения, жидкую сталь рафинируют. Используют комбинированное рафинирование в печи и вне печи. К примеру, раскисление, десульфурацию, дегазацию и другое. За счет очистки структура металла становится однородной, а качество возрастает.

Почему сталь сравнивают с чугуном?

Металлы похожи составом и способом изготовления. Чугун и сталь — сплавы железа, отличающиеся по концетрации углерода.

В чугуне его свыше 2,14 % от общей массы, а в стали — не больше 2,14 %. Кроме процентной доли углерода в сплаве, они различны по свойствам. Чугун жаростойкий, теплоемкий, легкий и устойчивый к коррозии. А сталь прочнее, тверже и легче поддается механической обработке.

Плюсы и минусы стали

Сталь классифицируется по химическому составу и физическим свойствам. Разным маркам металла характерны свои преимущества и недостатки.

По сравнению с другими сплавами сталь отличается:

• высокой прочностью;
• твердостью;
• устойчивостью к ударной, статической и динамической нагрузке;
• пригодностью к сварке, резке и гибке заготовок механическим или ручным способом;
• многолетней износостойкостью;
• доступной стоимостью.

К минусам стали относится нестойкость к коррозии, тяжелый вес и намагничивание. Чтобы изделия из стали не портились, изготавливают нержавеющие марки. Чтобы получить устойчивый к коррозии сплав, добавляют хром. Также в составе могут присутствовать никель, молибден, титан, сера, фосфор.

Способы производства

Используют три метода изготовления стали, у каждого из которых свои достоинства и недостатки.

Мартеновские печи

Применяемые печи выкладывают из хромо-магнезитового кирпича. В них плавят сырье, окисляют сплав и удаляют посторонние включения. Печи могут быть использованы для изготовления углеродистых и легированных сталей. Они нагреваются до температуры +2000оС, позволяют добавлять различные примеси.

Кислородно-конвертерный метод

Это способ, получивший звание универсального. Его используют в производстве ферромагнитных сплавов. Выплавляют сталь из жидкого чугуна и шихты. Задействуют конвертер, облицованный огнеупорными материалами. Чтобы ускорить процесс окисления, через него подают струю воздуха.

Электродуговой способ

Принцип производства заключается в выделении тепла при горении электрической дуги. Тепловой режим обеспечивает плавление сырья под температурой +6000оС.

Благодаря нему получаются высококачественные сплавы. У этой группы больше остальных хорошо раскисленных сталей.

Как получают сталь?

Производство стали состоит из нескольких этапов. Нарушения технологии влияют на свойства металла.

Расплавление шихты железных руд и нагрев ванны жидкого металла

На первом этапе плавят сырье на низкой температуре. При постепенном повышении температуры окисляется железо, кремний, марганец, фосфор. Затем повышают содержание оксида кальция, чтобы удалить фосфор.

Кипение ванны металла

Повышение температуры и интенсивное окисление железа путем введения руды, окалины и кислорода. Введение добавок позволяет получить оксид железа. С ним будет взаимодействовать углерод. Образующиеся пузырьки оксида углерода приводят сплав в кипящее состояние. К пузырькам прилипают сторонние примеси, тем самым очищая состав стали. Также удаляют сульфид железа, чтобы избавиться от серы.

Раскисление стали

В этом процессе восстанавливают оксид железа, который был растворен в жидком металле. Когда плавят шихту, кислород окисляет примеси, но в готовой стали он не нужен. Кислород понижает механические свойства стали, поэтому его нужно восстановить и удалить. Раскисляют стали ферромарганцем, ферросилицием, алюминием. Попадая в сплав, раскислители образуют оксиды низкой плотности, а затем отходят в шлак.

Как классифицируют сталь?

Физико-механические свойства и химический состав определяют виды металла. Сталь делят по составу, методу получения, структуре и примесям. Углеродистые и легированные стали различают по содержанию углерода и легирующим элементам. Сплавы обычного и высокого качества делят по содержанию примесей. Инструментальные, конструкционные и специальные стали делят в зависимости от назначения.

Углеродистые стали

Углеродистая сталь содержит углерод от 0,1 до 2,14 %. Количество углерода определяет группы стали:

• Низкоуглеродистые содержат меньше 0,3 % углерода.
• Среднеуглеродистые — от 0,3 до 0,7 %.
• Высокоуглеродистые — более 0,7 до 2,14 %.

По процентному содержанию углерода определяют структуру сплава. Сталь с 0,8 % углерода сохраняет ферритно-перлитную структуру, с повышением меняет ее на перлит и цементит. Преобразования каждой фазы отражаются на прочностных характеристиках. Также углеродистые стали разделяют на группы А, Б, В, которые в свою очередь делятся на категории и марки.

Легированные

Сталь обогащают марганцем, хромом, никелем, молибденом и другими легирующими элементами. Количество примесей считают суммарно. В зависимости от их содержания различают:

• низколегированные — до 2,5 % примесей;
• среднелегированные — от 2,5 до 10 %;
• высоколегированные — более 10 %.

Марганцем повышают прочность и твердость материала, хромом — стойкость к ударам, жаропрочность и устойчивость к коррозии. Никель делает сталь упругим и стойким к высоким температурам.

Марки стали отличаются сложной структурой. Обязательно указывают их состав в порядке убывания. Начинают с доли углерода, а затем прописывают меньшие доли легирующих добавок.

Спокойные, полуспокойные и кипящие

Стали классифицируют по степени раскисления. Чем меньше в сплаве газов, тем равномернее его структура и чище состав. Спокойные стали содержат меньше закиси железа, а кипящие — большое количество оксидов. Пузырьки оксида углерода ухудшают прочностные и пластичные свойства металла. Спокойные стали стабильны, их используют в изделиях ответственного назначения. Полуспокойные марки — среднепрочные, их задействуют как конструкционный материал. Кипящие разрушаются, трескаются и плохо поддаются сварке, поэтому и стоят меньше. Они разрешены в простых конструкциях.

Строительные

Низколегированные сплавы обычного качества. Они обладают удовлетворительными механическими свойствами, выдерживают статические и динамические нагрузки, пригодны к сварке.

Инструментальные

Высокоуглеродистые или высоколегированные сплавы. Их используют для изготовления штампов, режущего и измерительного инструмента. Разделяют соответственно на штамповые металлы, сплавы для режущего и измерительного инструмента. Названия группы зависит от назначения сталей. К примеру, штамповую сталь используют для изготовления инструментов, которыми будут обрабатывать металлы под давлением.

Конструкционные

Стали с низким содержанием марганца. Их делят на цементируемые, высокопрочные, автоматные, шарико-подшипниковые и другие. Используют для изготовления узлов механизмов или конструкций.

Стали специального назначения

Эти сплавы относятся к конструкционным сталям. Они бывают жаропрочными, жаростойкими, кислотоупорными, криогенными, электротехническими, парамагнитными, немагнитными.

Сталь – один из популярнейших материалов

В ООО «Лидер-М» можно заказать трубы из стали разных марок для технологических и магистральных трубопроводов разного назначения. Изделия из таких сплавов отличаются высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Благодаря своей пластичности, вязкости, твёрдости и иным практичным свойствам, сталь — один из самых востребованных металлов в строительно-промышленной сфере. В этой статье наши специалисты рассказали подробнее о том, как обозначаются виды этого материала и какими характеристиками они обладают.

Маркировка и классификация сталей

В качестве примера разберём 12ХН3А. Маркировка представляет собой группу символов, записанных в строгой последовательности.

1. Предшествующее буквенному обозначению двузначное число, указывающее на среднее содержание углерода в сотых долях процента. В данном случае — 0,12%.
2. Буквы русского алфавита, указывающие на наличие легирующих добавок. Каждому такому элементу соответствует своя буква:
   • Х — для хрома;
   • Н — для никеля;
   • Г — для марганца;
   • М — для молибдена;
   • В — для вольфрама;
   • Ю — для алюминия;
   • Ф — для ванадия;
   • Д — для меди;
   • С — для кремния;
   • П — для фосфора;
   • Т — для титана;
   • Б — для ниобия.
3. Следующие за буквами цифры, указывающие на концентрацию легирующих элементов. Если их содержание составляет 1% и менее, то цифра отсутствует. 1,5% добавок соответствует цифра «1», 2% — цифра «2» и др.
4. Литера «А» в конце, свидетельствующая о пониженном содержании фосфора и серы и о высоком качестве стали.

Таким образом, 12ХН3А — это информативное обозначение, из которого следует, что сплав состоит из 0,12% углерода, 3% никеля и 1% хрома.

Стали подразделяются и по степени окисления. В зависимости от этого они бывают кипящими (Кп), полуспокойными (Пс) и спокойными (Сп).

Ещё одно основание для классификации, которое отображается в маркировке, — методы выплавки. Для каждого из них предусмотрено своё буквенное обозначение:

• ВД — для вакуумно-дугового;
• ВИ — для вакуумно-индукционного;
• Ш — для шлакового;
• ПВ — для метода прямого восстановления;
• ЭШП — для электронно-шлакового переплава;
• ШД — для вакуумно-дуговой обработки после шлакового переплава;
• ЭЛП — для электронно-лучевого переплава;
• ПДП — для плазменно-дугового переплава;
• ИШ — для вакуумно-индукционного метода в сочетании с электрошлаковым переплавом;
• ИП — для вакуумно-индукционного метода и плазменно-дугового переплава.

Эксплуатационные свойства сталей разных марок

Углеродистые стали, в которых нет легирующих добавок, подразделяются на несколько категорий:

• стали обыкновенного качества, из которых изготавливают крепёжные детали, листовой прокат, заклёпки, сварные трубы и металлоконструкции;
• углеродистые стали, которые лучше всего подходят для наиболее ответственных узлов, подверженных наибольшим нагрузкам, ударам и трению. К таковым относятся зубчатые колёса, оси, шпиндели, подшипники, шатуны, коленчатые валы, бесшовные и сварные трубы.

Отдельная группа — легированные стали с содержанием вольфрама, молибдена, никеля, хрома, кремния или марганца. Их отличает повышенная твёрдость, прочность и сопротивляемость изнашиванию. При этом такие сплавы достаточно пластичны, чтобы обеспечить удобство механической обработки.

Для работы в тяжёлых условиях существуют жаропрочные, коррозионностойкие и высоколегированные стали. Примеры таких марок — 25Х13Н2, 08Х22Н6Т, 03Х18Н12 и др. В их числе — хладостойкие и жаростойкие сплавы, выдерживающие температуру до –80 ˚С и до +850 ˚С соответственно.

В каталоге «Металлоцентра Лидер-М» представлен широкий выбор труб из разных сталей. Можно подобрать изделия под любые проектно-технические требования. Для консультации по маркировке и выбору сплавов вы всегда можете обратиться к нашим специалистам.

Устойчивые к коррозии материалы | Руководство по выбору материалов

Связаться с экспертом Доступ к экспертным сервисам

Нержавеющая сталь 316

Нержавеющая сталь

Во всех марках нержавеющей стали главными компонентами, отвечающими за коррозионную стойкость и пластичность металла, являются хром и никель. Добавление > 10 % хрома делает сталь нержавеющей, создавая на поверхности слой, содержащий большое количество оксида хрома. Этот слой образуется в результате реакции содержащегося в сплаве хрома с кислородом из атмосферного воздуха. Он придает стали свойство, которое делает ее нержавеющей. Добавление никеля обеспечивает хорошую пластичность и улучшенные свойства формовки и сварки.

Однако не все прутковые заготовки одинаковы. Содержание никеля и хрома в трубных обжимных фитингах и инструментальных кранах Swagelok из нержавеющей стали 316/316L превышает минимальные требования стандартов ASTM для прутков и поковок.

Следует учитывать, что хотя нержавеющая сталь разных марок и не подвержена сплошной коррозии, на ней может возникать местная коррозия.

Для борьбы со:

сплошной коррозией; водородным охрупчиванием; межкристаллитной коррозией;

Материал имеет значение

Опасность коррозионного растрескивания под напряжением возрастает при высоких значениях концентрации хлоридов, температуры и растягивающих напряжений. Все марки нержавеющей стали подвержены коррозионному растрескиванию под напряжением. Мы провели испытания фитингов Swagelok для трубок под давлением на устойчивость к SCC и получили превосходные результаты.

Трубные обжимные фитинги и инструментальные краны Swagelok из нержавеющей стали 316 превышают минимальные требования стандартов ASTM.

Cплавы 6Mo

Нержавеющая сталь

Сплавы 6-Moly (6Mo) представляют собой супераустенитную нержавеющую сталь, которая содержит не менее 6 % молибдена и имеет значение PREN (коэфф. устойчивости к точечной коррозии) не ниже 40. Сплав 6HN (UNS N08367) содержит на 6 весовых процентов больше никеля (Ni), чем сплав 254 (UNS S31254). Благодаря такому повышенному содержанию никеля сплав 6HN имеет повышенную стабильность с точки зрения формирования нежелательных интерметаллических фаз. Сплав 6HN проявил более высокую коррозионную стойкость в хлоридсодержащих средах по сравнению со сплавом 254.

• Устойчивость к точеной и щелевой коррозии под воздействием хлоридов.
• Устойчивость к коррозионному растрескиванию под напряжением (CSCC) под воздействием хлоридов.
• Предел текучести материала на 50 % выше, чем у аустенитных нержавеющих сталей серии 300.
• Ударная прочность, хорошая обрабатываемость и свариваемость.
• Возможность использования в среде высокосернистого газа (NACE MR0175/ISO 15156)
• Изделия Swagelok из сплава 6-Moly предлагаются из прутков и поковок 6HN (UNS N08367), соответствующих требованиям стандарта NORSOK M-650, регламентирующего поставщиков стали.

Для борьбы со:

сплошной коррозией; местной коррозией; коррозионным растрескиванием под напряжением

.

Сплав cупердуплексной нержавеющей стали 2507

Нержавеющая сталь

Дуплексная нержавеющая сталь имеет двухфазную микроструктуру, состоящую из зерен аустенита и феррита. Такая структура придает этим материалам сочетание привлекательных свойств, включая прочность, пластичность и коррозионную стойкость.

Сплав супердуплексной феррито-аустенитной нержавеющей стали 2507 отлично подходит для работы в высококоррозионных условиях. В ее состав входят никель, молибден, хром, азот и марганец, что обеспечивает превосходную устойчивость к сплошной, точечной и щелевой коррозии, коррозионному, а также растрескиванию под напряжением при сохранении качества свариваемости.

• Повышенный предел текучести и прочности на разрыв при повышенных номинальных параметрах давления.
• По сравнению с трубками из стали 316/316L с таким же наружным диаметром и номинальным давлением меньшая толщина стенок способствует увеличению потока среды.
• Свариваемость.
• Области применения с температурами до 482 °F (250 °C).
• Более высокая теплопроводность / более низкий коэффициент температурного расширения в сравнении с нержавеющей сталью 316.
• Возможность использования в среде высокосернистого газа (NACE MR0175/ISO 15156)
• Изделия Swagelok из сплава 2507 предлагаются из прутков и поковок, соответствующих требованиям стандарта NORSOK M-650, регламентирующего поставщиков стали.

Механические свойства сплава 2507 делают его превосходным выбором для морских систем высокого давления и подводных систем, где необходимо учитывать факторы коррозии, большого расхода среды и веса.

Для борьбы со:

сплошной коррозией; местной коррозией; коррозионным растрескиванием под напряжением

.

Сплав 825

Никелевые сплавы

Назначение сплава 825 (Incoloy^® 825), в состав которого входят никель, железо, хром и молибден, состоит в том, чтобы обеспечить устойчивость к сплошной, точечной и щелевой коррозии, а также коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) в широком диапазоне рабочих сред.

• Стойкость к межкристаллитной коррозии благодаря стабилизации титаном
• Возможность использования в среде высокосернистого газа (NACE MR0175/ISO 15156)
• Стойкость при использовании в кислотных средах (в т. ч. в серной или фосфорной кислоте).

Для борьбы со:

General Corrosion; Localized Corrosion; Stress Corrosion Cracking; Sour Gas Cracking

Сплав 625

Никелевые сплавы

Назначение сплава 625 (Inconel^® 625), в состав которого входят никель, хром и молибден с небольшой добавкой ниобия, состоит в том, чтобы снизить риск межкристаллитной коррозии в широком спектре крайне агрессивных сред.

• Стойкость к воздействию соляной и азотной кислот.
• Прочность и пластичность.
• Стойкость к щелевой и точечной коррозии при высоких температурах.
• Возможность использования в среде высокосернистого газа (NACE MR0175/ISO 15156)

Для борьбы со:

сплошной коррозией; местной коррозией; коррозионным растрескиванием под напряжением; Коррозия под воздействием высокосернистой среды

.

Сплав C-276

Никелевые сплавы

Сплав C-276 (Hastelloy^® C-276) содержит никель, молибден и хром. Высокое содержание молибдена делает этот сплав особо устойчивым к точечной и щелевой коррозии. Он относится к немногим материалам, которые обладают устойчивостью к коррозионным воздействиям влажного газообразного хлора, гипохлорита и диоксида хлора.

• Устойчивость к окислительным и кислотным рабочим средам.
• Пластичность, ударная вязкость и прочность при высоких температурах.
• Устойчивость к щелевой и точечной коррозии, сульфидной коррозии под напряжением (SSC) и межкристаллитной коррозии (IGC)
• Возможность использования в среде высокосернистого газа (NACE MR0175/ISO 15156)

Следует иметь в виду, что данный сплав НЕ рекомендуется использовать в средах с сильной окислительной способностью, таких как горячая и концентрированная азотная кислота.

Для борьбы со:

сплошной коррозией; местной коррозией; коррозионным растрескиванием под напряжением; ; Коррозия под воздействием высокосернистой среды

.

Сплав 400

Никелевые сплавы

Сплав 400 (Monel^® 400) является медно-никелевым сплавом, который известен своей исключительной стойкостью к плавиковой кислоте, а также к коррозионному растрескиванию под напряжением и точечной коррозии в большинстве видов чистых и технических вод.

• Прочность и коррозионная стойкость в условиях широкого диапазона температур и рабочих сред.
• Сохранение механических свойств при температурах ниже нуля.

Следует иметь в виду, что стоячая морская вода по результатам экспериментов способствует возникновению щелевой и точечной коррозии у данного сплава.

Для борьбы со:

сплошной коррозией; местной коррозией; коррозионным растрескиванием под напряжением; Коррозия под воздействием высокосернистой среды

.

Титановые сплавы

Стабильная оксидная пленка с надежной адгезией защищает титановые сплавы от коррозии. Эта пленка образуется мгновенно под воздействием воздуха или влаги на поверхность. Следует избегать безводных условий в отсутствие источника кислорода, поскольку в случае повреждения защитная пленка не восстановится.

Титан успешно применяется во многих системах благодаря превосходной коррозионной стойкости в следующих средах:

• хлоридсодержащие растворы и газ с содержанием влажного хлора;
• водные растворы хлоритов, гипохлоритов, перхлоратов и двуокиси хлора;
• естественная и хлорированная морская вода достаточно высокой температуры.

Титан и его сплавы:

• обладают исключительно высокой стойкостью к коррозии, вызванной микроорганизмами;
• высокоустойчивы к кислотам-окислителям различной концентрации и температуры (к распространенным кислотам этой категории относятся азотная, хромовая, хлорная и хлорноватистая кислота [влажный Cl]).

Ограничивающие факторы для применения титана и его сплавов:

• нелегированный титан иногда подвержен коррозии в водных хлоридсодержащих средах при условиях, не прогнозируемых с помощью скорости общей коррозии;
• сухой хлор может подвергнуть титан резкому окислению, вплоть до возгорания;
• титан не подходит для использования с фтористыми газами, чистым кислородом и водородом.

Сочетания компонентов из различных сплавов

В морских установках, в которых фитинги Swagelok из нержавеющей стали 316/316L проявили себя хорошо, а трубки из стали 316/316L подверглись щелевой коррозии в хомутах, возможно, будет экономически выгодно использовать фитинги из стали 316/316L в сочетании с трубками из более коррозионностойкого сплава. В сочетаниях компонентов из различных сплавов используются трубные обжимные фитинги Swagelok из стали 316/316L с трубками из сплавов 254, 904L, 825 или Tungum^® (медный сплав UNS C69100).

Повышенное содержание хрома и никеля в стали 316/316L обеспечивает более высокую стойкость трубных обжимных фитингов Swagelok к местной коррозии. Превосходный обхват трубки обеспечивается за счет запатентованной компанией Swagelok конструкции заднего обжимного кольца и шарнирно-цангового способа обжима (hinging-colleting™), при котором достигается низкий крутящий момент и вращение гайки не передается на трубку. Процесс низкотемпературного науглероживания SAT 12, запатентованный компанией Swagelok, применяется для упрочения поверхности задних обжимных колец, что упрощает достижение превосходного обхвата трубок из вышеперечисленных сплавов.

Сочетания компонентов из различных сплавов могут стать экономически эффективным коррозионностойким решением, обеспечивающим следующие преимущества в морских установках:

• содержание никеля и хрома в стандартной нержавеющей стали Swagelok 316, превышающее минимальные требования стандарта ASTM A479, благодаря чему достигается более высокое значение PREN и повышенная стойкость к местной коррозии;
• высокая стойкость к точечной и щелевой коррозии трубок из специальных сплавов;
• низкий риск контактной коррозии за счет позиций 316, 254, 904L и 825 в таблице электродных потенциалов или с учетом длительной успешной эксплуатации фитингов из стали 316/316L с трубками из сплава Tungum.

Как и во всех узлах, в которых используются разные материалы, значения номинального давления для трубок и фитингов из разных сплавов определяются по материалу с самым низким значением номинального давления. Номинальные параметры давления см. в справочнике «Данные по трубкам — сочетания компонентов из различных сплавов», MS-06-117.

С помощью числового эквивалента стойкости к точечной коррозии (Pitting Resistance Equivalent Number, PREN) измеряется стойкость к местной точечной коррозии. Более высокие значения PREN показывают более высокую стойкость материала к точечной коррозии.

Связаться с экспертом Доступ к экспертным сервисам

---

Чтобы получить больше информации, ознакомьтесь с дополнительными полезными информационными материалами от Swagelok.

---

> Просмотреть и загрузить подготовленную к печати версию руководства по подбору материалов

СТАЛЬ • Большая российская энциклопедия

СТАЛЬ (польск. stal, от нем. Stahl), сплав же­ле­за (ос­но­ва) с уг­ле­ро­дом и др. хи­мич. эле­мен­та­ми. Со­дер­жа­ние же­ле­за в С. вы­ше, чем со­дер­жа­ние лю­бо­го др. эле­мен­та (напр., ме­тал­ла – Mn, Cr, Ni, W, Mo или не­ме­тал­ла – C, Si, S и P), а со­дер­жа­ние уг­ле­ро­да не пре­вы­ша­ет 2,14% по мас­се. По­лу­ча­ют С. гл. обр. из сме­си чу­гу­на со сталь­ным ло­мом в ки­сло­род­ных кон­вер­те­рах и элек­тро­пе­чах (см. Ста­ле­пла­виль­ное про­из­вод­ст­во). С. – осн. про­дукт чёр­ной ме­тал­лур­гии, яв­ляю­щий­ся ма­те­ри­аль­ной ос­но­вой совр. ци­ви­ли­за­ции. В 2014 в ми­ре вы­плав­ле­но 1665 млн. т ста­ли.

К С. предъ­яв­ля­ют­ся раз­но­об­раз­ные тре­бо­ва­ния, что обу­слов­ли­ва­ет боль­шое чис­ло ма­рок С., от­ли­чаю­щих­ся по хи­мич. со­ста­ву, струк­ту­ре, свой­ст­вам. Ха­рак­тер­ный же­ле­зу по­ли­мор­физм при­сущ и С. По­ли­морф­ные пре­вра­ще­ния по­ло­же­ны в ос­но­ву тер­ми­че­ской об­работ­ки, а так­же хи­ми­ко-тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки, тер­мо­ме­ха­ни­че­ской об­ра­бот­ки С. для по­лу­че­ния же­лае­мых кри­с­тал­лич. струк­ту­ры и свойств из­де­лий из неё. Диа­па­зон свойств С. рас­ши­ря­ется с по­мо­щью ле­ги­ро­ва­ния. В за­ви­си­мо­сти от со­дер­жа­ния уг­ле­ро­да и др. эле­мен­тов кри­стал­лич. струк­ту­ры С. мо­гут быть на ос­но­ве фер­ри­та, ау­сте­ни­та, пер­ли­та, мар­тен­си­та, ко­то­рые об­ла­да­ют разл. пла­стич­но­стью, проч­но­стью, твёр­до­стью и из­но­со­стой­ко­стью.

Классификация сталей

По ти­пу ста­ле­пла­виль­но­го аг­ре­га­та (ки­сло­род­ный кон­вер­тер, элек­трич. ду­го­вая печь) С. на­зы­ва­ет­ся ки­сло­род­но-кон­вер­тер­ной или элек­тро­ста­лью.

По хи­мич. со­ста­ву С. раз­ли­ча­ют уг­ле­ро­ди­стые ста­ли и ле­ги­ро­ван­ные ста­ли, по на­зна­че­нию – кон­ст­рук­ци­он­ные ста­ли, ин­ст­ру­мен­таль­ные ста­ли и С. с осо­бы­ми свой­ст­ва­ми, напр. элек­тро­тех­ни­че­ские ста­ли, не­ржа­вею­щие ста­ли. По ка­че­ст­ву С. обыч­но под­раз­де­ляют на обык­но­вен­ные (ря­до­вые), ка­че­ст­вен­ные, вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные и осо­бо вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные. Раз­ли­чие ме­ж­ду ни­ми за­клю­ча­ет­ся в ко­ли­че­ст­ве вред­ных при­ме­сей (S и Р) и не­ме­тал­лич. вклю­че­ний. В С. обык­но­вен­но­го ка­че­ст­ва до­пус­ка­ет­ся со­дер­жа­ние S до 0,055–0,06% и Р до 0,05–0,07% (ис­клю­че­ние со­став­ля­ет ав­то­мат­ная сталь, со­дер­жа­щая до 0,3% S и до 0,16% Р), в ка­чест­вен­ных – не бо­лее 0,035% ка­ж­до­го из этих эле­мен­тов, в вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ных – не бо­лее 0,025%, в осо­бо вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ных – ме­нее 0,015% S. Се­ра сни­жа­ет ме­ха­нич. свой­ст­ва С., яв­ля­ет­ся при­чи­ной крас­но­лом­ко­сти (об­ра­зо­ва­ние тре­щин при об­ра­бот­ке дав­ле­ни­ем), фос­фор уси­ли­ва­ет хлад­но­лом­кость (сни­же­ние пла­стич­но­сти).

По ха­рак­те­ру за­сты­ва­ния ме­тал­ла в из­лож­ни­це раз­ли­ча­ют спо­кой­ную, по­лу­спо­кой­ную и ки­пя­щую С. По­ве­де­ние ме­тал­ла при кри­стал­ли­за­ции обу­слов­ле­но сте­пе­нью его рас­кис­лен­но­сти: чем пол­нее уда­лён ки­сло­род из С., тем спо­кой­нее про­те­ка­ет про­цесс за­твер­де­ва­ния. При раз­лив­ке ма­ло­рас­кис­лен­ной С. в из­лож­ни­це про­ис­хо­дит бур­ное вы­де­ле­ние пу­зырь­ков ок­си­да уг­ле­ро­да – С. как бы «ки­пит». По­лу­спо­кой­ная С. за­ни­ма­ет про­ме­жу­точ­ное по­ло­же­ние ме­ж­ду спо­кой­ной и ки­пя­щей ста­лью.

Маркировка сталей

Еди­ной ми­ро­вой сис­те­мы мар­ки­ров­ки С. не су­ще­ст­ву­ет. В стан­дар­тах и тех­нич. ус­ло­ви­ях РФ мар­ки уг­ле­ро­ди­стой С. обык­но­вен­но­го ка­че­ст­ва обо­зна­ча­ют­ся бу­к­ва­ми Ст и но­ме­ром (Ст0, Ст1, Ст2 и т. д.). Ка­че­ст­вен­ные уг­ле­ро­ди­стые С. мар­ки­ру­ют­ся дву­знач­ны­ми чис­ла­ми, по­ка­зы­ваю­щи­ми ср. со­дер­жа­ние С в со­тых до­лях про­цен­та: 05, 08, 10, 25, 40 и т. д. Спо­кой­ную С. ино­гда до­пол­ни­тель­но обо­зна­ча­ют бу­к­ва­ми сп, по­лу­спо­кой­ную – пс, ки­пя­щую – кп (напр., Ст3сп, Ст5пс, 08кп). Ав­то­мат­ные С. мар­ки­ру­ют­ся бу­к­вой А (А12, А30 и т. д.), уг­ле­ро­ди­стые ин­ст­ру­мен­таль­ные С. – бу­к­вой У (У8, У10, У12 и т. д. – здесь циф­ры оз­на­ча­ют со­дер­жа­ние С. в де­ся­тых до­лях про­цен­та).

Обо­зна­че­ние мар­ки ле­ги­ров. С. со­сто­ит из букв, ука­зы­ваю­щих, ка­кие ком­по­нен­ты вхо­дят в её со­став, и цифр, харак­те­ри­зую­щих их ср. со­дер­жа­ние. Бу­к­вен­ные обо­зна­че­ния эле­мен­тов: алю­ми­ний – Ю, бор – Р, ва­на­дий – Ф, вольф­рам – В, ко­бальт – К, крем­ний – С, мар­га­нец – Г, медь – Д, мо­либ­ден – М, ни­кель – Н, нио­бий – Б, ти­тан – Т, уг­ле­род – У, фос­фор – П, хром – Х, цир­ко­ний – Ц. Пер­вые циф­ры мар­ки обо­зна­ча­ют ср. со­дер­жа­ние С (в со­тых до­лях про­цен­та для кон­ст­рук­ци­он­ных С. и в де­ся­тых до­лях про­цен­та для ин­ст­ру­мен­таль­ных и кор­ро­зи­он­но­стой­ких С.), за­тем бу­к­вой ука­зан ле­ги­рую­щий эле­мент и циф­ра­ми, сле­дую­щи­ми за бу­к­вой, его ср. со­дер­жа­ние. Напр., С. мар­ки 3Х13 со­дер­жит 0,3% С и 13% Cr, С. мар­ки 2X17h3 – 0,2% С, 17% Cr и 2% Ni. При со­дер­жа­нии ле­ги­рую­ще­го эле­мен­та ме­нее 1,5% циф­ры за со­от­вет­ст­вую­щей бу­к­вой не ста­вят­ся. Напр., С. мар­ки 12ХН3А со­дер­жит ме­нее 1,5% Cr. Бу­к­ва А в кон­це обо­зна­че­ния мар­ки ука­зы­ва­ет на то, что С. яв­ля­ет­ся вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ной, бу­к­ва Ш – осо­бо вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ной. Обо­зна­че­ние мар­ки не­ко­то­рых ле­ги­ров. С. вклю­ча­ет бу­к­ву, ука­зы­ваю­щую на на­зна­че­ние С. (напр., ШХ9 – ша­ри­ко­под­шип­ни­ко­вая С. с 0,9–1,2% Cr; Э3 – элек­тро­тех­нич. С. с 3% Si). С., про­хо­дя­щие пром. ис­пы­та­ния, час­то мар­ки­ру­ют бу­к­ва­ми ЭИ или ЭП (за­вод «Элек­тро­сталь»), ЗИ (Зла­то­ус­тов­ский за­вод) с со­от­вет­ст­вую­щим оче­ред­ным но­ме­ром (ЭИ268). См. так­же Ме­тал­лур­гия.

Hardox 450 — самая популярная конструкционная сталь для производства износостойкого листового проката

Сталь Hardox® для российских мусоровозов способствует переходу от убытков к быстрой окупаемости

Российская компания «Москоммаш», выпускающая грузовые автомобили для вывоза мусора, перешла на изготовление загрузочных ковшей своих машин из стали Hardox® 450.

Это усовершенствование привело к резкому повышению качества загрузочной ванны, способствуя продлению срока их службы и снижению затрат.

Задача

Загрузочные ванны обычных мусоровозов компании «Москоммаш» изготовлены из обычной стали 8-миллиметровой толщины с ребрами жесткости внизу. С ухудшением ситуации в экономике компания занялась поиском более эффективных производственных и конструкционных материалов.

«В годы подъема мы даже не задумывались о стали Hardox®, уделяя основное внимание не инновациям, а массовому производству, хотя повышение его эффективности всегда оставалось для нас одной из важнейших задач, — указывает главный конструктор Александр Мельник. — Мы что-то слышали о стали Hardox®, однако решили опробовать ее в конструкции своих мусоровозов лишь с наступлением экономического спада, когда нас посетил московский представитель компании SSAB».

Решение

На двух экспериментальных мусоровозах задние борта толщиной 8 мм были заменены 5-миллиметровыми аналогами из стали Hardox® 450 без усилителей. По словам Александра Мельника, результаты превзошли все ожидания. Срок службы загрузочной ванны из стали Hardox® 450 втрое превысил аналогичный показатель обычной стали, а экономия на сварке позволила снизить как массу машин, так и производственные затраты. Кроме того, компания SSAB предоставила своим партнерам рекомендации по ведению сварочных работ.

«Замена мягкой стали сталью Hardox® обходится примерно в 117 долл. США, однако должен подчеркнуть, что эта сумма не идет ни в какое сравнение с огромной пользой для нас как эксплуатантов», — указывает Александр Мельник. По его убеждению, компания «Москоммаш», став первым в России предприятием, использующим сталь Hardox® в этой области, смогла таким способом резко повысить качество и надежность своих мусоровозов.

Преимущества для заказчиков

• Срок службы загрузочной ванны мусоровоза втрое превысил аналогичный показатель мягкой стали
• Экономия на сварке позволила снизить как массу машин, так и производственные затраты
• Меры по совершенствованию производства привели к повышению качества и надежности продукции, а также к сокращению сроков окупаемости

Материалы — Øglænd system

Материал	Сокращенное название	Качество материала	Обработка поверхности
Нержавеющая сталь	SS	AISI 316L (EN. 14404)	Травление и пассивация               (сварные изделия)
Углеродистая сталь	HDG, PG, PR, ZM	Разные виды стали в зависимости от толщины материала*	Горячеоцинкованная сталь (HDG), предварительно оцинкованная сталь (PG), грунтованная сталь (PR), магнезиум (ZM)
Алюминий	AL	5052 h32, 6062 и 5754 h32
Композитные материалы	FRP/GRP	Смотрите иформацию по полимерным материалам ниже.

*Выбранные  старт-кронштейны выполнены из стали S355J2-Y05 (одобрено NORSOK).

Материал, сертифицированный для поставляемой продукции, может быть предоставлен по запросу, но эти требования должны быть известны нам до формирования заказа.

---

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь (SS)

Нержавеющая сталь образует защитный слой оксида хрома, когда сплав подвергается воздействию воздуха, препятствуя прямому контакту между сплавом и агрессивной средой. Если компонент из нержавеющей стали поврежден, образуется новый слой оксида хрома, который эффективно запечатывает поврежденную область.

Травление и пассивация

Большая часть сварных изделий компании Оглаенд Систем проходит процесс «травления и пассивации». Это процесс удаления цвета побежалости, который образуется во время сварки. Цвет побежалости образуется за счет увеличения плотности хрома на поверхности и ее соответствующего уменьшения в более нижнем слое. В результате затронутая область подвержена коррозии и менее эстетична на вид. Обе проблемы эффективно решаются путем «травления и пассивации», что позволяет создать новый защитный слой оксида хрома. У Оглаенд Систем большой опыт работы в Северном море и наша компания весьма успешно использует эти методы.

---

Углеродистая сталь

Горячеоцинкованная сталь (HDG)

Горячеоцинкованная сталь покрыта защитным слоем цинка. Слой цинка обеспечивает надежную защиту от большинства агрессивных сред. Это связано с его низким электродным потенциалом, что позволяет ему действовать в качестве протекторного анода. Цинк корродирует медленнее, чем материал, который он защищает. Стальные компоненты HDG компании Оглаенд Систем  производятся в соответствии с европейским стандартом EN ISO 1461. Придерживаясь этого стандарта, компоненты с толщиной материала от 1,5 до 3,0 мм получают покрытие толщиной не менее 45 мкм. Согласно EN ISO 12944-2,  цинковое покрытие толщиной 45 мкм обеспечивает защиту от коррозии в течение порядка 21-64 лет в среде с классом коррозии C3. Для менее агрессивных сред использование предварительно оцинкованной стали (PG) часто является предпочтительной альтернативой.

Магнезиум (ZM)

ZM — это металлическое покрытие, которое обеспечивает отличную защиту от коррозии, подходит для сред класса C4. Покрытие состоит из цинка, алюминия (3,5%) и магния (3%), что обеспечивает гораздо лучшую антикоррозионную стойкость с более тонкими покрытиями, чем традиционные покрытия с горячей оцинковкой. Сталь с покрытием ZM предварительно оцинкована до 25 мкм на сторону и обладает улучшенными характеристиками при воздействии CO2, и, как и HDG, выигрывает от «самовосстановления» от резки отверстий, сделанных после нанесения покрытия. Кроме того, изделия с покрытием ZM легче и экономичнее, чем аналогичные изделия из HDG. ZM включен в европейский стандарт EN 10346.

Предварительно оцинкованная сталь (PG)

Предварительно оцинкованная сталь подвергается процессу, при котором листовая сталь покрывается тонким слоем цинка, что придает ей яркий внешний вид. Этот слой цинка толщиной 20 мкм в соответствии с EN 10346 обеспечивает защиту благодаря низкому потенциалу электродов и низкой скорости коррозии. Поскольку процесс выполняется на сырье до резки и гибки, использование PG является экономически выгодным. Продукты из PG подходят для установки в средах с низкой скоростью коррозии.

Окрашенные/грунтованные продукты (PR)

Некоторые изделия поставляются с заводской грунтовкой, которая служит защитным покрытием при транспортировке и хранении, предотвращая тем самым коррозию. Когда изделия подвергаются воздействию агрессивных сред, необходимо нанести вторичное покрытие для обеспечения оптимального срока службы. Грунтовка обладает хорошей адгезией и обеспечивает идеальные условия для максимально равномерного покрытие верхним слоем.

Изделия с покрытием (WE)

Там, где значение имеют внешний вид или дополнительная защита поверхности, некоторые изделия могут поставляться с поверхностной обработкой, такой как эпоксидное порошковое покрытие. Такие покрытия доступны в широком спектре цветов по запросу. Изделия с покрытием могут потребовать дополнительного заземления.

 

---

Алюминий (AL)

Алюминий обычно используется в проектах, где ключевым фактором является минимальный вес. Под воздействием воды образуется слой оксида алюминия, предотвращающий коррозию алюминия. Алюминиевые компоненты Оглаенд Систем изготавливаются по стандартам качества 5052 h32, 6062 и 5754 h32.

 

---

Композитные материалы

Выбор полимерного материала

Оглаенд Систем предлагает широкий ассортимент полимерных материалов для соответствия даже самым жёстким требованиям наших клиентов. Начиная с нашей стандартного полиэстера, заканчивая нашей высокоэффективным полиэстером Оlstar мы можем выполнить все ваши химические, пожарные, дымовые и токсические требования. Чтобы указать желаемый тип полимерного материала, к стандартным номерам артикулов FRP добавляется код полиэстера, указанный ниже.

GRP / FRP: Обратите внимание, что пултрузионный процесс производства означает, что нет никакой разницы между материалами GRP и FRP.

 

Полиэстер армированный стекловолокном (FRP)

Обозначение: N/A (стандартный артикул)

Этот материал является нашим наиболее широко используемым полимерным материалом. Его можно использовать в разных погодных условиях, он устойчив к ультрафиолету и обладает хорошей коррозионной стойкостью. Он также может быть выполнен в соответствии с определенными стандартами по огнезащите и дымовыделению и быть снабжен проводящими свойствами. Наша стандартная номенклатура изделий из полиэстера одобрена UL.

Полиэстер с антистатическими свойствами

Обозначение: ’A’ для FOE. ’C1A’ для FTE.

Полиэстеру могут быть добавлены антистатические свойства в соответствии с требованиями проекта. Антистатический полиэстер содержит углеродный порошок, который увеличивает проводимость материала, в следствие чего этот материал требует заземления.

Vinyl Ester

Обозначение: ‘VE’

Vinyl Ester обладает лучшей коррозионной стойкостью и термостойкостью по сравнению с другими полимерными материалами. Подходит для промышленности, где используются химические и едкие материалы.

Olstar

Обозначение: ‘AC’

Oglaend Low Smoke & Toxicity Acrylic Resin (Акриловый полиэстер Оглаенд с низким выделением дыма и низкой токсичностью) идеально подходит для использования в закрытых помещениях, в общих помещениях и в туннелях. Этот полиэстер превосходит другие по низким показателям выделения  дыма и низкой токсичностью при сохранении хорошей огнестойкости.

Olstar ABS

Обозначение: ‘ABS’

Это наш акриловый полиэстер с антистатическими свойствами (должен быть заземлен). Этот полиэстер используется для проектов, которые требуют сертификации ABS или BV.

---

 

Cro-mo и Hi-ten сталь

Перейти в каталог Выбора экстримальных велосипедов

Cro-mo и Hi-ten сталь

Автор: Антон Степанов

 Новичков с каждым годом все прибавляется. Как и следует ожидать, вопросы, которые они задают, особой оригинальностью не отличаются. Сегодня в очередной раз разберем один из самых популярных и актуальных вопросов. Это касается всех любителей фристайла на MTB и BMX велосипедах.

• Чем отличается Cro-Mo 4130 от Hi-Ten?
• Стоит ли переплачивать за Cro-Mo рамы?
• Так ли важно, чтобы все трубы в раме были Cro-Mo?
• В каких узлах допустимо использование Hi-Ten?

 Начнем с того, что оба этих индекса являются марками стали. Для тех кто не учился в технических учебных заведениях поведаю: сталь это сплав железа (Fe) и углерода (C). Самая обычная и дешевая сталь назвается углеродистой. Углеродистая сталь хорошо сваривается, однако обладает низкими физичекими и химическими свойствами. Если упростить длинные объяснения, то физические свойства это способность выдерживать ударные нагрузки. Разрыв, растяжение, скручивание и так далее. Химические свойства показывают, как будет вести себя сталь в агрессивных средах. В кислоте, при высоких и низких температурах, банальная стойкость к коррозии. Так вот углеродистая сталь это и есть hi-ten, хотя строго говоря, термин расшифровывается, как высокопрочная сталь. Однако, никакой высокой прочности там нет и в помине. Производители не имеют однозначного регламента по hi-ten стали, то есть эта марка стали теоретически может быть очень даже ничего, но в итоге, эта марка делается с максимально возможной экономией. Чтобы понять, как можно было бы сделать «хороший» hi-ten, нужно понять, что такое легированная сталь.

 Легированная сталь – это углеродистая сталь с добавлением некоторых химических элементов. Такая операция называется легирование стали. Cro-Mo 4130 это сталь легированная хромом и молибденом. Кроме них имеются и другие добавки, но их содержание незначительно. Совсем небольшое добавление в сплав этих химических элементов способно очень серьезно изменить физические и химические свойства сплава. В зависимости от требуемого результата сталь легируется разными элементами. Cro-Mo 4130 по прежнему легко сваривается. То есть не требует от производства сложных манипуляций перед процессом сварки. Например, подогрева перед сваркой и плавного охлаждение после или обязательного отпуска. Сплав почти в 2 раза прочнее и устойчивее к коррозии, чем hi-ten. Теперь про то, почему hi-ten мог бы быть хорош: если Cro-Mo 4130 это строго регламентированная марка стали, где не может быть превышения уровня хрома или молибдена ни на сотую долю процента, то hi-ten не предполагает такого строгого регламента. Теоретически hi-ten может быть таким же как и Cro-Mo, но это никому не нужно, поэтому не попадитесь в эту ловушку. Я находил в интернете формулировки, которые допускают существование качественной hi-ten стали, однако в вело промышленности ее нет. Я думаю теперь вы понимаете, в чем отличие этих марок стали. Cro-Mo почти в два раза превосходит по всем параметрам Hi-Ten. Это значит, что для достижения приемлемой прочности, нужно использовать трубы в два раза толще. Средняя рама из Cro-Mo 4130 на комплит велосипедах весит 2400-2800 грамм. Следовательно из Hi-Ten она будет весить 5000 грамм!!! Такого производители допустить не могут и используют трубы с той же толщиной стенки, с которой были бы трубы из Cro-Mo 4130, а это приводит нас к трещинам, гнущимся перьям, разочарованию и слезам. Сгинь нечистая сила!

 Теперь вы понимаете, почему стоит переплачивать за Cro-Mo рамы!

 Из Cro-Mo должны быть все трубы! Hi-Ten мягкий материал, а подшипники сделаны из жесткой стали. Таким образом вы можете деформировать рулевой или кареточный стакан, если проморгаете люфт в рулевой колонке или будите менять подшипники в раме. Дропауты легко гнутся, особенно при гриндах. Любое лобовое столкновение может привести к непоправимым повреждениями рамы. Руль согнется, вилка тоже, ну и перья рамы на десерт.

 Из Hi-Ten допустимо сделать звездочку или подседельный штырь. Рама, руль, вилка, шатуны, оси втулок и педалей должны быть из Cro-Mo!

 Если вы покупаете велосипед ребенку, именно ребенку и уверены на 200%, что он не будет на нем прыгать, то можно взять Hi-Ten велосипед. Если на велосипеде вы будите просто кататься или будет просто ездить прямо девушка, то можно рискнуть. Во всех остальных случаях из Hi-Ten может быть сделана, только звездочка или подседельный штырь.

 Да, Cro-Mo детали тоже ломаются, трескаются, гнутся, но держатся дольше и стоят своих денег.

Перейти в каталог Выбора экстримальных велосипедов

О СТАЛИ | worldsteel

Сталь производится по двум основным направлениям: по линии доменная печь-кислородная печь (BF-BOF) и по линии электродуговой печи (EAF). Существуют также варианты и комбинации производственных маршрутов.

Основное различие между маршрутами — это тип сырья, которое они потребляют. Для маршрута BF-BOF это преимущественно железная руда, уголь и переработанная сталь, а на маршруте EAF сталь производится с использованием в основном переработанной стали и электроэнергии.В зависимости от конфигурации завода и наличия переработанной стали, другие источники металлического железа, такие как железо прямого восстановления (DRI) или чугун, также могут быть использованы на маршруте EAF.

Всего 70,7% стали производится с использованием доменной печи-конвертера. Во-первых, железная руда восстанавливается до железа, также называемого чугунным чугуном. Затем чугун превращается в сталь в кислородно-конвертерном конвертере. После литья и прокатки сталь поставляется в рулонах, листах, профилях или прутках.

Сталь, производимая в ЭДП, использует электричество для плавления переработанной стали.Добавки, такие как сплавы, используются для достижения желаемого химического состава. Электроэнергия может быть дополнена кислородом, вводимым в ДСП. Последующие стадии процесса, такие как литье, повторный нагрев и прокатка, аналогичны тем, которые встречаются на маршруте доменной печи-конвертера. Около 28,9% стали производится в ЭДП.

Другая технология выплавки стали, мартеновская печь (мартеновская печь), составляет около 0,4% мирового производства стали. Процесс OHF очень энергоемкий и находится в упадке из-за своих экологических и экономических недостатков.

Более подробную информацию, относящуюся к вышеперечисленным данным, можно найти в нашем Статистическом Ежегоднике по металлургии за 2019 год.

Большинство стальных изделий используются десятилетиями, прежде чем их можно будет переработать. Следовательно, переработанной стали недостаточно для удовлетворения растущего спроса с использованием одного метода производства стали в ДСП. Спрос удовлетворяется за счет комбинированного использования методов производства BF-BOF и EAF.

Все эти производственные методы могут использовать переработанный стальной лом в качестве сырья. Большая часть новой стали содержит переработанную сталь.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей публикацией « World Steel in Figures ».

Какие четыре типа стали?

Сталь — такой мощный элемент, который бывает нескольких различных сортов и обладает уникальным химическим составом. Теперь, когда свойства стали и различные стальные сплавы настолько обширны, было бы шокировать осознание того, что все виды стали, даже обрабатываемые на станках с ЧПУ, состоят всего из двух частей: железа и углерода.
Однако настоящая разница начинается тогда, когда появляются дополнительные углеродные и легирующие элементы. Видите ли, долговечность и прочность стали определяются теми дополнительными аспектами (такими как марганец и фосфор), которые вводятся при ее формулировании, и это то, что определяет ее категорию для конкретных применений. Итак, если вам интересно, какой тип стали покупать для ваших конкретных нужд, вы должны понимать химическую структуру физических свойств стали, которые подразделяются на четыре основных типа.

Четыре основных типа стали

1. Углеродистая сталь

Углеродистая сталь выглядит тусклой, матовой и, как известно, подвержена коррозии.В целом, существует три подтипа этой стали: низкоуглеродистая, средне- и высокоуглеродистая сталь, при этом низкоуглеродистая сталь содержит около 30% углерода, средняя 0,60% и высокая 1,5%. Само название на самом деле происходит от того факта, что они содержат очень небольшое количество других легирующих элементов. Они исключительно прочные, поэтому их часто используют для изготовления таких вещей, как ножи, высоковольтные провода, автомобильные детали и другие подобные предметы.

Факт: Углеродистая сталь составляет около 90% всего производства стали.

Сталь

C45 / AISI 1045 — это среднеуглеродистая сталь, подходящая для таких деталей, как шестерни, болты, оси и валы общего назначения, шпонки и шпильки. Немедленно укажите цену на деталь из углеродистой стали

2. Легированная сталь

Далее идет легированная сталь, которая представляет собой смесь нескольких различных металлов, таких как никель, медь и алюминий. Они, как правило, более дешевые, более устойчивые к коррозии и используются для некоторых автомобильных запчастей, трубопроводов, корпусов судов и механических проектов.Для этого сила зависит от концентрации элементов, которые он содержит.

Легированная сталь AISI 4317 / 18NiCrMo5: высокая прочность и ударная вязкость сердечника, сверхмощные подшипники, кулачковые толкатели, кулачки сцепления, компрессорные кольца, валы вентиляторов, сверхмощные шестерни, валы насосов. Немедленно укажите цену на деталь из легированной стали

3.

Инструментальная сталь Инструментальная сталь

известна своей твердостью, устойчивостью к нагреванию и царапинам. Название происходит от того факта, что они очень часто используются для изготовления металлических инструментов, таких как молотки.Для них они состоят из таких вещей, как кобальт, молибден и вольфрам, и это основная причина того, почему инструментальная сталь обладает такими высокими характеристиками прочности и термостойкости.

4. Нержавеющая сталь

И последнее, но не менее важное: нержавеющая сталь, вероятно, является самым известным типом на рынке. Этот сорт блестящий и обычно содержит от 10 до 20% хрома, который является их основным легирующим элементом. Такая комбинация делает сталь устойчивой к коррозии и очень легко формуется в различные формы.Из-за простоты использования, гибкости и качества нержавеющая сталь может использоваться в хирургическом оборудовании, бытовом оборудовании, изделиях из серебра и даже использоваться в качестве наружной облицовки коммерческих / промышленных зданий.

Факт: существует более 100 марок нержавеющей стали, что делает ее невероятно универсальным материалом, который можно изменять.

Нержавеющая сталь 316L: подходит для теплообменников, трубопроводов, материалов для наружного строительства в прибрежных районах, браслетов для часов, корпусов и т. Д.для современных часов, оборудования для использования в морской, химической, красочной, пищевой промышленности. Мгновенно укажите цену на деталь из нержавеющей стали

Марки стали

, которые следует принять к сведению Класс

стали очень часто используется инженерами, учеными, архитекторами и даже государственными учреждениями, чтобы укрепить свою уверенность в стабильности и качестве материалов.

• Система классификации ASTM: Эта система присваивает каждому металлу буквенный префикс в зависимости от его категории.Например, буква «А» обозначает сталь и железо. Затем ему присваивается порядковый номер, который отражает особые свойства этого металла.
• Система оценок SAE: В этой системе оценок для классификации используется четырехзначный номер. Первые два указывают на тип стали вместе с концентрацией легирующего элемента, а последние два отражают концентрацию углерода в этом конкретном металле.

Заключение

В 1967 году в мире было произведено всего 500 миллионов тонн стали.Однако в 2016 году это число выросло до более 1600 миллионов. Кроме того, по данным Всемирной ассоциации производителей стали, 55% веса обычного автомобиля приходится на сталь. В этой реальности трудно представить мир без стали. Имея более 3500 различных марок стали, возможности ее использования кажутся безграничными. От производства, изготовления до обработки стали с ЧПУ — каждый тип имеет свое идеальное место и характеристики, чтобы удовлетворить практически любые потребности.

В конце концов, разные свойства стали связаны с использованием разных стальных сплавов и делятся на четыре типа, которые мы видим сегодня. Итак, если вы думаете о покупке стали, найдите время, чтобы определить идеальные свойства стали, которые вам нужны, и правильный сорт для выполнения той работы, которую вы стремитесь выполнить. Вы будете благодарить себя, сделав это сейчас, вместо того, чтобы позже обнаружить, что выбрали не тот.

---

Источники и дополнительная литература

https: // www.meadmetals.com/blog/steel-grades#:~:text=The%20Four%20Types%20of%20Steel,elements%20b except%20carbon%20and%20iron.
https://www.metalsupermarkets.com/types-of-steel/
https://www.oughttco.com/steel-grades-2340174
https://en.wikipedia.org/wiki/Tool_steel#:~ : text = 10% 20Bibliography-, Water% 2Dharpting% 20group, имеющий% 20to% 20be% 20water% 20. & text = The% 20toughness% 20of% 20W% 2Dgroup, зерно% 20размеры% 20 во время обработки% 20heat% 20.
https://www.worldsteel.org/media-centre/press-releases/2017/world-steel-in-figures-2017.HTML
https://www.etf. com/sections/features-and-news/1289-cars-and-metal-metal-and-cars?nopaging=1&__cf_chl_jschl_tk__=3a8ca3d47c87c877dcfb2e55cd6233860cb-1600380671-0-AasJiDTBvhrkbY9YZHsDpzuaM-dpqbZOVjFpgmW-THnSW1enoB8aJgcv3id1B0g8hsOA_W0Cc5nUrnMnODkbsm64bthN- EhygbGpib0cUoZBi-O_iSX3sjZYrmoQEqq0KDXlKO2iscWjgPnCnFLvhiRpIs2RRmmSExzW3VEz51em5wiYtKsVO2ZWvx7Px8hkvbhBU-IJtpkrPSQy_qK_hZcjiu14ZPKEukYBqWLBpy_b6jJyx3ToAjECPcBiKrUDUte13WCLcBqdj4u_-9HBsQSNNC_uJo7qsMCmazJ0ATdkhJDAM2zMBsqhxeqxr8cFo-TsOAFrjrya4VJ4_rGhqgiGlrdSbSshIyyZ-WxEqIq45nob3TtucY8kQnhmLjSEfLGXwnVHfMytHPSXgsdk-XCDhHqPuvJMfa6GTvDlDUAvvaj1xFZBYWF42R_0aBCKlw
https: // эн.wikipedia.org/wiki/Steel#:~:text=Carbon%20steels,-Modern%20steels%20are&text=Carbon%20steel%2C%20composed%20simply%20of,the%20hardenability%20of%20thick%20sections.
http://www.osstrobe.com/resources/articles/st БОЛЬШЕ-steel-grades.php#:~:text=There%20are%20over%20100%20grades,chromium%2C%208%25%20nickel

Как сталь сделана — краткое описание доменной печи

Есть два типа металлов, черных и цветных. Железо происходит из железа или содержит железо, а Цветные металлы не содержат железа.

Некоторые образцы черных металлов могут быть мягкой сталью, чугуном, высокопрочной сталью и инструментальной сталью.

Примеры из цветных металлов — медь, алюминий, магний, титан и т. д.

К делают сталь, железную руду сначала добывают из земли. Затем он плавится во взрыве. печи, в которых удаляются примеси и добавляется углерод. На самом деле очень простое определение стали — это «железо, легированное углеродом, обычно менее чем 1%.»

Следующий текст взят из Руководства по конструкции для металлургов. Руководство V-Том I.

Доменные печи требуют множества вспомогательных средств для поддерживать их операции. Однако, попросту говоря, сама печь представляет собой огромная стальная оболочка почти цилиндрической формы, облицованная жаропрочным кирпичом. После запуска или «продувки» печь работает непрерывно, пока огнеупорная футеровка нуждается в обновлении или пока спрос на железо не упадет до точки где печь закрыта. Продолжительность работы печи с момента запуска до завершения называется «кампанией» и может длиться несколько лет.

Железная руда и другие железосодержащие материалы, кокс и известняк загружаются в топку сверху и спускаются вниз, становясь все горячее по мере того, как они раковина в теле печи, которая называется штабелем. В верхней половине в печи газ от сжигания кокса удаляет большое количество кислорода из железа руда. Примерно на полпути известняк начинает реагировать с примесями в руде. и кокс для образования шлака.

Зола кокса поглощается шлаком. Некоторое количество кремнезема в руде восстанавливается до кремния и растворяется в железе, как и немного углерода в коксе. На дне печи, где повышается температура значительно выше 3000 по Фаренгейту, расплавленный шлак плавает в ванне расплавленного железа, которая четыре или пять футов глубиной. Поскольку шлак плавает поверх чугуна, возможно слить через шлаковую выемку в печи. Расплавленный чугун выделяется из пода печи через летку. Выпуск железа и шлака является основным фактором, позволяющим загружать дополнительные материалы в печь верх.

Это краткое описание сложных операций доменной печи представлены здесь, чтобы предоставить ориентир для фактического потока операций. Очень часто в одном цехе может быть организовано несколько доменных печей, так что наиболее эффективно можно использовать топливо, внутренние железнодорожные пути и т. д.

Отличный сайт о производстве стали…
http: // www.dofasco.ca/HOW_STEEL_IS_MADE/html/index.html

Что такое нержавеющая сталь и как она производится?

Благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, высокой прочности и привлекательному внешнему виду нержавеющая сталь находит широкое применение как на промышленных, так и на потребительских рынках.

Но как нержавеющая сталь превращается из груды лома или очищенной руды в свою окончательную форму и применение?

Большинство нержавеющих сталей начинают свой жизненный цикл аналогичным образом перед тем, как отправиться на переработку. Эта обработка, наряду с точным составом стального сплава, определяет его многие характеристики.

Итак, чтобы понять, как производится нержавеющая сталь, мы должны сначала погрузиться в ее состав.

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь — это сплав железа и хрома.

Хотя нержавеющая сталь должна содержать не менее 10,5% хрома, точные компоненты и соотношения будут зависеть от требуемой марки и предполагаемого использования стали.

Другие распространенные добавки:

• Никель
• Углерод
• Марганец
• Молибден
• Азот
• Сера
• Медь
• Кремний

Точный состав сплава строго измеряется и оценивается на протяжении всего процесса легирования, чтобы гарантировать, что сталь демонстрирует требуемые качества.

Распространенные причины добавления других металлов и газов в сплав нержавеющей стали:

• Повышенная коррозионная стойкость
• Устойчивость к высоким температурам
• Низкотемпературная стойкость
• Повышенная прочность
• Улучшенная свариваемость
• Повышенная формуемость
• Управляющий магнетизм

Однако то, что содержится в вашей нержавеющей стали, — не единственный фактор, определяющий ее уникальные характеристики…

Способ изготовления в дальнейшем изменит свойства стали.

Как производится нержавеющая сталь

Точный процесс получения марки нержавеющей стали будет отличаться на более поздних стадиях. То, как сорт стали формируется, обрабатывается и обрабатывается, играет важную роль в определении того, как он выглядит и работает.

Прежде чем вы сможете создать поставляемый стальной продукт, вы должны сначала создать расплавленный сплав.

По этой причине для большинства марок стали используются общие этапы запуска.

Шаг 1: плавление

Производство нержавеющей стали начинается с плавки металлолома и добавок в электродуговой печи (ДСП).Используя электроды большой мощности, ДСП нагревает металлы в течение многих часов, чтобы создать расплавленную жидкую смесь.

Поскольку нержавеющая сталь на 100% подлежит вторичной переработке, многие заказы на нержавеющую сталь содержат до 60% вторичной стали. Это помогает не только контролировать расходы, но и снижает воздействие на окружающую среду.

Точные значения температуры зависят от марки стали.

Шаг 2: Удаление содержания углерода

Углерод помогает повысить твердость и прочность железа.Однако слишком много углерода может создать проблемы, такие как выделение карбида во время сварки.

Перед разливкой жидкой нержавеющей стали необходима калибровка и снижение содержания углерода до надлежащего уровня.

Есть два способа контролировать содержание углерода в литейном производстве.

Первый — обезуглероживание кислородом аргона (AOD). Введение газовой смеси аргона в жидкую сталь снижает содержание углерода с минимальными потерями других важных элементов.

Другой используемый метод — вакуумное кислородное обезуглероживание (VOD).В этом методе расплавленная сталь переносится в другую камеру, где кислород вводится в сталь при приложении тепла. Затем с помощью вакуума удаляются выпускаемые газы из камеры, что еще больше снижает содержание углерода.

Оба метода обеспечивают точный контроль содержания углерода, чтобы гарантировать правильную смесь и точные характеристики в конечном продукте из нержавеющей стали.

Шаг 3: Настройка

После восстановления углерода происходит окончательная балансировка и гомогенизация температуры и химического состава.Это гарантирует, что металл соответствует требованиям для его предполагаемой марки и что состав стали остается неизменным на протяжении всей партии.

Образцы протестированы и проанализированы. Затем производятся корректировки до тех пор, пока смесь не будет соответствовать требуемому стандарту.

Шаг 4: Формовка или отливка

Создав расплавленную сталь, литейщик должен создать примитивную форму, используемую для охлаждения и обработки стали. Точная форма и размеры будут зависеть от конечного продукта.

Общие формы включают:

• Цветет
• Заготовки
• Плиты
• Стержни
• Трубы

Формы затем помечаются идентификатором для отслеживания партии в различных последующих процессах.

Далее шаги будут отличаться в зависимости от предполагаемой марки и конечного продукта или функции. Плиты становятся пластинами, полосами и листами. Блюмы и заготовки превращаются в прутки и проволоку.

В зависимости от заказанной марки или формата сталь может проходить некоторые из этих этапов несколько раз для создания желаемого внешнего вида или характеристик.

Следующие шаги являются наиболее распространенными.

Горячая прокатка
Этот этап, выполняемый при температурах выше температуры рекристаллизации стали, помогает установить приблизительные физические размеры стали.Благодаря точному контролю температуры на протяжении всего процесса сталь остается достаточно мягкой, чтобы работать без изменения структуры.

В процессе используются повторяющиеся проходы для медленной корректировки размеров стали. В большинстве случаев для достижения желаемой толщины потребуется прокатка через несколько станов.

Холодная прокатка
Холодная прокатка часто используется, когда требуется точность, при температуре ниже температуры рекристаллизации стали. Ролики с несколькими опорами используются для формовки стали.Этот процесс создает более привлекательную и однородную поверхность.

Однако он также может деформировать структуру стали и часто требует термической обработки для рекристаллизации стали до ее исходной микроструктуры.

Отжиг
После прокатки большая часть стали проходит процесс отжига. Это включает в себя контролируемые циклы нагрева и охлаждения. Эти циклы помогают смягчить сталь и снять внутреннее напряжение.

Точные значения температуры и времени будут зависеть от марки стали, поскольку скорость нагрева и охлаждения влияет на конечный продукт.

Удаление окалины или травление
По мере того, как сталь обрабатывается на различных этапах, на ее поверхности часто накапливается окалина.

Это скопление не просто непривлекательно. Это также может повлиять на стойкость к пятнам, долговечность и свариваемость стали. Удаление этой окалины необходимо для создания оксидного барьера, который придает нержавеющей стали характерную устойчивость к коррозии и пятнам.

При удалении окалины или травлении эти окалины удаляются либо с помощью кислотных ванн (известное как кислотное травление), либо путем контролируемого нагрева и охлаждения в бескислородной среде.

В зависимости от конечного продукта металл может возвращаться на прокатку или прессование для дальнейшей обработки. За этим следуют повторные фазы отжига до достижения желаемых свойств.

Резка
Как только сталь обработана и готова, партия разрезается в соответствии с требованиями заказа.

Самыми распространенными методами являются механические, такие как резка гильотинными ножами, дисковыми ножами, высокоскоростными лезвиями или штамповка штампами.

Однако для сложных форм также может использоваться газовая резка или плазменная резка.

Наилучший вариант будет зависеть как от требуемой марки стали, так и от желаемой формы поставляемого продукта.

Отделка
Нержавеющая сталь доступна в различных вариантах отделки от матовой до зеркальной. Отделка — один из последних этапов производственного процесса. Общие методы включают кислотное или песчаное травление, пескоструйную очистку, ленточное шлифование, полировку ленты и полировку ленты.

На этом этапе сталь собирается в окончательном виде и готовится к отправке заказчику.Рулоны и рулоны — распространенные способы хранения и отправки больших количеств нержавеющей стали для использования в других производственных процессах. Однако окончательный вид будет зависеть от типа требуемой стали и других факторов, специфичных для заказа.

Последние мысли

Понимание надлежащих марок и типов нержавеющей стали для конкретных областей применения и условий является важной частью обеспечения долговременных результатов и оптимизации затрат. Если вы ищете что-то прочное и устойчивое к коррозии для морской среды или что-то потрясающее и простое в уходе для использования в ресторане, для ваших нужд найдется сплав нержавеющей стали.

Если вам интересно, как нержавеющая сталь может работать в вашем следующем проекте, проконсультируйтесь с Unified Alloys. Являясь ведущим поставщиком нержавеющей стали в Канаде на протяжении более 40 лет, мы обладаем знаниями и ресурсами, чтобы помочь вам найти продукт, идеально соответствующий вашим требованиям.

Вся история стали

История стали начинается задолго до мостов, двутавровых балок и небоскребов. Это начинается со звезд.

За миллиарды лет до того, как люди ходили по Земле — еще до того, как Земля вообще существовала — пылающие звезды сплавили атомы в железо и углерод.В результате бесчисленных космических взрывов и возрождений эти материалы попали в астероиды и другие планетные тела, которые врезались друг в друга при перемешивании космического котла. В конце концов, некоторые из этих камней и металла сформировали Землю, где они будут определять судьбу одного конкретного вида ходячих обезьян.

В день, потерянный для истории, несколько случайных людей нашли сверкающий метеорит, в основном из железа и никеля, который пролетел сквозь атмосферу и врезался в землю. Так началась навязчивая идея, охватившая этот вид.На протяжении тысячелетий наши предки работали с материалом, открывая лучшие способы извлечения железа из самой Земли и, в конечном итоге, плавления его в сталь. Мы будем бороться за него, создавать и уничтожать вместе с ним нации, развивать с его помощью глобальную экономику и использовать его для создания некоторых из величайших изобретений и структур, которые когда-либо знал мир.

Металл с небес

У Тутанхамона был железный кинжал — ценный предмет в древнем мире, достойный немногих больше, чем фараон. Когда британский археолог Говард Картер нашел гробницу Тутанхамона почти столетие назад и увидел этот объект, стало ясно, что кинжал был особенным.В то время археологи не знали, что лезвие пришло из космоса.

Кинжал Тутанхамона из метеоритного железа.

Политехнический университет Милана

Железо, получаемое из метеоритов, содержит больше никеля, чем железо, добытое из земли и переплавленное людьми. За годы, прошедшие с момента открытия Картера, исследователи обнаружили, что не только кинжал Тутанхамона, но и практически все изделия из железа, относящиеся к бронзовому веку, были сделаны из железа, упавшего с неба.

Нашим предкам этот экзотический сплав, должно быть, казался присланным существами, недоступными нашему пониманию. Древние египтяне называли его biz-n-pt . В Шумере он был известен как ан-бар . Оба переводятся как «металл с небес». Сплав железа с никелем был податливым и легко придавал форму без разрушения. Но его запасы были крайне ограниченными, и их доставляли на Землю лишь изредка внеземные цивилизации, что делало этот металл богов более ценным, чем драгоценные камни или золото.

Потребовались тысячи лет, прежде чем люди начали смотреть себе под ноги. Около 2500 г. до н.э. племена Ближнего Востока обнаружили еще один источник темного металлического материала, спрятанный под землей. Это было похоже на металл с небес — и так оно и было, но кое-что изменилось. Железо было смешано с камнями и минералами и превратилось в руду. Добыча железной руды — это не то же самое, что подобрать случайный кусок золота или серебра. Удаление железа из подземных царств означало искушение духовного мира, поэтому первые горняки проводили ритуалы, чтобы успокоить высшие силы, прежде чем выкопать руду, согласно книге 1956 года Кузница и тигель .

Но вытащить железную руду с Земли было только полдела. Еще 700 лет понадобилось древнему миру, чтобы понять, как отделить драгоценный металл от руды. Только тогда действительно закончится бронзовый век и начнется железный век.

Долгий путь к первой стали

Чтобы узнать сталь, мы должны сначала понять железо, потому что металлы почти одно и то же. Концентрация железа в стали составляет от 98 до 99 процентов и более. Остальное — углерод — небольшая добавка, которая существенно влияет на свойства металла.За столетия и тысячелетия до прорыва, в результате которого были построены небоскребы, цивилизации изменили и переделали методы плавки, чтобы производить железо, приближаясь к стали.

Около 1800 г. до н.э. люди вдоль Черного моря, называемые Халибами, хотели изготовить металл прочнее бронзы — то, что можно было бы использовать для изготовления непревзойденного оружия. Они клали железную руду в очаги, молотили ее и обжигали для размягчения. Повторив процесс несколько раз, Халибы вытащили из кузницы прочное железное оружие.

Майкл Стиллвелл

То, что сделали Chalybes, называется кованым железом, одним из нескольких основных предшественников современной стали. Вскоре они присоединились к воинственным хеттам, создав одну из самых мощных армий в древней истории. Ни одна нация не могла сравниться с хеттским мечом или колесницей.

Другой младший брат стали, так сказать, чугун, который впервые начали производить в Древнем Китае. Примерно с 500 г. до н.э. китайские мастера по металлу построили печи высотой семь футов для сжигания большего количества железа и дерева.Материал плавили в жидкость и разливали в резные формы, принимая форму кухонных инструментов и статуй.

Однако ни ковка, ни чугун не были идеальной смесью. Кованое железо Chalybes содержало только 0,8% углерода, поэтому оно не имело прочности на разрыв стали. Китайский чугун с содержанием углерода от 2 до 4 процентов был более хрупким, чем сталь. Черноморские кузнецы со временем начали вставлять железные прутья в груды раскаленного добела угля, в результате чего получилось кованое железо со стальным покрытием.Но у общества в Южной Азии была идея получше. Индия произведет первую настоящую сталь.

Около 400 г. до н.э. индийские мастера по металлу изобрели метод плавки, который позволил связать идеальное количество углерода с железом. Ключ представлял собой глиняный сосуд для расплавленного металла: тигель. Рабочие поместили в тигли небольшие прутья из кованого железа и кусочки древесного угля, затем запечатали контейнеры и поместили их в печь. Когда они подняли температуру печи с помощью дутья из сильфона, кованое железо расплавилось и поглотило углерод из древесного угля.Когда тигли охлаждались, внутри лежали слитки чистой стали.

Пример раннего глиняного тигля, обнаруженного в Германии.

SSPL / Getty Images

Металлургические компании Индии отправили свою «вутц-сталь» по всему миру. В Дамаске сирийские кузнецы использовали этот металл для изготовления знаменитых, почти мифологических мечей из «дамасской стали», которые, как говорят, были достаточно острыми, чтобы резать перья в воздухе (и вдохновляли вымышленные сверхматериалы, такие как валирийская сталь из Игры престолов).Индийская сталь добралась до Толедо, Испания, где кузнецы выковывали мечи для римской армии.

При поставках в Рим абиссинские торговцы из Эфиопской империи служили лживыми посредниками, намеренно дезинформируя римлян о том, что сталь была из Сереса, латинского слова, обозначающего Китай, чтобы Рим мог подумать, что сталь пришла из слишком далекого места. завоевать. Римляне назвали свою покупку серией сталью и использовали ее для изготовления основных инструментов и строительного оборудования в дополнение к оружию.

Дни железа как драгоценного металла давно прошли. Самые жестокие воины в мире теперь будут носить сталь.

Святые мечи и самурайская сталь

Согласно легенде, великий меч Экскалибур был внушительным и красивым. Это слово означает «резаная сталь». Но это была не сталь. Со времен короля Артура до средневековья Европа отставала в производстве железа и стали.

Средневековый широкий меч с клинком викинга на гербе семьи Де Богун.Фото Криса Рэдберна / PA Изображения через Getty Images)

Крис Рэдберн / PA ImagesGetty Images

Когда Римская империя пала (официально в 476 году), Европа погрузилась в хаос. Индия все еще производила сенсационную сталь, но она не могла надежно отправлять металл в Европу, где дороги были неухоженными, торговцы попадали в засады, а люди боялись чумы и болезней. В Каталонии, Испании, металлурги разработали печи, аналогичные тем, что были в Индии; «Каталонская печь» производила кованое железо, причем в большом количестве — металла, достаточном для изготовления подков, колес для карет, дверных петель и даже брони со стальным покрытием.

Рыцари размахивали мечами особой работы. Они были выкованы путем скручивания железных прутьев, в результате чего на лезвиях оставались уникальные узоры в елочку и плетение. Викинги интерпретировали рисунки как змеиные кольца, а мечи, такие как Экскалибур короля Артура и Тизона Эль Сида, стали мифологическими.

Однако лучшие мечи в мире были сделаны на другой стороне планеты. Японские кузнецы ковали лезвия для самураев мастерски создавая легкие, смертельно острые лезвия.Оружие стало семейной реликвией, передаваемой из поколения в поколение, и немногие подарки в Японии были более значительными. Изготовление катаны было делом сложным и ритуальным.

Японские кузнецы умывались перед изготовлением мечей. Если бы они не были чистыми, то злые духи могли проникнуть в клинок. Ковка металла началась с кованого железа. Кусок материала нагревали углем до тех пор, пока он не стал достаточно мягким, чтобы сложиться. После охлаждения железо нагревали и складывали еще примерно 20 раз, придавая лезвию дугообразную форму, и на протяжении всего процесса ковки и складывания постоянное воздействие на кованое железо углеродистого угля превращало металл в сталь.

Катана, подписанная Масамунэ, который считается величайшим мастером мечей Японии периода Камакура 14 века.

Токийский национальный музей в Уэно

Кузнец использовал глину, уголь или железный порошок для следующего шага, нанося кистью материал вдоль лезвия, чтобы придать окончательный вид. На стали появлялись узоры, похожие на текстуру дерева, с закрученными узлами и рябью. Детали были даже лучше, чем чешуя дракона европейских клинков, а японские катаны получили такие названия, как «Дрейфующий песок», «Полумесяц» и «Убийца Сютэн-додзи», мифологического зверя из японских преданий.Пять оставшихся сегодня лезвий, Тенка-Гокен или «Пять мечей под небом», хранятся в Японии как национальное достояние и святые реликвии.

Из железа и угля

Первая доменная печь выглядела как песочные часы.

Вдоль долины Рейна в современной Германии мастера по металлу разработали приспособление высотой около 10 футов с двумя сильфонами, расположенными внизу, для размещения большего количества железной руды и древесного угля. Доменная печь стала раскаленной, железо поглотило больше углерода, чем когда-либо, и смесь превратилась в чугун, который можно было легко разлить в форму.

Это был процесс производства чугуна, который китайцы практиковали 1700 лет, но с котлом побольше. Рабочие вырыли траншеи на полу литейного цеха, которые отходили от длинного центрального канала, давая возможность течь жидкому чугуну. Траншеи напоминали подстилку поросят-сосунов, отсюда и родилось прозвище: чугун.

Майкл Стиллвелл

Инновации в железе появились как раз вовремя для западного мира, находящегося в состоянии войны. Изобретение пушек в 13 веке и огнестрельного оружия в 14 веке породило голод по металлу.Чугун можно было заливать прямо в формы для пушек и стволов, и Европа начала выпускать оружие, как никогда раньше.

Но железная стрела создала проблему. Когда европейские державы начали распространять свою власть по всему миру, они использовали огромное количество древесины как для постройки кораблей, так и для производства древесного угля для плавки. Согласно книге Брук К. Сталь : от рудника до мельницы, металл, который сделал Америку , для одной английской печи требовалось около 240 акров деревьев в год.Стоддард. Британская империя обратилась к неиспользованным ресурсам Нового Света в поисках решения и начала отправлять металл, выплавленный в американских колониях, обратно через Атлантику. Но выплавка чугуна в колониях разрушила бизнес металлургического завода в Англии.

Ответ на проблемы с топливом в Великобритании дал производитель чугунных котлов. Авраам Дарби провел большую часть своего детства, работая на солодовнях, и в начале 1700-х годов он вспомнил технику из своих дней измельчения ячменя: обжиг угля, горючего камня.Другие пытались плавить железо с углем, но Дарби была первой, кто обжарил уголь перед плавкой. Обжаренный уголь сохранял тепло намного дольше, чем древесный уголь, и позволял кузнецам создавать более тонкий чугун, идеально подходящий для заливки в формы для оружия. Сегодня большую доменную печь Дарби можно увидеть в Музее железа Коулбрукдейла.

Англия открыла способность плавить с углем. Но из него все еще не из стали.

Часовщик и тигель

Бенджамин Хантсман был разочарован железом.Сплавы, доступные часовщику из Шеффилда, слишком различались для его работы, особенно для изготовления тонких пружин.

Неопытный глазной врач и хирург в свободное время, Хантсман экспериментировал с железной рудой и опробовал различные способы ее плавки. В конце концов он придумал процесс, очень похожий на древнеиндийский метод использования глиняного тигля. Однако у техники Хантсмана было два ключевых отличия: он использовал обожженный уголь, а не древесный уголь, и вместо того, чтобы помещать топливо в тигель, он нагревает смеси железа и углерода над слоем углей.

Слитки, полученные в плавильном заводе, были более однородными, прочными и менее хрупкими — лучшая сталь, которую когда-либо видели Европа и, возможно, мир. К 1770-м годам Шеффилд стал национальным центром производства стали. Семь десятилетий спустя вся страна знала об этом процессе, и сталелитейные заводы Англии горели ярко.

В 1851 году в Лондоне была проведена одна из первых мировых ярмарок — Большая выставка промышленных предприятий всех наций. Хрустальный дворец был построен для этого мероприятия из чугуна и стекла, и почти все внутри было сделано из железа и стали.На выставке были представлены локомотивы и паровые машины, фонтаны и фонарные столбы, все, что можно было отлить из расплавленного металла. Мир никогда не видел ничего подобного.

Прорыв Бессемера

Генри Бессемер был британским инженером и изобретателем, известным рядом не связанных между собой изобретений, включая краску на основе золотой латуни, клавиатуру для наборных машин и дробилку сахарного тростника. Когда в 1850-х годах в Восточной Европе разразилась Крымская война, он построил новый артиллерийский снаряд удлиненной формы.Он предложил его французским военным, но традиционные чугунные пушки того времени были слишком хрупкими, чтобы стрелять снарядом. Только сталь могла выдержать управляемый взрыв.

Процесс производства стали в тиглях был слишком дорогим для производства изделий размером с пушки, поэтому Бессемер решил найти способ производить сталь в больших количествах. Однажды в 1856 году он решил залить чугун в контейнер, а не позволить ему просачиваться в траншею. Оказавшись внутри контейнера, Бессемер выпустил воздух через отверстия на дне.Согласно Steel: From Mine to Mill , все оставалось спокойным в течение примерно 10 минут, а затем внезапно из контейнера вырвались искры, пламя и расплавленный чугун. Когда хаос закончился, в контейнере осталось чистое железо, не содержащее углерода.

Картина маслом Э.Ф. Скиннера, показывающая сталь, производимую по бессемеровскому процессу на заводе Penistone Steel Works, Южный Йоркшир. Около 1916 г.

SSPLGetty Изображения

Трудно переоценить влияние этой взрывной плавки.Когда Бессемер использовал сильфон непосредственно на расплавленном передельном чугуне, углерод связывался с кислородом от воздушных струй, оставляя после себя чистое железо, которое — за счет добавления углеродсодержащих материалов, таких как spiegeleisen, сплав железа и марганца — могло легко превратиться в высококачественную сталь.

Бессемер построил машину для выполнения процедуры: «преобразователь Бессемера». Он имел форму яйца с внутренней облицовкой из глины, а снаружи — из прочной стали. Вверху из небольшого отверстия извергалось пламя высотой 30 футов, когда воздух врывался в печь.

Однако почти сразу на британском металлургическом заводе возникла проблема. Оказалось, что Бессемер использовал железную руду, содержащую очень мало фосфора, в то время как большинство месторождений железной руды богаты фосфором. Старые методы плавки чугуна надежно удаляли фосфор, но преобразователь Бессемера этого не делал, производя хрупкую сталь.

Майкл Стиллвелл

Эта проблема беспокоила металлургов в течение двух десятилетий, пока 25-летний клерк британской полиции и химик-любитель Сидни Гилкрист Томас не нашел решение проблемы с фосфором.Томас обнаружил, что глиняная футеровка устройства не реагирует с фосфором, поэтому он заменил глину футеровкой на основе извести. Оно работало завораживающе. Новый метод, позволяющий производить пять тонн стали за 20 минут, теперь можно было использовать на всех металлургических заводах Англии. Старый тигельный процесс Huntsman, который производил жалкие 60 фунтов стали за две недели, был устаревшим. Бессемеровский преобразователь стал новым королем стали.

American Steel

На другой стороне Атлантики огромные залежи железной руды остались нетронутыми в американской дикой природе.В 1850 году Соединенные Штаты производили только пятую часть производства железа, чем Великобритания. Но после Гражданской войны промышленники начали обращать внимание на бессемеровский процесс, положив начало сталелитейной промышленности, которая принесла гораздо больше богатства, чем Калифорнийская золотая лихорадка 1849 года. Были дороги, которые нужно было построить между городами, мосты, которые нужно было построить через реки, и железнодорожные пути, которые пролегали в самое сердце Дикого Запада.

Эндрю Карнеги хотел построить все это.

Никто не осуществил американскую мечту так, как Карнеги.Шотландский иммигрант прибыл в страну в возрасте 12 лет, поселившись в бедном районе Питтсбурга. Карнеги начал свое восхождение еще подростком в телеграфной службе. Однажды высокопоставленный чиновник Пенсильванской железнодорожной компании, впечатленный трудолюбием подростка, нанял Карнеги в качестве своего личного секретаря.

Эндрю Карнеги.

Библиотека Конгресса

«Усеянный звездами шотландец» развил деловую хватку и поднялся по служебной лестнице в железнодорожной отрасли, попутно вложив разумные средства.Ему принадлежали доли в мостостроительной компании, железнодорожном заводе, локомотивном заводе и металлургическом заводе. Когда Конфедерация сдалась в 1865 году, 30-летний Карнеги обратил свое внимание на наведение мостов. Благодаря своей мельнице в его распоряжении было массовое производство чугуна.

Но Карнеги знал, что умеет лучше, чем чугун. Для прочного моста нужна сталь. Примерно за десять лет до того, как Сидни Томас усовершенствовал конвертер Бессемера футеровкой на основе извести, Карнеги принес в Америку бессемеровский процесс и приобрел железо, не содержащее фосфора, для производства стали.Он основал сталелитейный завод в Хомстеде, штат Пенсильвания, по производству сплава для нового типа зданий, которые архитекторы назвали «небоскребами». В 1889 году все холдинги Карнеги были объединены под одним названием: Carnegie Steel Company.

К этому моменту Карнеги в одиночку производил примерно вдвое меньше стали, чем вся Британия. Дополнительные сталелитейные компании начали расти по всей стране, создавая новые города, в том числе город добычи железа в Коннектикуте, названный «Chalybes» в честь производителей железа древности.

Америка внезапно продвигалась к вершине сталелитейной промышленности. Но на сталелитейном заводе Карнеги в Хомстеде, прямо через реку Мононгахела от Питтсбурга, дела пошли прахом.

Чтобы снизить производственные затраты, заработная плата была низкой. Заработная плата за 84-часовую рабочую неделю составляла менее 10 долларов в 1890 году (около 250 долларов сегодня), а также за непосильный труд на сталелитейных заводах. Несчастные случаи были обычным явлением, а в Питтсбурге воздух был настолько загрязнен, что писатель The Atlantic Monthly назвал Steel City «черт возьми со снятой крышкой».”

Район Питтсбурга Стрип, вид на северо-запад с крыши Union Station.

НАСА

В июле 1892 года между Карнеги Стил Компани и профсоюзом, представлявшим рабочих фабрики в Хомстеде, накалилась напряженность. Председатель компании Генри Клэй Фрик занял жесткую позицию, пригрозив сократить зарплату. Рабочие повесили изображение Фрика, и он в ответ окружил мельницу забором из колючей проволоки на три мили, ожидая боевых действий.Рабочие проголосовали за забастовку и впоследствии были уволены, в результате чего мельница получила прозвище «Форт Фрик».

Около 3000 забастовщиков взяли под свой контроль Усадьбу, вынудив местные правоохранительные органы. Фрик нанял 300 агентов из Детективного агентства Пинкертона для охраны мельницы, и утром 6 июля 1892 года завязалась гражданская битва. Мужчины собрались на берегу реки, бросали камни и стреляли в агентов Пинкертона, пытающихся выбраться на берег на лодках. Бастующие использовали все, что могли найти в качестве оружия, выкатывая старую пушку, поджигая динамит и даже вталкивая горящий вагон в лодки.

Порядок был восстановлен, когда в город вошел 8 500 батальон Национальной гвардии и ввел в Хомстеде военное положение. В столкновении погибли десять человек. Позднее Фрик был застрелен в своем офисе анархистом, который слышал о забастовке, но выжил. Вскоре после этого он покинул компанию, а в 1897 году Карнеги нанял инженера по имени Чарльз М. Шваб (не путать с основателем Charles Schwab Corporation) в качестве нового президента. В 1901 году Шваб убедил Карнеги продать свою сталелитейную компанию за 480 миллионов долларов.Новая компания Шваба объединилась с дополнительными заводами и образовала United States Steel Corporation.

Милиция штата Пенсильвания прибывает, чтобы подавить боевые действия, арт в Harpers Weekly , автор Thure de Thulstrup.

Библиотека Конгресса

Американская сталелитейная промышленность продолжала бурно развиваться в ХХ веке. В 1873 году в США было произведено 220 000 тонн стали. К 1900 году на долю Америки приходилось 11,4 миллиона тонн стали, больше, чем в британской и успешной немецкой промышленности вместе взятых.Новая стальная корпорация США стала крупнейшей компанией в мире, производящей две трети стали в стране.

Это был невиданный ранее уровень производства в мире, но сталелитейные заводы только начинали прогреваться.

Metal of War and Peace

Разногласия в US Steel вынудили Чарльза Шваба найти новую работу в другой, быстрорастущей компании: Bethlehem Steel. В 1914 году, через два месяца после начала Первой мировой войны, Шваб получил секретное сообщение от британского военного ведомства.Через несколько часов он купил билет, чтобы пересечь Атлантику под вымышленным именем. В Европе он встретился с военным министром Англии, который хотел разместить крупный заказ — с уловом. Британцы хотели, чтобы Вифлеем построил для Англии вооружение на 40 миллионов долларов и не имел дела с врагами короны. Шваб согласился и пошел на свою следующую встречу, на этот раз с первым лордом Адмиралтейства Уинстоном Черчиллем. Черчилль разместил собственный заказ: подводные лодки для Королевского флота для борьбы с немецкими подводными лодками, и он нуждался в них немедленно.

HMS E34, британская подводная лодка E-класса в плавучем доке. Она была введена в строй в марте 1917 года, 10 мая 1918 года потопила подводную лодку UB-16 у Харвича в Северном море и заминирована около Фризских островов 20 июля 1918 года. Подлодка была потеряна вместе со всем экипажем.

Правительство Соединенного Королевства

Но у Шваба была проблема. Законы о нейтралитете в США не позволяли компаниям продавать оружие комбатантам Первой мировой войны по обе стороны окопов.Не испугавшись, Bethlehem Steel отправила запчасти для подводных лодок на сборочный завод в Монреале якобы для гуманитарных восстановительных работ — и американская сталь начала просачиваться в военные усилия союзников.

Необходимость обходить законы нейтралитета исчезла, когда Соединенные Штаты официально вступили в Первую мировую войну в апреле 1917 года. В 1914 году, когда война только начиналась, Соединенные Штаты произвели 23,5 миллиона тонн стали, что более чем вдвое превышает объем производства за 14 лет. ранее. К концу войны в 1918 году производство снова увеличилось вдвое.Американская сталь дала союзникам решающее преимущество в борьбе против Центральных держав.

Строящийся Эмпайр-стейт-билдинг на фоне Крайслер-билдинг, 1930 год.

Ирвинг Браунинг / Нью-Йоркское историческое общество Getty Images

Когда война закончилась, сталелитейное производство США стало сильнее, чем когда-либо. Башни в стиле ар-деко начали прорастать среди горизонтов Нью-Йорка и Чикаго, причем подавляющее большинство стали поступало от двух компаний: U.S. Steel и Bethlehem Steel. Знаменитые сооружения, такие как Рокфеллер-центр, отель Waldorf-Astoria, мост Джорджа Вашингтона и мост Золотые Ворота, были построены из вифлеемской стали. В 1930 году из стали компании был возведен самый высокий небоскреб в мире: Крайслер-билдинг. Менее чем через год Эмпайр-стейт-билдинг с 60 000 тонн стали, поставленной компанией US Steel, достигнет высоты, превышающей Chrysler, и станет непреходящим символом Манхэттена.

Но небоскребы не были единственной инновацией, вызванной взрывом производства стали.Материал ушел в изобилие автомобилей, бытовой техники и консервных банок. (Две многообещающие компании, Dole и Campbell’s, набирали популярность благодаря долгому сроку хранения их консервов.) Активы Bethlehem Steel и U.S. Steel были оценены выше, чем у компаний Ford и General Motors.

Это был действительно век стали, но неприятности не за горами.

После краха фондового рынка в 1929 году производство стали замедлилось, поскольку экономика погрузилась в Великую депрессию.Американские сталевары были уволены, но комбинаты так и не погасли полностью. Железнодорожные пути по-прежнему разбросаны по стране, консервы оставались популярными, а когда Сухой закон подошел к концу, появился новый стальной продукт: стальная пивная банка, представленная в 1930-х годах компанией Pabst для своего пива Blue Ribbon.

Стальная банка Pabst Blue Ribbon начала 1940-х годов.

Стальной холст

После Великой депрессии жаждущие металла двигатели войны снова зажгли литейные заводы мира.Германия двинулась, чтобы оккупировать земли в Дании, Норвегии и Франции, получив контроль над новыми железными рудниками и заводами. Внезапно нацисты смогли производить столько же стали, сколько Соединенные Штаты. На Востоке Япония взяла под свой контроль железные и угольные шахты в Маньчжурии.

Когда нападение на Перл-Харбор привело Америку во Вторую мировую войну, правительство США запретило производство большинства потребительских товаров из стали. Промышленно развитые страны мира, бросившись головой в мировую войну, начали нормировать сталь для нескольких избранных целей: кораблей, танков, пушек и самолетов.

Американские заводы плавили металл 24 часа в сутки, часто в основном с женским персоналом. Экономика снова начала расти, и вскоре производство стали в Америке было более чем в три раза больше, чем в любой другой стране. Во время Второй мировой войны США произвели в 25 раз больше стали, чем во время Первой мировой войны. И снова сталелитейные заводы Нового Света сыграли решающую роль в победе союзников.

Когда война наконец закончилась, США сняли запрет на потребительские товары из стали.Сейчас, когда более половины мировой стали производится в Америке, рынки автомобилей, бытовой техники, игрушек и арматуры (арматуры) для строительства остаются прибыльными, как никогда. Сталь с оставшихся кораблей и цистерн переплавляли в огромных печах, чтобы повторно использовать в мостах и ​​пивных банках.

Но за границей острая необходимость в восстановлении и внедрении новых технологий производства стали должна была помочь иностранным металлургическим компаниям процветать.

Дорога к современной стали

Даже несмотря на то, что заводы работали без перерыва во время войны, производители еще не усовершенствовали искусство плавки стали.Потребуется идея, придуманная за 100 лет до окончания Второй мировой войны, чтобы еще раз революционизировать процесс — и, в конечном итоге, свергнуть США как стального короля мира.

Немецкий ученый и стеклодув Уильям Сименс, живущий в Англии, чтобы воспользоваться преимуществами, которые он считал благоприятными патентными законами, в 1847 году понял, что он может продлить время, в течение которого печь поддерживает максимальную температуру, повторно используя выделяемое тепло. Сименс построил новый стекловаренной печи с небольшой сетью Firebrick трубок.Горячие газы из плавильной камеры выходили через трубы, смешивались с внешним воздухом и возвращались обратно в камеру.

Стекловаренная печь Сименс нашла свое применение в металлургии почти 20 лет. В 1860-х годах французский инженер по имени Пьер-Эмиль Мартен узнал об этой конструкции и построил печь Сименса для плавки железа. Рециркулируемое тепло удерживало металл в жидком состоянии дольше, чем процесс Бессемера, давая рабочим больше времени для добавления точных количеств углеродсодержащих сплавов железа, которые превратили материал в сталь.А из-за дополнительного тепла можно было переплавить даже стальной лом. На рубеже веков процесс Сименса-Мартина, также известный как мартеновский процесс, получил распространение во всем мире.

Майкл Стиллвелл

Перенеситесь в 20-й век, когда швейцарский инженер Роберт Даррер нашел еще лучший способ. Дюррер преподавал металлургию в нацистской Германии. После окончания Второй мировой войны он вернулся в Швейцарию и экспериментировал с методом Бессемера.Он подал в печь чистый кислород (а не воздух, который состоит всего на 20 процентов) и обнаружил, что он более эффективно удаляет углерод из расплавленного железа.

Дюррер также обнаружил, что, подавая кислород в печь сверху, а не снизу, как в конвертере Бессемера, он может плавить холодный стальной лом в чугун и повторно использовать его в процессе производства стали. Этот «основной кислородный процесс» также отделил все следы фосфора от железа. Этот метод сочетал в себе преимущества печей Бессемера и Сименс-Мартин.Благодаря инновациям Дюррера производство стали в больших количествах снова стало дешевле.

В то время как страны Европы и Азии немедленно приняли базовый кислородный процесс, американские заводы, все еще находящиеся на вершине отрасли, уверенно продолжали использовать процесс Сименс-Мартин, невольно открывая двери для иностранных конкурентов.

Нержавеющая сталь и упадок американской фабрики

В 1912 году британский металлург по имени Гарри Брирли искал способ продлить срок службы стволов.Экспериментируя с хромом и стальными сплавами, он обнаружил, что сталь со слоем хрома особенно устойчива к кислотам и погодным условиям.

Бреарли начал продавать сплав стали с хромом своему другу, работающему с столовыми приборами, назвав его «нержавеющая сталь» — буквальное прозвище, подходящее инженеру. Его друг Эрнест Стюарт, которому нужно было продавать ножи широкой публике, придумал более запоминающееся название: нержавеющая сталь.

Компания под названием Victoria производила стальные ножи для швейцарской армии, когда она узнала о новом антикоррозийном металле из Великобритании.Компания быстро поменяла металл в своих ножах на нержавеющий, что является другим словом для сплава, происходящим от французского слова «нержавеющая сталь», «не окисляемый». Виктория переименовала себя в Victorinox. Сегодня есть хороший шанс найти один из их красные складные ножи в ящике вашего стола.

Внезапно нержавеющая сталь стала во всем мире. Антикоррозийный мерцающий металл стал критически важным материалом для хирургических инструментов и предметов домашнего обихода. Колпаки в верхней части здания Крайслер сделаны из нержавеющей стали. что помогает им сохранять серебряный блеск на солнце.В 1959 году в Сент-Луисе рабочие начали строительство арки Gateway Arch из нержавеющей стали, которая остается самым высоким искусственным памятником в Западном полушарии.

Арка ворот в Сент-Луисе высотой 630 футов.

Даниэль Швен / Викимедиа

Но так же, как Сент-Луис строил Ворота на Запад, остальной мир догонял американское производство стали. Низкая заработная плата за границей и использование кислородного процесса сделали зарубежную сталь дешевле, чем американскую к 1950-м годам, точно так же, как сталелитейная промышленность пострадала от более дешевого сплава для товаров для дома: алюминия.

В 1970 году деятельность US Steel как крупнейшей в мире сталелитейной компании прекратилась после семи десятилетий, ее уступила японская Nippon Steel. Китай стал ведущим производителем стали в мире в 1990-х годах, а Bethlehem Steel закрыла свой завод в Вифлееме в 1995 году. Лишь в конце 20-го века большинство американских сталелитейных заводов окончательно внедрили кислородный процесс. По данным World Steel Association, по состоянию на 2016 год Соединенные Штаты занимали четвертое место по производству стали.

Устойчивое будущее стали

Большая часть нержавеющей стали в мире производится на мини-заводах.Эти металлообрабатывающие предприятия не производят сталь с нуля, а переплавляют стальной лом для повторного использования. Самая распространенная печь на мини-заводе — электродуговая печь, также изобретенная Уильямом Сименсом, — использует угольные электроды для создания электрического заряда для плавления металла.

Распространение мини-заводов за последние полвека стало решающим шагом на пути к переработке старой стали, но для достижения полностью экологически рациональной выплавки еще предстоит пройти долгий путь. Кузнечная сталь — известный источник парниковых газов.Основной кислородный процесс, широко используемый до сих пор, был разработан почти столетие назад, когда последствия изменения климата только входили в круг научных исследований. Основной кислородный процесс по-прежнему сжигает уголь, выделяя примерно в четыре раза больше углекислого газа, чем электрические печи. Но полное прекращение использования кислородного дутья для электрической дуги не является рациональным решением — для вторичной переработки доступно лишь определенное количество стального лома.

Сегодня металлурги находятся на начальной стадии разработки экологически безопасных методов производства стали.В Массачусетском технологическом институте исследователи тестируют новые основанные на электричестве технологии плавки металлов. Эти методы электроплавки могут значительно снизить выбросы парниковых газов, если их можно улучшить для работы с металлами с более высокими температурами плавления, такими как железо и сталь.

Схема электролиза расплавленного полупроводника.

MIT / Майкл Стиллвелл

Также проходят испытания дополнительные идеи, которые использовались для ограничения выбросов от автомобилей.В феврале прошлого года австрийский производитель Voestalpine начал строительство мельницы, предназначенной для замены угля водородным топливом — технологии, до которой, вероятно, еще не менее двух десятилетий. В качестве временной меры китайское правительство в прошлом году даже ввело ограничения на производство стали в своей стране.

В 21 веке ставки изменились. Но вопрос остается таким же, как и всегда, таким же, как и для тех, кто обслуживает тигли Индии, доменные печи Германии и литейные заводы Америки.Как нам улучшить производство стали?

Как производится нержавеющая сталь?

Возможно, вы уже знакомы со свойствами различных типов нержавеющей стали, например, с тем, как нержавеющая сталь марки 304 имеет превосходную коррозионную стойкость или как отожженная и снятая напряжения нержавеющая сталь 430 имеет невероятно высокую твердость. Однако у многих возникает один общий вопрос: «Как производится нержавеющая сталь?»

Хотя Marlin Steel не производит слитки или проволоку из нержавеющей стали, производственная группа ежедневно работает с металлом из нержавеющей стали.Чтобы понять, как работать с различными типами нержавеющей стали, необходимо знать, как они сделаны и как их можно модифицировать.

Итак, вот краткое объяснение того, как производится нержавеющая сталь.

Что такое нержавеющая сталь?

Прежде чем объяснять, как производится нержавеющая сталь, важно знать, что такое нержавеющая сталь и чем она отличается от простой стали. По своей сути нержавеющая сталь — это сплав железа и нескольких других элементов (таких как никель, хром, молибден и углерод), который более устойчив к коррозии, чем обычное железо или сталь (которые просто железо и углерод).

Эти элементы из нержавеющей стали, такие как никель, хром и другие добавки, создают пассивный оксидный слой, который препятствует образованию ржавчины и создает блестящую отражающую поверхность. Блестящую поверхность нержавеющей стали очень трудно потускнить по сравнению с простой сталью, поэтому ее называют «нержавеющей» сталью.

Сырье

Металлическая нержавеющая сталь образуется при плавлении никеля, железной руды, хрома, кремния, молибдена и других материалов.Металл из нержавеющей стали содержит множество основных химических элементов, которые при сплавлении образуют мощный сплав.

Различные пропорции элементов из нержавеющей стали — железа, никеля, хрома, молибдена и углерода (среди прочих) — определяют тип нержавеющей стали. Отношение железа к другим материалам влияет на то, насколько прочен защитный оксидный слой, насколько устойчив металл к определенным коррозионным агентам, а также на некоторые другие механические свойства (твердость, температуру плавления, модуль сдвига и т. Д.).

Эти различные соотношения компонентов из нержавеющей стали позволяют производить различные типы сплавов нержавеющей стали. Каждая уникальная комбинация называется «сортом» нержавеющей стали, например, нержавеющая сталь марки 304, нержавеющая сталь марки 316 или нержавеющая сталь марки 420.

Как производится нержавеющая сталь?

Во-первых, при производстве нержавеющей стали производитель должен точно определить, какой тип нержавеющей стали он хочет изготавливать. Это важно, потому что сорт нержавеющей стали, которую они хотят сделать, будет влиять на соотношение материалов нержавеющей стали, которые будут присутствовать в смеси, таких как железо, углерод, никель и т. Д.Эти соотношения не всегда точны — иногда они находятся в диапазоне из-за неизбежного риска расхождения в чистоте каждого элемента в смеси.

Производственный процесс: как сделать нержавеющую сталь

После того, как сырье собрано, можно начинать остальной процесс производства нержавеющей стали. Вот основные шаги:

1. Плавка сырья. Различные материалы из нержавеющей стали помещаются в печь (обычно это электрическая печь для современных применений в производстве нержавеющей стали) и нагреваются до их точки плавления.Этот процесс может занять от 8 до 12 часов, по данным Metalsupermarkets.com и других источников. После того, как металл расплавлен, производство нержавеющей стали может перейти к следующему этапу.
2. Удаление излишков углерода. Расплавленный материал помещают в систему вакуумного кислородного обезуглероживания (VOD) или кислородного обезуглероживания аргона (AOD) для удаления избыточного углерода. В зависимости от того, сколько углерода удаляется, в результате этого процесса может быть получен стандартный или низкоуглеродистый вариант сплава — например, 304 по сравнению с нержавеющей сталью 304L.Это может повлиять на прочность на разрыв и твердость конечного продукта.
3. Настройка или перемешивание. Чтобы улучшить качество конечного продукта, жидкую сталь можно перемешивать, чтобы помочь распределить и / или удалить определенные компоненты нержавеющей стали из смеси. Это помогает обеспечить однородное качество нержавеющей стали и соответствие спецификациям, требуемым конечными пользователями (например, Marlin Steel).
4. Формовка металла. По мере того, как нержавеющая сталь начинает остывать, ее подвергают различным процессам формования — начиная с горячей прокатки, пока температура стали все еще превышает температуру кристаллизации.Горячая прокатка помогает придать стали грубую форму и часто используется для создания заготовок или блюсов из металла. Для создания металлических блюмов или заготовок точных размеров нержавеющая сталь может подвергаться холодной прокатке.
5. Термическая обработка / отжиг. Для снятия внутренних напряжений и изменения механических свойств нержавеющей стали ее можно отжигать (нагревать и охлаждать в контролируемых условиях). После отжига со стали может потребоваться удаление окалины, чтобы не повредить защитный оксидный слой.
6. Резка и формовка. После процесса отжига нержавеющая сталь подвергается различным процессам резки и формовки, чтобы создать идеальный конечный продукт для применения. Конкретные операции, используемые для резки нержавеющей стали, будут варьироваться в зависимости от размера и формы заготовки / блюма и желаемого конечного продукта. Например, сталь можно резать механически большими ножницами по металлу при изготовлении толстых металлических листов. Между тем, вырубные станки с ЧПУ или станки для лазерной резки могут использоваться для вырезания форм из более тонких металлических листов.Производственная группа Marlin Steel часто создает индивидуальные вырезы из листового металла с помощью лазеров и перфораторов с ЧПУ.
7. Обработка поверхностей. Производитель нержавеющей стали может нанести различную отделку поверхности на свои заготовки, блюмы или проволоку из нержавеющей стали перед отправкой их другим производителям. Конкретное нанесенное покрытие будет зависеть от предполагаемого использования стали, но одним из наиболее распространенных видов отделки поверхности является простое шлифование поверхности, чтобы удалить загрязнения и сделать ее более гладкой.
   

Контроль качества

Перед отделкой корзины или изделия из нержавеющей стали инженеры Marlin Steel проводят анализ методом конечных элементов для каждой конструкции. Для поддержания контроля качества Marlin Steel использует новейшее программное обеспечение для анализа конструктивных элементов от Autodesk, поскольку оно обеспечивает невероятно точное моделирование за считанные минуты, что значительно экономит время, труд и материалы по сравнению с процессами ручного тестирования.

В этом процессе анализа FEA инженеры Marlin могут запрограммировать программное обеспечение для моделирования различного распределения веса корзины при разных температурах и после воздействия определенных химикатов.

Проверяя эти эффекты, команда Marlin Steel может выявить потенциальные проблемы до завершения работы, гарантируя, что заказчик получит корзину из нержавеющей стали самого высокого качества.

Производство нержавеющей стали на Marlin Steel

Marlin Steel не производит проволоку и листовой металл из нержавеющей стали собственными силами. Вместо этого Marlin Steel работает с множеством производителей нержавеющей стали в Америке, чтобы в любой момент закупить высококачественные сплавы нержавеющей стали всех типов.Команда Marlin Steel гордится тем, что работает со сталью американского производства для изготовления 100% американских корзин из проволоки и листового металла на заводе Marlin’s в Балтиморе, штат Мэриленд.

Используя высококачественные материалы из нержавеющей стали и применяя самые лучшие методы контроля качества, Marlin Steel производит нестандартные формы из стальной проволоки, которые рассчитаны на долгие годы.

Хотите узнать, как Marlin производит нашу продукцию из нержавеющей стали? Или вам нужна специальная форма провода для вашего производственного приложения как можно скорее? Если да, обратитесь к команде Marlin Steel сегодня.

Сталь

Сталь — один из наиболее широко используемых материалов, особенно в строительстве и машиностроении, а также при производстве автомобилей. По оценкам, используется более 20 миллиардов тонн стали, что эквивалентно более 2 тоннам на каждого человека на Земле.

Стали — это сплавы железа, углерода и других металлов и неметаллов. Состав стали регулируется таким образом, чтобы она имела необходимые свойства.

Термин «легированная сталь» применяется к сталям, содержащим комбинацию одного или нескольких следующих элементов: никель, хром, вольфрам, молибден, ванадий, марганец, кобальт, медь, ниобий, цирконий, селен и свинец.

Сталь можно повторно перерабатывать без потери рабочих характеристик.

Применение стали

Строительная промышленность является основным потребителем стали, от небольших зданий до огромных мостов, и использует ее по-разному, даже в рамках одной конструкции. Мост, например, может использовать сталь в огромных подвесных тросах, настиле из стальных пластин для дороги, балках для колонн, а также в барьерах безопасности и осветительных колоннах.

Много стали также используется для армирования бетона.

Рис. 1 Использование стали в Великобритании.

Хром увеличивает коррозионную стойкость стали, и для производства нержавеющей стали необходимо минимум 12% хрома. Самая известная нержавеющая сталь содержит около 74% железа, 18% хрома и 8% никеля (известная как нержавеющая сталь 18-8). Нержавеющая сталь, пожалуй, наиболее известна в качестве кухонной посуды (раковины, чайники и столовые приборы).

Рисунки 2 и 3 При строительстве обеих этих структур было использовано около 45 000 тонн стали. Рисунок 2 — это заграждение через Темзу, защищающее Лондон I от наводнения. Это система полых затворов, покрытых нержавеющей сталью. С любезного разрешения Питера Тримминга. Рисунок 3 представляет собой переплетенную структуру Олимпийского стадиона в Пекине из стального листа. В развернутом виде I нитки «Птичьего гнезда» протянулись бы на 36 км. С любезного разрешения World Steel Association.

Стали, используемые в таких больших конструкциях, часто производятся из железа, обработанного расплавленным магнием для удаления серы.

Из сталей, содержащих в различных комбинациях молибден, ванадий, хром и вольфрам, образуются очень твердые, хотя и хрупкие стали. Они используются, например, в сверлах, которым необходимо сохранять режущую кромку. Стали широко используются в производстве электродвигателей, генераторов энергии (ядерных, обычных видов топлива и ветра), зубчатых передач и двигателей, которые должны быть очень прочными и выдерживать высокие температуры.

Рис. 4 Ветряная турбина, сделанная из стали.
С любезного разрешения World Steel Association.

Стали с кобальтом используются в качестве магнитов, а стали с никелем — при строительстве ядерных реакторов.

Существует группа сталей, известная как Усовершенствованная высокопрочная сталь , AHSS, которые представляют собой специально обработанные стали, которые можно прокатать очень тонко без потери элемента прочности, необходимого для конкретной цели. Они особенно полезны при производстве автомобилей, помогая снизить общую массу и тем самым снизить расход топлива.

Стали с тонким покрытием олова используются для изготовления банок для напитков и продуктов питания. Стали, покрытые различными способами цинка, используются, например, в кровлях и в автомобилях, поскольку цинк защищает от ржавчины.

Рис. 5 Судно-контейнеровоз и контейнеры изготовлены из стального листа. С любезного разрешения World Steel Association.

Годовое производство стали

Весь мир	1621 млн тонн
Китай	804 млн тонн
Япония	105 млн тонн
Индия	89 млн тонн
U.S,	79 млн тонн
Россия	71 млн тонн
Корея	70 млн тонн
Германия	43 млн тонн

Данные взяты из:
World Steel Association, 2016

Производство стали

При производстве стали используются два основных процесса. В базовом кислородном процессе производства стали, который используется для производства большей части стали, используется железо, свежеприготовленное в доменной печи, вместе с некоторым количеством стального лома.В процессе производства электродуговой печи используется только стальной лом.

Основной процесс производства стали в кислородном растворе

Рисунок 6 II, иллюстрирующий базовый процесс кислородного производства стали (BOS). В процессе используются современные печи, футерованные специальным кирпичом, содержащим 90% оксида магния и 10% углерода. Они могут потребовать до 350 тонн реагентов и превратить их в сталь менее чем за 40 минут.

Печь (также известная как конвертер или емкость) загружается стальным ломом (примерно до 30%) и расплавленным чугуном из ковша.Кислородная фурма, охлаждаемая циркулирующей водой, опускается в печь, и кислород высокой чистоты впрыскивается в емкость со скоростью, вдвое превышающей скорость звука, что обеспечивает преобразование всех примесей в их оксиды. Основные химические реакции:

Продукты, за исключением монооксида углерода, реагируют с известью, добавленной во время продувки кислородом, с образованием шлака.

Все вышеупомянутые реакции являются экзотермическими, и контролируемые количества лома добавляются в качестве хладагента для поддержания желаемой температуры.

Сталь на этой стадии содержит около 0,04% углерода.

Процесс в электродуговой печи

Стальной лом сначала опускается с мостового крана в печь. Лом поступает из трех источников:

• Бытовой лом : излишки материалов от металлургических и литейных заводов.
• Промышленный лом : от процессов с использованием стали (например, излишки стали при производстве автомобиля).
• Устаревший лом : выброшенные использованные продукты (например, использованные банки).

Рис. 7, иллюстрирующий электродуговый процесс, при котором для очень эффективного производства чистой стали используется стальной лом.

Печь представляет собой круглую ванну с подвижной крышей, через которую поднимаются или опускаются три графитовых электрода. Эти электроды массивные, часто 6 м в высоту и 4 м в ширину, и печь может вместить более 100 тонн жидкой стали.

После того, как стальной лом помещен в печь, свод ставится на место и электроды опускаются в печь.Дуга зажигается при пропускании электрического тока через металл. Вырабатываемое тепло плавит металлолом. Добавляются известь (в виде оксида кальция или карбоната кальция), плавиковый шпат (который помогает сохранить горячий шлак в жидком состоянии) и железная руда, которые соединяются с примесями, образуя шлак. Когда сталь достигнет правильного состава, шлак сливают, и сталь выпускают из печи.

Рис. 8 Жидкая сталь выпускается (выливается) в ковш, а шлак выпускается в отдельный «шлаковый котел».На этой фотографии показан более поздний этап, когда расплавленный шлак выливается из шлаковой ванны. Шлак обрабатывают так, чтобы все оставшееся железо было извлечено, а остаток затем использовался в качестве заполнителя. С любезного разрешения World Steel Association.

Вторичное производство стали

Термин вторичное производство часто используется применительно к переработке. Однако в сталеплавильном производстве термин вторичное производство стали относится к производству сталей, которые необходимы для определенных целей и которые требуют добавления очень тщательно контролируемых количеств других элементов.

Расплавленная сталь любого процесса поступает в ковш, куда добавляются легирующие элементы.
Процесс обеспечивает точный контроль вредных примесей (особенно серы, фосфора и, в некоторых случаях, следов металлов и водорода) путем добавления материалов путем впрыска в ковш. Например, алюминий и кремний добавляют, чтобы уменьшить количество окисленных материалов.

Другие методы, используемые для улучшения качества стали, включают перемешивание (перемешивание в ковше) и создание вакуума для стали для удаления газов ( вакуумная дегазация ).

Кастинг

Сталь

производится в трех формах, выбор формы зависит от ее конечного использования:

• как плита , длинный толстый кусок металла с прямоугольным поперечным сечением
• как блюм , длинный кусок металла квадратного сечения
• как заготовка , похожая на блюм, но с меньшим поперечным сечением.

Большая часть стали непрерывно разливается до желаемой формы, но небольшое количество ( около 10-20%) сначала разливается в слитки, которые охлаждают, а затем обрабатывают для получения требуемой формы.

Литье — это очень точный набор процессов. Следующие описания представляют собой схему.

Непрерывное литье

При непрерывной разливке сталь, все еще расплавленная из печи, выливается в форму с водяным охлаждением (, разлив ), из которой она выходит в виде стренги, которая затвердевает на поверхности. Стренга проходит через серию валков, которые распыляются водой для получения твердого тела (сляба, блюма или заготовки), которое затем отправляется на горячую прокатку.

Рис. 9 Стальные трубы производятся методом непрерывного литья.
С любезного разрешения World Steel Association.

Слиток литье

Расплавленная сталь заливается в чугунную изложницу для затвердевания в виде слитка. Обычно он весит менее 20 тонн, но поковки ротора могут весить до 500 тонн.

Когда слиток затвердеет, изложницу удаляют. Каждый слиток имеет заранее тщательно подобранные размеры и массу, из которых можно катать изделия нужного размера.

Прокат

Стальной прокат подразделяется на плоский и сортовой прокат. Стальные плиты прокатываются для производства плоского проката, например, стального листа для строительства судов. Лист дополнительно прокатывают, чтобы получить более тонкий лист, который используется, например, при производстве автомобилей.

Блюмы и заготовки используются для прокатки длинных стальных прутков для строительства и для волочения проволоки.

Часто эта часть процесса состоит из трех стадий: горячая прокатка , холодная прокатка и вытяжка .

Горячая прокатка происходит, когда слябы, блюмы и заготовки нагреваются в печи до докрасна ( ~ 1400 K), а затем прокатываются до тех пор, пока они не приобретут желаемую форму.

Скорость, с которой впоследствии охлаждается горячая сталь, является решающим фактором, влияющим на прочность и другие свойства стали. Охлаждение осуществляется разбрызгиванием воды по мере прохождения стали через ролики.

Во время прокатки кислород воздуха вступил в реакцию с горячим железом, образуя на поверхности очень тонкий слой оксида железа (III).Он имеет синий / серый цвет (только когда он толще, он кажется красным). Его необходимо удалить с поверхности перед следующим этапом, в противном случае конечный продукт будет подвержен коррозии и непригоден для цинкования и других видов обработки поверхности.

Процесс зачистки известен как травление . Сталь пропускают через несколько ванн с соляной кислотой (иногда серной), которая растворяет оксид, не повреждая металл. Отработанная кислота перерабатывается.

Затем «травленую» сталь подвергают холодной прокатке . Как следует из названия, сталь после горячей прокатки прокатывается в холодном состоянии и постепенно сжимается до необходимой толщины. Это улучшает качество поверхности, а также упрочняет сталь. После отжига (очень осторожного нагрева полосы) из нее можно придавать форму без образования трещин. Такой лист используют, например, для прессования кузовов автомобилей. Стальные банки выдавливаются с боков и снизу как единое целое, и после наполнения требуется установить только верхнюю часть.

Проволока очень прочная изготавливается методом холодного волочения.

Переработка

Рекуперация стального лома, вероятно, представляет собой крупнейший в мире процесс переработки. Лом является либо частью загрузки для основного кислородного процесса, либо является полной загрузкой для процесса электродуговой печи.

Около 40% железосодержащих материалов, используемых в производстве стали, в настоящее время получают из вторичных источников.