Language
Country/Area
No result found
Чудесное превращение стали: как создавалась сталь в древности?
Сталь, незаменимый материал в современном обществе, была открыта и выкована людьми тысячи лет назад. Однако древний процесс производства стали требовал совершенно иных технологий и концепций по сравнению с современной сталелитейной промышленностью. Процесс его рождения полон бесчисленных инноваций и прогресса, что заставляет нас задуматься: как древние люди естественным образом создали это великое дело с помощью простых инструментов и технологий?
Основной состав стали
Сталь в основном состоит из железа и углерода. По сравнению со сталью чугун — твердый и хрупкий материал, который трудно поддается обработке. Сталь пластична, ее легче формовать и использовать, чем чугун. Хотя само по себе железо недостаточно прочно, чтобы выдерживать большое давление, углерод в умеренных количествах (обычно менее 1%) придает стали прочность и другие важные свойства. Помимо углерода, при производстве стали также требуется удаление таких примесей, как азот, кремний, фосфор и сера, а также добавление легирующих элементов, таких как марганец, никель и хром, для получения различных типов стали.
Ранняя история стали
Технология производства стали развивалась в Древнем Китае, Индии и Риме. Одним из самых ранних методов производства стали была «пламенная ковка» — процесс, при котором кусок железа многократно подвергался ковке для удаления примесей.
Стальные технологии Китая
В Китае XI века появилась система, похожая на процесс Бессемера, — первая в мире попытка частично декарбонизировать сталь. Эту технологию описал Шэнь Ко, правительственный чиновник времен династии Сун, который наблюдал за местной металлургией во время путешествия по региону Хэбэй.
Прогресс сталелитейной промышленности в Европе
В XV веке в Европе начали разрабатывать процессы плавки, в которых использовались те же принципы вентиляции, что и в бессемеровском процессе. Впоследствии методы производства стали продолжали совершенствоваться в XXI веке, пока не сформировались современные процессы.
Современный процесс производства стали
Современное производство стали включает три этапа: первичный, вторичный и третичный. На каждом этапе можно выбирать из нескольких техник.
Основной процесс: производство стали в кислородно-конвертерном конвертере
В процессе кислородно-конвертерного производства стали богатый углеродом чугун плавится и превращается в сталь. Вдувание кислорода в расплавленный чугун может окислить часть углерода и удалить его. Этот процесс был разработан Робертом Дюррером в 1948 году как усовершенствованный вариант бессемеровского преобразователя. Эта технология значительно повысила эффективность производства стали.
Вторичный процесс: последующая обработка стали
На этом этапе производители стали добавляют или удаляют другие элементы, чтобы дополнительно изменить химический состав стали и получить сталь более высокого качества.
Трехэтапный процесс: литье и формовка
В ходе этого процесса расплавленный металл отливается в стальные листы, рулоны или другие желаемые формы.
Проблемы выбросов углерода
По оценкам на 2021 год, на производство стали приходится около 11% мировых выбросов CO2, при этом на каждую тонну произведенной стали выбрасывается около 1,8 тонны CO2.
Будущие проблемы и возможности
По мере роста осведомленности об охране окружающей среды сталелитейная промышленность стремится к значительному сокращению выбросов. Многие компании работают над разработкой «зеленой стали» — от использования возобновляемых источников энергии до совершенствования технологических процессов. Это также заставляет нас задуматься: сможем ли мы в таком процессе трансформации найти точку баланса, которая позволит одновременно удовлетворить растущий спрос на сталь и защитить нашу планету?
