Stålproduksjon

I dag brukes det i all hovedsak to metoder i stålproduksjonen: BOS (kort for "basic oxygen furnace") og EAF (kort for "electric arc furnace").

Ved BOS-metoden smeltes metallet i en masovn. Så blåses det oksygen gjennom det smelta metallet, noe som reduserer karboninnholdet til mellom 0 og 1,5 %. Masovner bruker koks som energikilde.

Ved EAF-metoden smeltes metallet i en elektrisk lysbueovn med høy effekt (temperaturer opptil 1650 °C) og konverteres til høykvalitetsstål. Lysbueovner bruker elektrisitet som energikilde.

BOS-metoden brukes til såkalt primær stålproduksjon. I denne typen produksjon er råmaterialet jernmalm som smeltes sammen med koks og kalk. Råjernet inneholder opptil 10 % forurensninger og 4–4,5 % karbon som gjør det sprøtt. Derfor blåses oksygen gjennom det smelta stålet for å redusere karboninnholdet. Rundt 60 % av stålproduksjonen i Europa er primær stålproduksjon.

Omtrent 40 % av stålproduksjonen i Europa er sekundær stålproduksjon, det vil si gjenvinning av jern- og stålskrap. Skrapet blir smelta om i elektriske lysbueovner (EAF-metoden).

Det smelta stålet støpes i en avkjølt form. Når stålet har fått et tynt størkna skall, men er flytende innvendig, er det veldig enkelt å forme. Da valses det ved hjelp av tilpassa ruller til det er helt avkjølt og størkna. Deretter blir stålet kutta i ulike lengder, avhengig av hva det seinere skal brukes til – plater, bjelker, akslinger osv.

Deretter bruker en sekundære formingsteknikker for å gi stålet formen og egenskapene det skal ha. Disse teknikkene inkluderer

• forming (f.eks. varmvalsing og kaldvalsing)

• maskinering (f.eks. boring)

• sammenføyning (f.eks. sveising)

• belegging (f.eks. galvanisering)

• varmebehandling (f.eks. herding)

• overflatebehandling (f.eks. karburering)

Valsing er en metallformingsprosess der et metallemne føres gjennom ruller for å gi det ønska form og tykkelse. Ofte blir stålet forma til lange plater på rull, eller til spesielle profiler.

Valsing kan også gjøre stålet sterkere og mer duktilt.

Varmvalsing

Varmvalsing er en prosess der stålet varmes opp til over omvandlingstemperatur (vanligvis over 600 $$°C) og presses mellom ruller under høyt trykk slik at det får nye former og mål.

Ved å bruke flere ruller i forskjellige konfigurasjoner kan en forme stålet til flate produkter (stålplater), lange produkter, sømløse rør, forskjellige profiler (H-bjelke, I-bjelke, L-form, etc.) og spesialprodukter.

Under varmvalsing dannes en spesiell form for jernoksid på overflata av stålet. Dette belegget kaller vi glødeskall. Glødeskallet er blåsvart i fargen og danner i utgangspunktet en barriere mot korrosjon.

Men glødeskallet er sprøtt og vil til slutt sprekke og flasse av. I tillegg er det katodisk til grunnmetallet (stål). Det betyr at dersom metalldelen utsettes for korrosjon, vil stålet korrodere før de gjenværende glødeskallfragmentene.

Kaldvalsing

Med kaldvalsing mener vi valsing av metaller ved lavere temperatur enn omdanningstemperatur. Vanligvis skjer kaldvalsing ved romtemperatur. Kaldvalsa stål har ikke noe glødeskall. Det er både sterkere og tynnere enn varmvalsa stål, vanligvis mindre enn 4 mm.