Überblick über das Wissen der Eisen- und Stahlwerkstoffindustrie
I. Definition und Kernstatus von Eisen und Stahl
Eisen und Stahl sind allgemeine Bezeichnungen für Legierungen, die hauptsächlich aus Eisen (Fe) und Kohlenstoff (C) sowie anderen Elementen wie Mangan (Mn), Silizium (Si), Phosphor (P) und Schwefel (S) bestehen. Sie sind die am häufigsten verwendeten und wichtigsten metallischen Werkstoffe in der modernen Industrie und werden oft als „Rückgrat der Industrie“ bezeichnet. Durch die Anpassung der chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlungsverfahren an unterschiedliche Anforderungen können ihre Eigenschaften in einem äußerst weiten Bereich variiert werden.
II. Kernklassifizierung: Roheisen, Stahl und Stahlprodukte
Roheisen: High carbon content (>2,11 %), hart und spröde, hauptsächlich durch Hochofenschmelzen hergestellt. Der größte Teil wird als Rohmaterial für die Stahlherstellung verwendet, ein kleiner Teil wird zum Gießen verwendet (Gießerei-Roheisen).
Stahl: Enthält im Allgemeinen 0,02 % bis 2,11 % Kohlenstoff und zeichnet sich durch eine gute Kombination aus Festigkeit, Zähigkeit und Plastizität aus. Stahl wird aus Roheisen hergestellt, indem es in einem Stahlofen oxidiert wird, um Kohlenstoff und Verunreinigungen zu entfernen. Es ist das Grundmaterial für Stahlprodukte.
Stahlprodukte: Fertige oder halbfertige Produkte, die durch plastische Verarbeitung von Stahl durch Walzen, Schmieden, Ziehen usw. hergestellt werden, wie Platten, Rohre, Profile und Walzdraht.
III. Kernklassifizierungssysteme für Stahl
Die Klassifizierung von Stahl ist komplex; Zu den gängigen Systemen gehören:
Nach chemischer Zusammensetzung:
Kohlenstoffstahl: Besteht hauptsächlich aus Eisen und Kohlenstoff. Unterteilt nach Kohlenstoffgehalt in kohlenstoffarmen Stahl (C<0.25%), medium-carbon steel (0.25%≤C≤0.60%), and high-carbon steel (C>0,60 %). Niedrigere Kosten, am weitesten verbreitet.
Legierter Stahl: Basierend auf Kohlenstoffstahl werden gezielt ein oder mehrere Legierungselemente (z. B. Chrom Cr, Nickel Ni, Molybdän Mo, Vanadium V) hinzugefügt, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen. Kann unterteilt werden inniedrig-legierter Stahl, mittel-legierter Stahl, Undhoch-legierter Stahl.
Durch Qualität (hauptsächlich basierend auf dem Gehalt an schädlichen Verunreinigungen, Phosphor und Schwefel):
Gewöhnlicher Stahl (P kleiner oder gleich 0,045 %, S kleiner oder gleich 0,050 %)
Qualitätsstahl (P, S beide kleiner oder gleich 0,035 %)
Hochwertiger-Stahl (P kleiner oder gleich 0,035 %, S kleiner oder gleich 0,030 %)
Nach Schmelzmethode und Desoxidationsgrad:
Öffne-Hearth Steel (weitgehend veraltet)
Basischer Sauerstoffofenstahl (BOF). (Mainstream-Produktionsprozess)
Elektrolichtbogenofenstahl (EAF). (häufig zur Herstellung hochwertiger legierter Stähle verwendet)
Nach Desoxidationsgrad: Randstahl (F), beruhigter Stahl (Z), halb-beruhigter Stahl (b) und speziell beruhigter Stahl (TZ).
Durch metallografische Struktur (bezogen auf den Wärmebehandlungszustand):
Geglühter Zustand: untereutektoider Stahl, eutektoider Stahl, übereutektoider Stahl.
Normalisierter Zustand: Perlitischer Stahl, bainitischer Stahl, martensitischer Stahl, austenitischer Stahl.
Auf Antrag (häufigste Klassifizierungsmethode):
Baustahl: Wird für Bauarbeiten, Brücken, Schiffe, Fahrzeuge, Druckbehälter usw. verwendet. Betont Stärke und Zähigkeit.
Werkzeugstahl: Wird zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, Formen und Messwerkzeugen verwendet. Betont hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Warmhärte.
Spezialstahl: Besitzt besondere physikalische/chemische Eigenschaften, z.Edelstahl (korrosionsbeständig),Hitzebeständiger-Stahl, Abriebfester-Stahl.
IV. Hauptproduktionsprozessablauf
Moderne integrierte Eisen- und Stahlkomplexe folgen hauptsächlich zwei Modellen: „Langer Prozess“ und „Kurzer Prozess“:
Langer Prozess: Sintern/Pelletisieren → Hochofen-Eisenherstellung → Grundsauerstoffofen-Stahlherstellung → Sekundärraffinierung → Strangguss → Walzen. Verwendet Eisenerz und Kohle als Hauptrohstoffe. Große Kapazität, Mainstream-Prozess.
Kurzer Prozess: Elektrolichtbogenofen-Stahlerzeugung → Sekundärraffinierung → Strangguss → Walzen. Verwendet recycelten Stahlschrott als Hauptrohstoff. Relativ geringerer Energieverbrauch und geringere Emissionen, umweltfreundlicher. Eine Schlüsselrichtung für die grüne Transformation.
V. Wichtige Leistungsindikatoren
Mechanische Eigenschaften: Festigkeit (Streckgrenze, Zugfestigkeit), Plastizität (Dehnung, Flächenverringerung), Zähigkeit (Schlagenergie), Härte.
Physikalische und chemische Eigenschaften: Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Schweißbarkeit, Heiß-/Kaltverarbeitbarkeit.
VI. Hauptanwendungsgebiete
Konstruktion: Bewehrungsstäbe (Bewehrungsstäbe), Walzdraht, H-Träger für Stahlbetonkonstruktionen.
Herstellung: Automobilstahlbleche (Karosseriebleche, Stahl für Getriebe), Stahl für den Maschinenbau, Lagerstahl, Federstahl.
Energie & Transport: Pipelinestahl für die Öl-/Gasübertragung, Stahl für Windkrafttürme, Stahl für Schiffe und Offshore-Plattformen, Schienen und Räder für Eisenbahnen.
Haushaltsgeräte und Konsumgüter: Gehäuse für diverse Geräte, Besteck (Edelstahl).
VII. Aktuelle Branchenentwicklungstrends
Grüner und kohlenstoffarmer Übergang: Entwicklung wasserstoffbasierter Metallurgie, Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) und Erhöhung des Anteils von EAF-Stahl zur Bekämpfung des Klimawandels.
Produkt-Upgrade auf High{0}}End: Konzentration auf Forschung und Entwicklung sowie Produktion von Spezialstählen mit hoher Festigkeit, hoher Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber extremen Umgebungsbedingungen (hohe/niedrige Temperaturen), um eine Importsubstitution zu erreichen.
Intelligente Fertigung: Nutzung des industriellen Internets, Big Data und künstlicher Intelligenz zur Optimierung der Produktion und zur Erzielung von Kostensenkungen, Effizienzsteigerungen und Qualitätsstabilität.
Service-Orientierte Materialversorgung: Entwicklung vom einfachen Verkauf von Stahl zur Bereitstellung von Materiallösungen und Dienstleistungen für den gesamten Lebenszyklus.