Čelik
From Wikipedia, the free encyclopedia
Čelik (nȁdo ili ocal)[1] je slitina željeza s ugljikom (od 0,008 % do 2,14 %[2][3]). Gotovo sva količina proizvedenog sirovog željeza iz visoke peći prerađuje se u čelik, jer su njegova mehanička svojstva mnogo bolja od svojstava željeza. Primjena željeza je prvenstveno u obliku čelika, a manje kao sirovog ili lijevanog željeza. Odlikuju se velikom čvrstoćom, tvrdoćom, žilavošću, mogućnošću lijevanja i mehaničke obrade, te velikom elastičnošću. Rabi se za izradu mostova, automobila, brodova, željezničkih vozila i pruga, golemih građevina, ali i za sitnice nužne u svakodnevnom životu poput igle ili spajalice. Čelik proizveden recikliranjem (olupina automobila, starih željezničkih tračnica i neupotrebljivih lokomotiva), čelik je za sutra – za budućnost. U čeličnim spremnicima može se skladištiti koncentrirana sumporna kiselina jer pasivira željezo, što je dokazano pokusom.
Proces prerade željeza u čelik je završen kada je postignut odgovarajući sastav taljevine. Tim postupkom nastaju takozvani ugljični čelici, neotporni na koroziju i visoke temperature. Najmoderniji način dobivanja čelika je u elektropećima (elektrolučna peć i elektroindukcijska peć). U njima se prerađuje i čelični otpad, kao i isluženi (izrabljeni) proizvodi od čelika i željeza. Dok se u posljednjih 30 godina proizvodnja „klasičnog“ čelika stalno smanjivala, rasla je proizvodnja elektročelika. Stručnjaci pretpostavljaju da će udio elektročelika u ukupnoj proizvodnji kroz sljedećih 10 godina biti iznad 50 %.
Za razliku od fosilnih izvora energije koji su se prije rabili i zagađivali okoliš, elektropeći imaju ekološki izvor energije (električnu struju), a i manje su i praktičnije od prijašnjih. Ova tehnologija omogućena je uporabom grafitnih elektroda jer grafit može podnijeti ekstremno visoke temperature u pećima. Kroz elektrode protječe struja jakosti 120 000 A. Pri temperaturi iznad 3 600 °C grafit sublimira, pri čemu ne nastaje ni pepeo, ni troska. Elektroda jednostavno ispari. Vrlo male količine ugljika oksidiraju se zrakom u ugljikov dioksid. Grafitne elektrode se nakon 24 sata istroše. Za jednu tonu čelika potrebno je 2,8 kg grafita.
Na taj se način dobivaju legirani čelici u kojima je maseni udio drugih metala veći od 5 %. Visoke temperature u elektropećima omogućavaju legiranje čelika s teško taljivim metalima, poput volframa (za vatrostalnost), molibdena (povećava tvrdoću i otpornost na koroziju), vanadija i kobalta.
Postoje različiti načini prerade željeza u čelik. Jedan od njih je postupak s čistim kisikom, w(O2) = 99,99 % (LD postupak). Kisik se upuhava kroz vodom hlađenu kopljastu cijev pod visokim tlakom, što dovodi do snažnog miješanja taljevine. U burnoj reakciji oksidiraju se primjese. Plinoviti ugljikov(IV) oksid i sumporov(IV) oksid izlaze iz taljevine, a teško hlapljivi fosforov(V) oksid i silicijev dioksid se dodatkom kalcijeva oksida izdvoje u obliku troske.
- 6 CaO + P4O10 --> 2 Ca3(PO4)2
- CaO + SiO2 --> CaSiO3