Descripción general del conocimiento de la industria de materiales de hierro y acero
I. Definición y situación fundamental del hierro y el acero
Hierro y acero son términos generales para aleaciones compuestas principalmente de hierro (Fe) y carbono (C), junto con otros elementos como manganeso (Mn), silicio (Si), fósforo (P) y azufre (S). Son los materiales metálicos más utilizados y cruciales en la industria moderna, a menudo llamados la "columna vertebral de la industria". Sus propiedades se pueden variar en un rango extremadamente amplio ajustando la composición química y los procesos de tratamiento térmico para satisfacer diferentes requisitos.
II. Clasificación básica: arrabio, acero y productos de acero
arrabio: High carbon content (>2,11%), duro y quebradizo, producido principalmente mediante fundición en alto horno. La mayor parte se utiliza como materia prima para la fabricación de acero, y una pequeña porción se utiliza para fundición (arrabio de fundición).
Acero: Generalmente contiene entre 0,02% y 2,11% de carbono, caracterizado por una buena combinación de resistencia, tenacidad y plasticidad. El acero se produce a partir de arrabio mediante oxidación para eliminar el carbono y las impurezas en un horno de fabricación de acero; es el material base para los productos de acero.
Productos de acero: Productos terminados o semiacabados obtenidos mediante el procesamiento plástico del acero mediante laminado, forjado, embutición, etc., como placas, tubos, perfiles y alambrón.
III. Sistemas de clasificación de núcleos para acero
La clasificación del acero es compleja; Los sistemas comunes incluyen:
Por composición química:
Acero carbono: Compuesto principalmente de hierro y carbono. Subdividido por contenido de carbono en acero bajo-carbono (C<0.25%), medium-carbon steel (0.25%≤C≤0.60%), and high-carbon steel (C>0,60%). Menor costo, más utilizado.
Acero aleado: A base de acero al carbono, se añaden intencionalmente uno o más elementos de aleación (p. ej., cromo Cr, níquel Ni, molibdeno Mo, vanadio V) para obtener propiedades específicas. Se puede dividir enacero de baja-aleación, acero de aleación media-, yacero de alta-aleación.
Por calidad (basado principalmente en el contenido de impurezas nocivas, fósforo y azufre):
Acero ordinario (P Menor o igual a 0.045%, S Menor o igual a 0.050%)
Acero de calidad (P, S ambos Menor o igual a 0.035%)
Acero de alta-calidad (P Menor o igual a 0.035%, S Menor o igual a 0.030%)
Por método de fundición y grado de desoxidación.:
Abrir-acero de hogar (en gran parte obsoleto)
Acero con horno de oxígeno básico (BOF) (proceso de producción principal)
Acero de horno de arco eléctrico (EAF) (usado a menudo para producir acero aleado de alta-calidad)
Por grado de desoxidación: Acero con borde (F), Acero calmado (Z), Acero semi{0}}calmado (b) y Acero calmado especial (TZ).
Por estructura metalográfica (relacionado con el estado del tratamiento térmico):
Estado recocido: acero hipoeutectoide, acero eutectoide, acero hipereutectoide.
Estado normalizado: Acero perlítico, acero bainítico, acero martensítico, acero austenítico.
Por aplicación (método de clasificación más común):
Acero estructural: Se utiliza para construcción, puentes, barcos, vehículos, recipientes a presión, etc. Enfatiza la resistencia y la dureza.
Acero para herramientas: Se utiliza para fabricar herramientas de corte, moldes y herramientas de medición. Destaca la alta dureza, la resistencia al desgaste y la dureza en caliente.
Acero para usos especiales: Posee propiedades físicas/químicas especiales, p. ej.,Acero inoxidable (resistente a la corrosión-),Acero-resistente al calor, Abrasión-Acero resistente.
IV. Flujo del proceso de producción principal
Los complejos siderúrgicos integrados modernos siguen principalmente dos modelos: "proceso largo" y "proceso corto":
Proceso largo: Sinterización/Peletización → Fabricación de hierro en alto horno → Fabricación de acero en horno de oxígeno básico → Refinación secundaria → Colada continua → Laminación. Utiliza mineral de hierro y carbón como principales materias primas. Gran capacidad, proceso convencional.
Proceso corto: Fabricación de acero con horno de arco eléctrico → Refinación secundaria → Colada continua → Laminación. Utiliza chatarra de acero reciclado como principal materia prima. Consumo de energía y emisiones relativamente menores, más respetuosos con el medio ambiente. Una dirección clave para la transformación verde.
V. Indicadores clave de desempeño
Propiedades mecánicas: Resistencia (límite elástico, resistencia a la tracción), plasticidad (alargamiento, reducción de área), tenacidad (energía de impacto), dureza.
Propiedades físicas y químicas: Resistencia a la corrosión, resistencia al calor, resistencia al desgaste, soldabilidad, trabajabilidad en caliente/frío.
VI. Principales áreas de aplicación
Construcción: Barras de refuerzo (rebar), alambrón, vigas H-para estructuras de hormigón armado.
Fabricación: Chapas de acero para automóviles (paneles de carrocería, acero para engranajes), acero para fabricación de maquinaria, acero para cojinetes, acero para resortes.
Energía y Transporte: Tuberías de acero para transmisión de petróleo y gas, acero para torres de turbinas eólicas, acero para barcos y plataformas marinas, rieles y ruedas para ferrocarriles.
Electrodomésticos y bienes de consumo: Carcasas para electrodomésticos diversos, cubertería (acero inoxidable).
VII. Tendencias actuales de desarrollo de la industria
Transición ecológica y baja-de emisiones de carbono: Desarrollar metalurgia basada en hidrógeno-, captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) y aumentar la proporción de acero EAF para abordar el cambio climático.
Actualización de producto a gama alta-: Centrándose en I+D y producción de aceros especiales con alta resistencia, alta tenacidad, resistencia a la corrosión y resistencia a ambientes extremos (alta/baja temperatura) para lograr la sustitución de importaciones.
Fabricación inteligente: Utilizar Internet industrial, big data e inteligencia artificial para optimizar la producción, lograr reducción de costos, mejora de la eficiencia y estabilidad de la calidad.
Servicio-Suministro de materiales orientado al servicio: Evolucionar de la simple venta de acero a brindar soluciones de materiales y servicios de ciclo de vida completo.