Технология производства строительных сталей
Процесс изготовления стали начинается в доменной печи, где происходит восстановление железа углеродом кокса. Расплавленный чугун с высоким содержанием углерода подвергают переработке в сталь. Для этого чугун, вместе с порцией флюса (жженая известь с небольшой добавкой фторида кальция) заливают в кислородный конвертер и продувают струей кислорода. При конверсии происходит выгорание лишнего углерода, вплоть до содержания порядка 0,02 – 0,03%. Одновременно с выгоранием углерода происходит очистка стали от вредных неметаллических примесей, которые связываются оксидом кальция в тугоплавкие соли. Соли легче стали, и они всплывают на поверхность расплавленной стали.
После конверсии сталь содержит некоторое количество оксидов железа, которые заметно снижают ее качество. Для удаления кислорода из стали используют ферросплавы и брикетированную алюминиевую стружку. Алюминиевую стружку применяют для наиболее качественных сталей, в том числе, тех, из которых готовят легированные стали.
Ферросплавы вносят в сталь немного легирующих элементов и углерода, чем выше требуется содержание углерода и легирующих примесей, тем больше расход ферросплавов и тем дороже сталь. Многие ферросплавы имеют стоимость намного выше обычных конструкционных сталей, например: ферротитан, ферроникель, ферромолибден и пр.
Чаще всего в промышленности используют низкоуглеродистые стали обычного и высокого качества, а так же, низколегированные конструкционные стали. Содержание всех легирующих добавок в углеродистых сталях не превышает 1%, в низколегированных сталях может достигать 3-4%.
Для наиболее ответственных элементов конструкций используют специальные стали, обладающие высокой стойкостью к коррозии и/или малым коэффициентом теплового расширения. Последнее свойство очень важно для крупных цельносварных конструкций, так как, перепады температуры окружающей среды могут вызвать разрушение конструкции, если сталь имеет заметный коэффициент теплового расширения.
Для повышения коррозионной стойкости строительных сталей могут использоваться самые различные добавки. Наиболее дешевый легирующий элемент большинства строительных сталей это хром. Использование 1-2% добавки хрома с сталях, позволяет заметно улучшить их прочностные свойства и стойкость к коррозии без заметного повышения цены. Добавки всего 0,4-0,8% алюминия или меди, так же, существенно улучшает стойкость к коррозии, что в 2-5 раз увеличивает долговечность зданий и сооружений. Малая добавка меди или алюминия практически не влияет на прочностные свойства сталей и их стоимость.