La produzione dell'acciaio è un processo ad alta intensità energetica per la produzione di acciaio da minerale di ferro o rottame e prevede diverse fasi di produzione. Le principali fasi di produzione sono mostrate in Figura 1.
I materiali di partenza per la produzione di acciaio sono principalmente minerali di ferro. Questi vengono separati dalle impurità nel corso della lavorazione del minerale e vengono ulteriormente trasformati in pellet grumoso o pellet sferici in impianti disinterizzazione o pellet. Inoltre, l'agente riducente coke, che viene successivamente richiesto, viene prodotto in un impianto di c okeria. I rottami di acciaio sono utilizzati anche come alternativa alle materie prime, il minerale di ferro e il coke. Questo si accumula nell'acciaieria durante il processo di produzione, proviene dall'industria di lavorazione dell'acciaio, ad esempio dall'industria automobilistica, o è ottenuto con processi di riciclaggio. Il rottame viene utilizzato principalmente come materiale di partenza nel processo elettrico dell'acciaio. La preparazione delle materie prime viene effettivamente conteggiata come parte della produzione di acciaio primario, ma queste sono mostrate separatamente nella Figura 1 per una migliore visione d'insieme.
Nella produzione di acciaio primario, l'acciaio grezzo non legato viene prodotto a partire dai materiali di partenza. A tal fine vengono utilizzati quattro diversi percorsi di processo. Circa il 70% della produzione mondiale di acciaio avviene attraverso il percorso dell'altoforno e circa il 28% attraverso il processo elettrico dell'acciaio. Il processo di riduzione della fusione e il processo di riduzione diretta giocano quindi solo un ruolo minore. Gli impianti più importanti in ogni percorso produttivo sono l'altoforno, il forno elettrico ad arco, la riduzione di fusione e la riduzione diretta. Inoltre, è necessario anche il convertitore di ossigeno-soffiaggio, in cui la ghisa prodotta nell'altoforno o durante il processo di riduzione della fusione viene ulteriormente trasformata in acciaio.
L'acciaio liquido prodotto durante la fabbricazione dell'acciaio primario contiene ancora numerosi elementi di accompagnamento indesiderati, come zolfo, fosforo e idrogeno. Questi elementi vengono rimossi dall'acciaio nella successiva metallurgia secondaria, dove viene utilizzato principalmente il cosiddetto trattamento in siviera o trattamento sotto vuoto. Qui, per esempio, le impurità indesiderate vengono ridotte con l'aggiunta di soda o calce. Questi processi di pulizia possono essere ulteriormente supportati da basse pressioni. Inoltre, elementi di legacome cromo, nichel, molibdeno, alluminio, titanio, vanadio, ecc. vengono aggiunti all'acciaio nella metallurgia secondaria per migliorarne le proprietà.
Dopo la metallurgia secondaria, l'acciaio viene solitamente fuso in un impianto di colata continua o mediante colata in lingotti. Solo in questi impianti avviene il raffreddamento e la solidificazione dell'acciaio liquido in lingotti o piastre di diverse dimensioni. Nel corso della formatura dell'acciaio, i lingotti o le lamiere prodotti vengono formati fino alle dimensioni finali desiderate. Questo avviene di solito con la formatura a caldo, seguita dalla formatura a freddo. A differenza della combinazione di colata e sagomatura, le parti in acciaio complesse possono essere prodotte anche con la cosiddetta colata dell'acciaio. In questo processo, dopo la metallurgia secondaria, l'acciaio liquido e caldo viene versato direttamente negli stampi in cui si solidifica. Questo processo è noto come formazione primaria. Le proprietà dei prodotti in acciaio sono ottimizzate mediante un cosiddetto trattamento termico. Nel processo, il riscaldamento e il raffreddamento mirati causano cambiamenti nel materiale. Nella fusione dell'acciaio, il trattamento termico avviene dopo che i prodotti si sono solidificati e sono stati rimossi dallo stampo. Nel caso di prodotti fabbricati mediante formatura, il trattamento termico viene solitamente effettuato tra la formatura a caldo e la formatura a freddo o anche dopo la formatura a freddo.
In un trattamento superficiale finale, le dimensioni vengono adeguate alle tolleranze desiderate mediante una lavorazione specifica dei prodotti in acciaio. In questo contesto, anche le superfici dei prodotti sono preparate per soddisfare i requisiti ottici. Inoltre, i rivestimenti superficiali, ad es. rivestimenti metallici, vengono applicati di volta in volta sui prodotti in acciaio, ad esempio per aumentare la resistenza alla corrosione.
Poiché la produzione di acciaio è un settore industriale con un consumo energetico molto elevato, ci sono numerose possibilità di aumentare l'efficienza energetica delle singole aree. Esempi di misure di efficienza energeticasono:
Produzione di acciaio
steel production, steelmaking