# Rauamaagist terase valmistamise protsess
Teras on tänapäeva tööstuses üks olulisemaid metalle. Selle tugevus, paindlikkus ja korrosioonikindlus teevad sellest esmase valiku laias valikus rakendustes, alates ehitusest kuni sõidukite tootmiseni. Enne terase kasutamist peab see aga läbima rea keerulisi ja struktureeritud protsesse, alustades rauamaagist. See artikkel käsitleb üksikasjalikult terase valmistamise protsessi rauamaagist, hõlmates kaevandamise, töötlemise ja terasetootmise etappe.
## Rauamaagi kaevandamine
### Asukoht ja kaevandamine
Rauamaagi kaevandamine algab kaevanduskohtades, kus on suur rauasisaldus. Rauavarusid leidub tavaliselt oksiidide, sulfiidide või karbonaatide kujul, kusjuures hematiit (Fe₂O₃) ja magnetiit (Fe₃O₄) on kaks kõige levinumat teraseks töödeldavat maaki. Kaevandusprotsess hõlmab tavaliselt maagi kaevandamist lahtistest või maa-alustest kaevandustest.
1. Kaevamine: Maaki sisaldavad materjalid eemaldatakse kaevanduskohast rasketehnika, näiteks ekskavaatorite või buldooserite abil.
2. Transport: Kaevandatud maak transporditakse seejärel veoautode või rongidega töötlemistehasesse.
## Rauamaagi töötlemine
### Hävitamine ja eraldamine
Esimene samm pärast kaevandamist on rauamaagi purustamine. Suuremad maagid purustatakse väiksemateks tükkideks, et suurendada eraldusprotsessi efektiivsust.
1. Esmane purustamine: Suured purustusmasinad purustavad maagi väiksemateks tükkideks.
2. Teisene purustamine: Purustatud maagi purustatakse soovitud suuruse saavutamiseks edasi.
Pärast purustamist eraldatakse rauamaak mittemetallilistest materjalidest selliste protsesside abil nagu:
1. Magnetiline eraldamine: rauaosakeste ligimeelitamine rauavabast segust magnetvälja abil.
2. Flotatsioon: kemikaalide kasutamine raua eraldamiseks teistest mineraalsetest lisanditest.
### Puhastamine
Edasised rafineerimisprotsessid on suunatud rauamaagist lisandite eemaldamisele. Selle protsessi etapid on järgmised:
1. Röstimine: Maagi söestamine kuumutatud õhus. See protsess muudab sulfiidid oksiidideks ja eemaldab enamiku lisanditest gaasilisel kujul.
2. Redutseerimine: Raudoksiidi redutseerimine toorrauaks redutseerija, näiteks süsinikmonooksiidi või vesiniku abil. See protsess viiakse tavaliselt läbi kõrgahjus.
### Kõrgahi
Kõrgahi on terasetootmisprotsessi süda. Kõrgahju sisse juhitakse rauamaaki, koksi (süsinikku) ja lubjakivi (kaltsiumkarbonaati).
1. Söötmisühendus: Rauamaak, koks ja lubjakivi juhitakse kõrgahju ülevalt.
2. Süütamine ja reaktsioon: Ahju põhjast puhutakse kuuma õhku, et temperatuur tõuseks 1500–2000 °C-ni. Koks toimib kütuse ja redutseerijana, mis redutseerib raudoksiidi rauasulaks.
– Üldine reaktsioon: Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
3. Räbu ja sulametalli eemaldamine: Mittemetallilisi lisandeid sisaldav räbu tõuseb pinnale ja eemaldatakse, samal ajal kui sula raudmetall voolab alla ja kogutakse kokku.
## Teraseks muundamise protsess
Kui malm on saadud, on järgmine samm selle teraseks muutmine. See protsess hõlmab lisandite eemaldamist ja selle segamist teiste elementidega soovitud omaduste saavutamiseks.
### Raua muundamise protsess
Raua teraseks muutmiseks kasutatakse mitmeid meetodeid, näiteks:
1. Hapniku baasahi (BOF):
– Sula raud segatakse väikese koguse vanametalliga ja suunatakse hapnikreaktori konverterisse.
– Konverterisse puhutakse puhast hapnikuõhku, mis võimaldab lisandite, näiteks süsiniku, räni, mangaani ja fosfori kiiret oksüdeerimist.
– Tekkiv eksotermiline reaktsioon tõstab temperatuuri ja puhastab raua vedelaks teraseks.
2. Elektriline kaarahju (EAF):
– Kasutatakse peamiselt taaskasutatud terase jaoks. Vanametalli juhitakse ahju ja kuumutatakse grafiitelektroodide abil elektrikaare abil.
– Kõrge temperatuur sulatab vanametalli, mis võimaldab lisanditel oksüdeeruda ja eemalduda.
## Rafineerimine ja valamine
Kui vedel teras on saadud, jätkub rafineerimisprotsess terase koostise ja omaduste reguleerimiseks.
1. Legeerimine: legeerelementide, näiteks kroomi, nikli ja molübdeeni lisamine terase teatud omaduste, näiteks korrosioonikindluse või tõmbetugevuse parandamiseks.
2. Degaseerimine: lahustunud gaaside eemaldamine sulast terasest, et vältida konstruktsiooninõrkusi.
3. Pidevvalu: Sulatatud teras valatakse pidevvaluvormi, kus see jahtub ja kõveneb pikaks plaadiks või vardaks.
## Viimistlemine ja vormimine
Pidevvalust valmistatud poolvalmis terastooted vajavad kvaliteedi ja lõpliku kuju parandamiseks viimistlusprotsesse. See protsess hõlmab järgmist:
1. Kuumvaltsimine: plaati või varda kuumutatakse uuesti ja töödeldakse kõrgel temperatuuril rullide abil, et saavutada soovitud kuju ja suurus.
2. Külmvaltsimine: külmtöötlusprotsess terase tugevuse ja pinnaviimistluse suurendamiseks.
3. Kuumtöötlus: Viimane etapp, mis hõlmab kuumutamist ja jahutamist kontrollitud tingimustes soovitud mehaaniliste omaduste, näiteks kõvaduse või sitkuse saavutamiseks.
## Kokkuvõte
Rauamaagist terase tootmine on pikk protsess, mis hõlmab erinevaid etappe alates kaevandamisest, töötlemisest, rafineerimisest, konversioonist ja viimistlusest. Iga etapp nõuab spetsiaalset tehnoloogiat ja oskusteavet, et tagada saadud terasetoote vastavus nõutavatele kvaliteedistandarditele. Selle keeruka ja struktureeritud protsessi abil saab erinevates tööstussektorites kasutatavat terast toota tõhusalt ja see vastab muutuvatele tänapäevastele vajadustele.
