Историки оценивают начало регулярной выплавки железа серединой второго тысячелетия до нашей эры. С тех пор железо является основным металлом, с которым работает человечество. Освоение промышленной плавки чугуна (сплав железа, в котором доля углерода превышает 2,14%) в доменных печах с использованием каменного угля стало одним из важнейших факторов Первой промышленной революции XVII-XVIII веков. Открытие бессемеровской технологии выплавки стали (сплав железа, в котором доля углерода не превышает 2,14%) ознаменовало начало Второй промышленной революции во второй половине XIX века.
Поэтому чёрная металлургия, занимающаяся производством сплавов на основе железа, является одной из важнейших отраслей экономики любой страны. Мировой рынок производства чугуна и стали по итогам 2024 года превысил 1,7 триллионов долларов США и составил 3,4 миллиарда тонн в натуральном выражении.
Союз железа и углерода
Основным сырьём для получения сплавов на основе железа является группа минералов, называемая железной рудой. Это горные породы, в состав которых входит оксид железа. Получение железа заключается в нагреве до высокой температуры его соединения с кислородом и последующее «связывание» выделяющегося кислорода с иными, более активными химическими элементами и соединениями.
Помимо железной руды важнейшим сырьём для чёрной металлургии является каменный уголь, особенно такой его сорт как коксующийся уголь. При его нагреве до высокой температуры без доступа воздуха образуется каменноугольный кокс. Кокс в дельнейшем используется и как высококалорийное топливо для доменных печей, и как источник углерода для восстановления железа из его оксида.
Легирующие «ингредиенты»
Основной проблемой железа является его ржавление – появление на поверхности металла оксидной плёнки, которая при этом не защищает более «глубокие» слои металла от дальнейшего процесса окисления и последующего разрушения. Противодействие появлению ржавчины, а также разнообразие задач и условий работы сплавов на основе железа потребовало создания их сортов с различными характеристиками твёрдости, пластичности, механической прочности, жаропрочности, вязкости, износостойкости и коррозионной стойкости. Решением стало легирование, то есть добавление различных элементов и соединений в состав сплавов.
Основными легирующими добавками являются цинк, алюминий, никель, хром, марганец, молибден, цирконий, ванадий, вольфрам (металлы) и углерод, кремний, сера, бор, фосфор (неметаллы и полуметаллы).
Наиболее эффективным способом легирования железа является добавление в расплав железа ферросплавов – соединений железа с высокой долей легирующих добавок, – получаемых в результате отдельного технологического процесса.
Легирование широко применяется не только в чёрной, но и в цветной металлургии. Поэтому развитие самого широкого спектра отраслей экономики государства в значительной степени зависит от доступа не столько к железной руде и углю, сколько к легирующим элементам.
Температурная и механическая обработка
После получения сплава железа требуемого состава и начала его кристаллизации (перехода из расплава в твёрдое агрегатное состояние) может иметь место термическая и механическая обработка заготовок металлоизделий с целью воздействия на внутреннюю кристаллическую решётку.
Её основными видами являются:
1. прокат листов стали на прокатном стане для повышения прочности (холодный прокат) или пластичности (горячий прокат);
2. закалка: нагрев стали с последующим быстрым охлаждением для повышения твёрдости;
3. отжиг или отпуск стали: нагрев с последующим медленным охлаждением для снижения хрупкости.
Настоящая информация носит аналитический характер и не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией. Финансовые инструменты либо сделки, упомянутые в настоящей информации, могут не соответствовать Вашему финансовому положению, цели (целям) инвестирования, допустимому риску, и (или) ожидаемой доходности. АО УК «Апрель Капитал» не несёт ответственности за возможные убытки в случае совершения сделок либо инвестирования в финансовые инструменты, упомянутые в настоящей информации.