1.0 Från malm till stål

Järnmalm är järnoxid, det vill säga en kemisk förening mellan järn och syre. Omvandlingen från järnmalm till stål innebär bland annat att järnet och syret måste skiljas åt. Detta kräver flera olika processer. I Figur 6 visas de viktigaste stegen schematiskt.

Ett koksverk består av en lång rad smala, höga ugnar. I koksverket upphettas kol i ugnar, 50-100 st, till cirka 1000°C, utan att luft kommer i kontakt med kolet. Värmen kommer från eldning av gas på utsidan av ugnsväggarna. Gaser från kolet avgår och samlas upp och blir så kallad koksugnsgas, som är ett bra bränsle. Det glödande kolet trycks ut från ugnarna och ner i vagnar. Dessa körs in i ett så kallat släcktorn, där stora mängder vatten spolas på kolet. Det bildas ett stort ångmoln, som kan ses på långt håll. Den kalla koksen används i masugnen.

I masugnen används koks, med tillsats av kol och ev olja, som reduktionsmedel. I masugnen värms malm i form av pellets, små runda kulor, och andra tillsatser till cirka 1600°C. Vid höga temperaturer kan kolatomer från reduktionsmedlet ta upp syre från järnoxiden i pellets, och flytande råjärn och slagg samlas i botten och tappas ur ugnen. Råjärnet som innehåller cirka 4,5 % kol transporteras till LD-konvertern. Slaggen är en restprodukt.

För att järnet skall bli användbart måste kolhalten sänkas ordentligt. Detta görs genom att tillföra syrgas till råjärnet och därigenom förbränna kolet i råjärnet. Energin som frigörs genom förbränningen gör att temperaturen stiger. Skrot tillförs då konverter, dels för begränsa temperaturstegringen, dels för att öka stålproduktionen. Efter LD:n har råjärnet blivit råstål med en kolhalt på cirka 0,1 %.

Det flytande råstålet gjuts i en lång sträng som kapas till ämnen i lämpliga längder. Strängens tvärsnitt anpassas så bra som möjligt till formen på de slutliga produkterna. För till exempel bandproduktion gjuts platta ämnen.

Ämnen som skall valsas inom verket måste först värmas till valsningstemperatur, cirka 1200°C, före valsningen. Denna värmning görs i värmningsugnar som kan eldas med bränslen (gasol, olja, naturgas, koksugnsgas) eller värmas med el, vilket är mindre vanligt.

För att ge det valsade materialet önskade egenskaper värms materialet i värmebehandlingsugnar, som även de värms med bränsle eller el. I dessa ugnar är el-värmning vanlig. Före leverans kan stålet bearbetas och behandlas på olika sätt allt efter kundernas önskemål.