Czym jest stal?
Stal jest stopem żelaza i węgla. Wyroby za stali to plastycznie obrobione mieszanki wcześniej wspomnianych substancji. Mieszanka, w zakresie stosunków nie przekracza wartości 2,11 % zawartość w niej węgla. Wiąże się to ściśle z chemicznymi uwarunkowaniami, a mianowicie maksymalnego współczynnika rozpuszczalności węgla w żelazie. Perlit płytkowy to najczęstsza forma w jakiej występuje węgiel w składzie stali. Jednakże czasami cementyt spotykany jest także pod postacią kulkową z towarzyszeniem ziaren ferrytu. Dzieje się tak w momencie większych zawartości węgla w składzie stali. Stal to nie tylko węgiel i żelazo. Bardzo często zawiera w sobie także inne składowe związki. Do tego rodzaju składników w różnych proporcjach i nie koniecznie w symultanicznej obecności wchodzą takie związki jak chrom, mangan, miedź i tytan, a także nikiel, wolfram oraz molibden. Istnieją także pierwiastki chemiczne, które są wysoce niepożądane w składzie stali, a do takich należą tlen, siarka i azot. Pierwiastki tego typu nazywamy zanieczyszczeniami stali i dołożyć do ich grupy można jeszcze wtrącenia niemetaliczne, czyli głównie tlenki siarki oraz tlenki fosforu. Sam proces otrzymywania stali opiera się na znanej od bardzo wielu lat procesie świeżenia. W tym procesie stal utrzymujemy z wysoce rozgrzanej surówki. Jak już wspomniano, bardzo stary sposób otrzymywania stali, czyli świeżenie, w dzisiejszych czasach stał się o wiele bardziej doskonały i za pomocą wyspecjalizowanych hutniczych pieców pozwala na uzyskiwanie stali o najwyższej jakości. W hutach w zależności od różnych warunków używa się kilku rodzajów pieców, na przykład łukowych, próżniowych oraz konwertorowych. Z hut stal wyjeżdża pod postacią różnorodnych form i wyrobów. Najczęściej są to pręty o różnym kształcie, długości i grubości, rury okrągłe lub profilowane oraz profile i w tym wypadku zarówno otwarte jak i zamknięte. Wyroby hutnicze pod postacią stali mogą być używane od razu w konkretnych zastosowaniach, lub mogą być poddawane dalszej obróbce przystosowawczej do konkretnych zadań i zastosowań.
Elementy maszyn - Od najmniejszych do największych
Stal wśród nas - Czasem niezauważalny element
Stal w budownictwie
Niewątpliwie stal jest jednym z najczęściej używanych komponentów w czasie budowy różnego rodzaju budynków. Dotyczy to zarówno budynków jednorodzinnych jak i wielopiętrowych, a także zabudowy gospodarczej. Szczególnym przykładem jest budowa hal i obiektów hipermarketowych. W tym wypadku bardzo mała ilość tradycyjnego budulca zastąpiły wysoko wytrzymałe elementy stalowe, które podtrzymują, a właściwie tworzą całość konstrukcji spychając inne elementy do rangi ścianek działowych lub elementów odpowiedzialnych za termoregulację. Elementy stalowe to nie tylko legary, dźwigary czy temu podobne elementy. To także innego rodzaju elementy o dużo mniejszych rozmiarach, ale o właściwościach, których nie można zastąpić innymi produktami wytworzonymi z innych niż stalowe substancji. Stal używana jest w bardzo wielu gałęziach budownictwa. Używa się w przypadku zaawansowanych zastosowań na przykład stalowe gwoździe, okucia czy zawiasy, zwłaszcza jeżeli chodzi o ciężkie bramy lub drzwi. Także niektóre płoty biegnące dookoła naszej działki wykonane są ze stali. Silne powiązanie z budownictwem wynika z bardzo szerokiego ogólnego zastosowania wyrobów ze stali. Dodatkowo mają one różne właściwości fizyczne jak i chemiczne, które można dowolnie dobierać do potrzeb wynikających ze specyfiki danego zastosowania. Innym aspektem wynikającym ze składu chemicznego jest bardzo duża trwałość, mała ścieralność oraz odporność na warunki atmosferyczne. Dodatkowo w tym aspekcie można chronić elementy stalowe stosując odpowiednie preparaty chemiczne, w szczególności różnego rodzaju farby zabezpieczające. Wyrobów stalowych używa się także wewnątrz murów jako tak zwane zbrojenie. Szczególnie ważne jest to w przypadku wyższych budynków oraz wylewania fundamentów. Dzięki zastosowaniu prętów w tym momencie uzyskujemy dodatkowe wzmocnienie dla wylewek i murów. Także w starych budynkach możemy się napotkać na stalowe wyroby służące do stabilizacji budynków czy samych konkretnych ścian. Kotwy tego typu i pręty wzmacniające są idealnym środkiem tylko w momencie stosowania ich stalowych wersji.
Stal na kopalni
Istnieją grupy przeznaczenia, w których stal zdaje egzamin dużo lepiej niż inne elementy. Tego typu zaawansowane zastosowania w ciężkich warunkach pod różnymi względami to na przykład zastosowania na dole kopalni węglowych i nie tylko. Kopalnie węglowe rządzą się bardzo specyficzną grupą obciążeń dla znajdujących się w ich obrębie maszyn oraz elementów stalowych. Oczywiście inna kopalnie także odznaczają się podobnymi zakresami, jednak nie w tak dużym nasileniu na różnych płaszczyznach. Przykładowo kopalnie soli wymagają szczególnej ochrony chemicznej, ponieważ rozpuszczona w wodzie sól bardzo silnie wżera się w powierzchnie elementów i urządzeń. Kopalnie węgla kamiennego należą do miejsc nie osłoniętych raczej od działania wody, różnego rodzaju związków bądź to kwasowych lub zasadowych oraz innych chemicznie aktywnych substancji. Nie oddzielone skałami litymi od zasobów górotworu chodnik naraża swoje wnętrze właśnie na działanie wcześniej wspomnianych czynników. Dodatkowo duże zapylenie, które w kontakcie z wilgocią i wodą oblepia elementy stalowe jest nie bez znaczenia w zakresie trwałości. Poza samą trwałością oraz odpornością na różnego rodzaju działanie substancji chemicznie aktywnych, niezmiernie ważnym aspektem na dole kopalni jest wytrzymałość wyrobów stalowych. Ogromne obciążenia związane z obudowami zwykłymi spełniającymi funkcję ochron statycznych lub jeszcze bardziej przy dynamicznych obudowach zmechanizowanych wymagają odpowiedni potężnej wytrzymałości. Wszelkiego rodzaju elementy stalowe takich maszyn lub urządzeń muszą spełniać szereg warunków, aby móc być stosowane w tak ciężkich warunkach. Ogólna ciągła praca górotworów oraz potrzeba nieustannego przemieszczania elementów stalowych wymaga stosunkowej lekkości przy jednoczesnym dużym poziomie wytrzymałości. Obudowy maszyn muszą być trwałe i być przystosowane do działania najróżniejszych czynników chemicznych, także nie związanych z naturalną zawartością geologiczną górotworu. Stal w tym momencie jest środkiem niezmiernie pożądanym i można śmiało powiedzieć, że bez jej obecności nie możliwe by było prowadzenie górnictwa węglowego w takim kształcie jak obecnie.
Gdzie ważna jest wytrzymałość
Stali używa się w bardzo wielu dziedzinach. Ma ona bardzo różne właściwości w zależności od procesu jej wytwarzania. Dzięki temu możemy dostosować jej rodzaj do naszych potrzeb dyktowanych przez konkretne zastosowania, jakim chcemy podołać. W niektórych zastosowaniach stal którą zamierzamy użyć musi być najwyższej jakości i wytrzymywać ogromne napięcia i ciężary. Jednym z takich przykładów jest budowa mostów. W zależności od rodzaju mostu oraz kilku innych parametrów takich jak na przykład docelowy udźwig, rodzaj przeznaczenia, długość i szerokość, a także rodzaj podpór będziemy mieli do czynienia z średnio do bardzo wytrzymałej stali. Dość długie odcinki między łączeniami elementów stalowych mostów kolejowych są szczególnie newralgicznymi elementami. Bardzo duży ciężar składu, stosunkowa duża szybkość przemieszczania się pociągów oraz powodowany rezonans wymagają stali o najwyższej jakości oraz wytrzymałości. Innymi zastosowaniami wymagającymi dużej wytrzymałości od elementów stalowych jest na przykład stosowanie ich w dźwigach wielko gabarytowych. Tego rodzaju dźwigi poza dość znacznym ciężarem własnym są narażone na działanie dużych ciężarów w momencie pracy. Dodatkowo tego typu dźwigi nie są instalowane stacjonarnie, ale poruszają się na przykład po torowiskach na zasadzie suwnic lub obracają się dookoła własnej osi, co jeszcze bardziej zwiększa spektrum występujących wektorów sił. Szczególnym przykładem są dźwigi wysokościowe, których używanie przy budowach lub renowacjach tak zwanych drapaczy chmur wymaga szczególnych środków w tym ogromnej wytrzymałości choćby na panujące dość duże ruchy powietrza na wysokościach oraz na wąski kąt działania przy dość znacznych ciężarach. Duże urządzenia potrzebują odpowiednio mocnych przekładni napędu oraz innego typu łączników w tym zakresie. W tym momencie dochodzi nam kolejne zagadnienie związane ze stalą. ślimaki, tryby czy sprzęgła wykonane tylko ze stali lub pochodnych materiałów mogą podołać tak zaawansowanym wyzwaniom. Co więcej, tego rodzaju przekładnie muszą być dość dokładnie odwzorowane według planów, co dodatkowo przedstawia plusy używania elementów stalowych, jako środka umożliwiającego szereg wielo zakresowych operacji, w tym precyzji wykonania.