Uzależnieni od stali. Czy wiemy jak bardzo?

Już od ponad wieku, trudno sobie wyobrazić życie bez pojazdów, maszyn, wieżowców. Samochody, konstrukcje nośne, pokrycia, potrzebne do produkcji zielonej energii wiatraki, czy tak ważna w obecnym czasie technika wojskowa – wszystko to nie powstanie bez stali. Na niej oparty jest całkowicie współczesny przemysł – począwszy od budownictwa, po branżę motoryzacyjną, przez branżę elektroniczną, na przemyśle zbrojeniowym kończąc. Stali zaś nie będzie bez węgla koksowego, który w obecnych warunkach technologicznych jest niezbędnym elementem produkcji stali.

Na początku warto odpowiedzieć sobie na pytanie, czym stal różni się od zwykłego żelaza? Ano tym, że najogólniej rzecz ujmując stal to żelazo połączone z węglem. Według Polskiej Normy PN-EN 10020:2003 stal można zdefiniować jako materiał zawierający więcej żelaza, niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, o zawartości węgla w ilości około 2 procent i zawierający inne pierwiastki. Tyle krótka definicja. Jeśli jednak przyjrzymy się tematowi bliżej, to okazuje się, że sprawa jest nieco bardziej skomplikowana i...

… stal stali jest nierówna

Stal dzieli się na różne rodzaje i gatunki. Ze względu na skład chemiczny wyróżniamy stal węglową albo stopową. Stal stopowa, w przeciwieństwie do stali węglowej, oprócz węgla zawiera w sobie również inne dodatki stopowe, które w znaczny sposób zmieniają jej charakter. Dzięki temu uzyskuje się np. większą wytrzymałość stali. Stal stopowa specjalna cechuje się wyjątkową trwałością i niezawodnością. Jest wydajna i bardzo dobrze radzi sobie z korozją. Z kolei cechą charakterystyczną stali stopowej jakościowej jest wzmożona wytrzymałość. Korzysta się z niej przede wszystkim w trakcie produkcji materiałów o długiej żywotności. Ze stali stopowej jakościowej produkuje się m.in. śruby, elementy konstrukcyjne i łączne, ale też szyny.

Stale stopowe są droższe w produkcji, dlatego używa się ich do specjalnych zastosowań, np. bardzo wytrzymałą stal pancerną wykorzystuje się w przemyśle zbrojeniowym. Jest ona wzbogacona o takie pierwiastki jak wanad, nikiel, chrom, molibden, które poprawiają jej twardość i wytrzymałość. Stal taką w Polsce dostarcza m.in. Huta Stali Jakościowych w Stalowej Woli.

Stal węglową (carbon steel), która stanowi około 90 procent całej światowej produkcji stali, dzielimy na stal niskowęglową (do 0,3 procent zawartości węgla), stal średniowęglową (od 0,3 do 0,6 procent zawartości węgla), stal wysokowęglową (powyżej 0,6 procent węgla), a także stal o ultra wysokiej zawartości węgla (nawet 2-3 procent węgla). Czym wyższa zawartość węgla, tym stal jest twardsza, ale też bardziej krucha i trudniejsza w obróbce. Stal niskowęglowa wykorzystywana jest do produkcji m.in. blach płaskich czy belek konstrukcyjnych. Stal o średniej zawartości węgla jest trudniejsza do formowania, spawania i cięcia niż stal miękka. Ten gatunek zapewnia dobrą odporność na zużycie. Stosuje się ją m.in. do dużych części, kucia i części samochodowych. Stal o dużej zawartości węgla jest bardzo trudną do cięcia, gięcia i spawania, jest też bardzo twarda i krucha. Za to jest to stal bardzo mocna, która jest stosowana np. do produkcji sprężyn, mieczy i drutów o wysokiej wytrzymałości. Stal o ultra wysokiej zawartości węgla może być hartowana do bardzo wysokiej twardości i jest stosowana do specjalnych celów, takich jak noże nieprzemysłowe, osie czy stemple.

Z kolei ze względu na zastosowanie stal dzielimy na konstrukcyjną, narzędziową a także specjalną. Stal konstrukcyjna używana jest najczęściej do budowy mostów, wykorzystywana jest też w szkieletach nośnych budynków, do belkowania, a także do produkcji części urządzeń oraz maszyn o typowym przeznaczeniu. Stal narzędziowa stosowana jest z kolei np. do produkcji wierteł, ostrzy czy tarczy. Z kolei stal specjalna wykorzystywana jest w specjalistycznych urządzeniach pracujących w wyjątkowo trudnych warunkach.

Stal nie powstanie bez węgla koksowego. Bez dużej ilości węgla

Stal powstaje w hutach. Nic odkrywczego. Ale czy wiemy, co dokładnie jest potrzebne do jej produkcji? Podpowiadamy. Są to: ruda żelaza, wapień, złom stalowy, woda, powietrze. Niezbędna jest także wysoka temperatura i węgiel koksowy. Bardzo dużo węgla. Do wyprodukowania 1 tony stali potrzeba aż 800 kg węgla koksowego w postaci koksu! Tymczasem popyt na stal jest ogromny. Jej produkcja w 2021 r. wyniosła 1 mld 951 mln ton! Chyba nikogo nie zaskoczy informacja, że ponad połowa globalnej produkcji przypada na Chiny, które wyprodukowały aż 1 mld 32 mln ton stali. Drugim z kolei producentem stali jest Unia Europejska, która wyprodukowała 152 mln ton. Podium zamykają Indie z roczną produkcją na poziomie 118 mln ton. W 2021 r. w Polsce wyprodukowano zaś 8 mln 500 tys. ton stali. Oznacza to, że nasz kraj zajmuje 22. miejsce wśród światowych producentów stali. W Unii Europejskiej zajmujemy 5. pozycję, ustępując Niemcom, Włochom, Hiszpanii i Francji. Warto dodać, że krajowa produkcja nie zaspokaja polskiego zapotrzebowania na stal, które w 2021 r. wyniosło 15,5 mln ton. Oznacza to, że w naszym kraju istnieje niedobór produkcji stali i trzeba ją importować.

JSW największym producentem węgla koksowego w UE

Jak widać światowe zapotrzebowanie na stal jest ogromne. A to oznacza, że również ogromne jest zapotrzebowanie na węgiel koksowy, który jak już wspomniano, jest niezbędny w produkcji stali. Z węgla koksowego powstaje bowiem koks, który jest potrzebny do wytopu stali, jest „paliwem” w piecach hutniczych. W obecnych warunkach technologicznych około 72 procent stali wytapia się w procesie wielkopiecowym ze zużyciem koksu wyprodukowanego z węgla koksowego. Tylko 28 procent stali wytapia się w elektrycznych piecach łukowych ze zużyciem złomu stalowego.

Globalna produkcja węgla koksowego w 2021 r. wyniosła 993 mln ton. Ponownie nie będzie zaskoczeniem informacja, że najwięcej wyprodukowały go Chiny, bo 637 mln ton. Unia Europejska w 2021 r. mogła pochwalić się wydobyciem na poziomie 14 mln ton. Z czego, aż 11 mln ton przypadło na Jastrzębską Spółkę Węglową. – JSW jest największym producentem wysokiej jakości węgla koksowego w Europie. Mało kto wie, że produkowany przez nas surowiec jest wpisany na listę surowców krytycznych Unii Europejskiej, a to oznacza, że ma strategiczne znaczenie dla rozwoju Europy. Węgiel koksowy jest niezbędnym elementem do wytopu stali – podkreśla Tomasz Siemieniec, rzecznik prasowy JSW S.A. Jak dodaje, jastrzębska spółka wydobywa około 16 milionów ton węgla rocznie, z czego około 80 procent to węgiel koksujący, a pozostałe 20 procent to węgiel do celów energetycznych, wykorzystywany wyłącznie w zawodowej energetyce i ciepłownictwie. – Zgodnie z przyjętą w 2022 roku strategią Grupy Kapitałowa JSW uzysk węgla koksowego w całej produkcji ma cięgle wzrastać – zaznacza Siemieniec. Grupa Kapitałowa JSW posiada trzy koksownie, do których trafia większość wydobywanego przez nią węgla koksowego, reszta jest sprzedawana na zewnątrz. Gotowy koks sprzedawany jest na różnych kierunkach świata. Wszędzie tam gdzie jest on niezbędny do produkcji stali.

(RT)