همه چیز درباره فولاد و انواع آن

تفاوت آهن خام و فولاد

تفاوت آهن خام و فولاد، درصد پایین‏تر کربنِ فولاد است. بنابراین، ساختن فولاد در واقع چیزی به‏غیر از کاستنِ درصد کربنِ آهن از طریق احتراق نیست. به این ترتیب، ساختمان فلز قابل ارتجاع‏تر، انعطاف‏پذیرتر ــ و از همه مهم‏تر ــ برش‏پذیر می‏شود. بنابراین فولاد قوی‏تر از آهن است و کار بر روی ‌آن بهتر انجام می‏گیرد.

فولاد، علاوه بر کربن، دارای مواد مخلوط دیگری از قبیل گوگرد و فسفر نیز هست. تمام این مواد با اکسیداسیون از آهن خام زدوده می‏شود. این کار با ایجاد تماس بین فلز مذاب و هوا انجام می‏گیرد که نتیجته آن سوختن ناخالصی‏هاست؛ یعنی ناخالصی‏ها در اثر ترکیب با اکسیژن موجود در هوا، بصورت اکسید درمی آیند. اکسیدهای مزبور از فولاد مذاب سبکترند و به شکل سرباره بر روی آن شناور می‏شوند. این سرباره باید قبل از تخلیه فولاد، بیرون آورده شود.

مبدل به طریقی نصب شده که امکان چرخش دارد. مبدل خالی را کج می‏کند و با استفاده از پاتیل، آهن خام مذاب را در آن می‏ریزند (شکل 2ـ الف). پس از پُرشدن مبدل تا سطح مورد نظر، آن را به حالت قائم برمی گردانند و هوای فشرده از زنبورک‏های زیر مبدل، به درون آهن خام دمیده می‏شود.

این عملیات بعنوان «دمیدن» شناخته می‏شود. فرایند فولادسازی در مبدل را نیز «پالایش هوایی»‌ می‏نامند تا از «پالایش بوته‏ای» در کوره روباز تشخیص داده شود. اکسیژن موجود در هوای دم،‌ کربن و دیگر مواد مخلوط را می‏سوزاند. آهکی که به بار مبدل افزوده شده است، جدایی اکسیدهای تشکیل‏شده را که بصورت سرباره در سطح فلز مذاب جمع می‏شوند، تسریع می‏کند. قاعدتاً فلز مذاب باید در اثر دمیدن هوا به تدریج سرد و نهایتاً‌ جامد شود، اما احتراق فسفر موجود در آهن خام گرمای اضافی‏ای تولید می‏کند که نه تنها می‏تواند دمای حمام مذاب را ثابت نگه دارد بلکه حتی بر آن می‏افزاید. به همین دلیل، روش فولادسازی با استفاده از مبدل، عمدتاً‌ برای آهن خام با درصد بالای فسفر مورد استفاده قرار می‏گیرد.

پس از کامل شدن اکسیداسیون (این مسئله از روی رنگ شعله‏هایی که از بالای مبدل زبانه می‏کشد مشخص می‏شود)، مبدل را کج می‏سازند و ابتدا سرباره و سپس فولاد مذاب (فولاد نرم) را در قالب‏های شمش‏ریزی تخلیه می‏کنند (شکل‏های 2ـ ج و 2ـ د).

در فرایند فولادسازی بسمر معمولی ــ‌ متمایز از بسمر «قلیایی» ــ‌ همان اصول به کار می‏آید، با این تفاوت که مبدل‏های مورد استفاده معمولاً کوچکترند و جداره‌ نسوز ترکیب متفاوتی دارد. مقدار فسفر و گوگرد موجود در آهن خامی که طی این فرایند پالایش می‏شود، کم است.

فولادسازی روباز

فولادسازی روباز

بخش اصلی فولادسازی با استفاده از این فرایند، کوره روباز (شکل 1 ـ الف) است. آهن خام، همراه مقدار معیّن قراضه آهن، با یک جرثقیل مخصوص در بوته‌ کوره بار می‏شود. سپس مخلوطی از گاز و هوا در بالای آهن، که در دمای حدودco1800 ذوب می‏شود، می‏سوزد. یک سیستم گرمکن بازیاب، گاز را قبل از سوختن، پیش‏گرم می‏کند. گاز به همراه هوای احتراق، از یک سمت کوره وارد و در محفظه گرمکن، پیشگرم می‏شود. پس از آن، مخلوط هوا و گاز بر فراز بوته می‏سوزد. گازهای زائد از طریق مجاری خروج به سمت دیگر کوره جریان می‏یابند و از دودکش خارج می‏شوند.

اما گازها، قبل از خروج، بخش قابل ملاحظه‏ای از گرمای خود را به دیواره آجری محفظه‏های گرمکن ــ که در ابتدا سرد بودند ــ منتقل می‏سازند. دیواره این محفظه‏ها از آجر نسوز است که دمای آنها تا حد گرم سرخ بالا می‏رود. پس از آن جریان گاز معکوس می‏شود (گرم کردن بازیافتی)، یعنی گاز و هوا به درون محفظه‏های گرمکن ــ‌ که حال بسیار داغند ــ هدایت می‏شوند و گرمای این محفظه‏ها را می‏گیرند. با پیش‏گرم کردنِ گاز و هوا، دمای احتراق شعله به مقدار قابل توجهی بالا می‏رود (شکل 1ـ ب). هوای لازم برای اکسیداسیون عناصر مخلوط ناخواسته، بوسیله هوای احتراق تأمین می‏شود. در کوره‌ روباز، گاه این فرایند اکسیداسیون را «تصفیه یا خالص‏سازی بوته‏ای» می‏نامند.

سرباره تولیدشده در این فرایند فولادسازی، از اکسیدهای ناخالصی‏ها و مواد مخلوط تشکیل شده است. این سرباره بصورت مایع در بالای فولاد مذاب شناور می‏شود. با خارج، سرد و پودرکردنِ سرباره، کود باارزشی بدست می‏آید که مقدار بالایی فسفر دارد. خواص دیواره آجری نسوز بوته‌ کوره نیز دارای اهمیت است، زیرا این آجرها باید بتوانند مقداری از گوگرد و فسفر موجود در آهن را جذب کنند.

فولادسازی بسمر قلیایی

در این فرایند، مقدار کربن آهن خام، در یک پاتیل که اصطلاحاً «مُبدل فولاد بسمر قلیایی»‌ نامیده می‏شود، کاهش می‏یابد. این مبدلِ‌ تقریباً گلابی‏شکل، از یک مخزن فولادی با دیواره‏ای از آجر نسوز تشکیل شده است و می‏تواند 20 تا 60 تن آهن خام را در خود جای دهد (شکل 2). هوا از طریق نازل‏هایی (زنبورک‏ها) از قسمت پایین به درون آهن مذاب دمیده می‏شود و کربن و سایر مخلوط‏ها را اکسیده می‏کنند.

همه چیز درباره فولاد و انواع آن

فولادسازی با استفاده از کوره الکتریکی

به‏کارگیری اکسیژن خالص در فرایند پالایش، در سال‏های اخیر روش‏های جدید فولادسازی را پدید آورده است. فولاد بدست‏آمده از این روش‏ها به خوبیِ فولادهای حاصل از کوره‏های روباز است. مشخصه مشترک تمام این فرایندها آن است که اکسیژن خالص ــ تولیدشده در مقادیر بزرگ بوسیله تأسیسات به اصطلاح «اکسیژن تُناژی»‌ــ به درون یا بر سطح آهن خام مذاب دمیده می‏شود. در فرایند LD (شکل 4ـ الف)، حتی اکسیژن را از طریق یک لوله با فشار بالا بر سطح آهن مذابِ درون یک مخزن مبدل‏مانند می‏دمند. نوع دیگری از این فرایندها را که تفاوت عمده آن در تکنیک به کار گرفته شده است، فرایند LA-AC می‏نامند. این فرایند می‏تواند بر روی آهنی که مقدار فسفر ‌آن بالاست انجام گیرد. در این حالت، آهک را نیز به بار مبدل می‏افزایند. در فرایند OLP، پودر آهک با جریان اکسیژن به درون تزریق می‏شود. در فرایند گردان (شکل 4ـ ب)، از یک کوره‌ استوانه‏ای که به آهستگی می‏چرخد (حدود  دور در دقیقه) استفاده می‏کنند. یک جت اولیه، اکسیژن را به درون حمام مذاب می‏دمد. با استفاده از نازل اکسیژن ثانویه و سوزاندن Co و تبدیل آن به Co2، در سوخت صرفه‏جویی بعمل می‏آید. در فرایند «کالرو» (شکل 4ـ ج)،‌مبدلی که حول یک محور مایل با سرعتی تا 30 دور در دقیقه می‏چرخد، مورد استفاده قرار می‏گیرد و حتی از اکسیژن بر سطح حمام دمیده می‏شود.

منبع: سندباد

بدون دیدگاه

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>