در تولید فولاد مدرن می دانید محصولی را تهیه می کنید که حداقل انرژی لازم را برای تولید صرف کرده، گازهای گلخانه ای کمی را ایجاد کرده و برای طیف گسترده ای از پروژه ها و کاربردها بسیار مناسب است.
فولاد چگونه ساخته می شود؟ برخی از پاسخ ها در اینجا ما را ملزم می کند که به تاریخ برگردیم و درباره شکل گیری آن بیاموزیم

تاریخچه آهن و ترکیب فولاد

آهن چهارمین عنصر فراوان روی زمین است که بیش از 5 درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد. انسان ها در حدود 2000 سال قبل از میلاد مسیح در آسیا تولید آهن را آغاز کردند و این نشانگر آغاز عصر آهن بود که آهن جایگزین برنز برای ساخت ابزار و سلاح است.
در قرون وسطی، نوع جدیدی از آهن با استفاده از درجه حرارت بالاتر تولید شد – این را چدن می گویند. آهن پایه هزاران سال تمدن بشری را تشکیل داد.
فولاد آلیاژی از آهن و کربن است که می تواند مقادیر کمی از عناصر دیگر را نیز در خود جای دهد. محتوای کربن در فولاد بین 0.08 درصد و 1.5 درصد است. فولاد سخت تر از آهن فرفورژه است ، اما به اندازه چدن شکننده نیست که تعادل بی نظیری از سختی ، انعطاف پذیری و استحکام کششی دارد.

ایجاد فولاد مدرن

امروزه فولاد با گرم کردن سنگ آهن و ذوب شدن آن در کوره ها ، که در آن ناخالصی ها برداشته شده و کربن اضافه می شود، ساخته می شود. برای این کار دو فرآیند اصلی وجود دارد:
کوره های انفجار

کوره انفجار در دهه 1850 اختراع شد و در نسخه مدرن، سنگ آهن ، کک و سنگ آهک را از بالا تغذیه می کند. اینها به سمت پایین غرق می شوند و گرم می شوند. گاز ناشی از سوزاندن کک اکسیژن را از سنگ آهن آزاد می کند. سنگ آهک با ناخالصی های موجود در سنگ معدن و کک واکنش نشان می دهد و موادی را تشکیل می دهد. این مواد مذاب بر روی فولاد مذاب شناور می شود و اجازه می دهد تا از طریق شکاف داخل کوره تخلیه شود.

کوره های برقی

کوره های برقی هوا یا EAF ها عمدتاً برای ساختن فولادهای با کیفیت ویژه به کار رفته در آلیاژ با سایر فلزات مورد استفاده قرار می گیرند. آنها به جای خرد کردن فولاد از محصولات بازیافت شده ، از فلز داغ استفاده نمی کنند. طیف وسیعی از فولادهای ویژه به این روش تولید می شود که بیشترین کاربرد آن در استنلس استیل است.

کوره قوس الکتریکی (EAF) کوره ای است که مواد شارژ شده را با استفاده از قوس الکتریکی گرم می کند. کوره های قوس صنعتی از نظر اندازه از واحدهای کوچک با ظرفیت تقریبی یک تن (در کارخانه های تولید محصولات چدن) در حدود 400 تن واحد استفاده می شود که برای ساخت فولاد ثانویه استفاده می شود.

کوره های قوس مورد استفاده در آزمایشگاه های تحقیقاتی و توسط دندانپزشکان ممکن است ظرفیتی معادل چند ده گرم داشته باشند. دمای کوره الکتریکی قوس الکتریکی می تواند به 1800 درجه سانتیگراد (3،272 درجه فارنهایت) برسد ، در حالی که واحدهای آزمایشگاهی می توانند از 3000 درجه سانتیگراد (5،432 درجه فارنهایت) فراتر روند. کوره های قوس با کوره های القایی متفاوت هستند ،

به این دلیل که مواد شارژ شده مستقیماً در معرض قوس الکتریکی قرار دارند و جریان موجود در پایانه های کوره از داخل مواد شارژ شده عبور می کند. فرآیند مدرن تولید فولادروشهای تولید فولاد از زمان شروع تولید صنعتی در اواخر قرن نوزدهم به طور قابل توجهی تکامل یافته است.

با این حال ، روش های مدرن هنوز هم بر اساس همان فرایند اولیه Bessemer است که از اکسیژن برای پایین آمدن میزان کربن در آهن استفاده می کند.

امروزه در تولید فولاد از مواد بازیافتی و همچنین مواد اولیه سنتی مانند سنگ آهن ، ذغال سنگ و سنگ آهک استفاده می شود. دو فرایند ، فولاد سازی اکسیژن پایه (BOS) و کوره های قوس الکتریکی (EAF) ، تقریباً تمام تولید فولاد را تشکیل می دهند.

آهن سازی ، اولین قدم برای ساختن فولاد ، شامل ورودی های خام سنگ آهن ، کک و آهک در کوره انفجار ذوب می شود. آهن مذاب حاصل – که به آن به عنوان فلز داغ نیز شناخته می شود – هنوز حاوی 4-4.5٪ کربن و ناخالصی های دیگری است که باعث شکننده شدن آن می شود.

فولاد سازی اولیه دارای دو روش است: BOS (کوره اکسیژن پایه) و روش های مدرن تر EAF (کوره قوس الکتریکی). روش BOS فولاد قراضه بازیافت شده را به مبدل آهن مذاب اضافه می کند.

در دماهای بالا ، اکسیژن از طریق فلز دمیده می شود ، که میزان کربن را بین 0 تا 5/0٪ کاهش می دهد. با این حال ، روش EAF ضایعات فولادی بازیافت شده را از طریق قوس الکتریکی با قدرت بالا (با دمای بیش از 1650 درجه سانتیگراد) برای ذوب فلز و تبدیل آن به فولاد با کیفیت بالا ، تغذیه می کند.

فهرست