اطلاعات اولیه
محصول
کوره ذوب آهن ،
چدن است که معمولا دارای ناخالصی
کربن و مقادیر جزئی ناخالصیهای دیگر است که به نوع سنگ معدن و ناخالصیهای همراه آن و همچنین به چگونگی کار کوره بلند ذوب آهن بستگی دارد. از آنجایی که مصرف عمده
آهن در صنعت بصورت
فولاد است، از این رو ، باید به روش مناسب چدن را به فولاد تبدیل کرد که در این عمل ناخالصیهای کربن و دیگر ناخالصیها به مقدار ممکن کاهش یابند.
روشهای تهیه فولاد
از سه روش برای تهیه فولاد استفاده میشود:
روش بسمه
در این روش ، ناخالصیهای موجود در چدن مذاب را به کمک سوزاندن در
اکسیژن کاهش داده ، آن را به فولاد تبدیل میکنند. پوشش جدار داخلی کوره بسمه از سیلیس یا اکسید منیزیم و گنجایش آن در حدود 15 تن است. نحوه کار کوره به این ترتیب است که جریانی از هوا را به داخل چدن مذاب هدایت میکنند تا ناخالصیهای کربن و
گوگرد بهصورت گازهای SO
2 و CO
2 از محیط خارج شود و ناخالصیهای
فسفر و سیلیس موجود در چدن مذاب در واکنش با اکسیژن موجود در هوا بهصورت اکسیدهای غیر فرار P
4O
10 و SiO
2 جذب جدارهای داخلی کوره شوند و به ترکیبات زودگداز Mg
3(PO
4)
2 و MgSiO
3 تبدیل و سپس بهصورت سرباره خارج شوند.
سرعت عمل این روش زیاد است، به همین دلیل کنترل مقدار اکسیژن مورد نیاز برای حذف دلخواه ناخالصیهای چدن غیرممکن است و در نتیجه فولاد با کیفیت مطلوب و دلخواه را نمیتوان به این روش بدست آورد.
روش کوره باز (یا روش مارتن)
در این روش برای جدا کردن ناخالصیهای موجود در چدن ، از اکسیژن موجود در زنگ آهن یا اکسید آهن به جای اکسیژن موجود در هوا در روش بسمه (به منظور سوزاندن ناخالصیهایی مانند کربن ، گوگرد و غیره) استفاده میشود. برای این منظور از کوره باز استفاده میشود که پوشش جدار داخلی آن از MgO و CaO تشکیل شده است و گنجایش آن نیز بین 50 تا 150 تن چدن مذاب است. حرارت لازم برای گرم کردن کوره از گازهای خروجی کوره و یا مواد نفتی تأمین میشود. برای تکمیل
عمل اکسیداسیون ، هوای گرم نیز به چدن مذاب دمیده میشود. زمان عملکرد این کوره طولانیتر از روش بسمه است. از این نظر میتوان با دقت بیشتری عمل حذف ناخالصیها را کنترل کرد و در نتیجه محصول مرغوبتری بدست آورد.
روش الکتریکی
از این روش در تهیه فولادهای ویژهای که برای مصارف علمی و صنعتی بسیار دقیق لازم است، استفاده میشود که در کوره الکتریکی با الکترودهای
گرافیت صورت میگیرد. از ویژگیهای این روش این است که احتیاج به ماده
سوختنی و اکسیژن ندارد و
دما را میتوان نسبت به دو روش قبلی ، بالاتر برد.
این روش برای تصفیه مجدد فولادی که از روش بسمه و یا روش کوره باز بدست آمده است، به منظور تبدیل آن به محصول مرغوبتر ، بکار میرود. برای این کار مقدار محاسبه شده ای از زنگ آهن را به فولاد بدست آمده از روشهای دیگر ، در کوره الکتریکی اضافه کرده و حرارت میدهند. در این روش ، برای جذب و حذف گوگرد موجود در فولاد مقدار محاسبه شدهای اکسید کلسیم و برای جذب اکسیژن محلول در فولاد مقدار محاسبه شده ای آلیاژ فروسیلیسیم (آلیاژ آهن و سیلیسیم) اضافه میکنند.
انواع فولاد و کاربرد آنها
از نظر محتوای کربن ، فولاد به سه نوع تقسیم میشود:
فولاد نرم
این نوع فولاد کمتر از 0,2 درصد کربن دارد و بیشتر در تهیه پیچ و مهره ، سیم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار میرود.
فولاد متوسط
این فولاد بین 0,2 تا 0,6 درصد کربن دارد و برای تهیه ریل و راه آهن و مصالح ساختمانی مانند تیرآهن مصرف میشود.
فولاد سخت
فولاد سخت بین 0,6 تا 1,6 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی ، تیر ، وسایل جراحی ، مته و ... بکار میرود.
مباحث مرتبط با عنوان