فولاد آلیاژی جزو مواد اولیه پرکاربرد در صنایع مختلف است. کیفیت این فولادها تاثیر زیادی بر عملکرد محصولات دارد. در این مقاله میخواهیم توضیح دهیم فولاد ضد زنگ و آلیاژی چگونه تولید شده و روشهای تولید آن را معرفی کنیم.
فولاد چگونه ساخته میشود؟
فولاد ضد زنگ، فولادی است که از رویههای زنگ زدگی و خوردگی فولاد جلوگیری میکند. این نوع فولاد با روشها و تکنیکهای خاص تولید میشود. به فولاد معمولی عناصر آلیاژی مانند نیکل، کروم، مولیبدن و آلومینیوم اضافه میکنند. این عناصر آلیاژی به آهن کمک میکنند تا به زنگ زدگی مقاوم باشند.
فولاد ضد زنگ معمولاً به دو روش تولید میشود. در روش قوس الکتریکی مواد خام مانند سنگ آهن و آهن اسفنجی با استفاده از قوس الکتریکی در کوره ذوب میشوند. پس از ذوب، عناصر آلیاژی مورد نیاز مانند نیکل و کروم را میافزایند تا ترکیب فولاد ضد زنگ به دست آید.
در روش فرآوری حرارتی فولاد معمولی پس از شکل دهی اولیه، از فرآیندهای حرارتی خاصی میگذرد که به نام تصلیب (annealing) و پردازش گرمایی (solution heat treatment) شناخته میشوند. این فرآیندها باعث توزیع عناصر آلیاژی در ترکیب فولاد شده و آن را ضد زنگ میکند.
مقدار دقیق و ترکیب صحیح عناصر آلیاژی مانند نیکل و کروم در فرآیند تولید مهم است. کنترل دقیق این عناصر آلیاژی به افزایش مقاومت فولاد ضد زنگ در برابر زنگزدگی کمک میکند.
مواد اولیه در کورههای آهنگری ذوب شده و به هم ترکیب میشوند تا آلیاژهای مورد نظر ایجاد شود، برای ساخت آهن دو روش پرکاربرد وجود دارد:
تولید فولاد به روش کوره قوس الکتریکی
فرآیند اکسیژن بازی در تولید فولاد
فولاد ذوب شده به قالبهای خاص ریخته میشود تا به شکلهای مختلف نوار، ورق، لوله و … تولید شود. پس از ریختهگری، فولاد از فرآیندهای حرارتی مختلف گذر میکند که شامل تقویت و تنظیم خواص مکانیکی و شیمیایی آن میشود.
پس از فرآیندهای پیچیده تر و کنترل کیفیت، فولاد ضد زنگ به مراحل دیگری همچون پرس و شکل دهی، تستهای غیر مخرب، تحویل و استفاده نهایی میرسد. پرس و شکل دهی شامل فرآیندهایی مانند کویل آلوده، برش و برنامه ریزی طول میشود.
فرآیند اکسیژن بازی در تولید فولاد
فرآیند اکسیژن بازی یکی از روشهای اصلی در تولید فولاد بوده و برای تصفیه فولاد از آلایندهها کمک میگیرند. در این فرآیند، از اکسیژن خالص برای اکسیده کردن اجزای زغالی و دیگر آلیاژهای موجود در ذوب فولاد مصرف میشود.
ابتدا، مواد خام شامل سنگ آهن، زغال سنگ و آهنآلیاژها در یک کوره ذوب با دمای مشخص و تایم تعیین شده ذوب میکنند. این مواد ذوب شده حاوی آهن، کربن، آلیاژها و آلایندههای دیگر هستند.
مرحله بعدی حبابزدایی است. در این مرحله، اکسیژن را به فولاد ذوب شده تزریق میکنند. با ترکیب اکسیژن با کربن موجود در فولاد، دی اکسید کربن (CO2) تولید میشود و از فولاد مذاب خارج میشود. گاز دی اکسید کربن آلایندههای ذغالی را با خود خارج میکند.
تولید فولاد به روش کوره قوس الکتریکی
کوره قوس الکتریکی یکی از روشهای اصلی تولید فولاد بوده و بر پایه قوس الکتریکی بین الکترودها برای ذوب مواد خام فولادی استوار است. در این فرآیند، از انرژی الکتریکی برای گرمایش مواد و ذوب آنها استفاده میشود، بدون این که نیاز به استفاده از ذغال سنگ یا سایر سوختهای سنگین وجود داشته باشد.
در قوس الکتریکی مواد خام شامل سنگ آهن، ذوب کنندهها مانند زغال سنگ و آهن آلیاژها، به دقت در داخل کوره قرار میگیرند. این مواد باید به صورت مناسب و با ترکیبات دقیقی در کوره قرار بگیرند.
دو الکترود (کاتد و آند) به داخل کوره قرار میگیرند. با اعمال جریان الکتریکی بین این دو الکترود، قوس الکتریکی ایجاد میشود. قوس الکتریکی باعث گرمایش و ذوب مواد خام در داخل کوره میشود. در این مرحله، انرژی حاصل از قوس الکتریکی بر افزایش سرعت ذوب مواد و نیز در میتواند باعث بهبود کیفیت فولاد شود. بعد از ذوب شدن بر اساس دسته بندی فولاد مابقی مراحل را انجام میدهند.
تولید ثانویه فولاد چیست؟
تولید ثانویه فولاد به فرآیندهایی اطلاق میشود که برای بازیافت و استفاده مجدد از فولادهای قدیمی یا پسماند فولادی کاربرد دارد.
قوس الکتریکی و ذوب مجدد بازماندههای فولادی مانند سربارهها، تیغهها، قطعات قدیمی و… در کورههای قوس الکتریکی ذوب میشوند. در این کورهها، با اعمال جریان الکتریکی قوس، فولاد ذوب میشود و به شکل جدیدی بازسازی میشود.
در فرآیند Bessemer که به نام روش Bessemer هم شناخته میشود، هوا یا اکسیژن به فولاد ذوب شده اضافه میشود تا عناصر زاید مانند کربن، سیلیسیم و منگنز از آن حذف شوند. این فرایند به تصفیه فولاد کمک کرده و آن را با کیفیت میکند..
در فرآیند قوس الکتریکی قوی (EAF) فولاد ذوب شده با قوس الکتریکی با اضافه کردن مواد آلیاژی و آلیاژهای دیگر بهبود مییابد. EAF در تولید فولادهای خاص و برای بازیافت فولاد کاربرد دارد.
فرآیند تصفیه پخت کوره افقی (OHF) برای بازیافت فولادهای قدیمی و بازماندههای فولادی کاربرد دارد. در این فرآیند، بازماندههای فولادی در کورههای پخت کوره افقی ذوب شده و سپس با اضافه کردن مواد آلیاژی مورد نیاز، فولاد جدیدی تولید میشود.
تولید ثانویه فولاد، نیاز به مواد اولیه و هزینههای تولید را کاهش میدهد. به طور کلی، تولید ثانویه فولاد یک جنبه مهم در صنعت فولاد سازی بوده و به بازیافت و استفاده مجدد منابع فلزی میپردازد.
ترکیب فولاد چیست؟
ترکیبات فولاد شامل عناصر اصلی و افزودنیها هستند و برای بهبود ویژگی و کارایی فولاد کاربرد دارند. عناصر اصلی فولاد آهن (Iron) و کربن (Carbon) است. آهن اصلیترین عنصر در فولاد بوده و بیشترین قسمت آن را تشکیل میدهد. آهن پایهای برای ساختار کلی فولاد است، در عوض کربن یکی از مهمترین عناصر افزودنی در فولاد بوده و به وسیله آن ویژگی مکانیکی و فیزیکی فولاد کنترل میشود.
درصد کربن موجود در فولاد متغیر بوده و بر اساس دستهبندی آن مشخص میشود. منگنز (Manganese) یک افزودنی مهم در فولاد برای بهبود ویژگی فیزیکی مانند استحکام و سختی کاربرد داشته و از تشکیل آلیاژهای غیر پایداری جلوگیری میکند.
سیلیسیم (Silicon) یک افزودنی فعال در فولاد است و قابلیت جریانی و ویژگی مکانیکی را ارتقا میدهد. گوگرد (Sulfur) و فسفر (Phosphorus) معمولاً به نام افزودنی ناخواسته در فولاد حضور دارند.
چون گوگرد و فسفر اثرات منفی بر ویژگی فیزیکی و مکانیکی فولاد می گذارند و باید در مقادیر کم نگهداری شوند. علاوه بر عناصر اصلی و افزودنیهای بالا، فولاد از افزودنیهای دیگری مانند نیکل، کروم، مولیبدن، وانادیوم و تیتانیوم تشکیل میشود.
سخن پایانی
ترکیبات اصلی و فرعی فولاد آلیاژی را به شما معرفی کرده همچنین در مورد روشهای اکسیژن بازی و قوس الکتریکی نیز اطلاعاتی ارائه دادیم. برای خرید فولاد به صورت عمده و خرده بهتر است با کارشناسان در تماس باشید تا آنها به صورت حرفهای و تخصصی شما را راهنمایی کنند که از کدام دسته بندی برای چه محصولاتی استفاده کنید. جهت اطلاعات بیشتر لطفا به سایت پاسارگاد استیل مراجعه کنید.