فولاد های تند بر

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

(2-3) مختصری درباره فولاد های تند بر

فولادهای ابزار تند بر ، فولادهای پر آلیاژی هستند که برای سرعتهای بالای برش فلزات خیلی سخت بکار برده می شوند . از آنجائیکه برش با سرعت زیاد سبب بالا رفتن درجه حرارت ابزار و نهایتا رسیدن آن به محدوده سرخ شدن می شود( Red Range) ، این ابزارها باید در مقابل بازگشت (Temper) در محدوده دمایی ذکر شده مقاوم باشند توانایی حفظ سختی و استحکام در محدوده سرخ شدن تحت عنوان سختی داغ نامیده می شود( Hot Hardness) که یک خاصیت مهم به شمار می رود . این فولادها همچنین باید مقاومت به سایش و سختی بالایی داشته باشند تا بتوانند مدت معینی لبه های تیز برشی خود را حفظ نمایند .

در فولادهای تند بر ، تنگستن یا مولیبدن ( در بعضی موارد هم تنگستن وهم مولیبدن ) برای تشکیل کار بید و سختی داغ ، وانادیم برای افزایش مقاومت سایشی وکروم برای کاهش اکسیداسیون وافزایش سختی ودر بعضی اوقات کبالت جهت بهبود سختی دردمای بالا افزوده می شوند .

فولادهای ابزار تند بر از نظر ترکیب شیمیایی به دو دسته تقسیم می شوند :

نوع حاوی T تنگستن هستند .

نوع که حاویM مولیبدن هستند .

ترکیب شیمیایی این فولادها در جدول 1-2 نشان داده شده است .

( 2-3-1) اثر عناصر مختلف بر خواص فولادهای ابزار

2-3-1- 1 کربن

مانند دیگر فولادهای ابزار ، کربن ممترین عنصر آلیاژی در عملیات سخت کاری می باشد که در مراحل مختلف چرخه تولید به نسبتهای متفاوتی بین زمینه و فاز کا ربید توزیع می شود درحالت آنیل شده کربن عمدتا به صورت کاربید می باشد که در هنگام فرایند آستنیته کردن اغلب این کار بید ها حل شده و کربن وارد زمینه می شود .

در حین فرایند بازگشت ، با افزایش درصد کربن زمان سرد کردن بیشتری جهت انجام استحاله مار تنزیتی مورد نیاز می باشد و معمولا عمل بازگشت تا سه مرتبه تکرار می شود . چرا که در دفعات اول و دوم بازگشت ، استحاله مار تنزیتی بطور کامل انجام نشده وهنوز مقداری از آستنیت به صورت استحاله نیافته باقی می ماند . در صورت لزوم نیاز به تکرار عمل بازگشت تا انجام کامل استحاله مار تنزیتی می باشد .

(2-3-1) کروم

وجود حدود 4 درصد کروم در کلیه فولادهای تند بر باعث شده که این عنصر بعد از کربن بعنوان عنصر اصلی به شمار آید . کروم با توجه به نوع عملیات حرارتی و مقادیر مختلف کربن انواع کار بیدها راتشکیل داده ، باعث افزایش سختی پذیری شده و پوسته ای شدن ( Scalng) را به تعویق می اندازد . این عنصر در فولاد آنیل شده بصورت کار بیدی که طی سیکل سخت کردن در آستنیت حل می گردد وجود دارد واز این رو یکی از علل اصلی تولید مار تنزیت در فولاد کوئنچ وبازگشت داده شده است .

کروم بواسطه کاستن از مقدار آستنیت باقیمانده ، سرعت نرم شدن فولادها را کاهش می دهد اما خود به تنهایی قادر به ایجاد این سختی ثانویه است .

2-3-1-3 وانادیم

این عنصر معمولا حدود یک تا پنج درصد از وزن فولاد های ابزار تند بر را تشکیل می دهد . مهمترین اثر وانادیم تولید کار بیدهای خیلی سخت از نوع VC می باشد که در واقع ترکیب شیمیایی آنها نزدیک به V4C3 می باشد . این ذرات کار بیدی زاویه دار و سخت ، اهمیت زیادی در افزایش مقاومت به سایش دارند واز آنجاییکه در درجه حرارتهای معمول سخت کردن قابل حل نیستند . در محدود کردن رشددانه ها موثرند . وانادیم همچنین در پایداری مارتنزیت تاثیر بسزایی دارد وهنگام بازگشت از نرم شدن فولاد جلوگیری می کند . برای بوجود آمدن این اثر ، دمای آستنیته کردن اهمیت زیادی دارد تا حداکثر مقدار کار بید وانادیم در فاز آستنیت وجود داشته باشد

در فولاد تند برT1 حدود یک درصد وانادیم وجود دارد اما در فولادهای تند بر مولیبدنی این مقدار کافی نبوده و معمولا حدود دو درصد در نظر گرفته می شود . مقادیر بیشتر وانادیم تا حدود پنج درصدهم قابل تحمل می باشد . اما بیش از این مقدار ، مشکلاتی را در آهنگری بوجودمی آورد ونیز مقدار آستنیت باقیمانده را افزایش داده سبب بروز مشکلات زیادی درعملیات حرارتی می شود .

حلالیت کم کار بید وانادیم در آستنیت اثر مهمی در عملیات حرارتی دارد . بطوریکه رسوب ذرات ریز کار بید در مرز دانه ها باعث ایجاد سختی ثانویه می گردد .

افزایش و انادیم به دلیل تشکیل کار بید وریز کردن دانه های آستنیت کاهش سختی پذیری فولاد را بهمراه دارد . حرارت دادن در بالاتر از دمای سخت کاری ( نزدیک دمای سولیدوس ) باعث حل شدن این کار بید ها در آستنیت می شود که در چنین شرایطی وانادیم سختی پذیری فولاد را افزایش می دهد .

کبالت

میزان استفاده از کبالت د رفولاد ابزار تند بر به مراتب کمتر از عناصر آلیاژی دیگر است . کبالت بر خلاف عناصر آلیاژی قبلی وارد فاز زمینه می شود . این عنصر درجه حرارت سولیدوس را افزایش می دهد ولذا درجه حرارت سخت کاری را زیاد می کند ودر نتیجه انحلال کار بید افزایش یافته و به تبع آن مقدار آستنیت باقیمانده افزایش می یابد شکل 2-2 نشان می دهد که در یک درجه حرارت سخت کاری خاص ، افزایش مقدار کبالت باعث کاهش مقدار آستنیت باقیمانده می شود .

باافزایش مقدار کبالت ، سختی پذیری وسختی سرخ نیز بهبود یافته و همچنین هدایت حرارتی مخصوصا دردرجه حرارتهای بالا افزایش می یابد . اثرات منفی کبالت ، کاهش چرمگی و مقاومت به سایش می باشد .

تنگستن و مولیبدن

این دو عنصر اثرات مشابهی داشته و تفاوت عمده آنها درمقدار وزنی موجود در آلیاژ می باشد که این امر نیز به دلیل اختلاف وزنی اتمی آنهاست بطوریکه یک

فولاد های تند بر 11 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

(2-3) مختصری درباره فولاد های تند بر

فولادهای ابزار تند بر ، فولادهای پر آلیاژی هستند که برای سرعتهای بالای برش فلزات خیلی سخت بکار برده می شوند . از آنجائیکه برش با سرعت زیاد سبب بالا رفتن درجه حرارت ابزار و نهایتا رسیدن آن به محدوده سرخ شدن می شود( Red Range) ، این ابزارها باید در مقابل بازگشت (Temper) در محدوده دمایی ذکر شده مقاوم باشند توانایی حفظ سختی و استحکام در محدوده سرخ شدن تحت عنوان سختی داغ نامیده می شود( Hot Hardness) که یک خاصیت مهم به شمار می رود . این فولادها همچنین باید مقاومت به سایش و سختی بالایی داشته باشند تا بتوانند مدت معینی لبه های تیز برشی خود را حفظ نمایند .

در فولادهای تند بر ، تنگستن یا مولیبدن ( در بعضی موارد هم تنگستن وهم مولیبدن ) برای تشکیل کار بید و سختی داغ ، وانادیم برای افزایش مقاومت سایشی وکروم برای کاهش اکسیداسیون وافزایش سختی ودر بعضی اوقات کبالت جهت بهبود سختی دردمای بالا افزوده می شوند .

فولادهای ابزار تند بر از نظر ترکیب شیمیایی به دو دسته تقسیم می شوند :

نوع حاوی T تنگستن هستند .

نوع که حاویM مولیبدن هستند .

ترکیب شیمیایی این فولادها در جدول 1-2 نشان داده شده است .

( 2-3-1) اثر عناصر مختلف بر خواص فولادهای ابزار

2-3-1- 1 کربن

مانند دیگر فولادهای ابزار ، کربن ممترین عنصر آلیاژی در عملیات سخت کاری می باشد که در مراحل مختلف چرخه تولید به نسبتهای متفاوتی بین زمینه و فاز کا ربید توزیع می شود درحالت آنیل شده کربن عمدتا به صورت کاربید می باشد که در هنگام فرایند آستنیته کردن اغلب این کار بید ها حل شده و کربن وارد زمینه می شود .

در حین فرایند بازگشت ، با افزایش درصد کربن زمان سرد کردن بیشتری جهت انجام استحاله مار تنزیتی مورد نیاز می باشد و معمولا عمل بازگشت تا سه مرتبه تکرار می شود . چرا که در دفعات اول و دوم بازگشت ، استحاله مار تنزیتی بطور کامل انجام نشده وهنوز مقداری از آستنیت به صورت استحاله نیافته باقی می ماند . در صورت لزوم نیاز به تکرار عمل بازگشت تا انجام کامل استحاله مار تنزیتی می باشد .

(2-3-1) کروم

وجود حدود 4 درصد کروم در کلیه فولادهای تند بر باعث شده که این عنصر بعد از کربن بعنوان عنصر اصلی به شمار آید . کروم با توجه به نوع عملیات حرارتی و مقادیر مختلف کربن انواع کار بیدها راتشکیل داده ، باعث افزایش سختی پذیری شده و پوسته ای شدن ( Scalng) را به تعویق می اندازد . این عنصر در فولاد آنیل شده بصورت کار بیدی که طی سیکل سخت کردن در آستنیت حل می گردد وجود دارد واز این رو یکی از علل اصلی تولید مار تنزیت در فولاد کوئنچ وبازگشت داده شده است .

کروم بواسطه کاستن از مقدار آستنیت باقیمانده ، سرعت نرم شدن فولادها را کاهش می دهد اما خود به تنهایی قادر به ایجاد این سختی ثانویه است .

2-3-1-3 وانادیم

این عنصر معمولا حدود یک تا پنج درصد از وزن فولاد های ابزار تند بر را تشکیل می دهد . مهمترین اثر وانادیم تولید کار بیدهای خیلی سخت از نوع VC می باشد که در واقع ترکیب شیمیایی آنها نزدیک به V4C3 می باشد . این ذرات کار بیدی زاویه دار و سخت ، اهمیت زیادی در افزایش مقاومت به سایش دارند واز آنجاییکه در درجه حرارتهای معمول سخت کردن قابل حل نیستند . در محدود کردن رشددانه ها موثرند . وانادیم همچنین در پایداری مارتنزیت تاثیر بسزایی دارد وهنگام بازگشت از نرم شدن فولاد جلوگیری می کند . برای بوجود آمدن این اثر ، دمای آستنیته کردن اهمیت زیادی دارد تا حداکثر مقدار کار بید وانادیم در فاز آستنیت وجود داشته باشد

در فولاد تند برT1 حدود یک درصد وانادیم وجود دارد اما در فولادهای تند بر مولیبدنی این مقدار کافی نبوده و معمولا حدود دو درصد در نظر گرفته می شود . مقادیر بیشتر وانادیم تا حدود پنج درصدهم قابل تحمل می باشد . اما بیش از این مقدار ، مشکلاتی را در آهنگری بوجودمی آورد ونیز مقدار آستنیت باقیمانده را افزایش داده سبب بروز مشکلات زیادی درعملیات حرارتی می شود .

حلالیت کم کار بید وانادیم در آستنیت اثر مهمی در عملیات حرارتی دارد . بطوریکه رسوب ذرات ریز کار بید در مرز دانه ها باعث ایجاد سختی ثانویه می گردد .

افزایش و انادیم به دلیل تشکیل کار بید وریز کردن دانه های آستنیت کاهش سختی پذیری فولاد را بهمراه دارد . حرارت دادن در بالاتر از

تحقیق در مورد فولاد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 9 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فولاد

اصطلاح فولاد برای آلیاژهای آهن که بین ۰/۰۲۵ تا حدود ۲ درصد کربن دارند بکار می‌رود فولادهای آلیاژی غالبا با فلزهای دیگری نیز همراهند. خواص فولاد به درصد کربن موجود در آن، عملیات حرارتی انجام شده بر روی آن و فلزهای آلیاژ دهنده موجود در آن بستگی دارد.

کاربرد انواع مختلف فولاد

از فولادی که تا ۰٫۲ درصد کربن دارد، برای ساختن سیم، لوله و ورق فولاد استفاده می‌شود. فولاد متوسط ۰٫۲ تا ۰٫۶ درصد کربن دارد و آن را برای ساختن ریل، دیگ بخار و قطعات ساختمانی بکار می‌برند. فولادی که ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن دارد، سخت است و از آن برای ساختن ابزارآلات، فنر و کارد و چنگال استفاده می‌شود.

ناخالصی‌های آهن و تولید فولاد

آهنی که از کوره بلند خارج می‌شود، چدن نامیده می‌شود که دارای مقادیری کربن، گوگرد، فسفر، سیلیسیم، منگنز و ناخالصی‌های دیگر است. در تولید فولاد دو هدف دنبال می‌شود:

سوزاندن ناخالصی‌های چدن

افزودن مقادیر معین از مواد آلیاژ دهنده به آهن

منگنز، فسفر و سیلیسیم در چدن مذاب توسط هوا یا اکسیژن به اکسید تبدیل می‌شوند و با کمک ذوب مناسبی ترکیب شده، به صورت سرباره خارج می‌شوند. گوگرد به صورت سولفید وارد سرباره می‌شود و کربن هم می‌سوزد و مونوکسید کربن (CO) یا دی‌اکسید کربن (CO۲) در می‌آید. چنانچه ناخالصی اصلی منگنز باشد، یک کمک ذوب اسیدی که معمولاً دی‌اکسید سیلسیم (SiO۲) است، بکار می‌برند:

(MnO + SiO۲ -------> MnSiO۳(l

و چنانچه ناخالصی اصلی سیلسیم یا فسفر باشد (و معمولاً چنین است)، یک کمک ذوب بازی که معمولاً اکسید منیزیم (MgO) یا اکسید کلسیم (CaO) است، اضافه می‌کنند:

(MgO + SiO۲ -------> MgSiO۲(l

(۶MgO + P۴O۱۰ -------> ۲Mg۳(PO۴)۲(l

کوره تولید فولاد و جدا کردن ناخالصی‌ها

معمولاً جداره داخلی کوره‌ای را که برای تولید فولاد بکار می‌رود، توسط آجرهایی که از ماده کمک ذوب ساخته شده‌اند، می‌پوشانند. این پوششی مقداری از اکسیدهایی را که باید خارج شوند، به خود جذب می‌کند. برای جدا کردن ناخالصی‌ها، معمولاً از روش کوره باز استفاده می‌کنند. این کوره یک ظرف بشقاب مانند دارد که در آن ۱۰۰ تا ۲۰۰ تن آهن مذاب جای می‌گیرد.

بالای این ظرف، یک سقف مقعر قرار دارد که گرما را روی سطح فلز مذاب منعکس می‌کند. جریان شدیدی از اکسیژن را از روی فلز مذاب عبور می‌دهند تا ناخالصی‌های موجود در آن بسوزند. در این روش ناخالصیها در اثر انتقال گرما در مایع و عمل پخش به سطح مایع می‌آیند و عمل تصفیه چند ساعت طول می‌کشد، البته مقداری از آهن، اکسید می‌شود که آن را جمع‌آوری کرده، به کوره بلند باز می‌گردانند.

روش دیگر جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن

در روش دیگری که از همین اصول شیمیایی برای جدا کردن ناخالصی‌ها از آهن استفاده می‌شود، آهن مذاب را همراه آهن قراضه و کمک ذوب در کوره‌ای بشکه مانند که گنجایش ۳۰۰ تن بار را دارد، می‌ریزند. جریان شدیدی از اکسیژن خالص را با سرعت مافوق صوت بر سطح فلز مذاب هدایت می‌کنند و با کج کردن و چرخاندن بشکه، همواره سطح تازه‌ای از فلز مذاب را در معرض اکسیژن قرار می‌دهند.

اکسایش ناخالصی‌ها بسیار سریع صورت می‌گیرد و وقتی محصولات گازی مانند CO۲ رها می‌شوند، توده مذاب را به هم می‌زنند، بطوری که آهن ته ظرف، رو می‌آید. دمای توده مذاب، بی آنکه از گرمای خارجی استفاده شود، تقریباً به دمای جوش آهن می‌رسد و در چنین دمایی، واکنشها فوق‌العاده سریع بوده، تمامی‌ این فرایند، در مدت یک ساعت یا کمتر کامل می‌شود و معمولاً محصولی یکنواخت و دارای کیفیت خوب بدست می‌آید.

تبدیل آهن به فولاد آلیاژی

آهن مذاب تصفیه شده را با افزودن مقدار معین کربن و فلزهای آلیاژ دهنده مثل وانادیم، کروم، تیتانیم، منگنز و نیکل به فولاد تبدیل می‌کنند. فولادهای ویژه ممکن است مولیبدن، تنگستن یا فلزهای دیگر داشته باشند. این نوع فولادها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در دمای زیاد، آهن و کربن با یکدیگر متحد شده، کاربید آهن (Fe۳C) به نام «'سمنتیت» تشکیل می‌دهند. این واکنش، برگشت‌پذیر و گرماگیر است:

تحقیق در مورد فولاد مبارکه

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 7 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

مجتمع فولاد مبارکه

در حاشیه شهر مبارکه مرکز شهرستان مبارکه قراردارد و بزرگ‌ترین مجتمع صنعتی ایران است.

این مجتمع در ۷۵ کیلومتری جنوب غربی اصفهان در زمینی به وسعت ۳۵ کیلومتر مربع (۱۷ کیلومتر مربع سالن تولید) استقرار یافته است و دارای ظرفیت تولید سالانه ۴ میلیون تن انواع محصولات فولادی تخت گرم و سرد نوردیده، قلع‌اندود، گالوانیزه و رنگی از ضخامت ۱۸/۰ تا ۱۶ میلیمتر می‌باشد.

تاریخچه

این مجتمع در سال 1372 با ظرفیت تولید 5 میلیون تن در سال تاسیس گردید.

مراحل تولید

پودر سنگ آهن مورد نیاز از معادن گل گهر و چادر ملو تأمین می‌شود و به‌وسیله راه آهن به واحد انباشت و برداشت شرکت فولاد مبارکه حمل می‌گردد.

پودر سنگ آهن انباشت شده در واحد گُندله‌سازی تبدیل به گُندله شده و در واحد احیاء مستقیم به آهن اسفنجی تبدیل می‌گردد و سپس در کوره‌های قوس الکتریکی واحد فولادسازی ذوب می‌شود. فولاد مذاب برای تبدیل به تختال (اسلب) به ماشین‌های ریخته گری مداوم منتقل می‌گردد.

تختال خنک و پرداخت شده و بعد از پیشگرم شدن در واحد نورد گرم، نورد شده و سپس به واحد تکمیل نورد گرم و یا به واحد اسیدشوئی می‌رود و سپس برای کاهش ضخامت به واحد نورد سرد ارسال می‌گردد. همچنین بخشی از محصولات سرد نوردیده به واحدهای قلع‌اندود، گالوانیزه و رنگی ارسال می‌گردد.

واحدها

واحد انباشت وبرداشت مواد خام

پودر سنگ آهن به وسیله خط آهن از معادن داخلی مانند گل گهر و چادر ملو، واقع در استان‌های کرمان و یزد به مجتمع حمل می‌شود و با نوار نقاله به قسمت انباشت و برداشت منتقل می‌شود. ماشین های انباشت و برداشت کار انتقال مواد را از نقاله‌ها به دپو و بالعکس انجام می‌دهد.

واحد گُندله‌سازی

پودر سنگ آهن در آسیابهای گلوله‌ای این واحد به صورت پودر در می‌آید و پس از ترکیب با دو درصد آهک در دیسک‌هایی به صورت گندله‌هایی به قطر بین ۶ تا ۲۵ میلیمتر در می‌آید و در درجه حرارت حدود ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد پخته و سخت می‌شوند.

واحد آهک سازی

سنگ آهک از معدن حوض ماهی واقع در هفده کیلومتری مجتمع تأمین می‌گردد و در دو کوره پخت دوار افقی در دمای حدود ۱۰۵۰-۷۸۰ درجه سانتی گراد به صورت آهک پخته هیدراته در می‌آید، آهک تهیه شده در واحد های گندله‌سازی، فولادسازی و تولید آب صنعتی استفاده می‌شود.

واحد احیای مستقیم

پودر سنگ آهن به صورت گندله پخته شده وارد کوره احیا از نوع سری ۶۰۰ میدرکس شده و گاز احیا کننده نیز به داخل کوره دمیده می‌شود این گاز احیاکننده از شکستن گاز متان در گازشکن‌ها به دست می‌آید و شامل منواکسید کرین (Co) و هیدروژن (H۲) است که با اکسیژن موجود در سنگ آهن ترکیب شده و تبدیل به دی اکسید کربن و بخار آب می‌گردد. سپس آهن احیا شده به صورت گلوله‌های آهن اسفنجی ازکوره‌ها خارج می‌شود.

واحد فولاد سازی و ریخته گری مداوم

آهن اسفنجی در هشت کوره قوس الکتریکی هر یک به ظرفیت ۱۸۰ تا ۲۰۰ تن در واحد فولادسازی همراه با قراضه آهن، آهک و مواد آلیاژی ذوب می‌شود، آنگاه به کمک اکسیژن و اعمال روش های متالورژیکی فولاد مذاب تولید می‌گردد. ضمن استفاده از چهار کوره پاتیلی فولاد تولید شده در چهار ماشین دو خطه ریخته گری مداوم به صورت تختال در می‌آید. تختال های تولید شده در قسمت ریخته گری مداوم، به طول ۱۰ - ۹ متر و ۷۵/۴ - ۵/۴ متر و عرض ۱۸۸۰ - ۶۵۰ میلی متر و ضخامت ۲۰۰ میلی متر می‌باشند.

واحدخنک کننده و آماده سازی تختال

دراین واحد عملیات خنک سازی، و در صورت نیاز، اصلاح و رفع عیوب و یا برش طولی و عرضی تختال‌ها انجام می‌شود.

واحد نورد گرم

تختال‌ها به واحد نورد گرم منتقل می‌شود و پس از گرم شدن تا ۱۲۸۰ درجه سانتی گراد در کوره‌های پیش گرم کن و پوسته‌زدایی در نوردهای اولیه و نهایی نورد شده و در نهایت ضخامت آن به ۱۶ تا ۲/۱ میلی متر می‌رسد که به صورت کلاف (کویل) تولید می‌گردد.

واحد تکمیل نورد گرم

۵۲ درصد از کلاف‌ها به واحد تکمیل نورد گرم انتقال می‌یابد. در این واحد اعمالی از قبیل کم کردن وزن کلاف، بهبود خواص مکانیکی، تسطیح ورق، برش سبک و سنگین ورق در طولهای ۱ الی ۱۲ متر صورت می‌گیرد.

واحد نورد سرد

تحقیق در مورد اطلاعات اولیه فولاد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 12 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

فولاد

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

روش بسمه:

در این روش ناخالصی‌های موجود در چدن مذاب را به کمک سوزاندن در اکسیژن کاهش داده و 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 به صورت گازهای SO2 و CO2 از محیط خارج شود و ناخالصی‌های فسفر و سیلیس موجود در چدن مذاب در واکنش با اکسیژن موجود در هوا به صورت اکسیدهای غیر فرار P4O10) و (SiO2 جذب جدارهای داخلی کوره شوند و به ترکیبات زودگداز Mg3(PO4)2 و MgSiO3 تبدیل و سپس به صورت 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 به دست 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 شده‌ای از زنگ آهن را به فولاد به دست 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 شده‌ای 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 2/0 درصد کربن دارد و بیشتر در تهیه پیچ و مهره ، سیم خاردار و چرخ دنده ساعت و ... بکار می‌رود.

فولاد متوسط : این فولاد بین 2/0تا 6/0 درصد کربن دارد و برای تهیه ریل و راه آهن و مصالح ساختمانی مانند تیرآهن مصرف می‌شود.

فولاد سخت : فولاد سخت بین 6/0 تا 6/1 درصد کربن دارد که قابل آب دادن است و برای تهیه فنرهای فولادی ، تیر ، وسایل جراحی ، مته و ... بکار می‌رود.

نگاهی به وضعیت تولید و مصرف فولاد و دیرگداز

بر اساس آمار جهانی در سال 2000، میزان مصرف مواد دیرگداز در صنعت فولاد، 25 کیلوگرم به ازای تولید هر تن فولاد بود که این مقدار روزبهروز کاهش می‌یابد. در عین حال از 20 سال گذشته تاکنون تولید فولاد در جهان سالانه بین 820 تا 870 میلیون تن بوده است و طبق پیش‌بینی‌های انجام شده تا سال 2010 مقدار تولید تفاوت زیادی با این اعداد نخواهد داشت. نکته قابل توجه، کاهش مصرف دیرگداز و در عین حال رشد بسیار کم تولید سالانه فولاد است. در ذیل نگاهی به روند تغییرات صنعت فولاد خواهیم داشت

تحولات اقتصادی صنعت فولاد

انستیتوی بین‌الملی آهن و فولاد در سال 2002، تصویر کلی از موقعیت 30 ساله صنعت فولاد را در قالب شکل و نمودار ارایه داد. طبق این داده‌ها، تولید جهانی فولاد،‌ از 600 میلیون تن در سال 1970 به 800 میلیون تن در سال 2001 افزایش یافت. افزایش میزان تولید سالانه همراه با افزایش تعداد کشورهای تولیدکننده بود. البته لازم به ذکر است که در طی دورة افزایش تولید، بازار جهانی ظرفیت رشد سالانة 10 درصدی یعنی 60 میلیون تن را داشت و لذا نتیجه آن شد که افزایش 250 میلیون تنی تولید، فضای رقابتی شدیدی را برای کاهش قیمت‌ها در بین تولیدکنندگان بوجود آورد.

درسال‌های 1970 تا 2001، تناژ تولید فولادسازان، اروپا، ژاپن و آمریکای شمالی از 200 میلیون تن در سال به 600 میلیون تن در سال افزایش یافت و مجموع شاغلین از این صنعت از 2/2 میلیون نفر در سال 1975 به 840 هزار نفر در سال 2001 کاهش یافت.

تولیدکنندگان از یک سو با فشار رقابت میان تولیدکنندگان و از سوی دیگر با فشارهایی که از سوی مصرف‌کنندگان وارد می‌شد (که به سمت استفاده از مواد جایگزین مانند آلومینیوم و پلاستیک حرکت می‌کردند) مواجه بودند.