فولاد چیست ؟ مراحل تولید فولاد ؟
فولاد چیست ؟
فولاد از آهن و کربن تولید میشود که حدود 2 درصد کربن دارد. اگر این میزان کربن بیشتر شود, به ماده ای که به وجود می آید چدن گفته می شود. امروزه دیگر کمتر کسی است که نداند فولاد چیست (metal) زیرا این آلیاژ آهن به عنوان پرکاربردترین ماده برای زیرساخت ها و صنایع جهان شناخته می شود (جهت مطالعه بیشتر به آهن چیست مراجعه نمایید). به شکلی که از فولاد برای ساخت همه چیز از سوزن دوخت گرفته تا تانکرهای نفتی استفاده می کنند. برای اینکه اهمیت این ماده را بیشتر درک کنید بهتر است بدانید که در سال 2013 تولید فولاد خام در جهان حدود 1.6 میلیارد تن بوده, درحالی که میزان تولید مهم ترین فلز بعدی یعنی آلومینیوم حدود 47 میلیون تن بوده است. از دلایل اصلی محبوبیت فولاد می توانیم به هزینه نسبتاً پایین تولید, شکل دهی و فرآوری آن, فراوانی دو ماده اولیه و دامنه بی نظیر کاربردهای مکانیکی که فولاد دارد اشاره کرد ( جهت مطالعه بیشتر به فلز چیست مراجعه نمایید).
تاریخچه فولاد
صنعت فولاد از دوران باستان و زمانی که تنها چندین نفر در این زمینه مشغول به کار بودند و در یک کوره کوچک حدود 10 کیلوگرم فولاد تولید می کردند تا جایی گسترش یافته است که اکنون کارخانه های مدرن تولید آهن و فولاد در سال حدود 1 میلیون تن فولاد تولید می کنند. بزرگ ترین شرکت تولید فولاد Nippon Steel است که در کشور ژاپن واقع شده و در سال 1987 حدود 26 میلیون تن فولاد تولید کرده است, همچنین در این سال 11 شرکت دیگر به تولید فولاد مشغول به کار بودند که هریک بیش از 10 میلیون تن تولید داشتند. در سال 1987 حدود 1.7 میلیون نفر از مردم جهان برای تولید 430 میلیون فولاد در شرکت های مختلف استخدام شدند.
مراحل تولید فولاد چیست ؟
برای آشنایی بیشتر با این محصول باید بدانیم مراحل تولید فولاد چیست ؟ فولاد از سنگ آهن یا قراضه (ضایعات فلزی) ساخته می شود. سنگ آهن یک سنگ معدن است که می توان آن را با هزینه کمی به آهن تبدیل کرد. کیفیت سنگ آهن بر اساس ترکیبات موجود در آن تعیین می شود. بهترین ترکیب آن به شکلی است که آهن زیاد و مقدار کمی فسفر و گوگرد در آن وجود دارد. سنگ آهن را می توان در تمام جهان پیدا کرد ولی میزان آهن موجود در آن متفاوت است. (جهت خرید و بررسی به قیمت تیرآهن مراجعه نمایید)
ضایعات فولاد هم برای چند دهه انتخاب و جمع آوری می شوند و بعدا به عنوان ماده اولیه ای با ارزش برای تولید فولاد آن ها را بازیافت می کنند. (جهت مطالعه بیشتر به چگونه می توان استحکام فولاد را اندازه گیری کرد مراجعه فرمایید)
- تولید از آهن خام
- تولید از فولاد مایع
- نورد داغ و نورد سرد
- استفاده از یک پوشش فلزی یا آلی
بررسی تولید فولاد در زمان های مختلف
تا قبل از سال 1860 فولاد گران بود و در مقادیر کمی تولید می شد, اما با گسترش روش فولاد قابل شستشو توسط بنجامین هانتسمن در سال 1740, فرآیند بسمر در دهه 1850 و روش زیمنس_مارتین در دهه 1850 تا 1860, یکی از پیشرفت های اساسی انقلاب صنعتی دوم یعنی تولید انبوه فولاد اتفاق افتاد.
بدون شک مهم ترین موفقیت بشر در تاریخ فولاد در سال 1856 رخ داد. یعنی زمانی که هنری بسمر راهی موثر برای استفاده از اکسیژن برای کاهش میزان کربن موجود در آهن ایجاد کرد. به این ترتیب بود که صنعت مدرن تولید فولاد متولد شد. در ادامه می توانید با انواع روش های مدرن تولید فولاد آشنا شوید.
فولاد معمولاً با استفاده از یکی از این دو روش ساخته می شود:
کوره بلند
اما اولین مرحله ساخت فولاد چیست؟ کوره بلند اولین مرحله برای ساخت فولاد از اکسیدهای آهن محسوب می شود. اولین کوره های بلند در قرن چهارده ظاهر شدند و می توانستند در هر روز حدود 1 تن فولاد تولید کنند. حتی در صورت بهبود تجهیزات و اگر بتوانیم به نرخ تولید بالاتری دست پیدا کنیم, فرآیندهایی که برای ساخت فولاد در این کوره انجام می گیرند به همان شکل قبلی باقی می مانند. کوره بلند برای ساخت آهن خام از کک, سنگ آهن و سنگ آهک استفاده می کند.
کوره قوس الکتریکی
در اواخر قرن نوزدهم بود که استفاده از کوره های قوس الکتریکی رواج پیدا کرد. استفاده از این کوره ها به تدریج رواج پیدا کرد و در حال حاضر تقریباً 75 درصد تولید فولاد در ایالات متحده توسط این کوره ها انجام می گیرد. کوره قوس الکتریکی با کوره بلند متفاوت است زیرا از جریان الکتریکی برای ذوب کردن فولاد قراضه و یا آهن بازیافت شده استفاده می کند. مواد اولیه مورد استفاده این کوره شامل ضایعات فولاد و انرژی الکتریکی است. (جهت مطالعه بیشتر به تاثیر تکنولوژی بر قیمت فولاد مراجعه نمایید)
قیمت فولاد
حالا که می دانید فولاد چیست شاید در مورد قیمت آن کنجکاو شده باشید, قیمت فولاد بر اساس عوامل مختلفی تعیین می شود. برخی از این عوامل ترکیبات به کار رفته برای ساخت آن, اندازه قطعات و شرکت سازنده فولاد هستند. برای مثال اگر در قطعات فولاد ساخته شده از عناصری مانند فسفر و گوگرد استفاده شود, قیمت فولاد هم بالاتر می رود. قیمت فولاد تولید شده توسط برخی از کشورها مانند آلمان و ایتالیا نیز بالا است.
تفاوت آهن و فولاد چیست
تفاوت های زیادی بین آهن و فولاد وجود دارد. برای آن که بدانید تفاوت آهن با فولاد چیست, در زیر می توانید با برخی از این تفاوت ها آشنا شوید:
- اولین و مهم ترین تفاوت آهن و فولاد این است که آهن یک عنصر است ولی فولاد یک آلیاژ متشکل از آهن و کربن است. با این حال در ترکیب این آلیاژ مقدار آهن بیشتر است.
- می توانیم فلزات دیگری نیز به فولاد اضافه کنیم تا آلیاژهایی با خواص مختلف تولید شوند. برای مثال اگر کروم به فولاد اضافه شود می توانیم فولاد ضدزنگ تولید کنیم. این فولاد بادوام است و به راحتی زنگ نمی زند.
- فولاد در صنعت ساخت و ساز استفاده های فراوانی دارد. زیرا فولاد از آهن قوی تر است و خاصیت انعطاف پذیری و تراکم پذیری بیشتری دارد.
- تفاوت دیگر آهن و فولاد در درصد کربن است. آهنی که کمتر از 2 درصد کربن دارد به عنوان فولاد شناخته می شود ولی آهنی که بیش از 2 درصد کربن دارد را آهن خام می نامند.
(جهت مطالعه بیشتر به کربن زدایی فولاد مراجعه نمایید)
کارخانه های فولادی
کارخانه های تولید فولاد کارخانه های صنعتی هستند که فرآیند تولید فولاد در آن ها انجام می گیرد. در این کارخانه ها به همان صورتی که شرح داده شد و با استفاده از کوره های بلند و کوره های قوس الکتریکی, مواد اولیه را به فولاد تبدیل می کنند.
(جهت مطالعه بیشتر به سه تولید کننده برتر فولاد ایران را بشناسیم مراجعه نمایید)
در ایران نیز کارخانه های تولید فولاد زیادی وجود دارد که ازجمله آن ها می توانیم به کارخانه های فولاد اکسین خوزستان, مجتمع آهن فولاد بافق, مجتمع فولاد راد همدان, صفا فولاد زاگرس و فولاد کاویان اشاره کرد.
جمع بندی
همانطور که ذکر کردیم فولاد یکی از آلیاژهای پرکاربرد آهن است که در آن حدود 2 درصد کربن وجود دارد. روش ساخت فولاد متفاوت است و در کوره هایی به نام کوره بلند و کوره قوس الکتریکی ساخته می شود. مواد اولیه تولید فولاد هم فراوان هستند.
و همچنین فولاد در ساخت و ساز, میلگرد, تیرآهن, نبشی, ناودانی, پروفیل, نبشی و… می باشد.
جهت مطالعه بیشتر به ویکی پدیا مراجعه فرمایید.
