چرا در کوره به سنگ آهن کربن اضافه میکنند

پاسخ منتخب

کربن برای جداسازی اکسیژن از اکسید آهن استفاده می شود، کربن اکسیژن را از آهن جدا می کند و آن را به عنوان دی اکسید کربن جدا می کند. آهک به عنوان شار در کوره استفاده می شود. این ماده دو کار انجام می دهد: 1- ذوب ناخالصی ها در سنگ آهن که نقطه ذوب آن بالاتر از دمای معمولی کوره است. 2- برخی از عناصر هم زمان با سنگ آهن خالص و احیا می شوند و در آهن حل می شوند یا با آن ترکیب می شوند و جدا کردن آنها ممکن نیست، آهک قبل از این ناخالصی ها با آهن، با آنها ترکیب می شود. و در نتیجه امکان ایجاد مزاحمت برای تولید آهن خنثی را کاهش می دهند. در نهایت ناخالصی ها توسط آهک به سرباره تبدیل شده و از کوره جدا می شوند.

آهن خام ماده اولیه تولید پروفیل ها و مصالح ساختمانی مانند میلگرد، تیرآهن، ورق و … می باشد. اما آهن خام به صورت خالص در تولید مواد و ابزار در صنعت استفاده نمی شود و قطعاً از آلیاژها برای تغییر مقاومت آهن و خواص فیزیکی و مکانیکی آن استفاده می شود. در ادامه تمامی روش ها و آلیاژهایی که باعث افزایش استحکام آهن می شوند بررسی می شود.

استخراج آهن خام

پس از استخراج سنگ آهن از معدن، به کوره منتقل می شود و پس از بازیابی و ذوب، آهن خام به دست می آید. ناخالصی های سنگ آهن مانند سیلیکات و آلومینات در کوره از آن جدا می شود و پس از ذوب نسبی سنگ آهن و سنگ های چسبیده به هم، کک زغال سنگ که ماده ای حاوی مقدار زیادی کربن است به آن اضافه می شود و پس از این مرحله. آنها به فر پخت منتقل می شوند.

برای خالص سازی و تغییر سنگ آهن گاهی به جای فرآیند ذوب از روش احیای مستقیم سنگ آهن استفاده می شود که با حذف اکسیژن از سنگ آهن با استفاده از مونوکسید کربن و هیدروژن (دو عامل احیا کننده در این روش) انجام می شود و محصول به دست آمده است. به نام آهن اسفنجی . آهن اسفنجی به عنوان ماده اولیه در ساخت بسیاری از پروفیل های فولادی استفاده می شود. همچنین در تولید شمش بخصوص شمش تکثال و میلگرد کاربرد فراوانی دارد. لازم به ذکر است که آهن خالص با آلیاژها به ماده ای مناسب برای مصرف تبدیل می شود.

بخوانید: آهن اسفنجی چیست و چگونه ساخته می شود؟

آلیاژهای افزودنی آهن

آهن خام و خالص به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد، در واقع می توان گفت که چون نرم و بسیار چکش خوار است، از آهن خام زیاد استفاده نمی شود. آلیاژها و عناصر خاصی به آهن مذاب در کوره اضافه می شوند تا مقاومت آهن را افزایش دهند، آن را ضد زنگ کنند، انعطاف پذیری را افزایش دهند و غیره.

از جمله افزودنی های بسیار ضروری برای افزایش استحکام آهن، کربن برای تولید فولاد و پروفیل های مختلف مورد استفاده در صنعت به آن اضافه می شود. کربن باعث می شود آهن کمی قوی تر شود. و با تغییر شبکه کریستالی باعث تقویت این فلز و رفع شکنندگی آن می شود.

سختی نهایی مربوط به درصد کربن اضافه شده است. در واقع فولاد متشکل از آهن و کربن به سه نوع طبقه بندی می شود. فولاد کم کربن، فولاد کربن متوسط ​​و فولاد کربن بالا. فولادی که بیشتر در صنعت ساختمان و سایر صنایع مورد استفاده قرار می گیرد، فولاد کم کربن است که به آن فولاد ملایم می گویند. در ترکیبات فولادی علاوه بر کربن، منگنز، نیکل، سیلیکون و مس نیز وجود دارد.

لازم به ذکر است :

تفاوت آهن و فولاد در این است که آهن یک عنصر و فولاد آلیاژی از آهن و کربن است. فولاد برای استفاده در صنعت ساختمان از استحکام بالایی برخوردار است.

به منظور افزایش مقاومت آهن در برابر خوردگی و زنگ زدگی، عناصری مانند کروم، نیکل و مولیبدن به فولاد حاصل اضافه می شود. این آلیاژ در محیط های اسیدی یا مرطوب مقاومت خوبی از خود نشان می دهد و به طور گسترده در صنعت ساختمان استفاده می شود.

افزودنی دیگری که می توان به فولاد آهن اضافه کرد منگنز است. محتوای بالای منگنز منجر به تولید فولاد ضد مغناطیسی می شود که در زمان سرد بسیار چکش خوار است و در ساخت ظروف تزئینی، قاب ساعت و قطب نما استفاده می شود.

بخوانید: آشنایی با آهن، فولاد و چدن کاربرد و تفاوت هر کدام را بررسی کنید

تأثیر فرآیندهای تولید و ساخت بر استحکام آهن

فرآیند تولید بر خواص شیمیایی و مکانیکی عناصر فولادی تأثیر می گذارد. استفاده از کوره، نورد سرد و گرم و سایر روش های تولید باعث تغییرات قابل توجهی در فلزات می شود. تفاوت بین آهن و فولاد در طول فرآیند تولید با افزودن عناصر و آلیاژها رخ می دهد.

عادی کردن

از جمله فرآیندهای مورد استفاده برای تولید فولاد از سنگ آهن، استانداردسازی است. نرمال سازی فولاد یک عملیات حرارتی است که فولاد را انعطاف پذیرتر و سخت تر می کند. در این فرآیند، فلز به دمای بسیار بالایی می رسد، سپس به دمای اتاق می رسد و به آرامی سرد می شود. استفاده از این روش باعث افزایش انعطاف پذیری محصول و کاهش سختی و شکنندگی آن می شود.

بخوانید: عادی سازی تفاوت فولاد با سایر فرآیندهای تولید میلگرد

کوره ذوب اهن

رایج ترین روش تولید و فرآوری آهن استفاده از کوره بلند است. در این روش سنگ آهن در کوره ای با دمای 300 درجه سانتیگراد ذوب می شود و با آزادسازی مونوکسید کربن فولاد کربنی تولید می شود. در این روش از اکسیژن گازی استفاده می کنند.

روش قوس الکتریکی

در این فرآیند از آهن قراضه و آهن اسفنجی برای تولید فولاد استفاده می شود که با آهک و کک در کوره قوس الکتریکی ریخته می شود و پس از جدا شدن ناخالصی ها برای تولید شمش و مقاطع دیگر نورد می شوند. لازم به ذکر است که افزودنی های لازم برای افزایش استحکام آهن در کوره اضافه می شود.

متحرک

شمش فولادی تحت تأثیر دمای بالا در حین عملیات نورد گرم تغییر شکل داده و به سطح مقطع مورد نظر تبدیل می شود. نورد گرم باعث کاهش سختی آهن و افزایش شکل پذیری آن می شود. این روش عمدتا برای تولید ورق های فولادی استفاده می شود. پس از ساخت محصول تا دمای محیط خنک می شود این خنک شدن تدریجی باعث افزایش مقاومت اتو می شود. نورد سرد نیز عمدتاً برای صاف کردن سطح ورق فولادی استفاده می شود.

عملیات حرارتی (QST) نیز برای تولید میلگرد استفاده می شود. در این روش میلگرد پس از خروج از مرحله نورد با پاشش آب تحت فشار خنک می شود. سپس چارچوب در دمای اتاق قرار می گیرد. در این فرآیند لایه سطحی آرماتور فولادی سرد شده و هسته آن به آرامی شروع به سرد شدن می کند که این مزیت افزایش مقاومت فولاد را دارد.

بخوانید: ساخت میلگرد آشنایی کامل با فرآیند تولید میلگرد

مقاومت فلزات را با هم مقایسه کنید

مقاومت آهن و آلیاژ فلزی از مقاومت کمتری نسبت به سایر فلزات برخوردار است. به عنوان مثال، تیتانیوم فلزی، هنگامی که با وانادیوم یا آلومینیوم آلیاژ شود، ساختار بسیار قوی تری نسبت به فولاد خواهد داشت. همچنین اینکونل استحکام بالایی دارد و در برابر حرارت مقاوم است. امروزه میلگرد FRP از الیاف و رزین ساخته می شود که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد. راه های مختلفی برای سخت شدن فلزات وجود دارد، به عنوان مثال افزودن مس به آلومینیوم آن را بسیار سخت تر می کند. این فلزات علاوه بر استحکام بالا، هزینه آماده سازی و تولید بالایی نیز دارند، بنابراین در ساخت سازه ها ترجیح داده نمی شوند.

بخوانید: تیتانیوم فلزی و جایگزینی آن به جای میله های فولادی

نتیجه

افزایش مقاومت آهن به دلایل زیادی از جمله افزودنی های آلیاژی، محتوای کربن، روش تولید و نورد بستگی دارد. با بررسی این عوامل راهکارهای بهبود مقاومت آهن و فولاد بیان شده است، با مطالعه دانشنامه اطلاعات کامل تری در این زمینه کسب کنید.

برای خرید و اطلاع از قیمت آهن به سایت عصر آهن مراجعه کنید، همچنین می توانید از طریق شماره تماس 04133250280 با مشاوران ما تماس بگیرید تا خریدی راحت و مقرون به صرفه را تجربه کنید.