فولاد چیست ؟

فولاد – فولاد چیست – کاربرد های فولاد

در مقاله پیش رو ، به معرفی جامع « فولاد » پرداخته و با مراحل تولید فولاد و کاربرد انواع فولاد ، آشنا می شویم .

فولاد چیست ؟

فولاد ( پولاد ) ، به آلیاژی از آهن و کربن گفته می شود که دارای عناصری همچون  کربن ( 2 % ) و منگنز ( 1 % ) و همچنین مقادیر اندکی سیلیسیم ، گوگرد ، فسفر و اکسیژن ، می باشد . پولاد مهم ترین ماده مهندسی و ساختمانی در جهان می باشد که در زندگی روزمره ما کاربرد فراوانی دارد که از کاربرد های آن می توان به ؛ استفاده در اتومبیل ، محصولات ساختمانی ، لوازم خانگی ( یخچال ، فریزر و ماشین لباس شویی ) ، کشتی های باربری و … ، اشاره نمود .

فولاد

چگونه ساخته می شود ؟

پس از استخراج سنگ هایی همانند ؛ هماتیت و مگنتیت از معادن ، فولاد به دو روش خمیری و ذوب ، ساخته  می شود . در ادامه با این دو روش آشنا خواهیم شد .

روش خمیری

از این روش در آغاز صنعت پولاد سازی ، استفاده می شد . در روش خمیری ، آهن خام در داخل دیگ کوره قرار گرفته و سپس شعله بر روی آن دمیده می شود تا ذوب شود . آهن خام مذاب ، هم زده می شود تا کربن موجود آن در مجاورت با اکسیژن قرار گرفته و بسوزد .

پس از جدا سازی کربن به مقدار قابل توجه ، دمای ذوب افزایش یافته و پولاد حالت خمیری به خود می گیرد ، سپس خمیر پولاد از کوره خارج شده و توسط پتک کوبیده می شود تا سرباره ( محصولی مصنوعی و جانبی که از ناخالصی های موجود در سنگ آهن به وجود می آید ) تشکیل شده  از پولاد جدا شود . پس از اتمام این مراحل پولاد ، آماده استفاده می باشد .

لازم به ذکر است که به دلیل یکسان نبودن کیفیت و ظرفیت تولید پایین ، این روش دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد .

روش ذوب

اکثر پولاد های جهان به وسیله ذوب آهن به روش های گوناگون ساخته می شوند . که تمامی  این روش ها به ؛ پولاد سازی در کنورتور یا پولاد سازی در کوره های EAF  ( قوس الکتریکی ) ختم می شوند .

در روش هایی که از کنورتور استفاده می شود ، آهن خام مذاب ، داخل کنورتور ریخته شده تا با دمیده شدن اکسیژن ، کربن اضافی آن سوزانده و به مقدار مورد نظر میرسد . پس از آن عناصر آلیاژی به آن اضافه می شود تا استحکام پولاد افزایش یابد .

در روش هایی که از قوس الکتریکی استفاده می شود ، در ابتدا آهن اسفنجی درون کوره قوس الکتریکی ریخته می شود تا ذوب شود . دمای کوره قوس الکتریکی به حدی بالاست که در ذوب اولیه ، درصد کربن موجود در فولاد  به پایین ترین حد خود می رسد .

پس از فرآیند ذوب ، پولاد تولید شده درون کوره پاتیلی ریخته شده تا فرآیند آلیاژ سازی آغاز شود . در این فرآیند عناصر آلیاژی اضافه شده و میزان کربن موجود در پولاد تنظیم می شود و حال آماده ریختگری می باشد .

فولاد

چند نوع فولاد وجود دارد ؟

فولاد متریالی می باشد که نسبت به خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی و محیطی مختلف ، به بیش از 3500 گرید تقسیم می شوند . 75% فولاد های مدرن در 20 سال اخیر توسعه یافتنه اند . به عنوان مثال ؛ اگر برج ایفل ، امروز مورد بازسازی قرار می گرفت ، مهندسین فقط به یک سوم  از فولادی که در ابتدا استفاده شده بود ، نیاز داشتند .

و همچنین اتومبیل های مدرن امروزی با فولاد های توسعه یافته ساخته شده اند که در کنار استقامت بالا از وزن کمتری نیز بهره می برند .

میزان تولید در سال

بنا به مستندات ، میزان تولید فولاد در سال 2019 ، 1868.8 میلیون تن بوده است .

آیا فولاد ، سازگار با محیط زیست و پایدار است؟

پولاد از دوام بالایی برخوردار بوده و کاملا قابل بازیافت می باشد و هم جنین در مقایسه با دیگر متريال ها ، برای تولید به انرژی کمتری نیاز دارد . پولاد های سبک نوآوری شده ( مورد استفاده در اتومبیل ها و وسایل نقلیه ) به صرفه جویی در انرژی و منابع کمک فراوانی می کنند همچنین صنعت پولاد در چند دهه گذشته تلاش فراوانی برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست انجام داده است .  میزان انرژی مورد نیاز برای تولید یک تن پولاد با تکنولوژی امروزی فقط 40 % از انرژی تولید پولاد در سال 1960 میلادی ، می باشد .

آیا فولاد قابل بازیافت است ؟

بله ! به دلیل داشتن خاصیت مغناطیسی ، فولاد های موجود در زباله ها به آسانی جدا سازی و بازیافت می شوند و همچنین خاصیت های فولاد در تعداد بی شمار بازیافت ها از بین نمی رود .

چه کسی فولاد را اختراع کرد؟
مخترع انگلیسی به نام ؛ هنری بسمر  در سال 1850 میلادی ، فرآیند تولید ارزان قیمت و انبوه پولاد را پایه گذاری و این فرآیند  را « فرآیند بسمر » نام گذاری کرد .  هدف اصلی این فرآیند حذف ناخالصی های آهن به وسیله اکسیداسیون و با دمیدن اکسیژن ، می باشد .

چرا فولاد زنگ می زند؟

اکثر عناصر و ماده ها با سایر عناصر واکنش شیمیایی ایجاد می کنند . هنگامی که پولاد در مجاورت با آب و اکسیژن قرار می گیرد ، واکنشی شیمیایی ایجاد می شود که سبب زنگ زدگی ( اکسید شدن ) پولاد می شود .

در اکثر کاربرد های امروزی ، مشکل  زنگ زدگی پولاد به آسانی با پوشش بر طرف می شود . که یکی از آن ها پوشش با رنگ ( ضد زنگ ) می باشد .

در مواردی دیگر ، با اضافه کردن عناصری همچون نیکل و کروم ، پولاد به پولاد ضد زنگ ( استنلس استیل ) تبدیل می شود . که در برابر زنگ زدگی و خوردگی مقاوم می باشد .

فولاد

 کارخانه های تولید فولاد در ایران

پولاد در ایران توسط چهار کارخانه ؛ فولاد مبارکه اصفهان ، فولاد خوزستان ، ذوب آهن اصفهان و فولاد آذربایجان ، تولید می شود . رتبه اول بیشترین میزان تولید فولاد در ایران در اختیار کارخانه فولاد مبارکه اصفهان به میزان 5.33 میلیون تن در سال می باشد ، کارخانه های ؛ فولاد خوزستان ( 3.7 میلیون تن در سال ) ، ذوب آهن اصفهان ( 3.6 میلیون تن در سال ) و فولاد آذربایجان ( 800 هزار تن در سال ) به ترتیب در رتبه های دوم تا چهارم قرار می گیرند .

در انتها به کاربرد های فولاد اشاره خواهیم کرد .

کاربرد ها

فولاد برحسب درصد کربن موجود در خود ، کاربرد های مختلفی دارد .

پولاد حاوی حداکثر 0.2 درصد کربن برای ساخت سیم و لوله مورد استفاده قرار می گیرد .

پولاد حاوی 0.2 تا 0.6 درصد کربن  برای ساخت قطعات ساختمانی ، دیگ بخار و ریل مورد استفاده قرار می گیرد .

پولاد حاوی 0.6 تا 1.5 درصد کربن برای ساخت فنر، ابزار آلات و کارد و چنگال  مورد استفاده قرار می گیرد .

فهرست