فولاد کربن و فولاد ملایم: مبانی
سالانه بیش از 1.5 میلیارد تن فولاد تولید می شود تا محصولاتی به اندازه سوزن دوخت و تیرهای ساختاری برای آسمان خراش ها متنوع شود. فولاد کربن نوعی از فولاد است که عنصر آلیاژی اصلی آن کربن است و خاصیت آن به درصد کربن موجود بستگی دارد. فولاد کربن از آهن و کربن تشکیل شده است و رایج ترین دسته فولاد است که تقریبا 85٪ از کل تولید فولاد در ایالات متحده را تشکیل می دهد. محتوای کربن این محصول در محدوده 0 تا 2٪ قرار دارد و به دلیل تأثیر کربن در ساختار ، خاصیت کربن فلزی را می دهد. فولاد کربن همچنین می تواند حاوی مقادیر کمی منگنز ، سیلیکون و مس باشد. فولاد ملایم یک اصطلاح تجاری برای فولاد کم کربن است ، جایی که محتوای کربن در محدوده 0.04-0.3 4 است. این یک طبقه بندی کلی است که تحت پوشش مشخصات استاندارد قرار نمی گیرد.
1. فولاد سازی اولیه
فولاد را می توان از مواد 100٪ بازیافت شده یا از ترکیبی از مواد بازیافتی و فولاد بکر تهیه کرد. فولاد ویرجین در کوره انفجار از سنگ آهن ، کک (تولید زغال سنگ) و آهک تولید می شود. مواد اولیه به بالای کوره اضافه می شود که در دمای 3000 درجه فارنهایت کار می کند. همانطور که سنگ آهن با کک سوزان ذوب شده و مخلوط می شود ، کربن در محصول مذاب آزاد می شود. ناخالصی ها توسط آهک به داخل سرباره روی سطح جذب می شوند ، که می تواند از فلز مایع کم شود. محصول موجود در این مرحله حاوی حدود 4٪ کربن است و هنوز هم ناخالصی های زیادی وجود دارد. فولاد باکره مذاب به کوره اصلی اکسیژن (BOF) منتقل می شود که از قبل حاوی فلز بازیافت شده است. اکسیژن خالص برای اکسیداسیون کربن اضافی از طریق فولاد مایع دمیده می شود ، و محصول نهایی را با حداکثر 1.5 درصد کربن تشکیل می دهد.
فولاد قراضه بازیافتی بدون اضافه شدن فولاد باکره در کوره قوس الکتریکی قابل بازیافت مجدد است. قوس الکتریکی با قدرت بالا ، فلز را در دمای حداکثر 3000 درجه فارنهایت ذوب می کند. از آنجا که فولاد قراضه ذوب می شود ، می توان دسته های بیشتری از قراضه را تا ظرفیت آن به کوره اضافه کرد. هنگامی که یک حمام مسطح از فولاد مذاب حاصل شد ، اکسیژن به همان روش BOF دمیده می شود. در هر دو حالت ، فولاد مذاب از طریق کوره به داخل ملاقه ها یا حمام های فولادی برای پردازش بیشتر در می آید ، در حالی که سرباره سطح حاوی ناخالصی ها برداشته می شود.
2. فولاد سازی ثانویه
تقاضای بازار برای محصولات فولادی با کیفیت بالاتر و خاصیت سازگار باعث ایجاد فرایندهای تولید فولاد ثانویه شده است.
کوره قوس الکتریکی
ترکیب فولاد در کوره قوس الکتریکی با افزودن یا از بین بردن اجزای جداگانه یا با دستکاری دما تغییر می یابد.
تکان دهنده
از میدان های الکترومغناطیسی برای القای جریان های آشفته در ملاقه استفاده می شود. این روش اجزاء غیر فلزی را که به سطح شناور می شوند ، به راحتی از هم جدا می کنند ، ضمن اینکه از مخلوط و ترکیب فولاد همگن استفاده می شود.
کوره ملافه
ملاقه به عنوان کوره الکترود ثانویه عمل می کند و کنترل دقیق دما و تزریق اندازه گیری شده از اجزای آلیاژ را امکان پذیر می کند.
تزریق ملافه
گاز بی اثر در کف حمام فولادی تزریق می شود. با گرم شدن و بالا آمدن گاز از طریق فولاد مذاب ، تأثیر همزن حاصل می شود.
تحقیرآمیز
هیدروژن ، اکسیژن و نیتروژن را از بین می برد و در عین حال گوگرد محصول را نیز کاهش می دهد. تکنیک های مختلفی برای جداسازی فولاد مذاب از جمله خلاء ، تزریق گاز بی اثر و کنترل دما استفاده می شود.
تنظیم ترکیب (حباب آرگون مهر و موم شده با دمیدن اکسیژن - CAS-OB)
هم زدن با تزریق گاز آرگون به حمام فولادی بسته شده حاصل می شود. چیدمان خروپف مانع از آشفتگی سرباره می شود در حالی که میزان هیدروژن کاهش می یابد و اجزای اکسید به سطح شناور می شوند. اکسیژن از طریق یک تسمه به حمام تغذیه می شود و آلومینیوم از طریق غواصی اضافه می شود و به افزایش سطح کنترل دما و ترکیب نهایی دقیق می رسد.
فولاد دی اکسید کننده
یک جنبه مهم در ساخت فولاد ثانویه حذف اکسیژن است. حضور اکسیژن در فولاد مذاب به عنوان شروع به استحکام منجر به واکنش با کربن برای انتشار گاز منوکسید کربن می شود. کنترل deoxidation را می توان برای تغییر خصوصیات محصول نهایی و بنابراین مناسب بودن فولاد مورد استفاده برای کاربردهای مختلف استفاده کرد.
فولادهای سنگفرش
فولادهای ناهموار از فولادهای غیر deoxidized یا جزئی deoxidized هستند. مقادیر بالای منوکسید کربن در هنگام جامد شدن با کیفیت خوب اما با وجود بسیاری از سوراخ های ضربه ایجاد می شود.
فولادهای بسته شده
فولادهای پوشانده شده از همان الگویی که در ابتدا وجود دارد پیروی می کنند ، اما پس از حدود یک دقیقه ، قالب برای جلوگیری از شکل گیری مونوکسید کربن ، درپوش قرار می گیرد.
فولادهای نیمه کشته شده
فولادهای نیمه کشته شده ، قبل از ریختن در قالب ، تا حدی اکسیداسیون شده اند و معمولاً از نظر کربن در محدوده 0.15-0.3 قرار دارند.
فولادهای کشته شده
فولادهای كشته شده به طور كامل دكسید شده اند به طوری كه در هنگام جامد كردن به هیچ وجه مونوكسید كربن ایجاد نمی شود. محصول نهایی دارای ساختار همگن و بدون سوراخ است. آلومینیوم به داخل بچه اضافه می شود