فولادسازی در عصر جدید

روش‌‌ های فولادسازی نوین

فولادسازی تاریخچه ای هزارساله دارد، شاید بتوان تبدیل سنگ آهن به فولاد و استفاده از آن در ساخت ابزار را از اولین فعالیت های صنعتی نوع بشر دانست. در گذشته این صنعت با ذوب آهن در کوره هایی که حرارت آنها توسط زغال سنگ تامین می شد انجام می گرفت. تا پیش از انقلاب صنعتی و ظهور ماشین آلات و پدیده خط تولید، همینطور محدودیت مواد اولیه و توان نیروی انسانی امکان اجرای این صنعت در مقیاس بالا وجود نداشته است. امروزه با پیشرفت تکنولوژی و صنعتی شدن جوامع شاهد آن هستیم که چگونه فولادسازی به یک صنعت بزرگ بدل شده است.

در حال حاضر فولادسازی مدرن در دو مرحله به نام های فولادسازی اولیه و ثانویه اتفاق می افتد.

فولادسازی اولیه:

در این مرحله آهن مذابی که از ذوب شدن سنگ آهن در مرحله کوره بلند حاصل شده طی فرآیندهای خاصی تبدیل به فولاد می شود. آهن مذاب خارج شده از کوره بلند آهن چدن نامیده می شود. این ماده به دلیل بالا بودن درصد کربن و سیلیس آن، برای تبدیل شدن به محصول نهایی بسیار شکننده است. به همین دلیل طی فرآیند های خاصی و به روش های معینی درصد کربن و سیلیس در این ترکیب مذاب و جهت بالا بردن استقامت آن کاهش می یابد این مرحله عمدتا به دو روش انجام می گیرد:

1.روش اکسیژن قلیایی:

در این روش که جهت تصفیه سنگ آهن مذاب استفاده می شود، پس از ترکیب فولاد بازیافتی و آهن مذاب حاصل از کوره بلند در کوره اکسیژن قلیایی، اکسیژن خالص با سرعت فراصوت به این ترکیب از آهن چدن دمیده شده و باعث کاهش درصد کربن و سیلیس موجود در آن می شود. در واقع اکسیژن پس از ترکیب شدن با کربن و سیلیس داخل کوره حرارت بالایی را ایجاد کرده و باعث ذوب فولاد می شود در نتیجه این روش نه تنها باعث خروج ناخالصی ها از ماده مذاب شده بلکه خود منبع حرارتی برای ذوب فولاد داخل کوره شده و نیاز به منبع انرژی بیرونی را از بین می برد.

2.روش کوره قوس الکتریکی:

در این روش مواد اولیه وارد کوره ای می شوند که منبع انرژی آن قوس الکتریکی است. زمانی که دو جسم رسانا بدون اینکه مستقیما با یکدیگر در تماس باشند به فاصله خاصی از هم قرار بگیرند، جریان الکتریکی بین آن دو توسط هوا منتقل شده و قوس الکتریکی را به وجود می آورد. جریان الکتریکی به وجود آمده دما را افزایش داده و باعث ذوب فولاد داخل کوره می گردد. دمای این کوره ها آنقدر بالاست که باعث کاهش بسیار زیاد درصد کربن فولاد در همان ذوب اولیه می شود.

فولادسازی ثانویه:

پس از انتقال فولاد به داخل پاتیل جهت ریخته شدن در قالب های نهایی، عملیات خالص سازی فولاد انجام می شود. در این مرحله عناصری مانند اکسیژن، گوگرد و گازهای مزاحم حذف و آلیاژهای لازم و مناسب به فولاد مذاب اضافه می گردد. این عملیات ها توسط اجزای داخل پاتیل مانند همزن گازی و یا قوس الکتریکی داخل پاتیل صورت می گیرد. این مرحله برای بالابردن درجه کیفیت فولاد بسیار مهم بوده و متالورژی خود پاتیل در این مرحله نیاز به کنترل با دقت بالا دارد.