فولاد

به آهن هایی که بین ۰٫۲۵% تا ۲% درصد دارای کربن هستند البته از آلیاژهای دیگر نیز استفاده میشود اعم از سیلیسیوم و منیزیم و مارتنزیت و… نیز در فولاد استفاده میشود.

در ابتدا آهن در کوره ریخته شده سپس عناصر اضافه از گوگرد منیزیوم  بین میرود که در این مرحله چدن ساخته میشود این چدن را در مرحله بعد به فولاد تبدیل میکنیم.

روش های تهیه فولاد:

۱-بسمه:

در این روش ناخالصی هایی اعم از کربن ،گوگرد  با استفاده از اکسیژن کاهش پیدا میکند که ظرفیت این کوره تقریبا۱۵تن است که جداره داخلی این کوره از سیلیس واکسید منیزیوم است که روش کار این کوره به اینصورت است که با فشار ،اکسیژن وارد کوره بسمه میشود که موجب میشود  اکسیدهای غیرفرار بصورت باره از سر کوره خارج میشود البته اکسیژن واردی داخل کوره با این روش نمیتوان مدیریت کرد که نتیجه اش فولاد نامرغوب است.

بسمه

۲-کوره باز(مارتن):

ظرفیت این کوره بین ۵۰تا ۱۵۰ تن است و جداره داخلی این کوره از mgo وcao است.و تامین انرژی این کوره از مواد نفتی و گاز است.

در این روش بجای اینکه اکسیژن به روش بسمه تزریق شود از اکسیژن موجود در زنگ آهن یا اکسیدآهن استفاده میشود.

نتیجه این روش فولادی مرغوب است

کوره بلند

۳-روش الکتریکی:

برای فولادهای ویژه علمی و صنعتی است که در کوره الکتریکی با الکترودهای گرافیت صورت میگیرد از مزایای این روش این است که نیاز به ماده سوختنی و اکسیژن ندارد  دما را میتوان نسبت به کوره باز ویا بسمه بالاتر برد این روش برای تصفیه فولادهایی که به روش کوره باز و بسمه تولید میشود میباشدکه نتیجه این روش فولادی بسیار مرغوب میباشد نتیجه این روش بالاترین سطح فولاد میباشد.

کوره قوس الکتریکی

آنیل:

به عملیات گرم و سرد کردن فولاد اصطلاحا آنیل گویند که نتیجه این عملیات افزایش شکل پذیری و چکش خواری فولاد میشود که آنیل نیز به دو قسمت تقسیم میشود .

عبارتنداز:

۱-آنیل مرحله ای

۲-آنیل کامل

آنیل مرحله ای:

در آنیل مرحله ای دمای فولاد بین ۵۵۰تا۶۰۰در جه حرارت میگیرد البته این زمان افزایش دما بسیار کوتاه است که موجب شکل پذیری میشود.

آنیل کامل:

فولاد را تا زمانی که به نقطه آستنیت برسد حرارت میدهند بعد از آن فولاد به آرامی سرد میشود تا !! آستنیت از فولاد تجزیه شود که نتیجه این عمل شکل پذیری بیشتر فولاد میشود.

یکنواخت سازی :

اگر این فرآیند انجام شود کربن در فولاد به صورت ناهمگن پخش است فولاد را تا۸۷۰ درجه گرما میدهند تا کربن بصورت یکنواخت در فولاد پخش میشود و فولاد همگن میشود.

تنش زدایی فولاد:

تنش زدایی در رشته متالوژی کاربرد های بسیار فراوانی داردکه خلاصه از این فرآیند میشود یکدست گرم و سرد کردن فولاد تا فولاد دچار انساط انقباض نشود در نتیجه موجب تنش نشود.

فولادهای خاص:

بعضی از فولادها تولید میشوند برای کار خاصی همچون فولاد۵۲۱۰۰ که منحصرا برای ساخت یاتاقان مورد استفاده قرار میگیرند این نوع فولاد دچار انبساط و انقباض و فشار شدیدی نیست اما دچار ساییدگی بسیار بالایی است پس تنها برای یاتاقان سازی تولید میشود.یا فولاد ۹۲۵۰ برای ساخت فنر و مواردی از این قبیل تولید می شود.

عناصر مورد استفاده در فولاد:

منگنز:

مهمترین عنصر آلیاژی است این عنصر باید حداقل به میزان ۰٫۳% در تمامی فولادها وجود دارد که این عنصر سرعت استحاله آرتنیست را بسیار کاهش میدهد در نتیجه موجب افزایش سختی پذیری فولاد میشود. و موجب کاهش شکنندگی فولاد می شود.

منگنز

سولفید آهن :

این نوع فولاد دارای نقزه ذوب پایین است که هنگام سرد شدن فولاد در مرزدانه منجمد می شود که موجب شکستن فولاد در زمان نورد می شود که وقتی منگنز اضافه میکنند با سولفور واکنش می دهند و تولید سولفورمنگنز میکند که نقطه ذوب بالاتری است در نتیجه سولفورمنگنز سولفید و از بین میبرد.

سیلیسیم:

میزان سیلیسیم۰٫۳% تا ۰٫۵% در فولاد است به منظور آرام کردن مذاب با اکسیژن زدایی است فقط در فولاد هایی سیلیسیم اضافه میشود که اثر مقاوم بخشی آن زیاد میشود.

سیلیسیم

سیلیسیم

نیکل :

نیکل باعث همگنی فولاد کوئیچ شده و مقاوم شدن آن فولاد می شود از دیگر اثرات نیکل افزایش چقرمگی فولاد می شود بالارفتن مقاومت خستگی فولاد، مقاومت خردگی و اکسیداسیون افزایش می دهد.

نیکل

نیکل

کرم:

با کاهش سرعت استحاله آرتنیست باعث افطایش سختی فولاد می شود مقاومت در مقابل خردگی واکسداسیون می شود.

کروم

وانادیم:

اکسیژن زدا می باشد و باعث ریزدانه شدن می شود این عنصر کاربیدزا است و سرعت استحاله را کاهش میدهد.

وانادیم

کربن نیتروژن دهی:

عملیات سخت کردن سطحی است که در آن کربن و نیتروژن جذب فولاد میشوند که این فرآیند در محیط گازی است.

کربن

جدول تناوبی

انواع فولاد برحسب کربن:

فولاد نرم:

۰٫۲% کربن برای ساخت سیم ،لوله و ورق و… مورد استفاده است.

فولاد متوسط:

۰٫۲%تا۰٫۶% کربن جهت ساخت ریل ،دیگ بخار و …مورد استفاده است.

فولادسخت:

۰٫۶%تا۱٫۵% کربن جهت ساخت ابزارآلات ،فنر و کارد وچنگال و… مورد استفاده قرار میگیرد.

ناخالصی آهن و تولیدفولاد:

آهنی که از کوره بلند خارج میشود را چدن می نامند که در مرحله بعد چدن ناخالصی هایش را جدا سازی میکنیم یعنی اینکه ابتدا سوزاندن ناخالصی چدن سپس افزودن مقادیری آلیاژ .

حال منگنز،فسفر،سیلسیم که در چدن مذاب توسط  دمیده شدن اکسیژن به اکسید تبدیل میشود و با آنالیزور مناسبی ترکیب میشود و به صورت سرباره خارج میشود.

کوره تولید فولاد :

برای جدا کردن ناخالصی های چدن مذاب برای تبدیلش به فولاد معمولا از روش کوره باز استفاده میکنند که ظرفیت گودی یا به اصطلاح بشقاب این کوره ۱۰۰الی ۲۰۰ تن  مواد مذاب میباشد که روی این بشقاب یک در مقعر میباشد که از زیر آن با فشار بالا اکسیژن بر روی فلز مذاب دمیده میشود و دائم این بقال در حال تکان است که ناخالصی های آن بسوزد.

فولادها

۱-آلیاژبالا:

۲-آلیاژپایین

      ۲-۱: کربن بالا:

                ۱-۱فولاد ابزاری 

                ۱-۲فولاد ساده

    ۲-۲: کربن متوسط:

                ۲-۱:حرارت پذیر

                 ۲-۲:ساده

      ۲-۳ کربن پایین:

                 ۳-۱:استحکام بالا 

                 ۳-۲:آلیاژپایین

                 ۳-۳ساده

۱- فولادهای ابزاری:

     ۱-۱:فولادهای ابزاری:

             ۱-۱-۱:فولادهای گرمکار

             ۱-۱-۲:فولادهای سردکار

۲-فولادهای سازه ای:

      ۲-۱:فولادهای ویژه

      ۲-۲:فولادهای نیتروژه

      ۲-۳:فولادهای بهسازی

      ۲-۴:فولادهای ساختمان عمومی

      ۲-۵:فولادهای خوش تراش

انواع فولاد:

به طور کلی، فولاد به چهار گروه تقسیم می شود: فولادهای کربنی، فولادهای آلیاژی، فولاد ابزار و فولاد ضد زنگ. این نام ها می تواند گیج کننده باشد، زیرا تمام آلیاژهای فولاد حاوی کربن (مانند تمام فولادهای دیگر)، تمام فولادهای کربنی نیز آلیاژها هستند، و همچنین فولادهای ابزار و فولاد ضد زنگ نیز آلیاژ هستند.

نمودار: کدام کشورها فولاد خام جهان را تولید می کنند؟ تقریبا ۱٫۷ میلیارد متر مکعب فولاد در هر سال ساخته می شود که نیمی از آن را چین تولید می کند.  این نمودار، در سال ۲۰۱۷ به دست آمده از تولیدات فولاد خام برآورد شده است.

فولادهای کربنی:

 هرچند که تنها مقدار کمی از کربن دارد و گاهی بسیار کمتر از ۱ درصد است. به عبارت دیگر، فولاد کربن فقط فولادی ساده و معمولی است. فولادهایی با حدود ۱-۲ درصد کربن (به طرز شگفت انگیزی) فولادهای کربنی نامیده می شوند و مانند آهن شکننده هستند؛ فولادهایی با کمتر از ۱ درصد کربن به عنوان فولادهای کم کربن شناخته می شوند و  نرم تر و راحت تر شکل می گیرند. طیف گسترده ای از اقلام روزمره مختلف از فولادهای کربن ساخته شده است. مانند: بدنه خودرو و کشتی های جنگی و قطعات موتور 

فولاد آلیاژی:

فولادهای آلیاژی مانند آهن و کربن دارای یک یا چند عنصر دیگر مانند کروم ، مس ، منگنز، نیکل ، سیلیکون یا وانادیم هستند. در فولادهای آلیاژی، این عناصر اضافی هستند که تفاوت را ایجاد می کنند و برخی از ویژگی های مهم دیگر  را در مقایسه با فولادهای کربنی معمولی ارائه می کنند. فولاد آلیاژی عمدتا قوی تر، سخت تر و با دوام تر از فولادهای کربنی هستند.

فولاد ابزار:

فولادهای ابزار ، فولادهای آلیاژی سخت مخصوصی هستند که برای ساخت ابزارها، قالب ها و قطعات ماشین استفاده می شوند. آن ها از آهن و کربن با عناصر اضافه شده مانند نیکل، مولیبدن یا تنگستن ساخته شده اند تا سختی و مقاومت بیشتری در برابر سایش ایجاد کنند. فولادهای ابزار نیز توسط یک فرآیند به نام خنک کننده ، حرارت داده می شوند، سپس خیلی سریع خنک می شوند، سپس دوباره به دمای پایین تر گرم می شوند.

فولاد ضد زنگ:

از فولاد ضد زنگ بیشتر در منسوجات خانگی، قیچی، و ابزار پزشکی استفاده می شود. فولاد ضد زنگ حاوی مقدار زیادی از کروم و نیکل است ، بسیار مقاوم در برابر خوردگی و سایر واکنش های شیمیایی هستند. آنها ضد خوردگی هستند زیرا اتم های کرومی با اکسیژن در هوا واکنش می دهند تا یک نوع پوست محافظ بیرونی ایجاد کنند که اکسیژن و آب را از حمله به اتم های آسیب پذیر آهن خارج می کند.

جایگاه فولادایران در جهان:

مجموعه تولید فولاد در جهان تقریبا ۱۹۰۰میلیون تن است که کشور چین به تنهایی ۹۰۰میلیون تن در سال فولاد تولید میکند که این میزان تولید فولاد نیمی از تولید فولاد کل جهان است و چین در رتبه اول تولید فولاد جهان میباشد.

رتبه و حجم تولید فولادایران:

رتبه کشورمان در پایان سال ۲۰۲۰میلادی رتبه ۱۰ در تولید فولاد جهان بوده است و امید است تا پایان سال ۱۴۰۴ به رتبه ۷ جهان برسیم.

مجموعه تولید فولاد جمهوری اسلامی ایران تا سال ۱۳۹۹ هجری شمسی یا ۲۰۲۰میلادی به تقریب ۳۰میلیون تن در سال رسید که این تولید تا پایان ۱۴۰۴ به تولید ۵۰میلیون تن در سال خواهد رسید.

بزرگترین تولیدکنندگان فولاد ایران:

۱–در سطح اول کارخانه ذوب آهن اصفهان است :

کارخانه ذوب آهن اصفهان که این کارخانه قبل از انقلاب بانام آریامهر فعالیت بود این کارخانه در سال۱۳۱۷ در زمان رضاخان برای تولید ریل در ایران تاسیس شد که در سال ۱۳۲۰تولید این کارخانه ۵۳هزارتن بود که این کارخانه توسط کمپانی کروپ آلمان به ارزش ۴٫۵میلیون تومان در سال ۱۳۱۷ تاسیس شد.

حال این کارخانه کوچکی که در سال ۱۳۱۷ به دست متخصصان آلمانی با هزینه بسیار گزافی تاسیس شد اکنون به دست کارشناسان داخلی ظرفیت تولید فولادش در سال ۱۳۹۹ قریب له ۴میلیون تن رسیده است .

این کارخانه به ۲۳ کشور جهان فولادهای مختلف صادر می کند.

ارزش این کارخانه  در سال ۱۳۹۹ به هشتاد و چهار هزار میلیارد تومان رسیده است

تولیدات کارخانه ذوب آهن اصفهان:

بال نیم پهن(I-BEAM)  ,  بال پهن(H-BEAM) و  نیم پهن آی :۱۲۰ الی ۳۰۰ و میلگرد ساده و آجدار و انواع چهار گوش و ریل و۳۴ RST ,C , RSD7 ,SWRH67 , CK35, CK45 , 27CR2 چدن جامد و زابلین و تولوئن و سولفات آلومینیمیوم و زغال کک

مجموعه مدیران کارخانه ذوب آهن اصفهان از تاسیس تا کنون:

۳-در سطح سوم فولادخوزستان است:

این شرکت در سال ۱۳۴۶ تاسیس شد اما افتتاح آن در سال ۱۳۶۸ به دست رییس جمهور وقت حضرت آقای خامنه ای رخ داد.

وسعت ۳/۸ کیلومتر مربع  ، ظرفیت تولید سالیانهٔ این بخش ۲/۳ میلیون تن می‌باشد .

محصولات فولاد خوزستان:

• بیلت
• اسلب
• بلوم