خلوص فولاد و تکنولوژی های ساخت فولاد خالص

<p>خلوص فولاد (Steel Cleanliness) یکی از فاکتورهای مهمی ست که مشخص کننده کیفیت فولاد است. خلوص فولادی می تواند تاثیر به سزایی بر ویژگی های فولاد مانند استحکام کششی، شکل پذیری، سختی، جوش پذیری، مقاومت به ترک خوردگی، مقاومت به خوردگی و مقاومت به خستگی و ... داشته باشد. درخواست برای ویژگی های مکانیکی بهتر فولاد از سمت مصرف کنندگان، تولیدکنندگان فولاد را ترغیب کرده است تا خلوص محصولات تولیدی خود را بهبود بخشند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="خلوص فولاد.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1643277662035.jpg" alt="خلوص فولاد" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - فولاد خالص</p> <p>در شرایط فعلی اصلاح خلوص فولاد به یکی از ملزومات صنعت فولاد تبدیل شده است و همین مساله فرایندهای ثانویه ساخت فولاد را توسعه داده است. عامل محرک در پشت توسعه های به وجود آمده نیز کاربرد فولاد در مواردی ست که نیاز به تحمل بالا دارد مانند استفاده در اجزای انتقال نیرو در صنعت اتومبیل سازی و یا قطعات ساخت و ساز و همچنین تیوب هایی که برای کار در محیط های خوردنده به کار برده می شوند.</p> <h2>تعریف فولاد خالص</h2> <p>منظور از فولاد خالص، فولادی ست که ناخالصی در آن وجود ندارد. ناخالصی های اجزای غیر فلزی هستند که درون ماتریکس فولاد وجود دارند. به منظور کم کردن ناخالصی اکسیدهای غیرفلزی و کنترل مورفولوژی، اجزا و سایز توزیع، فولاد خالص نیاز دارد که مقدار عناصر ناخالصی مانند فسفر، گوگرد، اکسیژن کل، نیتروژن، هیدروژن و در برخی موارد کربن و عناصری مانند آرسنیک، سرب، آنتیموان، سلنیوم، مس، قلع و بیسموت کاهش داده شود.</p> <p>میزان این عناصر ناخالصی برای گریدهای مختلف فولاد با هم متفاوت هستند. برخی از آنها برای یک گرید مضر هستند در حالی که برای یک گرید دیگر خطر کمتری دارند و یا حتی مفید می باشند. به عبارت دیگر کنترل عناصر بر حسب عملکرد مورد انتظار هر نوع فولاد متفاوت است.</p> <p>برای رسیدن به سطح مطلوب خلوص در فولاد لازم است تا محدوده ی وسیعی از عملیات ها در فرایندهای ساخت فولاد کنترل و یا اصلاح شود.</p> <p>این فرایندهای شامل 1- افزودن عوامل اکسیژن زدا و فروآلیاژها 2- عملیات متالوژیکی ثانویه و 3- سیستم های تقویت ذوبی (Shrouding) و ریخته گری است.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید:<a title=" روش های تولید فولاد در جهان" href="https://www.modiranahan.com/admin/editContent/2395" target="_blank"> روش های تولید فولاد در جهان</a></p> </blockquote> <h2>بررسی تفاوت های بین آهن معمولی و فولاد خالص</h2> <p>اصلی ترین تفاوت بین آهن معمولی و فولاد خالص در میزان کربن به کار رفته درون آن هاست. میزان آهن در آهن خام زیاد است بنابراین این فلز از قابلیت چکش خواری محروم و شکننده می باشد. لازم است بدانید کربن دمای ذوب فلزات را کاهش می دهد که بر همین اساس با کاهش مقدار کربن دو نوع آهن معمولی و خالص یا آهن نرم تولید می شود.</p> <p><strong>آهن معمولی:</strong> این نوع از آهن شامل حدود 2 درصد کربن می باشد و از طریق کربونیزاسیون آهن خام به همراه مقداری آهن قراضه در کوره تولید می شود. دمای ذوب آهن معمولی پایین و عددی حدود 1130 درجه سانتی گراد می باشد. آهن در هوای مرطوب دچار زنگ زدگی می شود بنابراین به ضد زنگ و پوشش محافظ احتیاج دارد. این فلز در مصارف زیادی از جمله صنعت تولید ماشین آلات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.</p> <p><strong>آهن خالص یا آهن ورزیده:</strong> این نوع آهن شامل 0.2 درصد کربن می باشد و به دلیل مخلوط شده سرباره با آهن حالت فیبری مانندی دارد. دمای ذوب آهن نرم، بالا و عددی حدود 1540 درجه سانتی گراد می باشد به همین دلیل جوشکاری با آن امکان پذیر نیست. آهن نرم انعطاف پذیر بوده و مقاومت کششی بالایی دارد از همین رو مقاومت آن در برابر خوردگی هم قابل قبول است. از آهن خالص یا نرم معمولاً برای تولید چدن و فولاد استفاده می شود زیرا این آهن مصرف ساختمانی ندارد.</p> <p><img class="content-image" style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" title="چدن.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1671267817458-A.jpg" alt="چدن جزو آلیاژ های آهن می باشد که از ذوب سنگ آهن و ترکیب با ضایعات فلزات و آلیاژ های دیگر تولید می شود." /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 2 - چدن تولید شده از ذوب سنگ آهن</p> <h2>تاریخچه توسعه فولاد تمیز (Clean Steel)</h2> <p>در زبان انگلیسی از اصطلاح Clean برای توصیف خالص بودن فولاد استفاده می شود. منظور از فولاد تمیز نیز فولادی ست که عاری از هر گونه ناخالصی باشد. این اصطلاح در اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفت. در آن زمان صنعت تولید فولاد به صورت جهانی رو به رشد بود و این مساله درک شده بود که کیفیت فولاد باید به عنوان یک مساله مهم و خاص مورد توجه قرار گیرد. پیشرفت هایی که از آن زمان صورت گرفت باعث ساخته شدن گریدهای بسیار زیادی با مقادیر بسیار کم ناخالصی شد. در سال های اخیر فولادهای خالص و فوق خالصی تولید و تجاری سازی شده اند که &nbsp;نیازهای مصرف کنندگان را برطرف می کند. خالص سازی فولاد بسیاری از خصوصیات مکانیکی فولاد مانند استحکام خستگی، اثر سختی و مقاومت در برابر خوردگی را نیز بهبود می بخشد.</p> <p>مفهوم تمیزی یا خلوص فولاد ابتدا به وسیله مشاهده ی میکروسکوپی ناخالصی های غیر فلزی در اواسط قرن بیستم به وجود آمد. خلوص فولاد به این صورت رتبه بندی می شد که یک سری تصویر میکروسکوپی استاندارد تهیه شده و سایز و شکل و توزیع ناخالصی های غیر فلزی در بین عکس های مختلف تشخیص داده می شد. یک فرد که آموزش دیده بود تشخیص می داد که برخی از اشکال برای بعضی از گریدهای قابل قبول هستند. ناخالصی ها با ابعاد کوچکتر عموما بیشتر از نمونه های بزرگ مورد قبول بودند.</p> <p>این روشها در قرن بیستم توسعه داده شد و به سرعت استاندارد سازی گردید و موجب استفاده از فرایندهای ساخت فولاد ثانویه و همچنین ریخته گری پیوسته شدند.</p> <h2>انواع ناخالصی های غیر فلزی</h2> <p>بر اساس اندازه ناخالصی ها می توانند میکرو ( از سایز 1 میکرون تا 100 میلکرون) یا ماکرو (سایزهای بیشتر از 100 میکرون) باشند. ناخالصی های ماکرو مضر هستند. ناخالصی های میکرو اگر از رشد دانه ها جلوگیری کنند مفید نیز هستند و باعث افزایش استحکام تسلیم و سختی می شود. ناخالصی های ماکرو مانند یک هسته برای نفوذ کربیدها و نیتریدها عمل می کند. ناخالصی های ماکرو باید حذف شوند. ناخالصی های میکرو می توانند برای افزایش استحکام فولاد به وسیله توزیع یکنواخت آنها در ماتریکس به کار گرفته شوند.</p> <p>بر اساس یک کلاس بندی متداول، دو نوع اصلی از ناخالصی های غیر فلزی بر اساس عملکرد منشا آنها وجود دارد. 1- ناخالصی های درون زا و 2- ناخالصی های برون زا</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید:<a title=" نامگذاری فولاد در سیستم های مختلف" href="https://www.modiranahan.com/article/607/%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%A7%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D9%86%D8%AF%D8%A7%D8%B1%D8%AF%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%D9%88-%D9%86%D8%AD%D9%88%D9%87-%D9%86%D8%A7%D9%85%DA%AF%D8%B0%D8%A7%D8%B1%DB%8C-%D8%A2%D9%86-%D9%87%D8%A7" target="_blank" rel="nofollow"> نامگذاری فولاد در سیستم های مختلف</a></p> </blockquote>