تولید فولاد با فرآیند بسمر

<h2>تاریخچه فرایند بسمر در تولید فولاد</h2> <p>فرایند بسمر به عنوان اولین روشی ست که برای تولید انبوه فولاد به کار گرفته شد شناخته می شود و به نام مخترع آن سر هنری بسمر نامگذاری شده است. فرایند بسمر پیش از آنکه به صورت تجاری مورد استفاده قرار بگیرد توسط بسیاری از محققان توسعه داده شد. اما جالب است بدانید که&nbsp; پروسه بسمر به صورت همزمان و به طور مستقل توسط ویلیام کلی در آمریکا نیز مورد بررسی قرار گرفته بود. در اوایل سال 1847 کلی که یک تاجر و دانشمند در پیتزبورک بود تحقیقاتی را به منظور حذف ناخالصی ها از چدن خام به وسیله جریان هوا آغاز کرد. کلی این تئوری را مطرح کرد که دمیدن هوا درون آهن مذاب باعث می شود تا ناخالصی ها با اکسیژن هوا واکنش دهند و اکسیدهای تولید شده به صورت سرباره قابل جداسازی باشند. همچنین گرمایی که در اثر این واکنش ها ایجاد می شود می تواند دمای مجموعه را افزایش دهد و از سخت شدن مذاب در طول عملیات جلوگیری کند. پس از چندین شکست، او موفق به اثبات تئوری خود شد و اقدام به تولید شمش های فولادی نمود.</p> <p>در سال 1856 بسمر به نیز صورت مستقل در شفیلد فرایند مشابهی را توسعه داد و به نام خود ثبت نمود. اما بسمر خوش شانس بود چرا که کلی به دلیل مشکلات مالی نتوانست فرایند خود را کامل کند و بسمر آن را توسعه داد و به موفقیت تجاری رسید.</p> <p>همانطور که گفته فرایند بسمر توسط دانشمندان و محققان زیادی توسعه داده و تکمیل شد به عنوان نمونه یک انگلیسی دیگر به نام روبرت فارستر موشت (Robert Forester Mushet) متوجه شد که اضافه کردن آلیاژهایی مانند کربن، منگنز و آهن پس از دمیدن هوا می تواند اثر ناخالصی های باقیمانده به ویژه گوگرد را بی اثر کند.</p> <p><strong>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li><a title="فرایند بسمر چیست؟" href="#process">فرایند بسمر چیست؟</a></li> <li><a title="جزئیات تکنیکی فرایند بسمر" href="#details">جزئیات تکنیکی فرایند بسمر</a></li> <li><a title="اهمیت فرایند بسمر" href="#improtance">اهمیت فرایند بسمر</a></li> </ul> <h2>فرایند بسمر چیست؟</h2> <p><span id="process"></span>فرایند بسمر (Bessemer Process) یک روش برای تولید فولاد کیفیت بالاست که از طریق دمیدن هوا درون فولاد مذاب و سوزاندن کربن و سایر ناخالصی ها صورت می گیرد. در واقع&nbsp;بسمر یک پروسه ی ساخت فولاد است که در آن کربن، سیلیسیم و سایر ناخالصی ها با دمیدن اکسیژن درون چدن خام در یک کوره برگردان که به آن مبدل بسمر گفته می شود انجام می گیرد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="henry-bessemer.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1643533540618.jpg" alt="henry-bessemer" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - مبدل بسمر و هنری بسمر</p> <p>در دهه های جنگ داخلی فولاد در مقادیر بسیار بالایی تولید می شد. اما کیفیت فولاد تولید شده بسیار متغییر بود. برای ساخت سازه های بلند مانند پل های معلق و همچنین ماشین هایی مانند لوکوموتیو لازم بود تا فولادی ساخته شود که ویژگی های قابل انتظار را داشته باشد.</p> <p>روش جدید با تولید فولاد قابل اطمینان انقلابی در صنعت به پا کرد و به سرعت در سرتاسر دنیا گسترش یافت. با به کارگیری فرایند بسمر امکان تولید ریل های راه آهن، ساختمان و پل ها، سازه و کشتی های بزرگ ممکن شد.</p> <h2>جزئیات تکنیکی</h2> <p><span id="details"></span>به کمک روش بسمر در 10 تا 20 دقیقه میتوان در حدود 3 تا 5 تن آهن را به فولاد تبدیل کرد. پیش از آن یک روز کامل نیاز بود تا با حرارت دادن، هم زدن و گرمای مجدد به هدف دست یافت.</p> <h3>اکسیداسیون</h3> <p>دمیدن هوا درون چدن خام مذاب باعث ورود اکسیژن داخل ترکیب می شود و نتیجه ی آن انجام عمل اکسیداسیون&nbsp; و حذف ناخالصی های موجود در چدن مذاب مانند سیلیسیم، منگنز و کربن است. اکسیدهای به وجود آمده به فرم گاز از ترکیب خارج می شوند یا به صورت جامد و شکل سرباره در می آیند. پوشش دیرگداز نیز نقش بسیار مهمی در این تبدیل دارد. پوشش های سفالی زمانی که مقدار کمی فسفر در ترکیب باشد استفاه می شود. این فرایند با نام بسمر اسیدی شناخته می شود. هنگامی که مقدار فسفر زیاد باشد از دولومیت (dolomite) یا برخی مواقع از منگنز استفاده می شود.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="فولاد نرم چیست؟ | روش های تولید فولاد نرم" href="https://www.modiranahan.com/article/263/%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%D9%86%D8%B1%D9%85-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D8%B1%D9%88%D8%B4-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%D9%88-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF-%D9%86%D8%B1%D9%85" target="_blank" rel="nofollow">فولاد نرم چیست؟ | روش های تولید فولاد نرم</a></p> </blockquote> <h3>انجام فرایند</h3> <p>هنگامی که فولاد مورد نیاز شکل گرفت داخل پاتیل ریخته شده و سپس به قالب منتقل می شود. طی این عمل سرباره های سبک تر جدا می شوند. عملیات تبدیل که به آن دمش (Blow) گفته می شود در حدود 20 دقیقه زمان می برد. در طول این مدت اکسید شدن ناخالصی ها با ایجاد شعله در دهانه ی مبدل انجام می شود. شیوه های جدید با متدهای فتوالکتریک مشخصات شعله را حفظ کرده و کمک زیادی به بهبود کیفیت محصول نهایی می کند. پس از انجام دمش، فلز مذاب به میزان مورد نظر کربن زدایی شده و سایر عناصر آلیاژی به آن اضافه می شود.</p> <p>تصویر شماره ۳ - فرایند بسمر</p> <h2>اهمیت فرایند بسمر</h2> <p><span id="improtance"></span>فرایند بسمر بدون شک نقش بسیار مهمی در تولید اقتصادی و انبوه فولاد داشته است. به کمک فرایند بسمر بود که تولید ریل های راه آهن در حجم زیاد ممکن شد و به این ترتیب در کشور آمریکا دسترسی به مناطقی که تا پیش از آن بسیار گران یا زمان بر بود میسر شد. همین دسترسی ها موجب ایجاد سکونتگاه های بزرگ در مناطق جدید گردید. بدین ترتیب می توان گفت که فرایند بسمر به صورت غیر مستقیم در گسترش شهرنشینی و پیشرفت صنعت حمل و نقل بسیار تاثیرگذار بوده است.</p> <p>فرایند بسمر هزینه تولید فولاد را از 40 پوند به 6 تا 7 پوند به ازای هر تن کاهش داد. همچنین سرعت تولید را افزایش داد. فرایند بسمر نیروی کار مورد نیاز برای تولید فولاد را نیز کاهش داد. پیش از آن استفاده از فولاد برای ساخت پل ها یا ساختمان سازی بسیار گرانقیمت بود. پس از بسمر، قیمت فولاد با آهن کار شده یکی شد و در برخی کاربردها مانند ریل های راه آهن از استفاده از فولاد جایگزین سایر مواد شد. البته یکی از مشکلات بسمر وجود نیتروژن در هوای دمیده شده بود که باعث شکنندگی فولاد می شد. به همین دلیل بسمر مانع از این میشد که فولاد برای بسیاری از سازه ها مورد استفاده قرار بگیرد. فولادهای قلب باز برای استفاده در کاربردهای سازه ای مناسب تر بود.</p> <p>با پیشرفت دانش و یافتن فرایندهای جدید ذوب فلزات روش بسمر به مرور از دور خارج شد به طوری که تا سال ۱۹۶۸ در آمریکا به طور کامل استفاده از آن منسوخ گردید و کوره های الکتریکی و سایر روش های برپایه اکسیژن جایگزین آن شدند. هر چند فرایند بسمر در دنیای مدرن امروزی دیگر جایگاهی ندارد اما اساس و پایه ی بسیاری از پیشرفت های امروزی مرهون این روش موثر در تولید فولاد بوده است.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: <a title="تاریخچه صفر تا صد آهن و فولاد" href="https://www.modiranahan.com/article/449/%D8%AA%D8%A7%D8%B1%DB%8C%D8%AE%DA%86%D9%87-%D8%B5%D9%81%D8%B1-%D8%AA%D8%A7-%D8%B5%D8%AF-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF" target="_blank" rel="nofollow">تاریخچه صفر تا صد آهن و فولاد</a></p> </blockquote>