آهن خام (Pig Iron) چیست؟

<h2>چدن یا آهن خام&nbsp;</h2> <p>چدن خام (Pig Iron) که به آن آهن خام (Crude Iron) نیز گفته می شود محصولی میانی در صنعت فولاد است که از ذوب سنگ آهن در کوره بلند به دست می اید. آهن خام حاوی مقادیر زیادی کربن (بین ۳.۸ تا ۴.۷ درصد) به همراه سیلیس، منگنز، فسفر و برخی مواد دیگر است. وجود درصد بالای کربن باعث می شود که چدن خام ساختاری شکننده داشته باشد و قابلیت چکش خواری نداشته باشد. همین ساختار شکننده مانع از استفاده ی مستقیم آن می شود. از طرف دیگر با زیاد شدن مقدار کربن دمای ذوب آهن خام نیز کم می شود.&nbsp;</p> <p>کک با کربن بسیار بالا برای حرارت دادن سنگ آهن به کار برده می شود. در نتیجه آهنی که تولید می شود درصد بالایی کربن دارد. آهن خام به صورت سرد با نام آهن خام تجاری (Merchant pig iron) شناخته می شود که به صورت شمش یا بلوک به فروش می رسد. این نوع از آهن خام به سایت های تولید فولاد به عنوان خوراک فروخته می شود.&nbsp;</p> <p>آهن خام تجاری را بر اساس میزان کربن و ناخالصی هایی که دارد به سه دسته می توان تقسیم بندی کرد:&nbsp;</p> <ul> <li>آهن خام پایه (Basic pig iron) : در کوره های قوس الکتریکی و به منظور تولید فولاد مصرف می شود.</li> <li>آهن خام ریخته گری (Foundry pig iron) : این نوع از آهن خام با نام آهن خام هماتیت نیز معرفی می شود و در کوره کوپل برای ریخته گری چدن خاکستری مصرف می شود.&nbsp;</li> <li>و آهن خام خلوص بالا (High purity pig iron): یک معادل برای آهن خام کروی (Nodular) است و برای تولید چدن نشکن (Ductile Iron) استفاده می شود.&nbsp;</li> </ul> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="pig iron.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1650954779662-pig%20iron.jpg" alt="pig iron" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - چدن خام&nbsp;</p> <p>به آهن خام در زبان انگلیسی Pig Iron گفته می شود و Pig به معنای خوک است. ممکن است سؤال پیش بیاید که چرا به شمش آهن خام این نام را نسبت داده اند؟ درگذشته و به صورت سنتی برای تولید شمش آهن خام از یک قالب با ساختار شاخه ای درون ماسه استفاده می کردند. به این صورت که یک کانال مرکزی تعبیه می شد و در دو طرف آن قالب های شمش قرار داشت. فلز مذاب وارد این کانال شده و به درون قالب های شمش سرازیر می شد. این عمل شبیه به خوکی بود که در حال تغذیه ی بچه های خود می باشد و به دلیل همین تشابه به این نوع از آهن Pig Iron گفته می شد که البته در زبان فارسی ما به آهن یا چدن خام می گوییم.</p> <p>از آنجا که در اکثر موارد شمش های آهن خام برای ذوب شدن مجدد به کار برده می شوند به همین دلیل وجود ابعاد ناصاف و همچنین مقداری ناخالصی به صورت شن در آن مشکل جدی ایجاد نمی کند.</p> <p><strong>آنچه در این <a title="مقاله" href="https://www.modiranahan.com/articleHome" target="_blank" >مقاله</a> مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li><a title="تاریخچه چدن خام" href="#history">تاریخچه چدن خام</a></li> <li><span id="history"></span><a href="#application">کاربردهای آهن خام</a></li> <li><a title="کاربردهای جدید آهن خام" href="#newapplication">کاربردهای جدید آهن خام</a></li> </ul> <h2>تاریخچه چدن خام</h2> <p>ذوب و تولید آهن کار شده (Wrought Iron) به صورت سنتی در اروپای قدیم و خاورمیانه انجام می شده است اما این کار درون بلومر و با احیای مستقیم صورت می گرفت. قبل از قرون وسطی آهن خام در اروپا تولید نمی شد. چینی ها در دوره سلسله ی ژو (Zhou) که ۲۵۶ سال قبل از میلاد به پایان <span id="application"></span>رسید آهن خام تولید می کردند. این احتمال وجود دارد که توسعه صنعت فولاد و آهن در اروپا به دلیل ارتباطاتی بوده باشد که از طریق ایران و چین و در امتداد جاده ابریشم با اروپاییان برقرار شده است.</p> <p>در گذشته تبدیل فاز آهن به مایع درون کوره یک عمل بسیار خسته کننده و سخت بوده است زیرا با فنآوری آن زمان امکان کربن زدایی آهن خام وجود نداشته است.</p> <h2>کاربردهای آهن خام</h2> <p>به طور سنتی آهن خام به آهن کارشده تبدیل می شد اما اخیرا از آن برای تولید فولاد استفاده می کنند. در این فرایند، آهن خام ذوب شده و جریان شدیدی از هوا به سمت آن هدایت میشود. این عمل باعث می شود تا ناخالصی ها مانند سیلیسیم کاملا اکسید شوند. بدین ترتیب یک محصول میانی به صورت آهن خام تصفیه شده ساخته می شود.</p> <p><span id="newapplication"></span>از آهن خام می توان برای تولید آهن خاکستری (Gray Iron) نیز استفاده کرد. این امر با ذوب مجدد آهن خام به همراه مقادیر قابل توجهی فولاد و آهن قراضه و حذف آلاینده های نامطلوب در کار افزودن عناصر آلیاژی و تنظیم میزان کربن انجام می شود. برخی از گریدهای آهن خام برای تولید چدن داکتیل مناسب هستند. این آهن های خام خلوص بالایی دارند و بسته به عیار چدن داکتیل تولید شده ممکن است عناصری مانند سیلیکون، منگنز، گوگرد و فسفر نیز در آن وجود داشته باشد.</p> <h2>کاربردهای جدید آهن خام</h2> <p>تا همین اواخر آهن خام به طور معمول مستقیما از ته کوره بلند از طریق یک فرو رفتگی به داخل محفظه های مخصوص ریخته می شد و از آنجا به صورت مایع به کارخانه فولاد سازی منتقل می گردید. در این مرحله به آهن خام، فلز داغ Hot Metal گفته می شد. از فلز داغ برای تولید فولاد استفاده می شد. در ادامه فرایند معمولا به وسیله ی یک کوره قوس الکتریکی، کروه القایی یا کوره اکسیژن اولیه&nbsp; کربن اضافی سوزانده و ترکیب آلیاژ&zwnj; کنترل می شود.</p>