جستجو در تالارهای گفتگو

فرایند فولادسازی به معنای ساده یعنی تصفیه مذاب آهن و اضافه کردن عناصر آلیاژی برای ایجاد خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی مناسب در فولاد یه مجتمع فولادسازی یکپارچه بخش های مختلفی رو داره که واحدهای اصلی رو به این ترتیب می تونیم نام ببریم : 1) واحد تولید مواد اولیه (سینترینگ، گُندله سازی، کک سازی) در این واحدها عملا مواد اولیه برای تزریق به کوره های آهن سازی، آماده سازی و یا تولید می شوند. 2) آهن سازی : روش های مختلفی برای تولید آهن وجود داره که به سه دسته کلی روش سنتی (کوره بلند)، روش احیای مستقیم و روش احیا/ذوب تقسیم می شن. این روش ها چه تفاوتی با هم دارن؟ خیلی ساده تفاوتشون رو می تونیم بر اساس نوع ماده احیا کننده و شکل اونها طبقه بندی کنیم. شارژ اصلی کوره های آهن سازی می دونیم که سنگ آهن هست. سنگ آهن مشابه بسیاری از سنگ های معدنی حاوی اکسیدهای عناصر مختلف هست به طبع سنگ آهن در وهله اول حاوی غلظت بالایی از اکسیدهای آهن با ظرفیت های مختلف هست یعنی هماتیت، مگنتیت و ووستیت به علاوه اکسید عناصر دیگر هم به همراه اکسیدهای آهن وجود دارن این اکسیدها تا غلظت معینی در مرحله آهن سازی باید حذف بشن، به عبارتی تصفیه بشن این تصفیه کردن همون عملیات اکسیداسیون و احیاست در واقع کاری که در کوره های آهن سازی انجام می شه واکنش های احیایی حاصل از گازهای احیا کننده با اکسیدهای موجود در سنگ آهن هست. اگر برگردیم به تقسیم بندی روش های آهن سازی، گفته شد که یکی از مهمترین پارامترهای متغییر در این روش ها، تغییر در ماده احیا کننده است. یعنی در روش کوره بلند از کک برای تولید گاز احیا کننده CO استفاده می شه و در روش احیای مستقیم از گاز طبیعی این موضوع رو تا اینجا داشته باشیم، بریم سراغ بخش فولادسازی 3) فولادسازی: چرا اساسا باید مذاب آهن رو به فولاد تبدیل کنیم؟ مهمترین دلیلش حضور درصد بالایی از کربن تو مذاب آهن هست. با افزایش درصد کربن، چقرمگی فولاد می ره بالا، یعنی انعطاف پذیریش کم می شه این کاهش انعطاف پذیری باعث می شه تا گاهی اوقات حتی فولاد با یک ضربه بشکنه ! پس تو مرحله فولادسازی، درصد کربن در کوره تنظیم می شه، همچنین درصد سایر عناصر در واقع با تزریق کربن و اکسیژن به کوره و واکنش های احیا و اکسیداسیون، درصد این عناصر مطابق با فولاد درخواستی با ترکیب شیمیایی معلوم در هنگام بارریزی تنظیم می شه. تو مرحله بعد آلیاژ سازی فولاد رو داریم 4) متالورژی یا فولادسازی ثانویه کاری که تو این مرحله انجام می شه اضافه کردن یه سری عناصر آلیاژیه چرا این عناصر رو تو همون مرحله قبل اضافه نمی کنن؟ چون در هنگام تزریق اکسیژن و کربن، این عناصر واکنش می دن و عملا از فاز مذاب فولاد خارج می شن چرا می گن فولادسازی ثانویه ؟ چون یه مرحله فولادسازی پیش از این انجام شده در عمل در این مرحله کاری که انجام می شه، رسوندن فولاد به ترکیب مورد نظر برای گرفتن خواص مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی مورد نظر هست. 5) ریخته گری تو این مرحله مذاب از پاتیل های نگهدارنده در مرحله متالورژی ثانویه، مستقیما قالب ریزی می شن و یا به مرحله ریخته گری پیوسته فرستاده می شن. خب ! این آشنایی خیلی مختصر از جریان فولادسازی بود و به این دلیل بیان شد که فرایند اصلی رو بشناسیم. قطعا توضیحات بیشتر رو در مورد فولادسازی در فاصله همین تاپیک می دم. اما هدف از این تاپیک ترمودینامیک یکی از دروس مشترک بین تمامی رشته هاست و البته یکی از دروس پایه بسیاری از ما می دونیم، آنتالپی و آنتروپی و انرژی آزاد چیه. می دونیم اکتیویته و پتانسیل شیمیایی یعنی چی. می دونیم نمودار ریچاردسون به چه دردی می خوره. محلول ها رو می شناسیم و روابطشون رو می دونیم و بعضا مثل آب خوردن می تونیم انرژی آزاد mix رو حساب کنیم. اما زمانی که ارتباط این موارد مطرحه، بعضا به مشکل می خوریم. هدف از این تاپیک بررسی کاربردی علم ترمودینامیک هست، البته در سطح همون تعاریف و پارامترهایی که می دونیم. این کار رو می تونیم تو زمینه فولادسازی انجام بدیم برای اینکه نتیجه عملی این کار رو داشته باشیم. تمام اطلاعات اولیه شامل واکنش ها و انرژی آزاد، نمودارهای دو فازی و سه فازی و ... در مورد فولاد سازی رو هر جا لازم شد، من میذارم. بعضا در جاهای مورد نیاز مقادیر محاسبه شده توسط نرم افزار FactSage رو هم قرار می دم. در مورد FactSage هم در صورت نیاز توضیحات بیشتر رو می ذارم، اما همگی می دونیم که نرم افزار محاسبات ترمودینامیک هست. سوال رو اینطور مطرح کنیم که : مواد اولیه با ترکیب شیمیایی مشخص و وزن معلوم داریم فولاد ایکس با ترکیب شیمیایی معلوم رو می خوایم برای راحتی کار کوره رو از نوع قوس الکتریکی انتخاب می کنیم و شارژ کوره رو قراضه فولاد. تو پست بعدی در مورد ترکیب شیمیایی دقیق مواد اولیه و فولاد مورد نظر به همراه واکنش ها فولاد سازی توضیح می دم. همچنین یه مختصری از کوره قوس الکتریکی و روش کارش. ممنون می شم اگر شما هم از هر رشته ای که با ترمودینامیک آشنا هستید، در این تاپیک حاضر بشید و اطلاعاتتون رو در اختیار دیگران قرار بدید و کمک کنید به پیشبرد محاسبات

در عکس های زیر کلیه مراحل استخراج آهن از سنگ معدن - فولاد سازی و مراحل ساخت قطعات فولادی را به صورت شماتیک نشان می دهد. اگر عکس ها را مشاهده نمی کنید به خاطر اینه که سرعت اینترنتان پایین است . لذا می توانید از طریق لینک های زیر عکس ها را دانلود نمایید. عکس شماره (1)[/url] عکس شماره (2) منبع

فولاد سازی درکوره زیمنس مارتین تاریخچه کوره زیمنس مارتین طرح اصلی این کورها توسط دانشمندانی از قبیل امیل و پی یر مارتین فرانسوی در سالهای 1840تا 1865 اراعه شد . این دانشمندان وقتی با فرضیه زیمنس در سال 1856 مبنی بر استفاده از گرمای گازهای خروجی برای گرم کردن سوخت و هوا اشنا شدند توانستند در کارهای خود به موفقیت هایی چشم گیری دست یابند . که از ان به بعد این کورها به نام کوره زیمنس مارتین شهرت یافت . طرز کار کوره زیمنس مارتین حرارت لازم برای ذوب شارژ در کوره زیمنس مارتین توسط گاز و یا سوخت های جامد نظیر ذغال سنگ و یا مایع تامین میشود . سوخت در دو محفظه احتراق که در دوطرف کوره زیمنس مارتین قرار دارند محترق شده و از طریق مشعل هایی به کوره زیمنس مارتین وارد می گردد . دو مشعل قرار گرفته در دو طرف کوره زیمنس مارتین با یکدیگر عمل نکرده بلکه یکی برای حدود 15 تا 20 دقیقه کار کرده وسپس با متوقف شدن ان دیگری برای همین مدت کار می نماید واین عمل به تناوب تکرار می گردد . برای رسیدن به درجات حرارتی بالا در کوره زیمنس مارتین هوای لازم برای احتراق قبلا توسط عبور از رژنراتور گرم میشوند . این قسمت از کوره زیمنس مارتین متشکل از محفظه هایی است شبیه لانه زنبور که توسط اجرهای دیر گداز پوشش داده شده وحرارت حاصل گازهای خروجی از کوره زیمنس مارتین گرمای لازم در این گونه محفظه ها را تولید نموده واجرهای دیر گداز را گداخته می نماید . بدین ترتیب می توان درجه حرارت مذاب را تا 80 الا 100 درجه ، بالای نقطه ذوب افزایش داد . اجرهای نسوز مورد استفاده در کوره زیمنس مارتین انواع مختلفی از سنگهای نسوز برای اجر چینی کوره زیمنس مارتین مورد استفاده قرار می گیرند . اجرهای نسوز را می توان با توجه به خواص شیمیایی انها تقسیم بندی کرد : نسوزهای اسیدی یعنی آجرهایی که صرفا خواص اسیدی دارند مانند آ جرهای سیلیسی ، کوارتزیت و غیره . نسوزهای بازی مانند سنگهای منیزیتی ، آجرهای منیزیتی ، کرمیتی با مقدار زیاد دولمیت و غیره . نسوزهای خنثی مانند آجرهای شاموتی ، آجرهای کرمیتی و گرد شاموت . کوره زیمنس مارتین را نیز با توجه به نوع نسوز مورد استفاده تقسیم بندی ونام گزاری می کنند . بر این اساس کوره زیمنس مارتین به دو نوع کوره زیمنس مارتین اسیدی و بازی تقسیم بندی میشوند . فرایند کوره زیمنس مارتین اسیدی تنها برای تولید فولادها با کیفیت بسیار بالا مناسب است. بنابراین هزینه ی تولیدی فولاد در کوره زیمنس مارتین بالاتر از کوره زیمنس مارتین بازی است . علت افزایش هزینه ها نسبت به کوره زیمنس مارتین بازی این است که مواد اولیه باید فسفر وگوگرد بسیار کمتری داشته باشند ، چون در کوره زیمنس مارتین اسیدی نمی توان عملیات فسفر زدایی و گوگرد زدایی را انجام داد . این در حالی است که در کوره زیمنس مارتین با جداره ی با زی می توان به راحتی عملیات فسفر زدایی وگوگرد زدایی را انجام داد . شارژ مورد استفاده در کوره زیمنس مارتین اسیدی می بایست از چدن خام با درجه مرغوبیت بسیار بالا که 0.015 تا 0.02 درصد فسفر و 0.01 تا 0.025 درصد گوگرد دارنداستفاده می شود . مواد شارژ کوره زیمنس مارتین 1.آهک : اهک هم در کوره زیمنس مارتین اسیدی وهم در کوره زیمنس مارتین بازی به عنوان گداز اور مورد استفاده میشود . ترکیبات مضر ان عبارتند:سیلیس و گوگرد. سیلیس مقدار آهک پخته را تقلیل می دهد ودر نتیجه مقدار سرباره را افزایش می یابد . گوگرد عنصر نا مطلوبی در فولادها است بنابراین نباید سنگهای اهکی که بیشتر از 0.08 – 0.05 درصد گوگرد دارند ، داخل کوره زیمنس مارتین ریخت . سنگهای اهک ماده ی مناسبی برای جوشش مذاب محسوب می شوند زیرا در اثر حرارت تجزیه شده وگاز دی اکسید کربن از انها متصاعد میشود . این غلیان اهک شرایط انتقال گرما را در داخل کوره زیمنس مارتین بهتر کرده ونیز به عمل تصویه ، توسط اکسیژن دی اکسید کربن کمک می کند . 2.کلسیم فلورید ( فلوئورین ) : این گداز اور دارای 90 تا 95 درصد 2CaF و 3 تا 9 درصد سیلیس است.از این گدازاور برای سیال کردن سرباره های خیلی غلیظ استفاده میکنند . این گداز اور خاصیت گوگرد زدایی دارد . تجربیات نشان داده که این گداز اور اثر تخریبی روی جداره ی سیلیسی دارد . 3. بوکسیت ها : به طور وسیع در کوره زیمنس مارتین بازی برای کنترل سیالیت سرباره مورد استفاده قرار می گیرد . اثر سیال کنندگی ان به افزایش غلظت آلو مینا در سرباره بستگی دارد ولی شدت اثر انها به مراتب کمتر از فلدسپار است. 4.آجرهای شکسته ی شاموتی : این ماده به سرباره ی کوره زیمنس مارتین اسیدی اضافه میشود تا سیالیت سرباره را افزایش دهد . 5. سنگ اهن : این ماده برای سوزاندن ناخالصی ها وبرای کمک به انحلال اهک به کوره زیمنس مارتین اضافه می شود . در ضمن سیلیس نبا ید از یک حد مجازی در سنگ های اهن فراتر رود چراکه منجر به افزایش مصرف اهک می شود. 6. قراضه فولاد : قراضه هایی که به بار کوره زیمنس مارتین اضافه می شوند نباید به ماسه ، گوگرد ، سرب ، روی ، قلع و غیره الوده باشند . قراضه هایی که با قلع نازک و روی ، رو کشی شده است ، از پست ترین نوع قراضه است . روی همراه قراضه به هنگام ذوب به صورت بخار اکسید روی متصاعد شده و بر جداره کوره زیمنس مارتین ، ژنراتورها ، لوله های ، مشعل ، دیگ های بخار نشسته و انها را خراب می کند . وقتی سرب وارد کوره زیمنس مارتین بشود به علت پایین بودن نقطه ذوب فورا ذوب شده و به علت سنگینی به قسمت تحتانی مذاب جاری و در انجا به داخل سوراخ های باریک آجرها نفوذ کرده و موجبات خرابی سینه کوره زیمنس مارتین را فراهم می اورد .گدشته از ان که سرب ممکن است سبب شکسته گی سینه کوره زیمنس مارتین و جاری شدن مذاب بشود . قراضه سبک وزن ، تراشه های سبک فولادی و سرقیچیهای ورق را در بر می گیرد . اگر مقدار قراضه سبک وزن در بار کوره زیمنس مارتین زیادتر شود در این صورت زمان باردهی افزایش یافته و در نتیجه بهره وری کوره زیمنس مارتین کاهش می یابد . اما این عیب را می توان با پرس کردن قراضه در ماشین های پرس بر طرف کرده و شرایط باردهی را بهتر کرد . تراشه هایی که در کوره زیمنس مارتین مورد استفاده قرار می گیرند باید تازه بوده و اکسید نشده باشند (در غیر این صورت حمام مذاب بیش از حد لزوم اکسید شده و گازهای فراوانی در ان تجمع پیدا می کنند ). قراضه ها را باید به دقت درجه بندی کرد .بدین علت قراضه های گوگرد دار را باید به دقت از سایر قراضه ها جدا کرد زیرا در ساختن فولادهای عالی این نوع قراضه ها بسیار نا مناسب هستند . 7. چدن خام : قسمت مهمی از بار کوره زیمنس مارتین را چدن خام تشکیل میدهد . در کارخانه های فولاد سازی که فاقد کوره بلند هستند .چدن خام به صورت شمشهای جامد در کوره شارژ می شوند و در هر صورت از لحاظ اقتصادی برخی اوقات به صلاح است که شمشهای منجمد را قبل از ریختن به درون کوره زیمنس مارتین در یک کوره کوپل ذوب کنند .