امروزه یکی از رایج‌ترین فلزات مورد استفاده در صنعت جهان، فولاد است. علاوه‌ بر استحکام بسیار بالا، فوق‌العاده کاربردی بوده و دارای قیمت بسیار مناسب و ارزانی می‌باشد. محصولاتی‌که به واسطه فولاد تولید می‌شوند، بسیار زیاد هستند که از جمله آن‌ها می‌توان به اتومبیل‌ها، خطوط نفت و گاز، پل‌ها، راه‌آهن، مترو، آسمان‌خراش‌ها و … اشاره کرد.
فولاد در کنار سیمان، با تولید سالانه چیزی حدود 750 میلیون تُن در جهان، دومین کالایی است که به صورت انبوه تولید می‌شود. فولاد، کاملاً قابل بازیافت است و برای تولید آن، به انرژی نسبتاً پایینی نیاز است.
انسان ها در حدود 2000 هزارسال قبل از میلاد مسیح و در جنوب مرکزی آسیا و یا غرب آن شروع به تولید آهن کردند.مورخان این دوره را عصر آهن نامیدند چون بشر آهن را جایگزین برنز و نقره برای تولید صلاح و ابزار کرد.
به طور کلی فولاد از سه ماده اصلی- سنگ آهک ، کک و سنگ آهن ساخته می شود و یک سری فرایندها را برای تکمیل مسیر از سنگ به پروژه انجام می دهد.

جهت اطلاع از قیمت تیرآهن و قیمت میلگرد کلیک کنید.

فولاد چگونه ساخته میشود و مواد تشکیل دهنده آن چیست؟

فولاد، آلیاژی از آهن و کربن است که می‌تواند حاوی مقادیر کمی سیلیکون، فسفر، گوگرد و اکسیژن باشد. محتوای کربن فولاد بین 0.08 تا 1.5 درصد بوده که این مقدار از کربن، باعث می‌شود فولاد از آهنِ ساخته، سخت‌تر باشد اما به شکنندگی چُدن نباشد.
اگرچه تمام فولادها از آهن و کربن ساخته شده‌اند، اما انواع مختلف فولاد حاوی درصدهای متفاوتی از هر عنصر است. فولاد همچنین می تواند شامل عناصر دیگری مانند: نیکل، مولیبدن، منگنز، تیتانیوم، بور، کبالت یا وانادیم باشد. افزودن عناصر مختلف به “دستورالعمل” برای تولید فولاد آلیاژی بر خواص آن تأثیر می‌گذارد.
فولاد دارای تعادل منحصر به فرد از سختی، انعطاف پذیری و استحکام کششی است. فولاد با دوام تر است و لبه ای تیزتر از آهن نوردی دارد. در عین حال، در برابر شوک و تنش مقاوم تر از چدن شکننده است.

جهت اطلاع از قیمت نبشی کلیک کنید.

نحوه تولید فولاد چگونه است ؟

برای ساخت فولاد، سنگ آهن را در کوره‌های مخصوصی گرم‌ می‌کنند تا ناخالصی‌های آن حذف شود و سپس، کربن را اضافه می‌کنند. امروزه، فولاد به یکی از دو روش زیر ساخته می‌شود:

کوره ذوب آهن :

کوره ذوب آهن اختراع فردی انگلیسی به نام هنری بسرم است. او موفق شد، شیوه‌ای نوین را برای ساخت فولاد به کمک هوادهی هوا از طریق آهن مذاب به جهت اکسیداسیون مواد و همینطور جداسازی هرگونه ناخالصی طراحی کند.
کوره های ذوب آهن عمدتا مواد خام (سنگ آهن، آهک و کک) را با استفاده از برخی فولادهای قراضه برای تولید فولاد استفاده می کنند، در حالی که کوره های قوس الکتریکی عمدتا از ضایعات فولاد استفاده می کنند.
شکل کوره ذوب آهن های امروزه استوانه های فولادی بلند هستند. روکش این استوانه ها با آجر هایی که نسبت به حرارت مقاومت هستند می باشد.همانطور که قبلا گفتیم مواد اولیه که در این روش استفاده می شود از بالای کوره وارد می شود و هر چه به قسمت پایینی کوره می رسد حرارت بیشتری می گیرد. دمای پایین کوره بیش از 3000 درجه فارنهایت می باشد.
در اقدام بعدی، سرباره‌های مذاب بر روی فولاد مذاب به حالت شناور در آمده که در این صورت می‌توان از راه حفره‌ای، سرباره آن را تخلیه نمود. در نهایت نیز فولاد مذاب از انتهای کوره خارج می‌شود.

کوره قوس الکتریکی(EAF) :

از این کوره جهت ساخت فولادهای با کیفیت بسیار بالا استفاده می‌گردد. برعکس کوره‌های دیگر، در کوره قوس الکتریکی اصلا از فلز داغ استفاده نمی‌شود. در اینجا از محصولات بازیافتی، ضایعات فولاد را مورد استفاده قرار می‌دهند. این ضایعات از قسمت بالای کوره وارد شده و زمانی که کوره کاملا پر شود، دریچه آن بسته و روی کوره پوشیده می‌شود.
در این روش با جرثقیل قراضه های فولادی به این کوره ها وارد می شود.و قتی ظرفیت کوره پر شددر آن بسته می شود و روی آن پوشانیده می شود.برای ذوب کردن قراضه های فولاد الکترود هایی داخل در این نوع کوره قرار داده شده که وارد کوره می شد که فرآیند ذوب را انجام می دهد.
همانطور که قراضه ذوب می شود، فلزات دیگری که به عنوان آلیاژ فولاد شناخته می شوند به فولاد اضافه می شوند تا ترکیب شیمیایی مورد نظر را به دست آورند. اکسیژن برای خالص سازی فولاد به کوره تزریق می شود. آهک و فلوراسپار برای ذوب شدن همراه ناخالصی ها و تشکیل سرباره، اضافه می‌شوند.
گستره وسیعی از فولادهای باکیفیت در کوره قوس الکتریکی ساخته می‌شود که همراه با ترکیب فلزات دیگر جهت ساخت آلیاژهای فولادی می‌باشد.

ساخت فولاد ضدزنگ نیز در این کوره‌ها انجام می‌شود که از فلز کروم و نیکل برخوردار است. همچنین از دیگر فلزاتی که در این کوره‌ها ساخته می‌شود، می‌توان به فولادهای استفاده شده در هوا وفضا، مهندسی و صنعت زره‌سازی اشاره کرد.

کاربرد فولاد تولید شده در صنعت

صنایعی مانند خودروسازی، کشتی سازی، هوا و فضا، پتروشیمی و … که فعالیت همه به فولاد گره خورده است. با توجه به کاربرد های متفاوت و تنوع فولاد ها انتخاب فولاد مورد نظر مستلزم شناخت آلیاژ ها و ترکیبات آن هاست. فولاد هایی نظر 1.2080 که در خانواده فولاد های سرد کار است ترکیبی متفاوت با فولاد فنر 1.7701 دارد. فولاد های کم آلیاژ نظیر فولاد Ck45 و فولاد Mo40 در صنایع ساختمانی مورد استفاده قرار میگیرد و هرچه آلیاژ ها افزایش پیدا میکند کاربرد ها متفاوت میشود.

چند نوع فولاد در ایران تولید می‌شود؟

چهار گروه اصلی از آلیاژهای فولادی در ایران تولید می شود که عبارت است از :

فولاد کربنی: فولادهای ملایم، متوسط و با کربن بالا عمدتاً از نظر سختی و شکل پذیری متفاوت هستند. فولادهای ملایم یا کم کربن در مقایسه با سایر فولادها انعطاف پذیری بیشتر و سختی کمتری دارند. از طرف دیگر فولادهای پر کربن سخت‌تر هستند. با این حال، فولادهای با کربن بالا معمولا شکل پذیری کمتری دارد.
ابزار فولادی: فولاد با کربن بالا و ترکیب شده با عناصری مانند تنگستن، وانادیوم یا مولیبدن را حرارت می‌دهند تا سختی فولاد بالاتر برود. از این ترکیبات برای ساخت ابزارهای فولادی استفاده می‌کنند.
فولاد آلیاژی: این نوع فولاد معمولا با استفاده از عناصری که خواص فوق‌العاده دارند (و معمولا در ترکیبات استفاده نمی‌شوند) ساخته می‌شوند. واقعیت این است که همه فولادها آلیاژی هستند و بسیاری از آنها عنصر اضافی دارند. با این حال، فولادهای آلیاژی، فولادهای غیر معمولی هستند که برای یک کاربرد خاص ساخته شده‌اند.
فولاد ضد زنگ: این فولادها با آلیاژ کروم ترکیب می‌شوند این ترکیب به آن‌ها کمک می‌کند مقاومت بالاتری در برابر زنگ‌زدگی پیدا کنند.