فولاد چگونه ساخته می شود؟

فولاد جزء مهم‌ترین فلزات صنعتی محسوب می‌شود که ترکیبی از آهن و کربن است. در پاسخ به این سوال که فولاد چگونه ساخته می شود، باید گفت که برای تولید این محصول باید مراحل مختلفی را انجام دهیم که شامل ذوب آهن خام، حذف ناخالصی‌ها، تنظیم ترکیبات شیمیایی، ریخته‌گری و… است. این مراحل باید با دقت و دانش کافی انجام شوند تا در نهایت تولید فولاد به بهترین شکل ممکن صورت گیرد.

یکی از مزیت‌های بسیار بزرگ این محصول قابلیت بازیافت صددرصدی آن است. همچنین، این فلز تأثیرات زیست‌ محیطی کمی داشته و باعث آلودگی محیط ‌زیست نمی‌شود. علاوه‌بر این موارد در انواع صنایع کاربرد زیادی دارد و به‌ دلیل مقاومت خوب در مقابل تنش، طول عمر زیاد و هزینه پایین تولید نسبت‌ به دیگر متریال بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فولاد از چه ساخته می‌شود؟

برای این که بدانیم فولاد چگونه ساخته می شود، خوب است نگاهی به متریال سازنده و ترکیبات شیمیایی این محصول داشته باشیم. می‌توان گفت اصلی‌ترین عنصر در ترکیبات فولاد، آهن است. آهن جزء فراوان‌ترین عناصر در پوسته زمین محسوب می‌شود که تمامی آلیاژهای فولاد به‌ طور عمده از آهن و درصدی از کربن تشکیل شده‌اند. مقدار کربن نقش بسیار مهمی در ساختار مولکولی فولاد داشته و استحکام کششی و سختی آن را تعیین می‌کند.

همچنین، عناصر دیگری نظیر نیکل مولیبدن، برم، منگنز، تیتانیم، کبالت و وانادیم هم در انواع روش های تولید فولاد استفاده می‌شوند که برای تنظیم ویژگی‌های مکانیکی یا فیزیکی این محصول کارایی دارند؛ به‌ عنوان مثال یکی از آلیاژهای بسیار پرکاربرد فولاد، فولاد ضدزنگ است. در پروسه تولید فولاد ضد زنگ از درصد مشخصی کروم استفاده می‌شود تا مقاومت آن را در مقابل خوردگی در صنایع مختلف بالا ببرد.

جهت اطلاع از قیمت میلگرد Mo40 کلیک کنید.

 روش های تولید فولاد

برای این که بدانیم فولاد چگونه ساخته می شود، لازم است تا روش‌های تولید فولاد را بدانیم. این روش‌ها متنوع هستند و با توجه به شرکت موردنظر یا هدف نهایی تعیین می‌شوند. در ادامه با انواع روش تولید فولاد آشنا خواهیم شد:

روش کوره باز

یکی از ابتدایی‌ترین و قدیمی‌ترین روش های تولید فولاد استفاده از کوره باز است. در این روش آهن خام در معرض شعله‌های باز قرار می‌گیرد تا ناخالصی‌ها از آن جدا شوند. این روش جزو راه‌های پرکاربرد قدیمی محسوب می‌شد، اما به‌واسطه مصرف زیاد انرژی و همچنین سرعت پایین، امروزه تقریباً منسوخ شده و روش‌های جدیدتری روی کار آمدند.

 روش بسمر

روش بسمر در سال ۱۸۵۶ معرفی شد که می‌توان آن را به عنوان گامی برای تحول بزرگ در روش های تولید فولاد شناخت. در این روش آهن خام به یک مبدل منتقل شده که با دمیدن هوا از پایین، اکسیژن وارد شده و باعث سوزاندن ناخالصی‌ها می‌شود. این روش نسبت‌ به روش کوره باز پیشرفته‌تر است و توانایی تولید حجم بیشتری فولاد را در مدت زمان کمتری فراهم می‌کند.

روش کوره اکسیژن قلیایی (BOF)

می‌توان گفت پرکاربردترین روش تولید فولاد، روش BOF است که امروزه حدود ۷۰ درصد از فولاد جهان را با این روش می‌سازند. نحوه ساخت فولاد در این روش بدین صورت است که اکسیژن خالص به داخل محفظه فولاد مذاب دمیده شده که ضمن افزایش سرعت، دقت بالایی هم در کنترل ترکیبات شیمیایی دارد. به کمک این روش می‌توان چیزی حدود ۱۵۰ تا ۲۰۰۰ فولاد را در ۴۵ دقیقه تولید کرد که انواع فولادهای ضد زنگ و ورق‌های استیل در صنایع خودروسازی را بیشتر با BOF آماده می‌کنند.

 کوره قوس الکتریکی (EAF)

همان‌طور که گفتیم، برای این که بدانیم فولاد چگونه ساخته می شود، لازم است با روش‌های مختلف تولید آن آشنا شویم. یکی از این روش‌ها، کوره قوس الکتریکی نامیده می‌شود که جزو روش‌های مدرن و پرکاربرد به حساب می‌آید. نحوه عملکرد آن‌هم بدین صورت است که جریان الکتریکی قوی از طریق الکترودهای گرافیکی به مواد اولیه که معمولاً ضایعات فولادی و آهن اسفنجی هستند منتقل می‌شد. این روش نسبت‌ به دیگر روش‌ها سرعت بالایی در تولید دارد و همچنین در مواد اولیه می‌توان انعطاف‌پذیری به خرج داد. علاوه‌بر این، استفاده از روش کوره قوس الکتریکی باعث کم شدن آلاینده‌های زیست‌ محیطی نیز می‌شود.

 روش کوره وکیوم اکسیژن (VOD)

از دیگر روش های تولید فولاد می‌توان به استفاده از کوره VOD  (Vacuum Oxygen Decarburization)  اشاره داشت که برای تولید فولادهای باکیفیت همچون ضدزنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش فولاد مذاب را داخل یک محیط خلأ تحت فرآیند حذف کربن اضافی و دیگر ناخالصی‌ها قرار می‌دهند که دقت بالایی در کنترل ترکیبات شیمیایی دارد. این روش تولید فولاد در صنایع حساس مثل خودروسازی، تجهیزات پزشکی و هوافضا اهمیت بسیار بالایی دارد و به‌ طور ویژه می‌توان ترکیبات را کنترل کرد.

همچنین بخوانید: برش میلگرد

مراحل ساخت فولاد

در پاسخ به این سوال که فولاد چگونه ساخته می شود، خوب است نگاهی به مراحل ساخت فولاد نیز داشته باشیم. روش های تولید فولاد مختلف هستند که هر کدام از این مراحل کیفیت نهایی محصول را تضمین می‌کنند. ما در مجموعه فولاد شمس، شعار تعهد-کیفیت، راه ماست را الگوی خود قرار داده و برای پایبند بودن به این شعار از بهترین متریال استفاده می‌کنیم و تمامی مراحل را با دقت بسیار بالا و طبق استانداردهای جهانی پیش می‌بریم. مراحل کلی برای ساخت فولاد به شرح زیرند:

 ذوب و ریخته گری

در این مرحله آهن خام یا قراضه‌های فولاد در کوره‌های قوس الکتریکی یا کوره‌های اکسیژنی قلیایی ذوب می‌شوند.

حذف کربن و تنظیم ترکیبات

در گام دوم کربن موجود در فولاد کنترل شده و عناصر آلیاژی هم در این مرحله به مواد اضافه می‌شوند.

 ریخته‌گری و شکل‌دهی

در این مرحله فولاد مذاب به شکل نیم تمام مانند تختال (اسلب)، بیلت و بلوم در می‌آید.

 شکل‌دهی اولیه،  نورد گرم

در این گام تغییر شکل اولیه فولاد را به‌واسطه کاهش ضخامت داریم که در دمای بالا انجام می‌شود.

 نورد سرد

برای افزایش دقت و کیفیت سطحی در برخی از موارد نورد سرد انجام‌شده که باعث افزایش سختی، بهبود مقاومت و ایجاد ظاهر صاف‌تر در فولاد خواهد شد.

 عملیات حرارتی و رسوب زدایی

این گام به‌ منظور حذف رسوبات سطحی و بهبود مقاومت در مقابل خوردگی اجرا می‌شود.

 برش و آماده‌سازی نهایی

و در نهایت، فولاد تولید شده بر اساس نیاز مشتریان و استانداردهای تعیین‌شده برش داده می‌شود.

 پوشش دهی و تکمیل نهایی

در مرحله آخر از نحوه ساخت فولاد، به‌ منظور بهبود مقاومت و زیبایی ظاهری، محصول تحت عملیات پوشش‌دهی مثل گالوانیزه یا رنگ‌آمیزی یا قلع اندود قرار می‌گیرد.

جهت اطلاع از قیمت و خرید میلگرد 70Cr2 کلیک کنید.

نکات مهم در ساخت فولاد

در نهایت، برای این که به طور کامل بدانیم فولاد چگونه ساخته می شود، باید به نکات مهم هنگام ساخت آن‌ هم توجه داشته باشیم. یکی از نکات ضروری استفاده از متریال باکیفیت و استانداردهای بالا است. این متریال تأثیر مستقیمی بر نحوه ساخت فولاد و کیفیت محصول نهایی می‌گذارند.

طراحی قالب دقیق نکته مهم دیگری است، چرا که قالب‌ریزی باید بر اساس ابعاد و مشخصات قطعه انجام شود. در زمان ساخت و سپری کردن گام‌های تولید، کنترل دما و زمان اهمیت بسیار بالایی دارد. از دیگر نکات مهم می‌توان به حذف هوا از قالب‌ها و همچنین خنک کاری استاندارد اشاره داشت که باعث بالا رفتن کیفیت محصول می‌شود.

جمع بندی

در این مقاله با فرآیند ساخت فولاد آشنا شدیم و دیدیم که فولاد چگونه ساخته می شود و چگونه در اختیار خریداران قرار می‌گیرد. از ذوب مواد اولیه گرفته تا حذف ناخالصی‌ها، تنظیم دقیق ترکیب شیمیایی و نهایتاً شکل‌دهی نهایی، هر مرحله نقش مهمی در کیفیت و ویژگی‌های نهایی فولاد دارد. روش‌های تولید نیز بسته به نوع کاربرد و نیاز مصرف‌کننده، می‌توانند متفاوت باشند. به‌طور کلی، ساخت فولاد ترکیبی از علم، فناوری و مهندسی است که نتیجه آن تولید یکی از پرکاربردترین و استراتژیک‌ترین مصالح جهان امروز است.

جهت خرید میلگرد ST52 و دیدن قیمت، روی آن کلیک کنید.

سوالات متداول

• فولاد چه تفاوتی با آهن دارد؟

فولاد آلیاژی از آهن است که با اضافه شدن کربن یا دیگر عناصر، استحکام و انعطاف‌پذیری آن تغییر می‌کند.

• چه عناصری به فولاد اضافه می‌شوند و چه تأثیری بر آن دارند؟

عناصر اضافه‌شده به فولاد می‌توانند کربن برای افزایش استحکام، کروم برای مقاومت در برابر خوردگی نیکل برای بهبود سختی و انعطاف و مولیبدن برای افزایش مقاومت در برابر حرارت باشند.

• چه عواملی در کیفیت فولاد تأثیر دارد؟

از جمله عوامل مؤثر در کیفیت تولید فولاد می‌توان به ترکیب شیمیایی، روش‌های تولید، کنترل ناخالصی‌ها، دمای فرایند و نحوه خنک‌سازی اشاره داشت.