تقنيةتكنولوجيافلك وعلوممال و أعمال

الحديد والصلب كيف يتم تصنيعه

الحديد والصلب Iron and steel كيف يصنع

الحديد والصلب كيف يتم تصنيعه

الحديد والصلب : كان معدن الحديد من أول المعادن التي عرفها الإنسان ، لأنه يتساقط بصورة نقية من السماء في شكل نيازك .

وعلى أية حال ، فقد ظل الإنسان حتى حوالي سنة 1300 قبل الميلاد لا يعلم كيف يستخرج الحديد من خاماته .

ويوجد الحديد في تركيبات فلزية في أنحاء كثيرة من العالم ، فهو يكون حوالي 5% من مركبات القشرة الأرضية ، وهو كذلك عنصر ضروري للحياة ، فكل الخلايا الحية تحتوي عليه ، وبدونه فإن هذه الخلايا تموت لا محالة .

وكثير من العلماء يعتقدون أن مركز الرض يتكون عموماً من حديد نقي في حالة سائلة ، و الحديد النقي ليّن جداً ، ولهذا السبب فإن عناصر أخرى تضاف إليه أو تمزج به عند صهره ، وذلك لتكوين سبائك على درجة من الصلابة بحيث يمكن استخدامها في تصنيع الأدوات المختلفة .

انظر إلى مقالة : السبائك المعدنية التي يستخدمها الإنسان

الحديد والصلب

الحديد والصلب

هو عبارة عن سبيكة من الحديد مضاف إليها الكربون ، وفي أغلب الأحيان كميات صغيرة من معادن أخرى .

والصلب يتكون عادة من 99% من الحديد ، ولكن في بعض أنواع الصلب فإن نسبة الحديد تقل عن ذلك كثيراً مثل الصلب غير القابل للصدأ Stainless Steel .

وكذلك بعض الأدوات المصنوعة من الصلب .

من خام الحديد الى تماسيح الحديد

تماسيح الحديد

أول خطوة في عملية تنقية خام الحديد هو الفرن العالي ، وهو مبنى عالي يمكن أن يصل الى 20 طابقاً وعرضه حوالي عشرة أمتار ، وله غلاف خارجي من الصلب مبطن بطوب حراري ، وهو طوب من نوع خاص يستطيع مقاومة درجات الحرارة العالية .

وهناك ممرات مائلة تصل الى فتحة توجد بأعلى الفرن ، حيث تتحرك عربات صغيرة على الممرات صاعدة هابطة .

وهذه العربات تغذي الفرن بصفة مستمرة بخليط من خام الحديد و فحم الكوك و الحجر الجيري .

درجة الحرارة في الفرن تصهر الحديد فيتساقط الى أسفل الفرن حيث يتم تجميعه ، وكل عدد معين من الساعات يتم سحب الحديد المنصهر من قاع الفرن .

وهذا الحديد يعرف بتماسيح الحديد نظراً لأنه يشبه التماسبح ( في أوروبا يطلقون عليه خنازير الحديد لأن القوالب المستعملة تشبه الخنازير ) .

وعندما يراد تشكيله فإنه يصب مباشرة في قوالب تسمى ( الخنازير ) ومن الممكن لفرن عالي واحد يعمل على الدوام أن ينتج حوالي ألفين طن من تماسيح الحديد في اليوم .

والطن الواحد من خام الحديد المضاف إليه كميات مختلفة من فحم الكوك والحجر الجيري ينتج منه حوالي ألف رطل من تماسيح الحديد و 800 رطل من الجلخ ، وأكثر من 3 أطنان من الغازات .

من تماسيح الحديد الى الصلب

من تماسيح الحديد الى الصلب

يمكن تحويل تماسيح الحديد الى صلب وذلك بواسطة إما محوّل أوكسجيني وإما فرن الحجرة المكشوفة وإما الفرن الكهربائي .

والمحلول الأوكسجيني عبارة عن فرن من الصلب على شكل كمثرى ومبطن من الداخل بطوب حراري ، ويتم تثبيته بحيث يمكن إمالته لصب ما بداخله تماماً ككوب من الماء .

ويحمل المعدن ( الخردة ) وكذلك الحديد المنصهر في المحول ويمرر تيار من الأوكسجين النقي تحت ضغط عالي على سطح المعدن .

ووجود لهب ساطع يعني أن الكربون الموجود داخل الحديد يحترق ، وأن الحديد يتحول بذلك الى صلب ، ويضاف الجير أثناء ذلك حتى يساعد على التخلص من الشوائب .

وتحتاج هذه العملية الى حوالي 45 دقيقة ، من لحطة تحميل الحديد في المحول حتى صب الصلب منه .

والصلب الناتج يحتوي على حوالي 1% فقط كربون ، مقارناً بحوالي 4% في تماسيح الحديد .

فرن الحجرة المكشوفة فرن ضخم ، على شكل طبق من الداخل ، يمكن أن يوضع به 500 طن من المعدن .

ويستعمل الزيت والغاز كوقود ، ولا يقابل اللهب هنا تماسيح الحدي إطلاقاً . ولكن الحرارة الناتجة من احتراق الغاز تعكس على المعدن حارقة للشوائب التي تنفذ للخارج خلال فتحات الغاز .

ولما كانت هذه العملية تحتاج الى حوالي 8 ساعات ، فإن العينات المنصهرة تسحب الى الخارج من وقت إلى آخر حيث تجري عليها اختبارات النقاوة .

وعند سحب العينات ، تضاف إليها العناصر المختلفة لتكوين السبائك المطلوبة .

وتصنيع الصلب بطريقة الفرن الكهربائي مشابهة لطريقة فرن الحجرة المكشوفة ، عدا مصدر الحرارة ، حيث أن الكهرباء هي مصدرها في هذه الحالة .

والفرن الكهربائي يستعمل لإنتاج صلب على درجة عالية من النقاء ، وغالباً ما يغذى الفرن الكهربائي بصلب تمت تنقيته مرة سابقة بواسطة فرن الحجرة المكشوفة .

وتصب أنواع كثيرة من الصلب السائل في قوالب حتى تبرد .

والكتلة المتصلبة تعرف بالصبّة ( أي كتلة مصبوبة معدّة للتشكيل ) . وهي تشكّل الى أشكال متنوعة لشحنها بعدئذ الى أجزاء كثيرة من العالم .

مثل قضبان السكك الحديدية ، والستائر المعدنية للسيارات والطائرات أو قضبان إنشاء المباني .


المصدر

جميع حقوق الملكية الفكرية والنشر محفوظة لموقع غدق www.ghadk.com

“يمنع منعاً باتاً نقل أو نسخ هذا المحتوى تحت طائلة المسائلة القانونية والفكرية”

يمكنكم دعم الموقع عن طريق الاشتراك في صفحة الفيس بوك Facebook وحساب الانستغرام  Instagram وحساب تويتر Twitter

للتواصل والاستفسار والدعم التواصل على البريد التالي : [email protected]

غدق

تقييم المستخدمون: 5 ( 3 أصوات)
اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى

أنت تستخدم إضافة Adblock

الرحاء ايقاف مانع الاعلانات