صلب هي مواد البناء الأكثر شعبية في العالم بسبب مزيجها الفريد من المتانة وقابلية التشغيل والتكلفة. إنها سبيكة حديد تحتوي على 0.2-2٪ كربون بالوزن.
وفقا لرابطة الصلب العالمية، بعض أكبر الدول المنتجة للصلب هي الصين والهند واليابان والولايات المتحدة وتمثل الصين حوالي 50 ٪ من هذا الإنتاج. أكبر منتجي الصلب في العالم هم ArcelorMittal و China Baowu Group و Nippon Steel Corporation و HBIS Group.
عملية إنتاج الصلب الحديثة
طرق التصنيع صلب تطورت بشكل ملحوظ منذ أن بدأ الإنتاج الصناعي في أواخر القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، لا تزال الأساليب الحديثة تعتمد على نفس الفرضية مثل عملية بيسمر الأصلية ، والتي تستخدم الأكسجين لخفض محتوى الكربون في الحديد.
اليوم، إنتاج الصلب تستخدم المواد المعاد تدويرها وكذلك المواد الخام التقليدية ، مثل خام الحديد والفحم والحجر الجيري. تمثل عمليتان ، صناعة الصلب الأكسجين الأساسي (BOS) وأفران القوس الكهربائي (EAF) ، تقريبًا كل إنتاج الصلب.
تتضمن صناعة الحديد ، وهي الخطوة الأولى في صنع الفولاذ ، المدخلات الخام لخام الحديد وفحم الكوك والجير التي يتم صهرها في فرن الصهر. لا يزال الحديد المصهور الناتج - الذي يشار إليه أيضًا باسم المعدن الساخن - يحتوي على 4-4.5٪ كربون وشوائب أخرى تجعله هشًا.
صناعة الصلب الأولية لها طريقتان: BOS (فرن الأكسجين الأساسي) وطرق EAF (فرن القوس الكهربائي) الأكثر حداثة. تضيف طريقة BOS خردة الفولاذ المعاد تدويره إلى الحديد المنصهر في المحول. في درجات الحرارة المرتفعة ، يتم نفخ الأكسجين عبر المعدن ، مما يقلل محتوى الكربون إلى ما بين 0-1.5٪.
ومع ذلك ، فإن طريقة الفرن القوسي الكهربي تغذي خردة الفولاذ المعاد تدويره من خلال أقواس كهربائية عالية الطاقة (بدرجات حرارة تصل إلى 1650 درجة مئوية) لصهر المعدن وتحويله إلى فولاذ عالي الجودة.
تتضمن صناعة الصلب الثانوية معالجة الفولاذ المصهور المنتج من كل من طرق BOS و EAF لضبط تركيبة الفولاذ. يتم ذلك عن طريق إضافة أو إزالة عناصر معينة و / أو التلاعب بدرجة الحرارة وبيئة الإنتاج. اعتمادًا على أنواع الصلب المطلوبة ، يمكن استخدام عمليات صناعة الصلب الثانوية التالية:
- التقليب
- فرن مغرفة
- حقن مغرفة
- التفريغ
- CAS-OB (تعديل التركيب عن طريق فقاعات الأرجون المختومة بنفخ الأكسجين)
يرى الصب المستمر أن الفولاذ المصهور مصبوب في قالب مبرد ، مما يتسبب في تصلب غلاف فولاذي رقيق.يتم سحب حبلا الصدفة باستخدام لفات موجهة ، ثم يتم تبريدها وتصلبها بالكامل. بعد ذلك ، يتم قطع الخيط اعتمادًا على التطبيق - ألواح للمنتجات المسطحة (لوح وشريط) ، أو أزهار للمقاطع (عوارض) ، أو كتل للمنتجات الطويلة (أسلاك) ، أو شرائح رفيعة.
في التشكيل الأولي ، يتم تشكيل الفولاذ المصبوب في أشكال مختلفة ، غالبًا عن طريق الدرفلة على الساخن ، وهي عملية تزيل عيوب الصب وتحقق الشكل المطلوب وجودة السطح. تنقسم المنتجات المدرفلة على الساخن إلى منتجات مسطحة ، ومنتجات طويلة ، وأنابيب غير ملحومة ، ومنتجات متخصصة.
أخيرًا ، حان الوقت للتصنيع والتصنيع والتشطيب. تقنيات التشكيل الثانوية تعطي الفولاذ شكله النهائي و الخصائص. تشمل هذه التقنيات:
- تشكيل (المتداول الباردة) ، والذي يتم تحت نقطة إعادة بلورة المعدن ، مما يعني أن الإجهاد الميكانيكي - وليس الحرارة - يؤثر على التغيير
- الآلات (الحفر)
- الانضمام (اللحام)
- طلاء (جلفنة)
- المعالجة الحرارية (التقسية)
- المعالجة السطحية (الكربنة)