مقاله بررسی جامع آهن

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقاله بررسي جامع آهن در 12 صفحه ورد قابل ويرايش

تاريخچه:

قدمت استفاده بشر از آهن به ماقبل تاريخ برمي گردد. كشف ابزارهاي فلزي، سلاح هاي جنگي و لوازم زينتي- كه به وسيلة انسانهاي ماقبل تاريخ مورد استفاده بوده است- دليل اين مدعاست.

تصور بر اين است كه اولين نوع آهني را كه انسان استفاده كرده است منبع شهاب سنگي داشته است زيرا بابليان و آشوريان آهن را پارزيلو، سومريان و كلدانيان آن را بارسا، عبريان آن را بارزل و مصريان آن را با- ان- پت مي ناميدند كه همة اين لغات به معني فلز بهشتي به كار رفته است كه بيانگر ريشة شهاب سنگي اين فلز است. بشر اوليه علاوه بر منبع شهاب سنگي، آهن را به صورت خالص و نيز بعدها از احياي سنگ آهن توليد و استفاده نموده است از آن جايي كه دو منبع اولي كمبود و ناياب بودند، روش سوم يعني: احياي سنگ آهن توسعه و گسترش يافت، ولي دقيقاً مشخص نيست كه در چه تاريخي انسان، آهن را از سنگ معدن به دست آورده است. همچنين اشيايي از جنس طلا، نقره، مس و برخي فلزات ديگر كشف شده اند كه در حد بسيار اعلا و خالص بوده اند. طلا و نقره به دليل نرمي براي ساخت ابزار جنگي و وسايل معمولي نامناسب بوده اند، از اين رو از آنها براي ساخت ظروف و لوازم زينتي استفاده مي شده است. باستان شناسان معتقدند كه انسان قبل از كشف آهن به استخراج مس كاملاً آشنا بوده است و از مخلوط (آلياژ) مس و قلع (برنز) و مس و روي (برنج) آلياژهايي با كاربردهاي وسيع به دست مي‌آورده، آنها را در كوره هاي موجود ذوب و لوازم مختلف مي ساخته است.



استخراج و تصفيه آهن:

بخش اعظم ميليونها تن آهن و فولادي كه روزانه در جهان توليد مي شود به مصرف ساختماني مي رسد كه به شكلهاي مختلف از قبيل تيرآهن، نبش، ناوداني، سپري، تسمه، ورق، لوله ميلگرد، ريل و ديگر پروفيلهاي ساختماني عرضه مي شود. فولاد آهن را از احياي اكسيد آهن به دست مي آورند.



شمش ريزي:

مقدار عمدة فولادهاي توليدي به روش هاي متعدد عمدتاً به روش ريخته گري مداوم به شمش تبديل، كه متعاقباً به روش نورد به مقاطع تجارتي تبديل مي شود. اندازه و شكل شمشهاي فولادي به محصولاتي كه بايد توليد شود بستگي دارد. براي توليد تيرآهن، ميلگرد و امثال آن، مقطع شمش مربع است. اما براي توليد ورق يا تسمه مقطع شمش مستطيلي است. در فرآيند نورد طول شمش افزايش و ضخامت آن كاهش مي يابد، اما عرض آن به دليل محدوديت حاصل از غلتكهاي نورد چندان تفاوتي نمي كند؛ مگر اين كه در جهت عرض نورد شود.



توليد محصولات نيمه ساخته:

شمشها در مراحل متعدد نورد به محصولات نيمه ساخته (مقاطع ساختماني) از قبيل تيرآهن استاندارد، تيرآهن بال پهن ريل و غيره تبديل مي شوند.



مقاطع فولادهاي ساختماني:

مقاطع فولادهاي ساختماني معمولاً با يك حرف كه بيانگر مقطع و دو عدد (براي نبش سه عدد) است، مشخص مي شوند. عدد اول، عمق مقطع بر حسب اينچ يا ميليمتر و عدد دوم وزن مقطع در واحد طول برحسب پوند در هر فوت يا كيلوگرم در هر متر است؛ براي مثال 87*14w مقطعي بال پهن، با عمق 14 اينچ و وزن 87 پوند در هر فوت است. مقطع نيز نبش با دو ساق مساوي با طول 8 اينچ و ضخامت يك دوم اينچ است كه آن را به صورت نيز مشخص مي كنند. در شكل برخي مقاطع نوردي نشان داده شده است.



لوله چدني:

لولة چدني، به دليل ديوارة ضخيم و مقاومت ذاتي بالا در برابر خوردگي، عمر نسبتاً طولاني دارند و از اين لوله ها براي توزيع آب، گاز، مايعات و فاضلاب شهري يا صنعتي به صورت زيرزميني يا روكار استفاده مي شود. اين لوله ها به گونه اي طراحي و ساخته مي شوند كه بتوانند نيروهاي وارده را كه شامل موارد زير است تحمل كنند.

- فشار كاري (فشار طراحي)

- ضربه هاي حاصل از موج سيال حدود kpa 690 (psi100)

- فشار حاصل از خاكريزي گودال

- فشار حاصل از عبور و مرور وسائط نقليه (ترافيك)

براي توليد اين لوله ها از دو نوع چدن، چدن خاكستري و چدن داكتايل استفاده مي شود.

قطر لوله هايي كه از چدن خاكستري توليد مي شوند 3 تا 24 اينچ و طول 18 تا 20 فوت (5/5 تا 6 متر) است. اين لوله ها با لايه اي از قير به ضخامت 25% ميليمتر (1 mil) در سطح خارجي و پوشش سيماني يا قير در سطح داخلي به بازار عرضه مي شود.



لوله چدني داكتايل (نشكن)

امروزه لوله هاي چدن داكتايل جاي لوله هاي چدن خاكستري را گرفته اند. اين لوله ها در اندازه هاي استاندارد به قطرهاي 3 تا 5 اينچ توليد مي شوند عليرغم چدن خاكستري، چدن داكتايل تنش تسليم معيني دارد و براساس حداقل خواص مكانيكي درجه بندي مي شود.

لوله چدني لوله اي است كه بيشترين مصرف را دارد. اين لوله به دليل قابليت ماشينكاري به سهولت بريده شده و رزوه مي شود اين لوله قبل از استفاده تحت آزمايشات مختلفي از قبيل كشش، ضربه، فشار هيدرواستاتيكي، تعيين تركيب شيميايي قرار مي گيرند. براي اتصال اين لوله ها از روشهاي مختلف منجمله استفاده از پشم سرب، تركيبات گوگرد، سيمان پرتلند، ريخته گري سرب+ كنف و اتصالات چدني مختلف رزوه دار و بدون رزوه استفاده مي شود.