الرجل لتوفير احتياجاتهيستخدم مجموعة متنوعة من المواد. والمعادن بينهم بلا شك. بعد كل شيء ، يكاد يكون من المستحيل الآن العثور على مثل هذا المجال من النشاط البشري الذي كانوا غائبين فيه. وتنقسم المعادن إلى عدة مجموعات رئيسية: غير حديدية ونبيلة وحديدية.
تشمل مجموعة المعادن الحديدية الكروم ،المنجنيز وبالطبع الحديد بسبائكه المتعددة. وسبائك الحديد هي أساس التكنولوجيا الحديثة. وعلى الرغم من ظهور مواد جديدة من السيراميك والبوليمر الآن ، فلن يتمكنوا قريبًا من استبدال الفولاذ القديم الجيد والحديد الزهر.
يسمى الصلب سبيكة من الحديد مع الكربون ، ويجب ألا يتجاوز محتوى الكربون في هذه السبيكة 2.14٪. إذا كان محتواها أعلى من هذا الرقم ، فهذه السبيكة مصنوعة بالفعل من الحديد الزهر. يتم الحصول على الفولاذ من الحديد الزهر أو من الخردة المعدنية في أفران مختلفة لصنع الفولاذ في المؤسسات المعدنية. وإحدى أقدم العمليات وأكثرها تقادمًا هي إنتاج الفولاذ في أفران الموقد المكشوف. مبدأها هو أن الحديد الزهر والخردة المعدنية يعاد تدويرها في فرن عاكس. يلزم وجود حرارة إضافية لصهر المواد الصلبة المشحونة وتسخين الفولاذ إلى درجة الحرارة المطلوبة ، وكذلك للتعويض عن فقد الحرارة الكبير. يتم إنتاجه عن طريق حرق الوقود في نفاثة من هواء شديد التسخين.
بحيث تعطي عملية احتراق الوقود الحد الأقصىالتأثير ، وتم إنفاق طاقة أقل على إنتاج الفولاذ ، من الضروري حرق هذا الوقود في مساحة العمل. لهذا ، يتم توفير الهواء للفرن بكمية أكبر من الكمية اللازمة. هذا يخلق بالتالي فائضًا من الأكسجين في الغلاف الجوي. يوجد أيضًا في هذا الغلاف الجوي الأكسجين ، والذي تشكل نتيجة تحلل الماء وثاني أكسيد الكربون في درجات حرارة عالية. وبالتالي ، يتشكل فائض من الأكسجين في مساحة عمل الفرن ، مما يساهم في أكسدة الحديد وعناصر الشحن الأخرى. نتيجة لهذه الأكسدة ، يتم تكوين العديد من أكاسيد المعادن المختلفة. جنبا إلى جنب مع الشوائب والجزيئات من البطانة المنهارة ، فإنها تشكل الخبث. هذا الخبث أخف من الفولاذ والمعاطف أثناء الذوبان. لذلك ، يتم استبدال إنتاج الفولاذ بطريقة المجمرة المفتوحة بالتكنولوجيات الجديدة تدريجياً.
هذا ينطبق بشكل خاص على تلك الدرجات من الصلبالتي تحتوي على العديد من المكونات. يجب مراعاة نسبتهم بدقة شديدة. ينتمي الفولاذ المقاوم للصدأ المعروف أيضًا إلى هذا الفولاذ. ويعد إنتاج الفولاذ المقاوم للصدأ مهمة صعبة إلى حد ما ، ويصعب حلها باستخدام طريقة الموقد المفتوح. في الوقت نفسه ، يحتوي الكربون الموجود في الفولاذ المقاوم للصدأ على القليل جدًا ، وهذا يزيد من تعقيد المهمة. ولصهر الفولاذ المقاوم للصدأ والعلامات التجارية الأخرى المماثلة ، غالبًا ما تستخدم أفران القوس الكهربائي. يمكن أن تكون ذات قوة وقدرات مختلفة. يعمل القوس الكهربائي كمصدر للحرارة في مثل هذا الفرن. يحدث بين الأقطاب الكهربائية والشحنة أو المعدن السائل ، بعد تطبيق تيار من القوة المطلوبة عليها.
هذا القوس هو تيار من الإلكترونات ، أبخرةالمعادن والخبث والغازات المؤينة. تتجاوز درجة حرارته 3000 درجة. يمكن أن تنشأ من تطبيقات التيار المباشر والمتناوب. ولكن في أفران القوس الكهربائي ، يتم استخدام التيار المتردد فقط. في البداية ، بينما لم يتم تسخين المعدن الموجود في الفرن جيدًا ، فإن القوس الموجود فيه ينطفئ عندما تتغير قطبية الأقطاب الكهربائية. ولكن بعد ذلك ، عندما تذوب الشحنة تمامًا ويغطى الحمام بطبقة متساوية من الخبث ، يتم تثبيت هذا القوس ويبدأ في الاحتراق بالتساوي. علاوة على ذلك ، فإن إنتاج الفولاذ في مثل هذا الفرن يتم دون مضاعفات.
تستخدم أيضًا لصهر المعادنأفران الحث. مبدأ عملها هو كما يلي: مجال مغناطيسي متناوب يثير تيارًا كهربائيًا في المعدن ، بينما يتم إطلاق الحرارة ، والتي تستخدم لإعادة صهر هذا المعدن. ومصدر المجال المغناطيسي في مثل هذا الفرن هو مغو. يتميز تصنيع الفولاذ في فرن الحث بالعديد من المزايا مقارنة بفرن القوس الكهربائي. أولاً ، لديه القدرة على ضبط درجة حرارة الانصهار بشكل أكثر دقة ، كما أنه يعطي كفاءة أعلى. وثانيًا ، فإن عدم وجود أقواس كهربائية وأقطاب كهربية في مثل هذا الفرن يجعل من الممكن الحصول على فولاذ منخفض الكربون فيه. يؤدي الصهر في فرن الحث أيضًا إلى إهدار منخفض لعناصر السبائك ، وهو أمر مهم جدًا عند صهر سبائك الصلب المعقدة.
