تعریف فولاد کشته شده

در حقیقت، در فرایند ذوب شدن آهن و تبدیل آن به فولاد مذاب، مقادیری اکسیژن در فولاد حل می‌شود که با کاهش دمای مذاب و انجماد، حلالیت آن کاهش می‌یابد. اکسیژن اضافی، ممکن است موجب ایجاد رسوب FeO و یا ایجاد حفره در فولاد شود. این مسئله، باعث بروز نقص در ساختار می‌گردد که در انواع فولاد چون انواع فولاد زنگ نزن ممکن است ظاهر شود. همین موضوع موجب شد تا تولید فولاد کشته شده رواج یابد.

فولاد کشته شده یا فولاد اکسیژن زدایی شده، نوعی فولاد است که پیش از ریخته‌گری به آن ماده‌ای افزوده می‌شود که منجر به اکسیدزدایی خواهد شد. بنابراین، در حین انجماد، حفرات گازی به حداقل خود می‌رسند. فولاد کشته شده، همگنی شیمیایی بالایی داشته و عاری از تخلخل گاز است. از عنصر آلومینیوم به همراه فروآلیاژهای منگنز و سیلیسیم برای اکسیدزدایی آن استفاده می‌شود.

هدف از تولید فولاد کشته شده چیست؟

قابلیت انحلال اکسیژن در فولاد، بسیار کم و در دمای ۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، حدود ۰.۲۳% است. همانطور که گفته شد حین سرد شدن مذاب، این میزان حلالیت کمتر شده و در نهایت به ۰.۰۰۳% می‌رسد. اکسیژن اضافی باعث ایجاد رسوب اکسیدی Fe و C یا عیب آخال در ساختار می‌گردد که خواص مکانیکی فولاد را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

بنابراین اکسیژن زدایی فولاد لازم است تا با کنترل حفرات و آخال‌های غیرفلزی، از این اثرات منفی جلوگیری کرده و چقرمگی فولاد را بالا برد. فولادهای کشته شده، معمولا زمانی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند که یک ساختار همگن در فولاد نهایی مورد نیاز باشد. همگن بودن ترکیب شیمیایی و نبود حفرات که خود از عیوب ساختاری به شمار می‌روند، از اهداف تولید فولاد کشته شده است.

کدام فولادها را می‌توان اکسیژن زدایی کرد؟

فولادهای آلیاژی و آهنگری، فولادهایی که نیاز به کشش عمیق دارند و فولادهایی که حداکثر تا ۰.۱۲ درصد کربن داشته باشند، اغلب تحت فرایند اکسیژن زدایی قرار می‌گیرند. فولادهای زنگ نزن، انواع فولاد کربنی و فولاد مقاوم در برابر حرارت نیز از دیگر انواع فولاد کشته شده به شمار می‌روند.

فرایند تولید فولاد کشته شده

همانطور که در ابتدای مقاله نیز گفته شد، در زمان انجماد فولاد و انحلال اکسیژن در مذاب، اکسیژن اضافی می‌تواند باعث ایجاد رسوب‌های آهن یا کربن و حفرات در ساختار فولاد شود. برای حذف این اکسیژن اضافی، از آلومینیوم یا سیلیسیم و عناصر دیگر، استفاده می‌کنند. معمولا برای تولید فولاد کشته شده، در حین ریخته‌گری مقدار قابل توجهی آلومینیوم اضافه می‌کنند.
افزودن آلومینیوم به مذاب و با هدف اکسیدزدایی، از تشکیل مونوکسید کربن حین انجماد جلوگیری کرده و مانع از تشکیل حفرات می‌شود.

عناصر اکسیژن زدا کدامند؟

به طور معمول، از عناصر زیر برای اکسیژن زدایی فولاد استفاده می‌شود:

• آلومینیوم
• منگنز
• سیلیسیم
• کلسیم

سیلیکو-منگنز را نیز به صورت ترکیبی برای اکسیژن زدایی استفاده می‌کنند. کلسیم، به عنوان کارآمدترین اکسیژن زدا شناخته می‌شود. آلومینیوم نیز عنصری کارآمد است در صورتی که سیلیسیم را می‌توان یکی از عناصر با کارآمدی نه چندان بالا دانست. البته، باید گفت که بسیاری از فرایندهای فرآوری فولاد وجود دارند که در آن‌ها کشتن فولاد توسط آلومینیوم نامطلوب است و نباید انجام گیرد.

فولادهای مورد نیاز برای ریخته‌گری‌های بزرگ، با آلومینیوم کشته نمی‌شوند زیرا سرکوب گاز مونوکسید کربن در آن‌ها باعث نقص در تولید لوله‌ها می‌شود.
در عملیات ریخته گری پیوسته، می‌توان متوجه شد که مشکلات ریخته‌گری و شرایط سطحی نامناسب، اغلب با فولادهای کشته‌شده آلومینیومی ایجاد می‌شود یا خیر. ازاین‌رو، سایر عناصر اکسیدزدا، بر فولاد کشته شده با آلومینیوم ترجیح داده می‌شوند. گزینه‌های جایگزین ممکن است شامل اکسیدزدایی با سیلیکو منگنز یا اکسیدزدایی کربن در خلاء باشد.

انواع اکسیژن زدایی فولاد

فرایند اکسیژن زدایی، بسیار مهم است و تعیین‌کننده نوع فولاد خواهد بود. در حقیقت، اینکه این فرایند تا چه اندازه کامل باشد، سه نوع فولاد به دست می‌آید. در واقع، فولاد کشته شده یکی از انواع فولادهای اکسیژن‌زدایی‌شده است. در ادامه، سایر انواع را توضیح خواهیم داد:

۱- فولاد آرام

درصورتی‌که اکسیژن زدایی فولاد با درجه بسیار بالا انجام شود و اکسیژن مذاب به طور کامل حذف گردد، فولاد نهایی را فولاد آرام یا فولاد کشته شده می‌نامند. در این نوع فولاد، اکسیدزدایی در حدی انجام شده که هیچ مونوکسید کربنی حین انجماد ایجاد نشود.
مقدار اکسیژن در فولاد کشته شده یا فولاد آرام، از ۰.۰۱% تجاوز نمی‌کند و معمولا بین ۰.۰۰۲% تا ۰.۰۰۳% است. شمش‌ها و مقاطع فولادی ساخته شده از killed steel، ساختاری همگن و بدون تخلخل دارد.
معمولا از آلومینیوم همراه با فروآلیاژهای منگنز و سیلیسیم، برای اکسیدزدایی فولاد و تولید فولاد آرام استفاده می‌شود.

برای موارد زیر نیاز است تا اکسیدزدایی کامل صورت گیرد:

• برای تولید پروفیل، ورق، تیرآهن یا مقاطع فولادی دیگر که می‌بایست دارای ساختار همگن باشند. این فرایند بر روی قیمت مقاطعی چون قیمت ورق روغنی تاثیرگذار است.
• برای ساخت مقاطعی که تحت کشش عمیق قرار می‌گیرند.
• در تولید ورق A516. قیمت ورق A516 متناسب با اکسیژن‌زدایی آن تعیین می‌شود.
• مقاطع فولادی نیازمند فورج کاری
• فولادهای آلیاژی و فولادهای نیازمند کیفیت بالا

۲- فولاد نیمه آرام

در فولاد نیمه آرام که ترجمه عبارت semikilled steel است، اکسیژن زدایی به صورت متوسط و ناقص انجام می‌شود. در حقیقت، اکسیژن باقی‌مانده، با کربن واکنش داده و حین انجماد، مونوکسید کربن ایجاد می‌کند. محتوای کربن در فولادهای نیمه آرام، از ۰.۱۵% تا ۰.۳۰% متغیر است. از فولادهای نیمه آرام به صورت گسترده در ساختمان سازی استفاده می‌شود.

۳- فولاد ناآرام

فولادهای ناآرام یا Rimmed steel، فولادهای با محتوای کربن کمتر از ۰.۲۵% و محتوای منگنز کمتر از ۰.۶% به شمار می‌روند که اکسیدزدایی می‌شوند. فولادهای ناآرام برای انجام عملیات نورد و شکل‌دهی سرد و خمش سرد مناسبند.
فولاد ناآرام را برای تولید میله‌های الکترود و ورق‌های فولادی چون ورق سیاه استفاده می‌کنند. قیمت ورق سیاه فولاد ناآرام به دلیل خواصی که دارد با ورق معمولی متفاوت است.

تفاوت فولاد آرام و ناآرام

• اکسیدزدایی فولاد آرام به طور کامل انجام می‌شود در صورتی که فولاد ناآرام به مقدار کم اکسیژن زدایی می‌گردد.
• فولاد آرام، خواص مکانیکی بهتر و استحکام بالاتری نسبت به فولاد ناآرام دارد، حتی در انواعی که محتوای یکسان کربن و منگنز دارند.
• تولید مونوکسید کربن در فولاد آرام وجود ندارد در صورتی که در فولاد ناآرام بسیار زیاد است.
• فولاد ناآرام، مقدار کربن و سیلیسیم کمتری داشته و به همین دلیل مناسب عملیات نورد و تولید صفحات بسیار نازک و باکیفیت سطحی خوب است.
• به طور کلی کیفیت عملکرد فولاد کشته شده بسیار بهتر از فولاد ناآرام است. بنابراین در زمانی که نیاز به فولاد باکیفیت باشد، از فولاد آرام استفاده می‌شود. معمولا انواع فولاد ساختمانی معمولی، از نوع ناآرام و نیمه آرام هستند.
• قیمت فولاد آرام، از فولاد ناآرام بالاتر است.

سخن نهایی

در این مقاله، درباره فولاد کشته شده به عنوان یکی از فرایندهای فرآوری فولاد و تولید فولاد باکیفیت بحث کردیم. در این فرایند، از عناصر اکسیژن‌زدا استفاده می‌شود تا اکسیژن اضافی پس از انجماد فولاد را حذف کرده و از ایجاد آخال و رسوب‌های اکسیدی آهن و کربن جلوگیری شود. با استفاده از این فرایند می‌توان فولادی باکیفیت‌تر و با خواص مکانیکی مطلوب تولید نمود.

شما می‌توانید، فولادهای مختلف چون فولادهای کربنی در انواع مقاطع را از آیرومارت خریداری نمایید. قیمت میلگرد ۱۴ و سایر سایزهای این کالا و دیگر مقاطع چون قیمت تیرآهن از وبسایت این مجموعه قابل مشاهده است. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با کارشناسان ما در آیرومارت از طریق شماره تلفن ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید.