صناعة الحديد (1)

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي اذهب الى الأسفل

صناعة الحديد (1)

مُساهمة من طرف elhrth في الجمعة أبريل 18, 2008 2:28 am

صناعة الحديد في فرن القوس الكهربائي واعتماد المنتج على الدرفلة ، شرح موسع يفيد من جهات عدة منها فهم اهمية الدرفلة ومنها فهم عملية تصنيع الحديد كصنعة ثقيلة لها مردود ربحي كبير .




صناعة الحديد

2-1الحديد IRON
إن الحديد لا يوجد فى الطبيعة بصورة نقية ولكن يوجد فى صورة أكاسيد غير نقية اى بها شوائب مثل السيلكا والالومنيا وأكسيد الكالسيوم وأكسيد المغنسيوم ونسب ضعيفة جداً من عناصر ضارة من الكبريت الفسفور والزرنيخ .
جدول (2-1) مكونات الحديد

اللون
نسبة الحديد فيه
رمزه الكيميائى
اسم خام الحديد
أسود
(70:45) %
Fe3 O4
الحديد المغناطسيى(ماجنيتيت)

أحمر
(60:50) %
Fe2O3
هيماتيت أحمر

بنى(هيماتيت بنى)
(60:20) %
2Fe2O3.3H2O
ليمونيت

رمادى مصفر (اليسار)
(42:30) %
Fe2Co3
كربونات حديد



2-2 تأثير العناصر المختلفة فى الحديد:
2-2-1 الكربون :
تحتوى سبائك الحديد والكربون على الكربون فى صورتين ، الاولى كربون متحد (كربيد حديد) والثانية كربون حر(جرافيت) وتتأثر خواص السبيكة بنسبة الكربون الحر ونسبة الكربون المتحد . وهناك عوامل تؤثر فى كيفية ترسب الكربون عند تبريد السبيكة وهى :-
سرعة التبريد
نسبة العناصر الاخرى فى السبيكة (مثل السليكون والمنجنيز والفسفور والكبريت)
درجة حرارة السبيكة عند بدء التبريد
مدى فوق التسخين ودرجة حرارته وفترته (فوق التسخين هو مدى ارتفاع درجة الحرارة فوق مستوى درجة حرارة الانصهار) فمثلاً اذا برد الزهر بسرعة ساعد على اتحاد الكربون مع الحديد (كربيدات حيدد) وينتج زهر صلدا قاسيا . اذا برد ببطء ترسب بعض الكربون وكون قشور جرافيتية بين بللورات الحديد وينتج زهر لين سهل تشغيله.

2-2-2 السيليكون :
هو عامل فعال فى ترسيب الكربون فوجوده بنسبة 3% فى الزهر ينتج زهرا لينا كما يساعد على إزالة وطرد الاكسجين , وعند خلط بنسبة كبيرة حوالى12 % مع الزهر يجعله قويا ضد تأثير الحامض.


2-2- 3 المنجنيز :
يساعد على توليد كربيد الحديد ويعمل على زيادة صلادة السبيكة ويخفض درجة حرارة انصهارها كما انه يتحد مع الكبريت ويزيله بمقدار محدود من سبيكة الحديد.

2-2-4 الفسفور :
يقلل من مقاومة سبائك الحديد الميكانيكية.
يزيد سيولة الزهر ويقلل لزوجته وهو سائل.
عند زيادة نسبة تواجده عن (0.9 %) فى السبيكة يصبح الزهر ضعيفاً.
يخفض درجة حرارة الانصهار ويؤخر التجمد

2-2-5 الكبريت :
له آثار ضارة جدا فى سبائك الحديد والكربون لانه يعطل تكون الجرافيت ويساعد على جعل المسبوك ابيض ضعيف الخواص الميكانيكية لذا يوصى بإضافة المنجنيز للزهر ليتحد مع الكبريت ويزيل اثاره.


2-2-6 الحديدالمطاوع :
ففيه تكون نسبة الحديد الى (99.9 %) بمعنى انه أقرب صورة نقية للحديد . ومن أهم خواصه المرنة ويمكن استخراجه من حديد التماسيح بعد أكسدة غالبية الكربون بواسطة الأفران العاكسة (فرن التسويط) , تبطن حجرة الفرن ب اكسيد الحديد وتماسيح الحديد الرمادى مع إضافة جزء من الالف من الاكاسيد الى الفرن ليعمل على تجميع الشوائب وذلك عند تمام عملية الانصهار من حين لاخر يتم تسويط الخبث داخل المادة المنصهرة .

وفى النهاية يكون كتلة عجنه من الحديد المختلط به الخبث تؤخذ تلك العجنه خارج الفرن وعن طريق الطرق تتخلص من طبقة الخبث العالقة بها .
2-2-7 الصلب والفولاذ :

الصلب نوعان :
صلب كربونى: فاذا كانت بالسبيكة (0.3 : 0.7 %) كربون ولا تحتوى على غيره من العناصرالسابق ذكرها فهى صلب كربونى .

صلب سبائكى : ذا كانت بالسبيكة الكربون بالإضافة لعناصر اخرى اى سميت صلب سبائكى (فولاذ) فتلك العناصر المضافة تعمل على تغيير خواص الصلب وتلك العناصر هى :

الكروم :
chromium
إضافة الكروم الى الصلب الكربونى تزيد من مقاومته للتآكل والتفاعل مع غيره من مواد فيقاوم الصدأ لذلك فهو من المكونات الهامة للصلب عديم الصدأ . كما انه يزيد من مقاومة التآكل الميكانيكية من الاحتكاك لذا يستعمل فى صنع كريات (دحروج) مرتكزات المحاور وكراسيها, كذلك يزيد قابليه الصلب للتقسية بالمعاملات الحرارية فيستعمل فى إنتاج (فولاذ) السقية الهوائية والزيتية كما يزيد من مقاومة الصلب فى الحرارات العالية .

النيكل :
Nickel
يساعد الفولاذ الكرومى بأن يبقى غير مغناطيسى كما يزيد من متانة الصلب الملين بالتخمير .

السيكون :
Silicon
يزيد من خواص الصلب المغناطيسيه الكهربيه فيستحدم فى اجزاء الاليات الكربيه و الالكترونيه كما يزيد قابليته للتقسيه كذلك يزيد من رجوعية الصلب و مرونته فيستعمل فى صناعة اليايات.

االمنجنيز:
Manganese
معادل للاثر السيئ للكبريت باتحاده معه مكونا مركبا غير فلزى كما يزيد قابليته للتقسيه و يزيد من مقاومة الصلب للشد.

التنجستين
Tungesten:
أضافته للصلب يعمل على تكوين جسيمات صليده قاسيه تقاوم الحك فيزيد من مقدرة الصلب على القطع فيستعمل لصنع ادوات القطع.

الكوبلت:
Cobult
يزيد من مقاومة الصلب فى درجات الحراره العاليه ,و يزيد من عمر المغناطيسيه فيه.

الفانيديم
Vanedium
يكون فى الصلب كربيدات تقاوم الاحتكاك و الحك و يزيد قابليته للتقسيه

الألومنيوم
Aluminium
يساعد على ازالة الاكاسيد فى الصلب و طرد الاكسجين منه.كما يساعد على عملية النترده(التغليف).

2-3 الخواص الميكانيكيه للمعادن :
2-3- 1 الليونه
soft :
فالماده اللينه يتغير شكلها بسهوله كالرصاص مثلا فتنحنى و تلتوى و لا تنكسر و يسهل التغلغل فى سطحها كما تخدش و تتاكل بسهوله.

2-3-2 اللدونه Malleable :
قابلية الماده للطرق اذا ضغط على جزء مصنوع من ماده لدينه تغير شكله و طاوع الضغط او الطرق لان الاستطاله فى جميع الجهات و يكون الواح و رقائق اذا عصر بين درفلين و تقاس درجة اللدونه بمقدار ما يمكن ان تصل اليه الواح او رقائق الماده من دقة و رقة فى التخانه .

2-3-3 الممطليه Ductile
قابلية الماده للسحب(الاستطاله) لذا تصنع الاسلاك من مواد مطيليه .اذ تشد القضبان فى ثقوب مهيئه لذلك فتستطيل و تحول الى اسلاك تصل فى الدقه الى درجة تناسب مقدار هذه الخاصيه فى الماده.


2-3-4 المرونه Elastic
هى خاصيه قابلية الماده لتغيير الشكل اذا تعرض للاجهادات و اذا زالت عنه هذه الاجهادات رجع لشكله الاصلى دون تشوه.

2-3- 5 الصلادة Hard
الصلاده هى مقاومة الماده للتغلغل او الخدش او التأكل و يؤثر فى مقدار الصلاده عوامل عده منها المعامله الحراريه-و المعامله الميكانيكيه(التشغيليه)التى تعرضت لها الماده كذلك درجة نقاء الفلز او الماده و نسب اخلاطها او الشوائب التى بها, و تزيد الصلاده فى الفلزات عند تشغيلها على البارد اى يتم طرقها او درفلتها او سحبها و هى بارده.
2-3-6 قصيف Brittle
الماده القصيفه (الهشه) هى التى تتقصف اذا تعرضت لاجهادات تحاول تغيير شكلها, بمعنى ان الماده القصيفه هى ماده غير لينه او لدينه او مطيله او مرنه الا بدرجات بسيطه جدا. لذا فالماده القصيفه لا تتلوى او تستطيل او تنحنى او تنكمش الا قليلا.

2-3-7 قوة المقاومه Strength
تقاس قوة المقاومه اى فلز بمدى قابليته لمقاومة الاجهاد الواقع عليه دون حدوث كسر به وقد يقع الفلز تحت تأثير اجهاد شد او ضغط او قص او انحناء و يقدر اجهاد المقاومه الاقصى لفلز ما بمقدار القوه الكافيه لاحداث كسر فى مقطع مساحته تساوى وحدة المساحات.

2-3-8 الصلابهToughness
اى المتانه فالفلز المتين اى غير هش و لا يسهل تغيير شكله فيقاوم الاجهادات كلها و يحتلج لقوه كبيره للتغلب عليه.

2-3-9 المعامله الحراريهHeat Treatment
هو مصطلح فنى لعمليات التسخين و تبريد الفلزات و سبائكها بأساليب فنيه و ذلك لتضفى على الفلزات خواص معينه مرغوب فيها.

2-4 عمليات المعاملات الحراريه المختلفه :
و تنحصر العمليات الحراريه المختلفه التى تجرى على سبائك الحديد فى:
2-4-1 التقسيه Hardening
تسخين الصلب الى ما فوق الحراره الحرجه بقليل ثم تبريده فجأه فى وسيط تبريد مناسب.قد يكون (ماء او تيار بارد).

2-4-2 لتخمير Ammealing
و هى تسخين الصلب المقسى اعلى من درجة حرارته الحرجه ثم تبريده ببطء كتركه فى الفرن حتى يبرد بنفسه او دفنه فى الجير او وسيط لا يسرب الحراره .

2-4-3 المراجعهTempering
تسخين الصلب المقسى الى درجات مختلفه تحت المستوى درجة الحرجه ثم تبريده و ذلك للتقليل من صلادته العاليه و ازالة قصافته الى حد ما و كلما ارتفعت درجة الحراره التى يراجع عليهاغ كلما قلت صلادته وزادت ليونته والعكس بالعكس.

2-4-4 الاستعدال Normalizing
تسخين الصلب الى ما فوق درجة حرارته الحرجة ثم تركه يبرد فى الهواء الساكن فيتغير تشكيله البلوري ويتعادل الى تشكيله الطبيعى.

2-4-5 التخمير التشغيلى Process Annealing
تسخن الصلب الى درجات حرارة تحت مستوى درجة الحرارة الحرجة ثم يبرد ببطء.

2-4-6 التغليف Case Hardening
بمعنى توليد طبقة صلدة تكسو السطح المراد تغليفه بحيث يقاوم الاحتكاك والتآكل مع ترك القلب (الجزء الداخلى) لدينا متينا ، يتحمل الصدمات والاجهادات المفاجئة وبذلك لا تنخفض قدرة الجزء على مقاومة الصدمات عند تصليد وتقسية سطحه وأساليب التغليف هى:
2-4-7 الكربنة Carburisation
وهى تسخين الجزء (من الصلب) المراد كربنته وهو محاط بمادة كربونية الى درجة حرارة التحول الحرجة ثم تركه فى هذه الحالة فترة زمنية تتناسب وتخانة الغلاف .

2-4-8 النتردة Nitriding
وهى تسخين الصلب الى درجة حرارة أقل بقليل من درجة حرارته الحرجة فى وسط غنى بالنتروجين مثل النشادر فيمتص الصلب النتروجين ويكون غلافا صلدا .

2-4-9 تقسية السطح حده Surface Hardening
وهى تسخين الجزء المراد تغليفه بسرعة بواسطة الحث الكهربى أو بواسطة لهب (الاكسيجين والاسيتيلين) الذى يعمل على رفع درجة حرارة السطح بسرعة لا تمكن من رفع درجة حرارةالجزء الداخلى ثم سقيه كالمعتاد . وتتم هذه الطريقة للصلب الذى فيه نسبة الكربون كبيرة نسبيا .

2-4-10 تلدين Malleabalising
وهى تسخين الزهر لازالة قصافته وزيادة متانته وشدته
ولتلدين الزهر طريقتان :
طريقة بيمر Baimer Process
وذلك بدفن الجزء المسبوك فى الهيماتيت وترفع درجة حرارته الى 980 م فيختزل الاكسيجين الكربون ويترك حوالى (0.6 % ) كربون فى البنية فقط ، ويشترط أن يكون الزهر من النوع الابيض وذلك ينتج من إضافة الالمنيوم أو النيكل .
طريقة القلب الأسود
Black Heart
وذلك بأن يدفن فى وسط يحميه كالطفل أو القشور الناتجة من الحدادة وبالتخمير تتحول الكربون الى تجمعات حبيبية فلا يتداخل فى البللورات فتتواصل البللورات ويزيد ترابطها وتصبح البنية متينة .

elhrth
مهندس لحام
مهندس لحام

عدد الرسائل : 80
العمر : 36
تاريخ التسجيل : 16/03/2008

معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

رد: صناعة الحديد (1)

مُساهمة من طرف ENG_3ALIM في الجمعة أبريل 18, 2008 7:22 pm

شكررررا على موضوعك

موضوع جمييل

ENG_3ALIM
مشرف تكنولوجيا اللحام
مشرف تكنولوجيا اللحام

عدد الرسائل : 56
العمر : 30
تاريخ التسجيل : 08/03/2008

معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

رد: صناعة الحديد (1)

مُساهمة من طرف elhrth في الثلاثاء أبريل 22, 2008 12:26 pm

نسيت ان اقول الموضوع منقول ،،، فشكرا للكاتب

elhrth
مهندس لحام
مهندس لحام

عدد الرسائل : 80
العمر : 36
تاريخ التسجيل : 16/03/2008

معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو

الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل

استعرض الموضوع السابق استعرض الموضوع التالي الرجوع الى أعلى الصفحة


 
صلاحيات هذا المنتدى:
لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى