دانلود مقاله کوره‌های قوس الکتریکی و القائی

word قابل ویرایش
41 صفحه
9700 تومان
97,000 ریال – خرید و دانلود

کوره‌های قوس الکتریکی و القائی

مقدمه
امروزه یکی از اساسی ترین پایه های اقتصادی و اجتماعی کشورهای جهان را صنایع آهن و فولاد تشکیل می دهد و این به سبب نیاز مبرمی است که انسان جهت پیشبرد، مفاصد خود در زندگی دارد. با نگاه اجمالی به کارایی این عنصر حیاتی، می توان به نقش سازنده آن پی برد. زیرا علاوه برکارکرد آن درامر ساختمان سازی، پل سازی و غیره یکی از کالاهای اساسی در صنایع اتومبیل سازی، کشتی سازی و لکوموتیو سازی است و به صورت آلیاژ های مختلف، اساس تکنولوژی

ماشین آلات را تشکیل می دهد. که آهن و فولاد به روش های مختلفی تهیه و تولید می شدند ما دراین تحقیق روش تهیه بوسیله کوره بلند را از ابتدا مورد بررسی قرار می دهیم.
آهن عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Fe و عدد اتمی ۲۶ وجود دارد. آهن فلزی است که در گروه ۸ و دوره ۴ جدول تناوبی قرار دارد.

تاریخچه آهن (Fe)
اولین نشانه های استفاده از آهن به زمان سومریان و مصریان برمی گردد که تقریباً ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد با آهن کشف شده از شهاب سنگها اقلام کوچکی مثل سر نیزه وزیور آلات می ساختند. از ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد، تعداد فزاینده ای از اشیاء ساخته شده با آهن مذاب (فقدان نیکل، این محصولات را از آهن شهاب سنگی متمایز می کند) دربین النهرین، آسیای صغیر و مصر به چشم می خورد؛ اما ظاهراً تنها در تشریفات از آهن استفاده می شد و آهن فلزی گرانبها حتی با ارزش تر از طلا به حساب می آمد.

براساس تعداد از منابع آهن، به عنوان یک محصول جانبی از تصفیه مس تولید می‌شود مثل آهن اسفنجی – و به وسیله متالوژی آن زمان قابل تولید مجدد نبوده است. از ۱۶۰۰ تا ۱۲۰۰ قبل از میلاد درخاورمیانه بطور روز افزون ا زاین فلز استفاده می شد، اما جایگزین کاربرد برنز درآن زمان نشد. تیرآهنی متعلق به عنصر آهن سوند در گاتلند سوئد یافت شده است. از قرن ۱۰ تا ۱۲ در خاورمیانه یک جابجایی سریع درتبدیل ابزار و سلاحهای برنزی به آهنی صورت گرفت.

عامل مهم دراین جابجائی آغاز ناگهانی تکنولوژی های پیشرفته کار با آهن نبود، بلکه عامل اصلی، مختل شدن تامین قلع بود. این دوره جابجایی که در زمانهای مختلف و درنقاط مختلفی از جهان رخ داد، دوره ای از تمدن به نام عصرآهن را به وجود آورد. همزمان با جایگزینی آهن به جای برنز، فرآیند کربوریزاسیون کشف شدکه به وسیله آن به آهن موجود درآن زمان کربن اضافه می کردند. آهن را بصورت اسفنجی که مخلوطی از آهن و سرباره به همراه مقدار ی کربن یا کاربید است، بازیافت کردند. سپس سرباره آنرا با چکش کاری جدا نموده و محتوی کربن را اکسیده می کردند تا بدین طریق آهن نرم تولید کنند.

مردم خاورمیانه دریافتند که با حرارت دادن طولانی مدت آهن نرم درلایه ای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می توان محصولی بسیار محکم تر بدست آورد. محصول حاصله که دارای سطح فولادی است، از برنزی که قبلاً کاربرد داشت محکمتر و مقاوم تر بود. در چین نیز اولین بار آهن شهاب سنگی استفاده شد و اولین شواهد باستان شناسی برای اقلام ساخته شده با آهن نرم درشمال شرقی نزدیک xinjiang مربوط به قرن ۸ قبل از میلاد به دست آمده است. این وسایل از آهن نرم و با همان روش خاورمیانه و اروپا ساخته شده بودند و گمان می رفت که برای مردم غیر چینی هم ارسال می کردند.

از زمان سلسله ژو به بعد اکثر تولیدات آهن درچین به شکل چدن است. با این همه آهن بعنوان یک محصول عادی که برای صدها سال مورد استفاده کشاورزان قرارگرفته است، باقی ماند و تا زمان سلسله شین (حدود ۲۲۱ قبل از میلاد) عظمت چین را واقعاً تحت تأثیر قرار ندارد.
توسعه چدن در اروپا عقب افتاد، چون کوره های ذوب در اروپا فقط توانایی K1000 را داشت، دربخش زیادی از قرون وسطی دراروپای غربی آهن اسفنجی به آهن نرم بدست می آورند. تعدادی از قالب گیریهای آهن دراروپا بین سالهای ۱۱۵۰ و ۱۳۵۰ بعد از میلاد در دو منطقه درسوئد به نامهای Lappyttan و Vinarhyttan انجام شد.

دانشمندان می پندارند شاید این روش بعد از این دو مکان تا مغولستان آن سوی روسیه ادامه یافته باشد، اما دلیلی محکمی برای اثبات این قضیه وجود ندارد. تا اواخر قرن نوزدهم درهر رویدادی یک بازار برای کالاهای چدنی بوجود آمد، مانند درخواست برای گلوله های توپ چدنی .

درآغاز برای ذوب آهن از زغال چوب هم بعنوان منبع حرارتی و هم عامل کاهنده استفاده می شد. درقرن ۱۸ در انگلستان تامین کنندگان چوب کم شدند و از زغال سنگ که یک سوخت فسیلی است، بعنوان منبع جانشین استفاده شد. این نوآوری بوسیله abraham darby انرژی لازم برای انقلاب صنعتی را تامین نمود.

پیدایش :
آهن یکی از رایج ترین عناصر زمین است که تقریباً ۵% پوسته زمین را تشکیل میدهد. آهن از سنگ معند هماتیت که عمدتاً fe2o3 می باشد. استخراج می گردد. این فلز را بوسیله روش کاهش یا کربن که عنصری واکنش پذیرتر است جدا می کنند. این عمل درکوره بلند دردمای تقریباً ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد انجام می پذیرد.

درسال ۲۰۰۰، تقریباً ۱۱۰۰ میلیون تن سنگ معدن آهن رشد ارزش تجاری تقریباً ۲۵ میلیارد دلار آمریکا استخراج شد. درحالیکه استخراج سنگ معدن آهن در۴۸ کشور صورت می گیرد، چین،برزیل، استرالیا، روسیه و هند با تولید ۷۰% سنگ آهن جهان پنج کشور بزرگ تولید کنندگان آن به حساب می آیند. برای تولید تقریباً ۵۷۳ میلیون تن آن خام ۱۱۰۰ میلیون تن سنگ آهن مورد نیاز است.

خصوصیات قابل توجه :
جرم یک اتم معمولی آهن ۵۶ برابر جرم یک اتم معمولی هیدروژن می باشد. عقیده براین است که آهن، دهمین عنصر فراوان جهان است. Fe مخفف واژه لاتین ferrum برای آهن می باشد. این فلز، از سنگ معدن آهن استخراج می شود و به ندرت به حالت آزاد (عنصری) یافت می گردد.

برای تهیه آهن عنصری، بایدناخالصیهای آن با روش کاهش شیمیایی از بین برود. آهن برای تولید فولاد به کار می رود که عنصر نیست، بلکه یک آلیاژ و مخلوطی است از فلزات متفاوت (وتعدادی غیرفلز بخصوص کربن). هسته اتمهای آهن دارای بیشترین نیروی همگبر در هر نوکلئون هستند. بنابراین آهن با روش همجوشی، سنگین ترین و با روش شکافت اتمی، سنگینترین عنصری است که بصورت گرمازایی تولید می شود.
وقتی یک ستاره که دارای جرم کافی می

باشد چنین کاری انجام دهد. دیگر قادر به تولید انرژی درهسته اش نبوده ویک ابر اختر پدید می آید. آهن رایج ترین فلز درجهان به حساب می آید. الگوهای جهان شناختی با یک جهان بار پیش بینی زمان را می کند که درنتیجه واکنشهای همجوشی و شکافت هسته، همه چیز به آهن تبدیل خواهد شد.

کاربردها
کابرد آهن از تمامی فلزات بیشتر است و ۹۵ درصد فلزات تولید شده در سراسر جهان را تشکیل می دهد. قیمت ارزان و مقاومت بالای ترکیب آن استفاده از آنرا بخصوص دراتومبیلها، بدنه کشتی های بزرگ و ساختمانها اجتناب ناپذیر می کند. فولاد معروفترین آلیاژ آهن است و تعدادی از گونه های آهن به شرح زیر می باشد:

• آهن خام که دارای ۵%-۴% کربن و مقادیر متفاوتی ناخالصی از قبیل گوگرد، سیلیکون و فسفر است و اهمیت آن فقط به این علت است که درمرحله میانی مسیر سنگ آهن تا چدن و فولاد قرار دارد.
• چدن، شامل ۵/۳% -۳% کربن و مقدار کمی منگنز می باشد. ناخالصی های موجود در آهن خام مثل گوگرد و فسفر که خصوصیات آنرا تحت تأثیر منفی قرار می دهد. درچدن تا حد قابل قبولی کاهش می یابند. نقطه ذوب چدن بین ۱۴۲۰-۱۴۷۰ k می باشد که از هر دو ترکیب اصلی آن کمتر است و آنرا به اولین محصول ذوب شده پس از گرم شدن همزمان کربن و آهن تبدیل می کند. چدن بسیار محکم، سخت و شکننده می باشد، چدن مورد استفاده حتی چدن گرمای سفید موجب شکستن اجسام می شود.
• فولاد کربن شامل ۵/۱% – ۵/۰% کربن و مقادیر کم منگنز، گوگرد، فسفر و سیلیکون است.
• آهن ورزیده (آهن نرم) دارای کمتر از ۵/۰% کربن می باشد و محصولی محکم و چکش خوار است، اما به اندازه آهن خام گدازپذیر نیست. حاوی مقادیر بسیار کم کربن است (چند دهم درصد) اگر یک لبه آن تیز شود، به سرعت تیزی خود را از دست می دهد.
• فولادهای آلیاژ حاوی مقادیر متفاوتی کربن بعلاوه فلزات دیگر مانند کروم ، وانادیم، مولیبدن، نیکل ، تنگستن و … می باشد.

• اکسیدهای آهن برای ساخت ذخیره مغناطیسی درکامیپوتر مورد استفاده قرار می گیرند. آنها اغلب با ترکیبات دیگری مخلوط شده و خصوصیات مغناطیسی خود را بصورت محلول هم حفظ می کنند.

ترکیبات
معمولترین حالات اکسیداسیون آهن عبارتند از :
• حالت فروس Fe+2
• حالت فریک Fe+3
• حالت فریل Fe+4

• آهن (VI) هم معروف است (اگر چه کمیاب می باشد) درصورتیکه شکل فرات پتاسیم باشد، (K2FeO) یک اکسید کننده انتخابی برای الکلهای نوع اول می باشد. این ماده جامد فقط در شرایط خلاء و ارغوانی تیره پایدار است. هم به صورت محلول سوزآور و هم بصورت یک ماده جامد.

بیولوژی
آهن اتم اصلی مولکول هم (بخشی از گلبول قرمز) و بنابراین جزء ضروری تمام هموپروتئین ها محسوب می شود. به همین علت، وجود این عنصر درحیوانات حیاتی می باشد. همچنین آهن غیر آلی درزنجیره های آهن – گوگرد بسیاری از آنزیمها یافت می شود. باکتریها اغلب از آهن استفاده می کنند. وقتی بدن درحال مبارزه با یک عفونت باکتریایی است، برای عدم دستیابی باکتری به آهن، این عنصر را پنهان می کند.

ایزوتپها
آهن بطور طبیعی دارای چهار ایزوتوپ پایدار Fe-54, Fe 56, Fe 57, Fe-58 می باشد. فراوانی نسبی ایزوتپهای آهن در طبیعت تقریباً Fe-56 7/91% Fe-58 3/0%,Fe-57 2/2%, Fe54- 8/5% است. Fe-58 3/0% که نوکلئید پرتوزای (مانند مطالعات شهاب سنگها) و شکل گیری کانی ها هستند. حول محور تعیین انواع مختلف Fe-60 صورت گرفته است.

در وهله‌های مختلف، شهاب سنگهای Chervony Kut, Semarkona می تون بین تمرکز Ni-nichell60 (محصول اخترچه Fe-60) و فراوانی ایزوتپهای پایدار آهن ارتباطی یافت که دلیلی برای وجود آهن ۶۰ در زمان شکل گیری منظومه شمسی می باشد، احتمالاً انرژی آزاد شده فروپاشی آهن ۶۰ به همراه انرژی رها شده براثر فروپاشی نوکلئید پرتوزای Al-26 درذوب مجدد و تفکیک اخترچه های بعداز شکل گیری آنها ۴٫۶ میلیارد سال پیش تأثیر داشته است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 9700 تومان در 41 صفحه
97,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد