دانلود مقاله تاریخچه تولید فولاد در جهان

رشد صنعت فولاد و آهن همراه با وضع اقتصادی مستحکم، در بسط و پیشرفت صنعتی یک کشور نقش مهمی را داراست.

کوشش هر کشوری در این است که برای پیشرفت و ترقی بیشتر در جهان صاحب صنایع آهن و فولاد شخصی باشد.

این جنبش و کوشش به طور مخصوصی بعد از جنگ جهانی اول هویدا شد.

در فاصله بین سال های 1920 و 1929 تولید به طور پیوسته توسعه یافت و 72 میلیون تن به 5/120 میلیون در سال بالغ گردید، ولی در اثر بحران شدید و ناگهانی اقتصادی در سال 1929 این تولید بین سال های 1930 به 50 میلیون تن کاهش یافت.

مجدداً در سال های بعد از این میزان تولید افزایش یافت، به طوری که در سال 1938 به 110 میلیون تن رسید که از این مقدار، ایالات متحده 29 میلیون تن، آلمان غربی 23 میلیون تن، شوروی سابق 18 میلیون تن، بریتانیای کبیر (انگلیس) 5/10 میلیون تن، فرانسه 5/6 میلیون و باقیمانده به وسیله بیست کشور تولید کننده جزء تولید شده بود.

30 سال بعد از جنگ جهانی اول که تأثیر عمیقی بر شبکه اقتصادی اکثر کشورهای جهان داشت، وضع تحول تولید بسیار مختلف بود.

برحسب آمار منتشره در مجله های صنعتی، تولید جهانی فولاد در سال 1956 به 283 میلیون تن بالغ گردید.

کشورهای مهم تولید کننده به ترتیب عبارتند بودند از: آمریکا 105 میلیون تن، شوروی (سابق) 5/49 میلیون تن، آلمان غربی 2/23 میلیون تن، انگلستان 21 میلیون تن و فرانسه 4/13 میلیون تن و سایر کشورهای تولیدکننده تشکیل می شدند از: ژاپن، بلژیک، ایتالیا، چکسلواکی، لهستان، کانادا و لوگزامبورگ.

به موجب آمار منتشره در مجله صنعتی «Stall .

und .

Eisen» تولید آهن فولاد در سال 1960 به 373 میلیون تن رسید که فقط 32% بیشتر از سال 1956 بود، یعنی کشورهایی که در ردیف کشورهای صنعتی نبودند، کم کم دست به کار تولید آهن و فولاد در کشورهای خود شدند.

این نکته قابل ذکر است که مصرف سرانه فولاد معیاری برای تشخیص رشد اجتماعی هر جامعه است و طبق آمارهای کشورهای مختلف، کشورهای پیشرفته دنیا از مصرف سرانه بیشتری برخوردار بوده اند و این وضع نشان دهنده آن است که چرا هر کشوری تمایل به صنعتی شدن و تولید آهن و فولاد دارد.

صرف نظر از پیشرفت های علم پتروشیمی باید معتقد بود که هنوز اسکلت بندی مقاصد فنی بر عهده آهن و فولاد است و در حال حاضر سعی بر آن است که هر چه بیشتر فولاد تهیه شود.

در هر صورت به موازات پیشرفت های مهم در این راه، صنایع وابسته نیز ترقی کرده و همواره سیر تکاملی خود را می پیمایند.

مهم ترین این شاخه ها که به طور مخصوص به صنایع ذوب آهن بستگی دارد، صنعت کک سازی است.

از آنجا که تهیه آهن و فولاد مستلزم مصرف بسیار زیاد زغال سنگ (به صورت کک) است، استخراج زغال سنگ نیز یکی از شاخه های اساسی صنعت محسوب می شود.

با وجود اینکه با پیشرفت های سریع علم، مواد پروتئینی مفیدی از آن بدست می آید ولی استفاده های آن در ذوب آهن به مراتب مهم تر است، زیرا صرف نظر از ایجاد حرارت، کربن لازم را نیز تأمین می نماید.

البته محصولات فرعی که در حین تهیه کک بدست می آید به نوبه خود شایان توجه هستند.

کشور جمهوری اسلامی ایران تا حدود سه دهه قبل، صنایع ذوب آهن نداشته و آهن مورد نیاز خود را از خارج از کشور وارد می کرده است و به خاطر اقتصاد رو به توسعه کشور، برنامه تهیه ارزان قیمت در مملکت مورد توجه قرار گرفته است.

با اجرای طرح های اولیه در زمینه فولاد و گسترش آن در بعد از انقلاب اسلامی بخصوص از سال 1376 به بعد، خوشبختانه تولید فولاد در ایران تا پایان برنامه پنج ساله دوم به بیش از 10 میلیون تن در سال خواهد رسید که امیدواریم این سیر تکاملی ادامه پیدا کند و روزی بتوانیم همپای قدرت های بزرگ تولید کننده فولاد در جهان پیش برویم.

مبانی نورد

مدارکی در دست است که نشان می دهد یک فرانسوی در سال 1553 برای تولید ورق با ضخامت یکنواخت جهت مهر زدن (نقش زدن) سکه های نقره و طلا از غلتک استفاده نموده است.

حتی در آن زمان نیز مشخص شده بود که نورد می تواند تولید افزون تری از چکش کاری که مورد استفاده عموم بود، بنماید.

پدر نورد مدرن، به هر حال، شخصی به نام هنری کورت که در سال 1783 میلادی بعضی از اصول اساسی مربوط به نورد را که هم اکنون نیز مورد استفاده است به دنیا شناساند.

در آغاز، کلیه عملیات نورد شبیه به پروسه نورد ورق صاف بود و در سیستم دو غلتکی نورد، ورق با عرض بسیار کمتری از عرض استانداردهای امروز صورت می گرفت.

به زودی سه عامل مهم بر پیشرفت و تکامل پروسه عملیات نورد تأثیر گذاشت که عبارتند از:

الف) نیاز به تولید ورق هایی با ضخامت کمتر، که تولید ورق های نازک تر نیاز به اعمال فشارهای بیشتری دارد که این مسئله منجر به بوجود آمدن خمش بیشتر در غلتک ها و محدودیت کاربرد دارد.

ب) نیاز به تولید ورق های عریض تر، را می طلبید و گذشته از آن مسئله کنترل صاف بودن سطح ورق را دشوارتر می کرد.

ج) نیاز به تولید مقاطعی غیر از مقاطع تخت، معمولاً حدود 4/3 تولیدات (اکثراً فولاد) از طریق نورد انجام می گیرد و 4/1 بقیه از دیگر روش ها مانند فورجینگ، اکستروژن و… می باشد.

علت این امر امکان کنترل دقیق بر روی تولید نهایی و تنوع محصولات تولیدی از طریق نورد است.

مهم ترین تولیدات (شکل دادن) به وسیله نورد، شامل صفحات، ورق، تسمه، مقاطع هندسی مختلف (اکثراً مورد استفاده در ساختمان ها و سازه ها)، لوله بدون درز، پروفیل ها و مقاطع ویژه با موارد کاربرد محدود می باشد.

بهتر است حدود 80 درصد از تولیدات نورد به صورت ورق باشد و بقیه به صورت مقاطع هندسی، زیرا ورق ماده اولیه است، ولی مقاطع هندسی مثلاً تیرآهن یک تولید نهایی می باشد.

تعریف نورد

پروسه نورد عبارت است از شکل دادن فلزات، به طور سرد یا گرم، توسط عبور دادن از بین دو غلتک که می توانند صاف یا کالیبردار باشند.

غلتک ها معمولاً با یک سرعت مساوی ولی در خلاف جهت یکدیگر می چرخند.

در نورد، فلز توسط نیروهای اصطکاکی مابین غلتک ها به داخل گپ غلتک ها کشیده می شود و بر اثر نیروهای فشاری اعمال شده توسط غلتک ها تغییر فرم پلاستیک می دهد.

ماده اولیه عموماً از تولیدات ریخته گری (مداوم)    می باشد که پیش از گرم شدن و انجام یک سری نورد گرم برای به دست آوردن ابعاد دقیق نهایی از نورد سرد عبور داده می شود، یا می توان تولیدات نیمه تمام را گرم کرده و اعمال فوق را روی آنها انجام داد.

شکل دادن فلزات با نورد سرد

اشکال سبک و جدار نازک با مقاطع پیچیده را می توان با شکل دادن ورق، نوار ورق یا کلاف به صورت نورد سرد، تولید کرد.

پروفیل هایی که از نورد سرد حاصل می شوند نسبت به پروفیل هایی که از نورد گرم حاصل       می شوند مزایای بیشتری دارند.

این اشکال را می توان با ضخامت هایی تا حدود 5/0 میلیمتر تولید کرد، در حالی که در کارخانجات جدید نورد ساختن پروفیل هایی که ضخامت دیواره آنها کمتر از 3 میلیمتر باشد با نورد گرم فوق العاده مشکل است.

این پروفیل ها ممکن است اشکال پیچیده و مدول مقطع زیادی داشته باشند.

بدین وسیله می توان مقاطع محکم و مقاومی را برای منظورهای مختلف طراحی کرد و در نتیجه وزن ساختمان ها را    سبک تر و در مصرف فلز صرفه جویی کرد.

چنین پروفیل هایی در دستگاه نورد سرد با نورد دوره ای یا مداوم تولید   می شود.

ماده اولیه نوع اول، ورق یا نوار نسبتاً کوتاهی است، درحالیکه در دستگاه های نوع دوم، ماده اولیه به صورت کلاف بکار برده می شود.

ماده اولیه از طول داخل غلتک های متوالی که قوه محرکه دارند، تغذیه می شود.

ماده اولیه به تدریج توسط زوج غلتک ها شکل می گیرد.

این دستگاه ها به دو صورت موجودند:

1- با غلتک های معلق آزاد

2- با غلتک های مستحکمی

که دو انتهای آنها در یاتاقان های مربوط به آن قرار گرفته اند.

غلتک معلق آزاد برای شکل دادن ورق های نازک بکار می رود.

تعداد زوج غلتک ها (دستگاه ها) در ماشین به شکل محصول بستگی دارد، هر چه شکل محصول پیچیده تر باشد، برای تولید آن غلتک های بیشتری لازم است.

سرعت محیطی غلتک ها در ماشین های مختلف ممکن است از 20 تا 120 متر در دقیقه باشد، سرعت کمتر برای دستگاه های سنگین تر در نظر گرفته         می شود.

در صنایع اتومبیل از اشکالی که با نورد سرد و به اندازه های کوچک تهیه می شوند نظیر قاب شیشه جلو، لوله های رادیاتور و… استفاده می شود.

این اشکال از ورقی نازک (2/0 تا 1 میلیمتر) و باریک (16 تا 80 میلیمتر) تهیه می شوند.

در صنایع ساختمانی، این محصولات به        صورت های ناودانی، تیرآهن، ورق های منگنه شده و… بکار می روند.

سرعت محیطی غلتک ها در ماشین های مختلف ممکن است از 20 تا 120 متر در دقیقه باشد، سرعت کمتر برای دستگاه های سنگین تر در نظر گرفته می شود.

در صنایع ساختمانی، این محصولات به صورت های ناودانی، تیرآهن، ورق های منگنه شده و… بکار می روند.

نورد فلزات اصول فرآیند نورد فلزات فرآیند شکل دادن فلزات و آلیاژ به صورت قطعات نیم ساخته یا تمام شده، با عبور دادن آنها از بین غلتک ها، نورد نامیده می شود.

غلتک ها در دو جهت مخالف، یکی در جهت عقربه های ساعت و دیگری برخلاف آن می چرخند.

نورد تغییر شکل پلاستیک فلز است که در آن ضخامت نوار ورق کم می شود ولی پهنا و طول آن افزایش می یابد.

در محاسبات مربوط به مقاومت غلتک ها و سایر اجزای دستگاه نورد، و همچنین در تعیین قدرت موتور مورد نیاز برای به حرکت درآوردن دستگاه نورد، لازم است که بار کامل غلتک یا نیروی جداکننده غلتک ها شناخته شود.

در نورد شکل های ساده نظیر ورق ها، نوار ورق ها یا شمشال هایی با مقطع مستطیل یا مربع، سطح تصویر شده به صورت حاصلضرب پهنای متوسط قطعه در ناحیه تغییر شکل، در طول این ناحیه محاسبه می شود.

در نورد شکل های پیچیده نظیر نبشی ها، ناودانی ها، تیرآهن ها، ریل ها و… سطح تماس تصویر شده با روش ترسیمی یا استفاده از فرمول های تقریبی محاسبه می شود.

فشار متوسط فلز روی غلتک ها، با استفاده از معادلات خاصیت پلاستیکی به طور تئوری یا به کمک اطلاعات تجربی و عملی تعیین می شود.

قدرت لازم موتورهای دستگاه نورد را ابتدا به ساکن می توان از روی گشتاور پیچشی مورد نیاز برای نورد، محاسبه کرد.

گشتاور پیچشی موتور دستگاه نوردی که در آن سرعت قطعه به هنگام عبور از میان غلتک ها ثابت بماند، برابر است با مجموع گشتاور پیچشی نیروهای لازم برای تغییر شکل فلز و گشتاور پیچشی نیروهای اصطکاک – عامل اول گشتاوری است که برای تغییر شکل فلز در غلتک ها لازم است و عامل دوم گشتاور نیروهای اصطکاکی است که در یاتاقان ها و جعبه دنده های مجموعه انتقال حرکت ظاهر می شوند.

در دستگاه های نوردی که سرعت نورد متغیری دارند،‌ گشتاور لازم برای شتاب دادن به موتور به هنگام ازدیاد سرعت، نیز باید منظور شود.

این گشتاور، گشتاور دینامیکی خوانده می شود.

طراحی و طبقه بندی دستگاه های نورد دستگاه نورد از واحدهای اصلی زیر تشکیل شده است: 1- یک یا چند پایه غلتک 2- موتور اصلی 3- جعبه دنده 4- قفسه چرخ دنده 5- چرخ لنگه 6- مجموعه چرخ دنده های درگیر بین واحدها دستگاه نورد روی پی یکپارچه ای نصب شده است.

پایه غلتک ها پایه غلتک ها اصلی ترین واحد دستگاه نورد است زیرا نورد واقعی فلز در آن صورت می گیرد.

این واحد مرکب از دو محفظه با پایه ها و صفحه زیرین که ستون ها روی آنها قرار می گیرند، تیر عرضی که محفظه ها را به یکدیگر متصل می کند، سرپوش محفظه، غلتک ها، گوه ها که متعلق به غلتک های پایینی، میانی و بالایی هستند با یاتاقان های مربوطه، مکانیزم تنظیم غلتک یا پیچ تنظیم و دستگاه موازنه غلتک بالایی است.

محفظه ها (قفسه ها) غلتک ها را در بر گرفته اند و بارهای وارد به غلتک ها از طریق گوه ها و سرمحورهای غلتک به محفظه منتقل می شود.

سر محور غلتک ها داخل یاتاقان های ساده یا بدون اصطکاک قرار می گیرند.

محفظه ها ممکن است دوتکه یا یکپارچه باشند، محفظه های یکپارچه امکان نورد اشکال مختلف را با دقت بسیار فراهم