نقش آهن در صنایع
آهن یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی می باشد که دارای نماد Fe و عدد اتمی 26 بوده و در گروه 6 و دوره 4 قرار دارد. آهن به عنوان عنصر نهایی تولید شده قابل توجه است و در نتیجه سنگین ترین عنصر محسوب می شود که برای تشکیل آن نیازی به رویداد کاتاکلیزمی مشابه ندارد؛ از همین رو، این فلز فراوان ترین فلز سنگین جهان می باشد همچنین اعتقاد بر این است که دهمین عنصر فراوان جهان است.
غلظت آهن در لایه های مختلف زمین از بالا در هسته داخلی تا حدود 5٪ در پوسته ی خارجی می باشد و ممکن است هسته ی داخلی زمین از یک کریستال آهن تشکیل شده باشد، هر چند که احتمالاً مخلوطی از آهن و نیکل است و تصور می شود که وجود مقدار زیادی آهن در زمین به میدان مغناطیسی آن کمک می کند.
آهن فلزی است که در میدان مغناطیسی خود و همچنین از سنگ آهن استخراج شده و به سختی در حالت آزاد یافت می شود. آهن از المان های اصلی در تولید فولاد می باشد که یک عنصر نیست بلکه یک آلیاژ و یک محلول از فلزات مختلف و برخی از غیر فلزات به ویژه کربن است. همین ویژگی های آهن باعث شده است که کاربرد آهن در صنعت مورد استقبال زیاد قرار بگیرد.
کاربرد این آلیاژ کاربردی در صنعت طیف بسیار وسیعی دارد. این فلز محبوب و مهم از ساخت فولاد گرفته تا در مهندسی عمران مانند بتن مسلح، تیر، صنایع غذایی، کشاورزی، نظامی و… استفاده می شود. از آهن برای ساختن فولادهای آلیاژی مانند فولادهای کربنی با مواد افزودنی مانند نیکل، کروم، وانادیوم، تنگستن و منگنز مورد استفاده قرار می گیرد.
رایج ترین استفاده از آهن برای ساخت پل، دکل برق، زنجیر دوچرخه، ابزار برش و لوله ی تفنگ می باشد. چدن حاوی 3-5٪ کربن است و برای ساخت لوله ها، شیرآلات و پمپ ها از این عنصر استفاده می شود. از کاتالیزورهای آهن نیز در فرآیندهای مخصوص تولید آمونیاک مورد استفاده قرار می گیرد و از طرفی لازم به ذکر است که آهنربا را می توان از این فلز و آلیاژها و ترکیبات آن ساخت.
بیشترین مقدار آهن به دست آمده برای تولید فولاد، در مهندسی عمران (بتن آرمه ، تیر و غیره) کاربرد دارد. ترکیبات شیمیایی آهن تولید شده در بزرگترین مقیاس در صنعت عبارتند از: سولفات آهن (II) (FeSO4 · 7H2O) و کلرید آهن (III) (FeCl3). مورد اول یکی از منابع در دسترس آهن (II) است و نسبت به اکسیداسیون هوایی پایدارتر می باشد. باید این مورد را در نظر داشت که ترکیبات آهن (II) به اکسیدهای آهن (III) در هوا تبدیل می شوند.
کاربرد آهن در صنایع مختلف (غذایی، پتروشیمی، فولاد و سایر صنایع)
امروزه کاربرد آهن و فولاد در صنایع مختلف به‌قدری زیاد شده که به هر سو نگاه کنید، انواع فولاد را خواهید دید. به جرأت می‌توان ادعا کرد که هیچ فردی در دنیا نیست که به‌صورت روزانه با آهن و فولاد سروکار نداشته باشد. با وجود استحکام و دوام بالا، مقرون‌به‌صرفه است و به همین دلیل است که این ماده توانسته تا این حد در زندگی ما رسوخ کند. شاید برایتان جالب باشد تا با هم مروری بر کاربرد آهن و فولاد در صنایع مختلف و در اطراف خودمان داشته باشیم. در این مقاله، به کاربرد آهن در صنایع زیر پرداخته شده و سپس به سراغ کاربرد انواع مختلف فولاد رفته‌ایم:
- کاربرد آهن در صنایع غذایی
- کاربرد آهن در پتروشیمی
- کاربرد آهن در صنایع فولاد
کاربرد آهن در صنایع غذایی چیست؟
بیشترین کاربرد آهن در صنایع غذایی، در قالب فولاد ضدزنگ و محصولات آن است. محصولاتی مثل ورق استیل که تبدیل به لوله استیل شده و از آن‌ها در صنایع لبنی و سایر محصولات خوراکی استفاده می‌شود. به این لوله‌ها اصطلاحاً لوله استیل صنایع غذایی می‌گویند که برای ساخت آن‌ها از استیل گرید 304 و 316 استفاده می‌شود. لوله استیل گرید 304 در صنایع غذایی و لوله استیل 316 نیز در صنایع لبنی و دارویی به کار می‌رود.
کاربرد آهن در پتروشیمی چیست؟
کاربرد آهن در پتروشیمی و صنایع وابسته، یکی از اصلی‌ترین کاربردهای این فلز است. از آنجایی که انتقال فراورده‌های نفتی و مواد پتروشیمی به لوله‌هایی با مقاومت بالا نیاز دارد، برای انتقال آن‌ها از لوله مانیسمان استفاده می‌شود که نوعی لوله فولادی بدون درز است. کاربرد سایر لوله‌های فولادی دارای درز جوش در خطوط انتقال سیال نیز در زمره کاربرد آهن در صنایع پتروشیمی قرار می‌گیرد؛ اما کاربرد آن‌ها در جاهایی است که فشار سیال و مواد داخل آن‌ها، چندان زیاد نیست یا مواد مذکور خاصیت خورندگی ندارند.
کاربرد آهن در صنایع فولاد چیست؟
آهن در خود صنایع فولادی نیز کاربرد دارد. مهم‌ترین کاربرد آهن در صنایع فولاد، ساخت کوره و تجهیزات خطوط تولید مقاطع فولادی مثل غلتک‌های نورد و دستگاه‌های رول فرمینگ، بسترهای خنک‌سازی و قیچی‌های برش است. از آهن دارای مقاومت بالا برای ساخت پاتیل‌های ذوب نیز استفاده می‌شود. یکی از کارخانه‌های معتبر فولادی که از آهن به‌صورت گسترده استفاده می‌کند، فولاد مبارکه اصفهان است.
کاربرد اهن در فولاد مبارکه اصفهان
اصلی‌ترین کاربرد آهن در فولاد مبارکه، استفاده از آن به عنوان ماده اولیه تولید ورق فولادی یا همان ورق سیاه است. ورق سیاه نیز خود ماده اولیه تولید سایر ورق‌های فولادی مثل ورق گالوانیزه، ورق اسید شویی است و به همین دلیل کاربرد اهن در فولاد مبارکه اصفهان، بسیار گسترده است. ورق سیاه در ساخت لوله، پروفیل و … نیز به کار می‌رود.
انواع آهن و فولاد که با آن‌ها سروکار دارید
در حال حاضر فولاد در گریدها و انواع مختلفی در جهان وجود دارد که کاربرد آهن و فولاد در صنایع مختلف بر اساس همین گریدها تعیین می‌شود. اگر به دنبال خرید آهن و فولاد هستید، بهتر است ابتدا مروری بر انواع آن داشته باشیم. در کاربرد آهن و فولاد باید ابتدا به خواص آن‌ها دقت کرد. به‌طورکلی در مقایسه با آهن، فولادهای آلیاژی مقاومت و شکل‌پذیری بیشتری دارند؛ البته این نوع فولاد اغلب قابل تراشکاری و جوشکاری نیست.
فولاد آلیاژی می‌تواند از عناصر متنوعی تشکیل شود که هر یک از آن‌ها می‌توانند خواص متفاوتی مانند مقاومت در برابر ضربه، حرارت و خوردگی را به فولاد اولیه اضافه کنند. همین امر نیز سبب تفاوت کاربردهای انواع مختلف فولاد آلیاژی خواهد شد. عناصر اضافه شده در مقادیر کمتر از 5 درصد وزنی، تمایل به بهبود خواص مکانیکی مانند سختی‌پذیری داشته، درحالی‌که عناصر اضافه شده با مقدار 20 درصد وزنی باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی و پایداری در دمای بالا یا پایین می‌شوند.
فولاد ماشین‌کاری چیست؟
این گروه از فولاد برای تراشکاری بسیار مناسب بوده و معمولاً در ساخت پیچ و مهره استفاده می‌شود. فولاد ماشین‌کاری حاوی حداکثر 0.35 درصد گوگرد و 0.35 درصد سرب است. البته ممکن است مقادیر کمی از تروریم یا سلنیوم نیز به آن اضافه شود.
آیا میدانید فولاد مقاوم در برابر سایش چه کاربردهایی دارد؟
گروه دیگر از انواع فولاد، نوع مقاوم در برابر سایش است که به‌صورت صفحات سایشی برای ساخت ماشین‌آلات پردازش سنگ، سنگ‌شکن‌ها و بیل‌های برقی تولید می‌شود. این نوع فولاد از فولادهای آستنیتی محسوب شده که حدود 1.2 درصد کربن و 12 درصد منگنز دارد. مقاومت در برابر سایش به دلیل سختی بالای این فولاد ایجاد می‌شود. از دیگر کاربردهای فولاد ضد سایش می‌توان به ساخت سیم‌های پیانو اشاره کرد. کاربردهای این نوع فولاد در دسته کاربرد آهن در صنایع فولاد قرار می‌گیرد.
فولاد بلبرینگ چه کاربردهایی دارد؟
گروه مهم دیگری که تأثیر بسیار زیادی در صنعت دارد، فولاد بلبرینگ است. یاتاقان‌های غلتکی و توپی از این نوع فولاد ساخته می‌شوند. این فولاد اغلب حاوی یک درصد کربن، 1.2 درصد کروم، 0.25 درصد نیکل و 0.25 درصد مولیبدن بوده که پس از عملیات حرارتی، سختی بالایی پیدا می‌کند.
فولاد ابزار به چه منظوری به کار می‌رود؟
فولاد ابزار در مقادیر کم تولید شده و حاوی آلیاژهای گران‌قیمت هستند. اغلب این نوع فولاد را کیلویی و با نام تجاری جداگانه تولید می‌کنند. فولاد ابزار بسیار سخت، در برابر سایش مقاوم و بدون تغییر در برابر دمای بالاست. همان‌طور که از نام آن‌ها مشخص است، از این نوع فولاد در ساخت برخی ابزار مهندسی خاص استفاده می‌شود. فولاد ابزار حاوی عناصری مانند تنگستن، مولیبدن، وانادیوم و کروم هستند. کاربرد فولاد ابزار در دسته کاربرد آهن در صنایع مختلف قرار می‌گیرد.
کاربردهای فولاد برقی یا سیلیکاتی
یک گروه مهم از فولاد که حضور آن برای تولید و انتقال نیروی الکتریکی لازم بوده، فولاد الکتریکی با سیلیکون بالا است. در ساخت آهنرباها و ترانسفورماتورهای الکتریکی از این نوع فولاد استفاده می‌شود.
کاربردهای فولاد ضدزنگ چیست؟
اولین بار فولاد ضدزنگ برای ساخت کارد و چنگال مورد استفاده قرار گرفت و به دلیل ویژگی‌های مقاوم در برابر خوردگی، خیلی زود به صنایع شیمیایی راه یافت. اگر به این مبحث علاقه‌مند هستید مقاله را بخوانید. امروزه مقاومت در برابر خوردگی از اهمیت بالایی برخوردار است و هر روز کاربردهای جدیدی برای فولاد ضدزنگ پیدا می‌شود. تعدادی از کاربردهای فولاد ضدزنگ را اینجا مشاهده می‌کنید:
- > ساخت کارد، چنگال و وسایل آشپزخانه
- > کاربرد آهن در صنایع پتروشیمی، نفت و گاز
- > کاربرد آهن در صنایع انرژی و تولید برق
- > کاربرد آهن در صنایع غذایی
- > معماری، ساختمان و ساخت‌وساز
- > تجهیزات پزشکی
- > کاربرد آهن در صنایع خودروسازی
همان‌طور که گفته شد کاربرد انواع آهن در صنایع مختلف با یکدیگر متفاوت است. مثلا کاربرد آهن در صنایع غذایی با کاربرد آهن در پتروشیمی و کاربرد آهن در صنایع فولاد تفاوت دارد. برای خرید بهتر است به مراجعه کنید. امیدواریم شما به‌عنوان یک صنعتگر بعد از خواندن این مطلب بدانید برای هر یک از نیازهای خود به چه نوع فولادی احتیاج دارید.
برگرفته شده از: وبسایت دانیال زاده
-
-
-
-
-
-
-
-
