در عصر حاضر، به منظور ساخت هر گونه ابزار یا وسایلی که برای انجام امورات مختلف از حوزه کشاورزی گرفته تا ساختمان و ماشین مورد استفاده قرار می گیرد، از فولاد و آهن استفاده می گردد. این مسئله اهمیت پالایش معادن آهن و فولاد و تبدیل مواد اولیه خروجی از آنها به مواد قابل استفاده برای ساخت ابزار آلات نهایی را بیش از بیش بالا برده است. شاید برای شما سوال باشد که سنگ آهن استخراج شده از معادن چگونه در آخر به قطعات مورد استفاده در زندگی روزمره تان تبدیل می گردد؟ برای این کار چندین مرحله صورت می گیرد که از مهم ترین آن ها، می توان تبدیل مواد اولیه خام به مواد میانی اشاره داشت. بدین ترتیب که مواد اولیه استخراج شده از معادن آهن در آغاز فرآوری شده و فولاد خام را تشکیل می دهند. شمش بلوم نیز محصولی بوده که دقیقا در این مرحله به تولید می رسد.
در حقیقت پس از این که سنگ آهن در بخش های مربوطه پالایش گشته و فولاد آن جدا خواهد شد، برای راحتی در حمل و نقل این فولاد یا آهن خام، آن ها را به شکل شمش قالب می دهند. این کار خود از دو راه انجام می شود که به آن می پردازیم. اما این شمش ها نیز خود در چند دسته متفاوت قرار میگیرند که معیار جداسازی آنها هم در بیش تر موارد شکل و اندازه آن ها می باشد. شمش بلوم یکی از انواع این شمش ها است که در ادامه برای تولید ابزار آلات مختلف از آن استفاده می گردد.
به عبارت دیگر شمش بلوم و شمش های دیگر که در این مرحله تولید می شوند، محصول نهایی قسمت های پالایش مثل ذوب آهن می باشند که تحت عنوان مواد اولیه به کارخانههای فولاد فرستاده می شوند. در ادامه به شکل کامل به توضیح شمش بلوم، شیوه تولید و کاربردهای آن خواهیم پرداخت. پس با ما همراه بمانید تا اطلاعات کاملی از این نوع شمش کسب کنید.
روشهای تولید شمش بلوم (Bloom) از مواد اولیه معدنی
پس از این که سنگ آهن از معادن استخراج می شود، به منظور جداسازی آهن خالص آن از ناخالصی ها وارد مجموعههای مربوطه مثل ذوب آهن می گردد. در این واحدها تحت دمای بالا، سنگ آهن را ذوب کرده، آهن و فولاد خام و اولیه را از آن استخراج می کنند. سپس به شکل شمش بلوم و انواع شمش دیگر آن را برای مراحل بعد به کارخانههای فولاد روانه می کنند. برای این کار چند روش متفاوت وجود دارد که دو مورد از آن ها بیشتر به کار گرفته می شوند.
یکی روش کوره بلند نام دارد که بسیار رایج بوده و از زمان های قدیم مورد استفاده قرار می گیرد. روش دیگر هم کورههای قوس الکتریکی به منظور جداسازی آهن خالص می باشد که این روش به طور معمول کمتر از روش کوره بلند استفاده می شود. اکنون به هر دو این روشها و چگونگی فرآیند تولید شمش Bloom در هر کدام از آن ها خواهیم پرداخت.
نورد اولیه به منظور تبدیل شمش فلز به محصولاتی مثل بلوم و اسلب استفاده می گردد. این فرآیند، ساختار شمش ریخته گری را اصلاح می نماید، خواص مکانیکی آن را بهبود می بخشد و عیوب داخلی پنهان را از بین خواهد برد.
تولید شمش بلوم با استفاده از روش کوره بلند
استفاده از این شیوه پیشینه زیادی داشته و تقریبا در اغلب کارخانه های ذوب آهن دنیا از روش کوره بلند استفاده می گردد. البته باید توجه کنید که این روش بیشتر برای استخراج آهن و فولاد از سنگ آهن مورد استفاده قرار می گیرد؛ تا این که برای فرآوری مجدد آهنهای ضایعات مورد استفاده قرار بگیرد. به منظور استخراج آهن خالص ابتدا سنگ آهن را به شکل ابتدایی حرارت می دهند تا کلوخه سازی شود. در ادامه مواد مورد نیاز برای جدا شدن آهن از ناخالصی ها به سنگ آهن اضافه می شود. کک و آهک جزو مهمترین این مواد می باشند که در این مرحله اضافه خواهند شد.
سپس این مواد ناخالص وارد مرحله حرارت دهی می گردند که در این مرحله آهن آغاز به ذوب شدن نموده و از پایین کوره خارج می شود. البته قبل از تولید شمش بلوم، همچنان باید این ماده مذاب یک بار دیگر هم تصفیه شود. از مهم ترین مواد ناخالصی که در این مرحله باید از فولاد مذاب جداسازی گردد، کربن می باشد. همان طور که می دانید، در سنگ آهن مقداری زیادی کربن وجود داشته که باقی ماندن آن در فولاد نهایی، می تواند استقامت آن را تا اندازه ی زیادی کم کند.
به همین منظور، در این مرحله کربن موجود در فولاد مذاب را به کمک اکسیژن جداسازی خواهند نمود. پس از این که ناخالصی های موجود از آهن و فولاد مذاب جدا می گردد، این مواد وارد مراحل نهایی می گردند. یعنی فولاد مذاب در ظروف بزرگی که در اصطلاح به آن ها پاتیل می گویند ریخته شده و به سمت قالب های شمش خواهند رفت. در آخر این آهن مذاب بسته به نوع شمشی که قرار است تولید گردد، در قالب های مخصوص آن ریخته می شوند.
تولید شمش بلوم با استفاده از فرآوری آهن با کورههای قوس الکتریکی
راه دیگر برای خالص سازی آهن و تولید فولاد خام برای مصارف بعدی، استفاده از کورههای قوس الکتریکی می باشد. این راه بیش تر در مواردی استفاده می شود که قصد بازیافت آهن های کارکرده و یا ضایعاتی را دارند. بدین ترتیب که این آهنآلات را به داخل کوره ریخته و مواد مورد نیاز برای سرباره سازی را به آن ها افزوده می شوند. مثل شیوه ی قبل، این مواد در دماهای بالای هزار درجه ذوب گشته و آهن خالص جداسازی خواهد شد.
در ادامه این مواد مذاب به وسیله ی پاتیل ها به قسمت هایی که قالب شمش ها قرار دارند، انتقال داده شده و در این قالبها تخلیه می شوند. در این روش هم قالب ها می توانند مربوط به شمش بلوم یا انواع دیگر شمش باشند. پس از ریختن فولاد مذاب در این قالبها، فرآیند سرد سازی و انجماد صورت می گیرد. در آخر شمش های خام فولادی آماده انتقال به واحدهای بعدی به منظور تغییر شکل و تبدیل به ابزارآلات مختلف می باشند.
کابردهای شمش بلوم
پس از این که فولاد خالص از مواد اولیه که سنگ آهن یا آهن آلات ضایعاتی می باشند، خارج شد، وارد قالب های شمش بلوم خواهند شد. این شمش ها در سایز و طول های متفاوتی بسته به نوع کارخانه سازنده به تولید می رسند. بعد از این که انجماد انجام شد، این شمشها را خنک سازی نموده و به سمت کارخانههای فولاد می برند. در کارخانههای فولاد شمشها وارد خط نورد شده و تغییر شکل پیدا خواهند کرد. بدین ترتیب، محصولات جدید فلزی از این شمشها تولید می شود.
به عنوان مثال یکی از مهمترین محصولاتی که از این راه به تولید می رسند، انواع میلگرد نام دارد که به عنوان یکی از مهمترین مصالح فلزی در بیشتر ساختمانها به کار میرود. البته از شمش Bloom به منظور تولید ابزارآلات دیگری هم که منشا فولادی دارند در مراحل بعدی استفاده میشود. ریلهای قطار، تیرآهن، ناودانی و موارد این چنینی دیگر از جمله رایجترین این موارد می باشند.
عوامل موثر در مقاومت شمش بلوم
عوامل زیادی در مقاومت و استحکام فولاد نهایی که به شکل شمش بلوم یا أنواع دیگر شمش از ذوب آهن خارج می شود، تاثیر گذار می باشند. این که این شمش ها از سنگ آهن ساخته شده باشند یا آهن آلات ضایعاتی را مجددا بازیافت نمایند هم می تواند در مقاومت آنها تاثیر بگذارد. ولی به شکل کلی وجود یک ماده خاص در فولاد می تواند مقاومت آن را تا اندازه زیادی کنترل نماید و آن ماده کربن نام دارد. به منظور تولید شمش های مختلف باید میزان کربن موجود در آن کنترل گردد.
به عنوان مثال در تولید میلگرد، به طور معمول از شمشهایی که کربن کم تری دارند، برای ساخت میلگردهایی با ضخامت کمتر استفاده میشود. این میلگردها به طور معمول قابلیت انعطاف بیشتری هم دارند. به همین ترتیب، شمش هایی که کربن بیش تری دارند، به منظور تولید میلگردهای با ضخامت بیشتر مورد استفاده قرار خواهند گرفت. درنتیجه، کربن یکی از مهمترین عوامل مشخص کننده مقاومت و استحکام شمش Bloom می باشد.
سوالات متداول
اول، شمش بلوم (Bloom) چیست؟ بعد از خالص سازی فولاد و آهن، به منظور راحتی در حمل و نقل و نگه داری آنها را در قالبهایی میریزند که شمش بلوم هم یک نمونه از این قالبها می باشد.
دوم، شمش بلوم چگونه و از چه طریقی ساخته میشود؟ این شمشها از انجماد فولاد مذابی ایجاد می شوند که به روش های کوره بلند یا کوره قوس الکتریکی از ناخالصیها جدا می شوند.
سوم، شمش بلوم چه کاربردی دارد؟ از این شمشها به منظور ساخت انواع ابزارآلات و تجهیزات فولادی مثل میلگرد، تیرآهن، ناودانی و موارد این چنینی دیگر در کارخانه های فولاد مورد استفاده قرار می گیرد.
چهارم، تفاوت شمش بلوم با بیلت چیست؟ این دو نوع شمش در حقیقت هیچ گونه تفاوتی از نظر ماده اولیه یا روش ساخت ندارند و تنها تفاوت آنها در اندازه و سایزشان می باشد. به طور معمول بیلت عرضی کم تر از 30 سانتی متر و طول در حدود دو متر دارد، اما شمش Bloom هم از عرض و هم از طول بلندتری برخوردار خواهد بود.
پنجم، چه عواملی در تعیین مقاومت شمش بلوم تاثیر گذار هستند؟ استفاده از مواد خام مثل سنگ آهن یا آهن آلات ضایعاتی در مقاومت نهایی شمش فولادی اثر می گذارد؛ هم چنین میزان کربن موجود در شمش نیز یکی از فاکتورهای مهم در مقاومت شمش بلوم است.