✔ كل شيء عن الحديد الصناعي
يعد الحديد رابع أكثر العناصر شيوعًا في القشرة الأرضية (بعد الأكسجين والسيليكون والألومنيوم) وثاني أكثر المعادن شيوعًا (بعد الألومنيوم)، ولكن نظرًا لأنه يتفاعل بسهولة مع الأكسجين، فلا يتم استخلاصه أبدًا في شكله النقي (رغم أنها نيازك). فيُكتشف أحيانًا أنها تحتوي على عينات من الحديد النقي). مثل الألومنيوم، فإن معظم الحديد الراكد في باطن الأرض يكون على شكل أكاسيد (مركبات الحديد والأكسجين). توجد أكاسيد الحديد في سبعة معادن رئيسية (المعادن الخام والصخور المستخرجة من الأرض):
- الهيماتيت (الأكثر وفرة)
الليمونيت (ويسمى أيضًا الخام البني أو حديد المستنقعات)
- القوطي
- المغنتيت (الحجر الأسود؛ النوع المغناطيسي من أكسيد الحديد، ويسمى أيضًا حجر المغناطيس)
- البيريت
- السيديريت
- التاكونيت (مزيج من الهيماتيت والماجنتيت).
تحتوي الخامات المختلفة على كميات مختلفة من الحديد. يحتوي الهيماتيت والمغنتيت على حوالي 70% حديد، والليمونيت حوالي 60%، والبيريت والسدريت 50%، والتاكونيت 30% فقط. وباستخدام مزيج من التعدين العميق (تحت الأرض) والتعدين المكشوف (السطحي)، ينتج العالم ما يقرب من 1000 مليون طن من خام الحديد سنوياً، وتتحمل الصين ما يزيد قليلاً عن النصف.
✔ أنواع الحديد
الحديد النقي ناعم جدًا ومتفاعل بحيث لا يكون له أي استخدام حقيقي، لذا فإن معظم الحديد الذي نميل إلى استخدامه هو للاستخدام اليومي. هو في الواقع على شكل سبائك حديد: حيث يتم خلط الحديد مع عناصر أخرى (خاصة الكربون) لجعله أقوى. أشكال أكثر مرونة من المعدن بما في ذلك الفولاذ. بشكل عام، الفولاذ عبارة عن سبيكة من الحديد تحتوي على حوالي 2 بالمائة من الكربون، بينما تحتوي الأشكال الأخرى من الحديد على حوالي 2 إلى 4 بالمائة من الكربون. في الواقع، هناك الآلاف من الأنواع المختلفة من الحديد والصلب، وتحتوي جميعها على كميات مختلفة قليلًا من عناصر صناعة السبائك الأخرى.
✔ الحديد الخام
يسمى الحديد الخام الأصلي بسبائك الحديد لأنه يتم إنتاجه على شكل كتل قالب كبيرة تسمى سبائك. يتم تصنيع الحديد الخام عن طريق تسخين خام الحديد (الغني بأكسيد الحديد) في فرن لافح: وهو فرن صناعي ضخم، على شكل أسطوانة، تدخل إليه تيارات ضخمة من الهواء الساخن في "أفران لافحة" عادية في كثير من الأحيان كبيرة: يبلغ ارتفاع بعضها 30-60 مترًا (100-200 قدم)، وتحمل عشرات من حمولات الشاحنات من المواد الخام، وغالبًا ما تعمل بشكل مستمر لسنوات دون أن يتم إيقافها أو تبريدها داخل الفرن، يتفاعل خام الحديد كيميائيًا مع فحم الكوك (شكل غني بالكربون من الفحم) والحجر الجيري. يسرق فحم الكوك الأكسجين من أكسيد الحديد (في عملية كيميائية تسمى الاختزال). إنه يترك وراءه حديدًا سائلًا نقيًا نسبيًا، بينما يساعد الحجر الجيري على إزالة أجزاء الخام الصلبة الأخرى (بما في ذلك الطين والرمل والأحجار الصغيرة) التي تشكل ملاطًا نفايات يسمى الخبث ويحتوي الخام المستخدم على حوالي 90-95% حديد، و3-4% كربون وآثار من عناصر أخرى مثل السيليكون والمنغنيز والفوسفور. يعتبر الحديد الخام أصعب بكثير من الحديد النقي بنسبة 100%، ولكنه لا يزال ضعيفًا جدًا بالنسبة لمعظم الاستخدامات اليومية.
✔ الحديد الزهر
أحد أشهر المباني الحديدية في العالم، مبنى الكابيتول في واشنطن العاصمة، وله قبة مصنوعة من 4,041,146 كيلوجرامًا (8,909,200 رطل) من الحديد الزهر. الحديد الزهر هو ببساطة حديد سائل تم صبه: يُسكب في قالب ويُترك ليبرد ويتصلب ليشكل شكلًا هيكليًا نهائيًا مثل الأنبوب أو الترس أو العارضة الكبيرة لجسر حديدي.
الحديد الخام هو في الواقع شكل أساسي جدًا من الحديد الزهر، ولكنه يتم صبه بشكل خام جدًا، حيث يتم صهره عادةً لإنتاج الفولاذ. إن المحتوى العالي من الكربون في الحديد الزهر (تقريبًا نفس محتوى الحديد الخام أو الحديد الخام - حوالي 2 إلى 4 بالمائة) يجعله صعبًا وهشًا للغاية: بلورات الكربون الكبيرة المدمجة في الحديد الزهر تمنع بلورات الحديد من الحركة. الحديد الزهر له عيبان رئيسيان: أولا، لأنه صلب وهش، فمن المستحيل تقريبا تشكيله، حتى عند تسخينه. ثانيا، يرن بسهولة نسبيا. تجدر الإشارة إلى أن هناك في الواقع عدة أنواع مختلفة من الحديد الزهر، بما في ذلك حديد الزهر الأبيض والرمادي (سمي بهذا الاسم بسبب لون المنتج النهائي الناتج عن الطريقة التي يتصرف بها الكربون الموجود فيه).
✔ المصنوع من الحديد أو قرمزي
يأخذ الحديد الزهر شكله النهائي لحظة تبريد سبيكة الحديد السائل في القالب. الحديد المطاوع هو مادة مختلفة تمامًا يتم تصنيعها عن طريق خلط الحديد السائل مع بعض الخبث (النفايات المتبقية). والنتيجة هي سبيكة حديدية تحتوي على نسبة كربون أقل بكثير.
الحديد المطاوع أكثر ليونة وأقل صلابة بكثير من الحديد الزهر، لذلك يمكنك تسخينه لتشكيله بسهولة نسبيًا، كما أنه أقل عرضة للصدأ. ومع ذلك، يتم الآن إنتاج القليل نسبيًا من الحديد المطاوع تجاريًا، حيث أن معظم الأشياء المصنوعة منه مصنوعة الآن من الفولاذ، وهو أرخص وأكثر جودة بشكل عام. الحديد المطاوع هو ما استخدمه الناس قبل أن يتقنوا إنتاج الفولاذ بكميات كبيرة في منتصف القرن التاسع عشر.
✔ الحديد الصناعي
كما تتوفر الأدوات الحديدية الصناعية بأشكال مختلفة مثل الكمرات والمواسير وقضبان التسليح وصفائح الحديد والبروفيلات، مع الفارق أن شكلها الصناعي يجب أن يكون أقوى بكثير من شكل الأدوات الحديدية الإنشائية؛ لأنه في الهياكل المعدنية الصناعية الكبيرة يتم استخدام المباني متعددة الطوابق والآلات الصناعية الثقيلة، ويجب أن تكون قادرة على تحمل الأحمال الثقيلة الناتجة عن الحجم الضخم للهياكل الصناعية. تجدر الإشارة إلى أن استخدام الحديد الصناعي لا يقتصر فقط على الهياكل الكبيرة، كما أن صناعة المعدات الميكانيكية وتصنيع السيارات والمعدات الإلكترونية والأجهزة المنزلية هي أيضًا استخدامات أخرى للحديد الصناعي.
✔ أنواع المكواة الصناعية
- المقاطع الفولاذية: يعتبر هذا النوع من المكاوي الصناعية من أكثر أشكال الحديد وسبائك الفولاذ استخداماً والتي لها استخدامات عديدة في سوق الحديد وخاصة في مجال الحديد الصناعي.
- صفائح الفولاذ: صفائح الفولاذ هي عبارة عن سبائك حديدية يتم تصنيعها بأحجام وسماكات مختلفة، وتستخدم في صناعات مثل إنتاج أنابيب النفط والغاز والعديد من الصناعات الأخرى.
تستخدم صفائح الفولاذ على نطاق واسع في البناء والصناعات المختلفة. والسبب هو الخصائص الميكانيكية والفيزيائية الممتازة لهذه المنتجات. تسمى الصفائح الفولاذية أيضًا بالصفائح أو الصفائح الفولاذية. العديد من الصناعات الكبيرة والصغيرة مثل صناعة السيارات والأجهزة المنزلية وبناء السكك الحديدية وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الإلكترونية وتشييد المباني وتشييد الطرق والعديد من الصناعات الصغيرة والكبيرة الأخرى هي من عملاء صفائح الفولاذ.
هناك العديد من الأنواع المختلفة من الصفائح ويتم تصنيعها بطرق الدرفلة الباردة والساخنة. الصفائح السوداء أو الصفائح الساخنة أو الصفائح المدرفلة على الساخن، الصفائح الباردة، الصفائح المجلفنة، خطوط الظل، الملونة، المثقوبة، الغسيل الحمضي، المطلي بالقصدير، الصفائح المضلعة، المقاومة للحريق، الألومنيوم، الفولاذ، الفولاذ المقاوم للصدأ ومضادات التآكل هي أنواع مختلفة من هذا المنتج. تستخدم في صناعات مختلفة وتستخدم في تطبيقات مختلفة في البناء.
- قضيب ناقل الحركة
يعد قضيب النقل أحد أكثر أنواع القضبان الصناعية والأقسام الفولاذية استخدامًا في الصناعة.
يتم استيراد أنواع مختلفة من ناقل الحركة والفولاذ الأوتوماتيكي من تركيا وتايوان وإيطاليا ودول أخرى من العالم. يشملوا:
1. رمح مستدير
2. الحزام
3. السداسي
4. ساحة
- القضبان والعوارض والمسامير والتجزئات: تستخدم القضبان الفولاذية بشكل أساسي لتركيب العربات والقاطرات عليها.
كما يتم إنتاج العوارض والمسامير الصناعية بأنواع مختلفة بمعايير صناعية خاصة، وبأبعاد وأعداد مختلفة، والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة.
الأزرار عبارة عن مقاطع فولاذية على شكل حرف U وتستخدم على نطاق واسع في البناء والصناعة.
تعد عوارض الحديد، مثل حديد التسليح، واحدة من أكثر منتجات الصلب استخدامًا على نطاق واسع والتي يتم استخدامها في الصناعة والبناء. إن استخدام هذا القسم الفولاذي كبير لدرجة أن أي تغيير بسيط في سعره يؤدي إلى تغيير في التكاليف الإجمالية لأي مشروع. يتم استخدام العوارض الفولاذية لتقييد إجهادات القص والمراسي الانحناء في المبنى. يتم إنتاج الأنواع الأكثر استخدامًا من هذا المنتج في إيران بأحجام 14 و16 و18 ملم. يتم إنتاج ملف البناء هذا في أربعة أنواع مختلفة اعتمادًا على خواصه الكيميائية والميكانيكية واعتمادًا على تطبيقه: IPE، INP، IPB وشعاع قرص العسل أو CPE.
- الأنابيب الصناعية: الأنابيب الصناعية والمنسيمان هي سلسلة من الأنابيب التي يتم إنتاجها بسماكات كبيرة وأقطار عالية. وتستخدم في نقل المواد النفطية والغازية وغيرها لمسافات مختلفة وظروف صعبة وفي صناعات مختلفة.
