1. مهمان گرامی، جهت ارسال پست، دانلود و سایر امکانات ویژه کاربران عضو، ثبت نام کنید.
    بستن اطلاعیه

مباحث و مقالات مهم زیر مجموعه متالورژی استخراجی

شروع موضوع توسط Mr Perfect ‏6/8/15 در انجمن سایر رشته ها

  1. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    فولادسازي

    فولاد با تصفيه فولاد مذاب، سرد کردن و شکل دادن در قالب‌ها حاصل مي‌شود. دو روش اساسي براي به دست آوردن فولاد مذاب وجود دارد:
    1-فرآيندي براساس ذغال‌سنگ شامل: کک متالوژي، کوره بلند و کوره اکسيژن.
    2-فرآيندي براساس ذوب‌ قراضه و آهن اسفنجي به وسيله جريان قوس الکتريکي در کوره‌هايي به همين نام.
    کارخانه‌اي که از نيروي برق به عنوان انرژي در قوس الکتريکي استفاده مي‌کند ميني‌ميل مي‌گويند. اغلب کارخانه‌هاي توليدکننده ‏ DRIاغلب ميني‌ميل ناميده مي‌شود. در 20 سال گذشته در بيشتر نقاط دنيا گرايش به فرآيند توليد ‏ DRI‏ افزايش يافته و سهم آن در توليد فولاد دنيا بيشتر و بيشتر مي‌شود. دليل اين گرايش و توسعه هزينه پايين‌تر آن نسبت به روش کوره بلند و آسيب نرساندن به محيط زيست مي‌باشد. در روش کوره بلند به دليل استفاده از کمک به جاي سوخت آلودگي محيط‌زيست بيشتر است. در کشورهايي که هزينه آهن قراضه زياد و در عوض هزينه استفاده از گاز طبيعي ناچيز مي باشد، توليد ‏DRI‏‏ به عنوان اصلي‌ترين منبع آهن براي روش ميني‌ميل انجام مي‌پذيرد. اين شامل تمامي طبقه‌بندي‌هاي فولادي در ميني‌ميل‌ها مي‌باشد.
    در بيشتر کشورهاي صنعتي دنيا براي اينکه محصول خالص‌تري به دست آورند در کوره قوس فقط از ‏ DRI‏ استفاده مي‌کنند. زيرا ‏DRI‏ ناخالصي‌هايي که در قراضه‌هاي آهن موجود است در بر ندارد. اين از اهميت ويژه‌اي برخوردار است زيرا که ناخالصي‌هاي موجود در آهن ‏‎(Mo, Ni, Cr, Sn, Zn, Cu)‎‏ اثرات مضري در خواص شيميايي و فيزيکي فولاد مي‌گذارد.
    از آنجايي‌که ميني‌ميل سهم بازار را هر روز بيشتر از آن خود مي‌کند، تقاضا در سطح جهان براي آهن اسفنجي هر لحظه افزايش مي‌يابد.

    ميدركس، بزرگترين سازنده واحد احياي مستقيم آهن
    شركت ميدركس (Inc midrex technologies) شركتي است نوآور كه حدود 3 دهه در زمينه احياي مستقيم آهن (DRI) فعاليت كرده است. اين شركت بين المللي سازنده تكنولوژي است كه به وسيله آن سنگ آهن، تبديل به آهن احيا شده با درجه خلوص بالا مي شود. آهن احيا شده در صنايع ذوب آهن و توليد فولاد داراي استفاده بسيار است.
    اولين كارخانه از سلسله كارخانجات ميدركس، فعاليت توليدي و اقتصادي خود را به سال 1969 آغاز كرد و به تدريج تعداد اين كارخانه ها به 53 واحد در 19 كشور دنيا افزايش يافت كه آخرين آن ها واقع در مصر است. به طوري كه در گرماي سوزان صحراي شني عربستان يا در نقاط سرد شمال كانادا و روسيه، كارخانه هاي اين شركت بزرگ در حال توليد محصولات خود هستند.
    كارخانه هاي اين شركت از سال 1987 تاكنون حدود 60 درصد كل آهن احيا شده مورد نياز جهان را تامين مي كنند و رويكرد مديران آن ها عموماً كاهش قيمت و افزايش كيفيت محصولات است كه از طريق هر چه مدرن تر كردن تكنولوژي توليد به دست مي آيد. بدين ترتيب است كه توليد آهن احيا شده توسط ميدركس از حدود يك ميليون تن در سال 1970 به چهل ميليون تن رسيده است.
    علاوه بر همه اين ها ميدركس در برخي پروژه هاي زيست محيطي (بازيافت)، توليد انرژي و فعاليت هاي توليدي غيرفلزي نيز فعاليت دارد و همه محصولات آن داراي گواهينامه بين المللي 9001 ISO هستند.
    ميدركس بزرگترين كارخانه توليد (DRI) جهان را در شهر ترينيداد و توباگو براي شركت بين المللي ايسپات ساخته و به مرحله بهره برداري رسانيده است. ميدركس در ايران فعاليت داشته و در حال حاضر واحدهاي احياي مستقيم چندان چندين فولاد ساز بزرگ ايراني از جمله فولاد خوزستان و فولاد مباركه اصفهان از اين دسته است.
    واحد احياي مستقيم ميدركس با يكسري تغييرات و افزايش ظرفيت توليد آن با نام زمزم هم اكنون در ايران در چندين كارخانه فولاد سازي در حال نصب و يا استفاده است.
    ميدرکس روشي در تهيه توليد ‏DRI‏ است که در اختيار شرکت شارلوت مي‌باشد. يک تکنولوژي کاملا خصوصي، روش ميدرکس در دنيا براي توليد ‏ DRI‏‏ يک روش چيره و همه‌گير است. حدود 85 درصد توليد ‏ DRI‏ ‏ در دنيا با روش ميدرکس توليد مي‌شود.‏ به صورت فعلي حدود 49 واحد ميداکس در 16 کشور دنيا مشغول به کار هستند که تمامي اينها از گازشکن‌ها براي تبديل گاز طبيعي به ‏CO‏ و ‏H2‎‏ استفاده مي‌کنند و تنها دو واحد در آفريقاي جنوبي و کره‌جنوبي مشغول به کار هستند که واحد تبديل به گاز دارند و گازهاي مورد نياز و احياکننده خود را توليد مي‌کنند.‏ اين دو واحد در واقع از فرآيند کورکس/ ميدرکس استفاده مي‌کنند و با استفاده از فرآيند کودکي گاز احياي مورد نياز خود را به دست مي‌آورند. عملکرد فرآيند ميدرکس، احياي سنگ‌آهن خام در درون يک راکتور بلند و عمومي است که کوره ميله‌اي ميدرکس نام دارد. اين کار به اين صورت انجام مي‌گيرد که اکسيدهاي آماده آهن که به صورت گلوله‌هاي تيله شکل مي‌باشند به خاطر وزن خود به سوي پايين کوره غلتانده مي‌شوند، درست خلاف مسير گازهاي داغ احياکننده که از پايين کوره به بالا مي‌آيند. گازهاي داغ با اکسيد آهن ترکيب شده و اکسيژن آن را مي‌گيرند به اين‌صورت اکسيد آهن احيا مي‌گردد.‏

    اتصال تبديل‌کننده گاز و يک واحد ميدرکس
    همان‌طور که در شروع مقاله بيان شد، اغلب ‏ DRI‏ ‏‌هاي توليد شده با استفاده از گاز طبيعي به عنوان منبع سوخت ايجاد مي‌شوند. از آنجايي که گاز طبيعي با هزينه کم بسيار محدود است، متاسفانه اين روش براي همه توليد‌کننده‌هاي ‏ DRIقابل استفاده نمي‌باشد.
    مناطقي مانند آسياي غربي و اروپاي غربي که توليدکننده‌هاي فولادي در آنجا مشغول به کار هستند از آن جمله محسوب مي‌گردند. بدين لحاظ دارندگان دانش فني توليد ‏ DRIدر جست‌وجوي روشي اقتصادي با استفاده از ذغال به عنوان اين منبع هستند.
    به خاطر نياز به استفاده از ذغال و محصولات فرعي نفت تصفيه شده به عنوان منبع انرژي روش ميدرکس به دنبال اتصال يک تبديل‌کننده گاز با واحد ميدرکس مي‌باشد و اين طرح با شروع بحران انرژي در سال 1973 قوت گرفت. ايده کلي ترکيب يا اتصال دو فرآيند از دو سيستم کليدي به‌صورت زير تشکيل شده است:
    1- کارخانه تبديل‌گننده گاز
    2- کارخانه ميدرکس
    3-در درون کارگاه تبديل‌کننده گاز بخش‌هاي زير موجود هستند:‏
    واحد تبديل‌کننده گاز، واحد بازسازي و پاکسازي گاز، واحد بهينه‌سازي، کارگاه جداکننده هوا، در درون
    کارگاه ميدرکس بخش‌هاي زير موجود هستند.
    -کوره قائم ميله‌اي ميدرکس
    -سيستم جمع‌کننده گازهاي ‏Co2‎‏ برگشتي
    - سيستم گرم‌کننده گازهاي احيا کننده
    - ديدگاه اقتصادي
    ترکيب ساختمان مستقل دو کارگاه گازسازي و ميدرکس به علت هزينه سرمايه زياد روشي اقتصادي در توليد آهن اسفنجي شمرده نمي‌شود. علت اين عدم گرايش هزينه زيادي است که ساخت اين دو کارگاه در کنار يکديگر و براي يک واحد مستقل ايجاد مي‌کند. اين هزينه بالا امتياز استفاده از ذغال را در اين فرآيند به عنوان منبع اوليه سوخت که يک مزيت شمرده مي‌شود را ناديده مي‌گيرد. براي توليد گازهاي ترکيبي در واحد از فرآيند گازسازي با ذغال استفاده شده است. متأسفانه ميانگين هزينه 7/130 دلار براي واحدهاي توليدکننده آهن اسفنجي با استفاده از گاز طبيعي، فولادسازي براساس احياي سنگ‌آهن با کک و استفاده از قراضه‌هاي با کيفيت در کوره‌هاي قوس در کشوري مانند آمريکا رقم بالايي است.
    سرمايه‌گذاران در جست‌وجوي رقمي حدود 120 دلار يا کمتر هستند. لذا به‌دنبال اين ديدگاه نظرشان به ترکيب کارگاه گازسازي به همراه واحد ميدرکس جلب شده است ولي استفاده از اين روش نيز نبايد هزينه واحد را از 120 دلار بالاتر ببرد.
    از سوي ديگر در بسياري از نقاط دنيا ترکيب دو کارگاه مستقل گازسازي و ميدرکس از لحاظ هزينه‌اي توانايي رقابت دارد. اين ادعا به خاطر چندين دليل قابل اثبات است:‏
    1-هزينه نسبتاً پايين ذغال‌ و سنگ‌آهن.
    2-استفاده از محصولات فرعي و ارزان نفت.
    3- پايين بودن هزينه کارگران ساختمان.
    4- افزايش تقاضاي محصولات فولادي به علت کمبود.‏
    5- فشار مسئولان محيط‌زيست به خاطر عدم استفاده از کک در فرآيند فولادسازي
    بسياري از امتيازات آهن اسفنجي در خصوص ترکيب دو کارگاه مستقل گازسازي و ميدرکس در کشورهايي مانند چين، هندوستان، کره‌جنوبي، برزيل، آفريقاي جنوبي و اروپاي غربي يافت مي‌شود. در اين کشورها نيروي برق ارزان براي استفاده در کارگاه‌هاي فولادسازي از موارد بحراني محسوب مي‌گردد. اگر سوخت ارزان در دسترس باشد، آنگاه واحد تبديل‌کننده گاز قادر به توليد گازهاي ترکيبي موردنياز نيروگاه براي توليد الکتريسته ارزان خواهد بود.‏ براي ساخت موفقيت‌آميز يک واحد ترکيبي تبديل‌کننده گاز/ ميدرکس بايد به موارد کليدي زير توجه داشته باشيم:
    وجود يک تبديل کننده گاز مستقل بر پايه استفاده از نيروگاه يا کارگاه شيميايي براي استفاده بيشتر از گازهاي ترکيبي بسيار مورد نياز مي‌باشد. براساس شرايط محيطي اگر گازهاي ترکيبي با کيفيت قابل قبول در دسترس باشد، احداث کارگاه توليد ‏ DRI‏‏ زماني بهينه خواهد شد که هزينه توليد گاز بيشتر از 3 دلار بر ‏MMBtu‏ نگردد. بايد تا آنجايي که امکان دارد هزينه سرمايه کارگاه توليد گازهاي ترکيبي را کم کنيم اگر امکان داشته باشد از سيستم گوگردزدايي، سيستم غبارروب، سيستم پاک‌کننده هيدروکربن و بسط‌دهنده گاز استفاده نشود. همچنين تا آنجا که مي‌توانيم عمليات مشترک دو سيستم ميدرکس و توليد گاز را افزايش دهيم.‏و تا آنجا که امکان دارد از محصولات فرعي پالايشگاه‌هاي نفت با قيمت ارزان استفاده شود. مي توان يک مجتمع توليد فولاد به همراه نيروگاه ساخت.

    مجتمع توليد فولاد با حجم کوچک
    ترکيب دو واحد توليد گاز و ميدرکس نهايتاً منجر به توليد آهن اسفنجي مورد نياز براي واحد فولادسازي مي‌شود. مجتمع توليد فولاد در حجم کوچک شامل: کارگاه توليد گاز، کارگاه ميدرکس، سيستم جمع‌کننده گازهاي چرخشي متصل با نيروگاه و کارگاه فولادسازي مي‌شود. نيروگاه بايد برق موردنياز جداسازي گازها، کارگاه ميدرکس و فولادسازي را فراهم نمايد.‏ نيروگاه برق بايد از امتياز سوخت ارزان براي توليد انرژي با قيمت رقابتي برخوردار باشد. در کشورهاي واقع در اروپاي غربي هندوستان، برزيل و آسياي شرقي توليد يا خريد نيروي برق با قيمت رقابتي بسيار با اهميت است. اگر آهن اسفنجي توليد شده با گرماي 700 درجه سانتي‌گراد (‏F‏1300) فارنهايت، مستقيما از کارگاه ميدرکس به گرم نگهدارنده‌هاي موجود در کارگاه ميدرکس منتقل گردد، براي توليد يک تن محصول مياني از کارگاه فولادسازي 650 کيلووات بر ساعت انرژي مورد نياز خواهد بود. اين انرژي تنها نياز کارگاه فولادسازي را برطرف مي‌کند و ارتباطي با انرژي موردنياز درکارگاه‌هاي توليد گاز و ميدرکس ندارد.‏ مقياس جديد جهاني در ايجاد مجتمع کوچک فولادسازي، ظرفيت 4/2 ميليون تن محصولات مياني فولادي است. اينچنين مجتمع 7/2 ميليون تن در سال آهن اسفنجي نياز دارد. کل انرژي مورد نياز اين واحد 360 مگاوات تخمين‌زده مي‌شود.

    منبع:انجمن فنی مهندسی
     
  2. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    احياء مستقيم


    مقدمه :
    در سال 1978 كوره هاي قوس الكتريكي طراحي شد در اين كوره ها مي توان به هر ميزان بار جامدفلزي را ذوب كرد اين موضوع فكر استفاده از روش احيا مستقيم را قوت بخشيد. تكنولوژي توليد آهن به روش احيا مستقيم به سه روش رايج انجام مي‌شود : الف) روش H.Y.L اين روش برگرفته از نام اولين كمپاني سازنده مكزيكي بنام HYSA است و اولين واحد صنعتي آن در مكزيك با ظرفيت 75 هزار تن ساخته شد كه از آن استقبال خوبي بعمل نيامد اساس كار در اين روش استفاده از گاز احيا كننده حاصل از تغيير فرم گاز طبيعي به بخار آب و استفاده از آن در راكتور ساكن يا متحرك مي باشد ب) روش پروفر: اين روش توسط يك كمپاني آلماني ابداع گرديد كه مورد استقبال قرار نگرفت و تنها كمتر از 10% آهن اسفنجي به روش احيا مستقيم به اين شيوه توليد ميگردد . ج) روش ميدركس :ابداع اين روش توسط يك كمپاني آمريكايي بوده در اين روش سنگ معدن را در واحدهايي به نام گندله سازي كه در جوار واحد احياء احداث گرديده آسيا شده و پس ازتبديل به گندله به قطر 10الي 15 ميلمتر و پخته شدن وارد كوره احياء ميگردد و در دماي زير نقطه ذوب فولاد بين 950-750 در جه سانتيگراد توسط گاز احيا كننده CO) و H2 ) اكسيژن آن حذف شده و محصول توليدي به صورت جامد كه آهن اسفنجي يا DRI نام دارد توليد مي گردد
    گاز احياي در فرآيند احيا ء مستقيم با تبديل گاز متان در قسمت ريفرمر در جوار كاتاليزورهايي كه در آن قسمت وجود دارد توليد ميشود عيب اين روش در اينست كه رآكتور احيا و ريفرمر در ارتباط با يكديگر هستند و اگر گوگرد در راكتور احيا توليد شده باشد به ريفرمر رفته و باعث مسموم و خراب شدن كاتاليزور خواهد شد مزاياي روش ميدركس عبارتند : 1- استفاده از گاز احياي دركوره اي تنوره اي با بستر متحرك 2- استفاده از گاز خروجي راكتور احيا براي تغيير فرم گاز طبيعي و توليد گاز احياي 3- انجام فرآيند در فشار پايين 4- امكان بار دهي سرد 5- مصرف انرژي پايين

    توسعه فرآيندها احياء مستقيم:

    با روند رو به افزايش توليد فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي (EAF) و جهت گيري توليد محصولات كيفي و افزايش قيمت قراضه و كمياب شدن آن تقاضا براي استفاده از آهن اسفنجي در شارژ فلزي كوره هاي فولادسازي بيشتر شده است براي توليد آهن اسفنجي در جهان روشهاي متعددي ابداع گرديده است كه در بين روشهاي احياء مستقيم فرآيندهاي ميدركس ، HYL ، پورفر ، آركس و قائم را مي توان نام برد كه از بين روشهاي فوق ميدركس با مزيت هاي برتري كه مطرح گرديد .نسبت به ساير روشها بيشتر توسعه يافته است بر اساس اطلاعات و آمار حدود 65 درصد از اهن اسفنجي توليدي در دنيا به روش ميدركس توليد شود در اين تكنولوژي ثابت شده كه قابليت كار در يك محدوده وسيعي مواد خام سنگ آهن همراه با نتايج عملي خوب و بازده بالا احياء مي گردد طي سالهاي اخير با اصلاحات انجام شده برخي از فرآيندهاي احياء مستقيم جديد وارد بازار شده اند كه از جمله مي توان فرآيندهاي Circored ,Finemet , Iron carbide كه بر اساس استفاده از پودر سنگ آهن به عنوان ماده خام و در كوره استوانه اي انجام مي شودرا مي توان نام برد ، در فرآيند داناركس (Danarex) اصلاحات عهده اي در كيفيت و قيمت محصولات آهن اسفنجي و بريكت ايجاد نموده اند ولي هنوز به اثبات نرسيده است .
    در جدول شماره1 پارامترهاي احياء مستقيم در فرآيند ميدركس و HYL با روشهاي جديد مورد مقايسه قرار گرفته است .
    محصولات احياء مستقيم

    آهن اسفنجي ، كلوخه ،بريكت و پودر محصولات اصلي فرآيند احياء مستقيم است اين محصولات به صورت جامد متخلخل و با درصد آهن فلزي بالا مي باشند كه يك سطح ويژه كربن عمدتاً به صورت كاربيد
    (C Fe3‍) در طول فرآيند تشكيل مي شود محصولات احياء مستقيم بستگي به شكل اكسيد آهن شارژ شده و نوع فرآيند احياء مستقيم دارد و ويژگي مشترك فرآيندهاي احياء مستقيم حذف اكسيژن سنگ آهن در دماي زير نقطه ذوب آهن مي باشد .
    از پارامترهاي اساسي محصولات احياء مستقيم درجه فلز شدگي (درجه متاليزاسيون ) و ميزان درصد كربن
    مي باشد ودرجه فلزي عبارتست از نسبت آهن فلزي به كل آهن موجود در محصول است و هرچه درجه فلزي آهن اسفنجي بالاتر باشد مصرف انرژي در كوره فولادسازي كمتر و ظرفيت توليد بيشتر
    مي باشد همچنين درصد كربن در آهن اسفنجي نقش مهمي براي فرايند ذوب در كوره ها ي قوس الكتريك بر


    عهده دارد و بسته به نوع عمليات فولادسازي درصد كربن را مي توان در مقادير مختلفي تنظيم كرد براي مثال در توليد فولادهاي كم كربن درصد كربن مورد نياز در آهن اسفنجي كم است .
    درصد گانگ همراه آهن اسفنجي شامل مواد معدني غيرآهني موجود در سنگ آهن مانند Mgo,cao,Al203,Sio2 مي باشد كه هر چقدر ميزان گانگ همراه آهن اسفنجي بيشتر باشد مصرف انرژي افزايش و ظرفيت توليد كاهش مي يابد با توجه به اينكه آهن فلزي درآهن اسفنجي تمايل به بازگشت به حالت پابدار اكسيد شدن مي باشد زمانيكه در تماس با يك عامل اكسيد كننده مانند هوا با آب قرار مي گيرد واكنش داده و اكسيد ميشود تخلخل بالا و دانسيته كم و سطح تماس بالا علت اصلي مستعد بودن آهن اسفنجي به اكسد شدن سريع و خودسوزي مي باشد معمولاً حمل و نقل و ذخيره آهن اسفنجي تحت اتمسفر گاز خنثي و شرايط ويژه انجام مي شود .

    فرآيندهاي فولادسازي

    توليد فولاد خام به دو روش اصلي انجام مي شود يكي روش سنتي يا توليد در كنورتورهاي اكسيژني و ديگر روش كوره هاي قوس الكتريكي كه در روشهاي فوق مواد اوليه مصرفي متفاوت بوده و متناسب با مواد اوليه موجود در هر كشور و مزاياي هر روش در كشورهاي مختلف از روشهاي فولادسازي مناسب استفاده مي گردد معمولاً مواد اوليه مصرفي در روش كنورتور چدن مذاب همراه با مواد جامد فلزي است كه اين مواد جامد مي تواند قراضه
    فولادي ، چدن جامد يا آهن اسفنجي باشد كه بر اساس ميزان انرژي گرمايي كه در فرآيند تبديل چدن مذاب به فولاد آزاد مي شود درصد شارژ فلزي جامد تعيين مي گردد .
    ولي در روش كوره هاي قوس الكتريكي با توجه به اينكه از انرژي الكتريكي براي ايجاد گرما استفاده مي شود شارژ جامد تا 100 درصد امكان پذير است كه آن شامل قراضه هاي فولادي و محصولات احياء مستقيم است . در شركتهايي كه امكان تامين قراضه با كيفيت مناسب و ارزان قيمت فراهم باشد از قراضه در شارژ كوره استفاده مي شود و در واحدهاي فولادسازي كه تامين آهن اسفنجي از لحاظ اقتصادي بصرفه باشد از آن استفاده مي نمائيد .
    مزيت اصلي آهن اسفنجي شارژ مداوم آن به كوره قوس مي باشد و عمليات شارژ نه تنها باعث حضور درصد نيتروژن كمتري در فولاد مي شود بلكه انعطاف پذيري كارخانه فولاد را براي يك سطح بالاتري از اتوماسيون فرآيند ذوب فراهم مي كند . در نمودار شكل 1 كاربرد انواع روشهاي فولادسازي در جهان و در ايران نشان داده شده است بر اساس اطلاعات اين نمودار بطور ميانگين در جهان حدود 66 درصد فولاد توليدي به روش كنورتورهاي اكسيژن 31 درصد به روش كوره قوس الكتريكي و حدود 3 درصد به ساير روشها مي باشد در


    صورتيكه در ايران اطلاعات آن بر عكس آمار جهاني بوده و 23 درصد توليد فولاد در ايران به روش كنورتور و 77 درصد به روش كوره قوس الكتريكي مي باشد







    ايران سومين توليد كننده آهن اسفنجي در جهان

    وجود منابع غني گاز طبيعي ،معادن نسبتا مناسب سنگ آهن و منابع محدود زغال سنگ در ايران دلايل اصلي در استقبال از فرآيندهاي احياءمستقيم در ايران ميباشد از بين روشهاي احياء مستقيم فرآيندهاي ميدركس ، HYL1,HYL3 ، پورفر و قائم در صنايع فولاد كشور استفاده شده ، 5/11 درصد آهن اسفنجي دنيا در ايران توليد مي شود فولاد مباركه بزرگترين شركت و ايران سومين كشور توليدكننده آهن اسفنجي جهان است بر اساس اطلاعات جدول شماره دو طي 5 سال گذشته اهن اسفنجي جهان به ميزان 17 ميليون تن افزايش يافته است كه از اين مقدار حدود 11 ميليون تن از آن مربوط به هند مي باشد كه طي پنج سال گذشته توليد آهن اسفنجي در آن كشور حدود 3 برابر افزايش يافته است .


    نتيجه گيري

    با روند رو به افزايش توليد و مصرف فولاد در جهان و نياز بيشتر به قراضه و افزايش قيمت آن و از طرفي گرايش به توليد فولادهاي كيفي و محدوديت هاي موجود در شارژ چدن خام در كوره هاي فولادسازي تقاضا براي محصولات احياء مستقيم با توجه به ويژگي هاي برجسته آهن اسفنجي و بريكت رو به افزايش مي باشد اين محصولات در واحدهاي احياء مستقيم با ظرفيت بالا توليد و با استفاده از گاز طبيعي و با احياء گندله ، سنگ آهن و كلوخه توليد مي شود شاخص هاي آهن اسفنجي براي مصرف در فولادسازي درجه فلزي بالا ، ميزان كربن و حداقل درصد گانك آن مي باشد .
    مشكل موجود در آهن اسفنجي اكسيداسيون و خودسوزي آن در تماس با هوا و آب مي باشد كه شرايط حمل و نقل آن را مشكل مي كند .
    حدود 77 درصد فولاد توليدي در ايران به روش كوره قوس الكتريكي مي باشد و بر اين اساس با وجود منابع عظيم گازي در ايران و معادن سنگ آهن فرآيندهاي احياء مستقيم در كشور توسعه يافته و آهن اسفنجي به عنوان يك ماده اوليه اصلي در كوره هاي فولادسازي و حتي در كنورتورهاي اكسيژن به عنوان جايگزين قراضه مصرف مي گردد لذا با عنايت به مزاياي موجود در توسعه فرآيندهاي احياء مستقيم در ايران و اخذ پتنت در تكنولوژي احياء مستقيم توسط شركت هاي طراحي مهندسي توسعه واحدهاي گندله سازي و احياء مستقيم سهم عمده اي در توسعه فولاد خام كشور خواهد داشت .
     
  3. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    دوره جديدي در فولادسازی
    مقدمه :

    شركت الچوسك اكرين در سال 1896 بناء گرديده و در كوره هاي روباز (زيمنس مار تين ) در يك بازده زماني چهار الي شمش ساعت فولاد توليد مي نمود ميزان توليدات آن كم و براي ريخته گري شمش و نورد ارسال مي گرديد اين شركت فرصت كمي براي ورود به بازار داشت و شرايط كاري آن سخت و غير قابل تحمل و همچنين حجم زيادي دودي از آن خارج مي شد . همه اينها دلايلي بود تا تصميم به انجام توسعه بزرگي و مدرنيزاسيون كارخانه گرفته شود


    چشم اندازي از تغييرات :
    قبل از دسامبر 2003 شركت آلچوسك يك گروه پروژه هاي را براي نصب و استفاده از تكنولوژي هاي نوين به منظور توليد 7/3 ميليون تن فولاد و نهايتاً دستيابي به توليد 7 ميليون تن در سال را در دستور كار قرار داد و با اين هدف با همكاري زينمس VAI اقدام به نصب يك كوره پاتيلي دو قلو جديد 300 تني (راه اندازي اگوست 2005) يك واحد VOD 300 تني (راه اندازي مي 2007 ) دو ايستگاه ريخته گري تختال دو شاخه اي (راه اندازي اگوست 2006 و مي 2007) گرديد اين طرحها براي انجام فرآيندهاي متالوژي ثانويه و ريخته گري مداوم توليدات كارگاه ذوب اجرا گرديد .

    مشخصات كنورتور :
    نوع كنورتور: دو واحد كنورتور LD با ظرفيت هر كدام در هر ذوب 300 تن
    لانس دمش اكسيژن : با دمش 1200 نرمال متر مكعب گاز اكسيژن در دقيقه
    سيستم جنبي : سيستم استوپر پنوماتيك سرباره و همزمان كف دم مذاب و سيستم نمونه گيري سابلانس .
    سيستم تصفيه گاز و سرد كن گاز خروجي كنورتور :
    دبي اوليه گاز خروجي از كنورتور :بيش از 000/290 نرمال متر مكعب بر دقيقه .
    سيستم تصفيه گاز : جدا كننده الكترو استاتيك به روش خشك .
    ميزان گرد و غبار همراه با دود خروجي : 35mg/nm3

    سيستم هاي ثانويه جمع آوري گرد و غبار
    مكانهاي جمع آوري گرد و غبار :محل تخليه و شارژ كنورتور، محل شارژ چدن مذاب . محوطه گوگردزدايي و سيستم هاي فرو آلياژ و كمك ذوب .
    دبي گاز جمع آوري شده : بيش از 3 ميليون متر مكعب در ساعت .
    ميزان گرد و غبار همراه گاز خروجي : كمتر از 20mg/nm3 .

    اتوماسيون :
    سطح اتوماسيون 1 : شامل PLC MCC و نرم افزارهاي كنترل فرآيند و مونيتورينك در مكانهاي زير :
    - محوطه چدن مذاب
    -كنوتورها
    -. سيستم افزودن فروآلياژ ها
    -. سيستم هاي اوليه و ثانويه تصفيه گاز
    .- خرد كن
    بهينه سازي فرايند اتوماسيون با سطح 2 : شامل برنامه هاي سخت افزار و نرم افزار براي كنترل ديناميك
    مدل هاي فرآيند زير :
    - تخليه چدن مذاب
    - گوگرد زدايي از چدن مذاب
    - كنورتورها
    - سيستم سابلانس


    در 11 مي 2005 يك پيمانكار با تائيد VAIبراي بازسازي و تكميل كارگاه ذوب شركت الچوسك با هدف تكميل مهندسي طرح ، مديريت عالي پروژه و عرضه تجهيزات فرآيند انتخاب گرديد و دامنه كار آن شامل سيستم حمل و نقل چدن مذاب ، سكوي گوگرد زدايي ، دو دستگاه كنورتور 300 تني LD ، تجهيزات عمليات پاتيلي ، فرآيندهاي اوليه و ثانويه تصفيه گاز ، تعمير تجهيزات كنورتور ، سيستم بونكرهاي فروآلياژ (56 بونكر) و همچنين اجراي سطح 1 و سطح 2 اتوماسيون تجهيزات فوق بود . فولاد توليدي در واحد فولادسازي شامل انواع فولادهاي كربني با مقدار كم ، متوسط و پركربن ، فولادهاي HSLA ، فولادهاي ميكرو آلياژي و فولادهاي لوله (X70 ) ميباشد .

    راه اندازي
    اجراي اين پروژه با هماهنگي كامل و طي يك برنامه قطعي انجام و كارگاه جديد ذوب با يك كارگاه ريخته گري مداوم كه در مجاور آن قرار داشت مرتبط گرديد . رمز رقابتي در اين پروژه افزايش بهره وري بود كه فعاليت هاي اجراي آن شامل نصب 000/10 تن تجهيزات ، 17000 تن مصالح ساختماني در يك شرايط نامساعد آب و هوا زماني كه درجه حرارت گاهي مواقع 30 درجه زير صفر قرار بود اجراء گرديد .
    در ژانويه 2008 با راه اندازي اولين كنورتور 300 تن فولاد مذاب براي اولين بار از كنورتور تخليه شد و با گذشت زمان ميزان توليد به طور ملايم افزايش يافت و هر ذوب 300 تني از زمان شروع تا تخليه به مدت 40 دقيقه توليد گرديد .
    همكاري بسيار عالي بين پيمانكاران ، تيم پروژه از زيمبس VAI و از طرفي مهارت خوب پرسنل شركت آچوسك در بهره برداري از تجهيزات رمز موفقيت در اين پروژه بود . همچنين مطابق برنامه تعيين شده كنورتور دوم هم در تابستان 2008 راه اندازي گرديد. ضمناً گاز خروجي از كنورتور به عنوان مصرف سوخت يا ذخيره در گاز هلدر براي ساير مصارف استفاده مي شود .

    ملاحظه و نتيجه گيري :
    با سرمايه گذاري انجام شده شركت الچوسك در زمره توليد كنندگان فولاد با ارزش افزوده بالا در اروپاي شرقي قرار گرفت و طي زمانهاي كه فولاد توليد نموده فولادي با كيفيت خوب و افزايش بهره وري و حداقل ضايعات در ريخته گري و نورد بوده است همچنين آلودگي ها زيست محيطي به نحو قابل ملاحضه اي بهبود يافته و فاكتورهاي آن بيش از 100 برابر كاهش يافته و علاوه بر منافعي كه براي پرسنل كارخانه و شهروندان الچوسك به همراه داشته است .
    تكنولوژي در اين شركت به نحوي مي باشد كه قابليت تغيير در محصولات توليد وجود دارد و دروازه هاي جديدي در بازار باز گرديد .
     
  4. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    تغلیظ مواد معدنی
    چکیده مقاله
    مواد معدني استخراج شده از معادن براي اينکه قابل استفاده در صنعت باشند بايد فرآوري شوند. بخش فرآوري در معدن با هدف حذف مواد ناخواسته (باطله) و افزايش عيار ماده معدني (توليد کنسانتره) نقش واسطه بخش معدن و صنايع مختلف را ايفا مي‌نمايد. اهميت فلزات يا کاربردهاي متعدد بويژه در مصارف جديد بر هيچ کس پوشيده نيست و بخش فرآوري معدن فراهم کننده خوراک اوليه تمام کارخانجات ذوب و تغليظ فلزات در صنعت متالورژي مي‌باشد.
    متن مقاله
    مقدمه
    مواد معدني استخراج شده از معادن براي اينکه قابل استفاده در صنعت باشند بايد فرآوري شوند. بخش فرآوري در معدن با هدف حذف مواد ناخواسته (باطله) و افزايش عيار ماده معدني (توليد کنسانتره) نقش واسطه بخش معدن و صنايع مختلف را ايفا مي‌نمايد. اهميت فلزات يا کاربردهاي متعدد بويژه در مصارف جديد بر هيچ کس پوشيده نيست و بخش فرآوري معدن فراهم کننده خوراک اوليه تمام کارخانجات ذوب و تغليظ فلزات در صنعت متالورژي مي‌باشد.
    در مورد مواد غير فلزي يا همان کانيهاي صنعتي نيز تقريباً تمامي صنايع مهم اقتصادي کشورها مانند صنايع شيميايي، کشاورزي، ساختمان، سراميک، ذوب فلزات و حتي پزشکي، تماماً به گونه‌اي مصرف کننده مواد معدني هستند و اولين مرحله از خالص‌سازي اين مواد در بخش فرآوري معدن صورت مي‌گيرد.
    اهداف و زمينه‌هاي فعاليت مرکز فرآوري مواد معدني
    هدف از تأسيس مرکز فرآوري مواد معدني در دراز مدت پايه‌گذاري اصولي صنايع معدني و شتاب‌دهي به توسعه کمي و کيفي اين صنعت با استفاده از فن‌آوري نوين در استحصال مواد معدني و تأمين مواد اوليه مورد نياز صنايع مختلف در کشور و در نتيجه کاهش وابستگي به واردات در اين زمينه مي‌باشد. در راستاي اين اهداف، موارد زير نيز بعنوان هدفهاي کوتاه مدت مطرح شده‌اند:
    § استقرار مرکز تحقيقات فرآوري مواد معدني با قابليتهاي زير، به عنوان رکن اساسي در امر تحقيق و توسعه و ارائه خدمات ضروري در زمينه اهداف دراز مدت:
    -گسترش و بهينه‌سازي فرآيندهاي فرآوري مواد معدني يا انجام تحقيقات و مطالعات آزمايشگاهي و نيمه صنعتي و تهيه طرحهاي فرآوري در مقياس صنعتي
    - انجام آزمايشهاي مختلف کاني‌شناسي و شيميايي بر روي نمونه‌هاي زمين‌شناسي، معدني و مربوط به فرآيندهاي فرآوري
    - آموزش فارغ‌التحصيلان دانشگاهها و شاغلين بخش معدن و تأمين نيروهاي متخصص در زمينه فرآوري مواد معدني
    - تدوين و تهيه استانداردها در زمينه فرآوري مواد معدني
    -کمک به توسعه و تکميل مراکز تحقيقاتي موجود در کشور
    زمينه‌هاي فعاليت مرکز
    از لحاظ نوع مواد معدني، دامنه فعاليتهاي مرکز در زمينه فرآوري تمام مواد معدني، فلزي؛ غيرفلزي، کانيهاي با ارزش و زغال‌سنگ مي‌باشد.
    در واحدهاي آزمايشگاهي و نيمه صنعتي عمليات زير انجام مي‌گيرد:
    § سنگ شکني و آسيا
    § دانه‌بندي: سرند، هيدروسيکلون، کلاسيفاير
    § روشهاي جداسازي فيزيکي: ثقلي، مغناطيسي و الکتروستاتيکي
    § فلوتاسيون
    § هيدرومتالورژي
    § پيرومتالورژي
    § جدايش جامد – مايع
    § مطالعات زيست محيطي
    § بيوتکنولوژي و نانوتکنولوژي
    § پردازش داده‌ها
    آزمايشگاهها و امکانات تحقيقات آزمايشگاهي
    واحد آزمايشگاه مرکز قابليت انجام آزمايشهاي مختلف فرآوري انواع مختلف کانسنگهاي فلزي، غير فلزي و مواد معدني گرانبها را دارا است. اين بخش با بهره‌گيري از جديدترين تجهيزات و روشهاي فني اهداف زير را دنبال مي‌نمايد:
    1- شناخت ترکيب مواد معدني مختلف و بررسي مشکلات فرآوري آنها
    2- توسعه مدارهاي مورد نياز براي فرآوري مواد معدني
    3- توليد نمونه و داده‌هاي مربوط به محصولات فرآوري براي انجام مطالعات امکان‌پذيري
    4- شناسايي اثرات محتمل زيست محيطي در فرآوري مواد معدني مختلف در مقياس نيمه صنعتي
    5- ارايه راهکارهايي براي کارخانه‌هاي فرآوري مواد معدني در کاهش هزينه‌ها وافزايش کيفيت محصول با رعايت بهترين شرايط زيست محيطي
    لازم به ذکر است که بررسي فرآوري مواد معدني در آزمايشگاه مي‌تواند مستقلاً و يا مرتبط با آزمايشهاي واحد نيمه صنعتي صورت گيرد. زماني که اين واحد (نيمه صنعتي) فعال مي‌باشد، امکانات آزمايشگاهي بعنوان پشتيبان عمليات نيمه صنعتي در زمينه آناليز نمونه‌ها و محصولات فرآوري و راهگشايي براي مشکلات فني احتمالي در فرآيند پيوسته در واحد نيمه صنعتي (پايلوت پلنت) مي‌باشد.
    به طور کلي چهار واحد اصلي آزمايشگاهي در مرکز وجود دارد:
    1- آزمايشگاه کاني‌شناسي
    2- آزمايشگاه شيمي تجزيه و محيط زيست
    3- آزمايشگاه کانه آرايي
    4- آزمايشگاه بيوتکنولوژي و نانوتکنولوژي
    آزمايشگاه کاني‌شناسي
    در اين آزمايشگاه در مرحله اول با استفاده از تجهيزات پيشرفته، مطالعات کاني‌شناسي انجام گرفته و نتايج آن مبناي مطالعات فرآوري قرار مي‌گيرد. در واقع پس از انجام بررسيهاي دقيق شناسايي ترکيب و بافت ماده معدني و پس از تعيين ناخالصي‌هاي همراه و همچنين وضعيت درگيري کاني يا کانه با ارزش با مواد باطله، روشهاي مناسب فرآوري انتخاب و بهينه‌سازي مي‌گردند. در اين آزمايشگاه تجهيزات زير براي انجام مطالعات کاني‌شناسي فراهم است:
    - دستگاههاي تهيه مقاطع صيقلي ونازک از نمونه‌هاي معدني، شامل: دستگاههاي قالب‌گيري، پرس و صيقل
    - ابزار شناسايي خواص ظاهري کانيها شامل جعبه مقياس سختي موس، ماوراء بنفش و ميکروسکوپهاي دو چشمي
    - ميکروسکوپ پلاريزان براي مطالعه مقاطع نازک و صيقلي و بررسيهاي کاني شناسي نوري
    - دستگاه الکترون ميکرو آناليزور (EPMA) براي تجزيه شيميايي (عنصري) نمونه‌هاي معدني
    دستگاه پراش اشعه ايکس (XRD) براي بررسي کاني‌شناسي نمونه‌هاي مختلف
    ميکروسکوپ الکتروني با قابليت آناليز (تصويري – عنصري)، مجهز به نرم افزار نوين (QemScan)
    دستگاههاي تجزيه حرارتي و وزني (DTA/TGA)
    - امکانات مطالعات تکميلي کاني‌شناسي شامل مايع سنگين، فلوتاسيون، انحلال و مغناطيسي
    - دستگاههاي تهيه نمونه براي آناليز فلئورسانس و پراش اشعه ايکس
    - دستگاههاي اندازه‌گيري گرانروي
    - تعيين مشخصات کانيهاي صنعتي (سفيدي، مدول شکست، انقباض ، ......)
    آزمايشگاه شيمي تجزيه و محيط زيست
    در اين بخش تجزيه شيميايي و عنصري مواد معدني توسط دستگاههاي مجهز انجام مي‌گيرد. البته اين مطالعات بجز در مراحل فرآوري و شناسايي نمونه‌هاي بخشهاي مختلف مدار پرعيارسازي، در مرحله اکتشافات نيز به کار مي‌رود و لذا نمونه‌هاي برداشت شده از مناطق تحت اکتشاف نيز در اين آزمايشگاه مورد آزمايش تجزيه شيميايي قرار مي‌گيرند. دستگاههاي موجود در اين بخش شامل موارد ذيل است:
    - تجهيزات خردايش، نمونه‌گيري و آماده‌سازي نمونه
    - فلورسانس اشعه ايکس (XRF)
    - پلاسماي زوج القايي (ICP) و همچنين طيف سنجي نشر اتمي (AES)
    - طيف سنجي جذب اتمي (AAS) با تجهيزات کوره گرافيتي و هيدراسيون
    - دستگاه کروماتوگرافي گاز
    - کوره انحلال امواج کوتاه
    - دستگاه اندازه‌گيري کربن و گوگرد (لکو)
    - امکانات آناليز و شناسايي فلزات گرانبها
    - دستگاه کروماتوگرافي يوني
    - روش طيف سنجي نوري
    - ظروف و لوازم مختلف حجم سنجي مانند ارلن، بورت، کندانسور، بالن و غيره
    - ابزار و وسايل حرارتي نظير کوره‌ها، حمامها، گرم‌کن و خشک‌کنها
    آزمايشگاه كانه آرايي
    اين آزمايشگاه شامل تجهيزات مرتبط با بخشهاي پذيرش و انبار نمونه‌هاي معدني، آماده‌سازي، تعيين انديسهاي خردايش، سنگ شکني، آسيا، دانه‌بندي، فلوتاسيون، جدايش فيزيکي (ثقلي، مغناطيسي و الکترواستاتيکي) هيدرومتالورژي و بخش جدايش جامد – مايع مي‌باشد.
    آزمايشگاه نانو - بايو تکنولوژي
    امروزه در دنيا از نانوتکنولوژي بعنوان روند کليدي و تأثيرگذار در علم، فناوري و صنعت ياد مي‌شود، بويژه با همگرايي علوم در مقياس نانو و تأثير اين فناوري در رشته‌هاي مختلف از جمله فرآوري مواد معدني، زمينه ايجاد حوزه‌هاي بين رشته‌اي جديد در عرصه آموزش، تحقيقات و صنعت ايجاد شده است.
    اکسيداسيون و انحلال ميکروبي سنگهاي معدني بويژه سنگهاي سولفيدي از جديدترين جنبه‌هاي کاربرد ميکروارگانيسمها به منظور افزايش بازيابي فروشويي و اکسيداسيون کانسنگهاي کم عيار مي‌باشد و در مورد کانسنگهاي مس، طلا و اورانيوم از پيشرفت چشمگيري برخوردار بوده است. به طور کلي از روشهاي ميکروبي در فرآوري مواد معدني در بخشهايي فلوتاسيون، فروشويي (ليچينگ)، پيرومتالورژي و تصفيه پسابها بيشترين بهره گرفته مي‌شود. در همين راستا در مرکز تحقيقات فرآوري مواد معدني تجهيزات و امکانات لازم براي تحقيقات مختلف در زمينه نانو و بيوتکنولوژي فراهم گرديده است، که برخي از آنها به قرار زير است:
    - محيط‌هاي کشت باکتريها و مواد لازم براي آن
    - امکانات انجام فروشويي ميکروبي به روشهاي مختلف از جمله ستوني و همزني
    - انکوباتور
    - سانتريفوژ
    - تجهيزات خردايش و طبقه‌بندي مواد معدني
    - وسايل آماده سازي نمونه
    علاقمندان جهت كسب اطلاعات بيشتر به وب سايت مركز فرآوري به نشاني WWW.IMPRC.COM مراجعه نمايند. این مرکز در بخش شمال شرقی شهرک کاوش و در 60 کیلومتری غرب شهر تهران واقع شده است. همچنین این مرکز عضو شبکه آزمایشگاهی فناوری نانوی ایران می باشد.
    __________________
     
  5. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    تغلیظ مواد معدنی
    مواد معدنی زیربنای اقتصاد و صنعت در جامعه را تشکیل می‌دهند. بشر از همان آغاز آفرینش خود و در طول تاریخ، بر حسب نیازمندیها و شناخت از مواد معدنی استفاده کرده است. اکنون نیز انسان از تمامی مواد معدنی به حالت‌ها و شیوه‌های گوناگون بهر‌ه‌برداری می‌نماید. به دیگر سخن همین مواد معدنی هستند که پایه و اساس تمدن را تشکیل می‌دهند. عوامل مؤثر بر آستانه اقتصادی شدن مواد معدنی ارزش مهم‌ترین عامل تعیین کننده آستانه اقتصادی مواد معدنی ارزش آن است که خود تابع عواملی چون عرضه، تقاضا و مسائل سیاسی می‌باشد . میزان تولید مواد معدنی در دهه گذشته افزایش شایانی داشته است. عواملی که موجب این افزایش شد. عبارتند از پیشرف در زمینه اکتشاف به دلیل مشخص شدن منشاء محیط و چگونگی تشکیل ذخایر مختلف، مثلاً نظریه تکتونیک صفحه‌ای کمک‌های مؤثری در رابطه با کشف ذخایر مس پوریزی نمود‌ه ‌است. در دهه اخیر بکارگیری روش‌های نوین ژئوفیزیکی و ژئوشیمیایی در کشف ذخایر جیدد بخصوص آنهایی که در اعماق زمین قراردارند کمک مؤثری نمود. همچنین ماشینهای جدید استخراج موجب شده تا ذخایری که در اعماق قرار داشته قابل بهر‌ه‌برداری شوند و با کمک از این ماشین الات میزان تولید روزانه بالا رود. پیشرفت در زمینه صنعت تلغیظ و تصفیه موجب گردید تا بسیاری از ذخایر عمیق دور از دسترس نیز قابل بهر‌ه برداری شوند. همزمان با بالارفتن تولید، میزان مصرف موادمعدنی نیز افزایش داشته است.
    مهم‌ترین عواملی که موجب بالا رفتن مصرف گردید عبراتند از: افزایش جمعیت، گسترش صنایع جدید و غیره. قیمت برخی از موادمعدنی علاوه بر عرضه و تقاضا تحت تأثیر بحرانهای سیاسی نیز قرار می‌گیرد. به عنوان مثال طلا که 80درصد قیمت آن به تحولات سیاسی و 20 درصد به عرضه و تقاضا مربوط می‌شود.
    عیار ذخیره
    مقدار عیار ذخیره از فاکتورهای مهم سنجش ارزش اقتصادی یک معدن است. ذخایر رگه‌ای در مقایسه با ذخایر توده‌ای و پورفیری در صورت وجود عیار بالاتری ارزش پیدا می‌کنند. هزینه استخراج، برای ذخایر رگه‌ای بیشتر از ذخایر پورفیری و توده‌ای است. برای مثال ذخایر مس پورفیری با عیار حدود 0/75 تا 1 درصد و ذخایر مس رگه‌ای با عیار بیش از 1/5 درصد ارزش اقتصادی دارند. هر چند که عیار و مقدار ذخیره، لازم و ملزوم یکدیگر هستند اما مقدار ذخیره از اهمیت بیشتری برخوردار است. ذخایر طلای رگه‌ای با عیار بیش از 10 گرم در تن و ذخایر طلای نوع پراکنده (ذخیره نسبتاً زیاد و ابعاد وسیع) با عیار حدود 2 گرم در تن دارای ارزش اقتصادی و قابل بهر‌ه‌برداری هستند. عیار قابل استخراج ذخایر معدنی با گذشت زمان کاهش یافته و عوامل مهمی که موجب این کاهش شده‌اند عبارتند از: افزایش قیمت، پیشرفت در صنعت استخراج و تلغیظ و تصفیه.
    تکنولوژی
    اقتصاد از ماشین آلات جدید در اکتشاف، استخراج و تلغیظ و تصفیه سبب شده که هزینه‌های استخراج پایین بیاید و ذخایری که به دلایل مختلف در گذشته قابل بهره برداری نبوده‌اند امروزه قابل بهره‌برداری گردند . کشورهای صنعتی با استفاده از تکنولوژی نوین و نیروهای متخصص و کارآمد از مرحله اکتشاف تا تغلیظ و تصفیه نسبت به کشورهای جهان سوم فراتر رفته‌اند.
    تلغیظ و تصفیه
    هر ماده معدنی از دو بخش کانه (Ore) یا کانی‌های مفید و باطله (Gangue) یا کانیهای مزاحم تشکیل شده که لازم است که جداسازی آنها از هم توسط فرآیندهای پالایشی که اصطلاحاً کانه‌آرایی (Minerod Processing) نامیده می‌شوند، انجام می‌گیرد. عواملی نظیر شکل، اندازه، رابطه نسبی کانیهای مفید و باطله و نوع کانیهای مفید و مزاحم، تأثیر مستقیم در تلغیظ و تصفیه یک کانسار دارند. اندازه کانیهای مفید یک کانسار، چنانچه از یک حد خاصی کمتر باش موجب می‌شود تا ماده معدنی قابل تلغیظ نباشد. کانیهای مفید در یک کانسار می‌تواند به صورت آزاد یا به حالت درگیر در داخل یک کانی دیگر باشد. هزینه‌های تلغیظ برای هر یک از حالتهای ذکر شده متفاوت است که باید بطور دقیق مطالعه و بررسی شوند.
    شکل ذخیره
    شکل ذخیره رابطه مستقیمی با روش استخراج آن دارد. ذخایر رگه‌ای به روش زیرزمینی و ذخایر پورفیری که نزدیک سطح زمین قرار دارند با روش روباز استخراج می‌شوند در صورتی که پدیده‌های تکتونیکی نطیر گسل‌ها و شکستگی‌ها تغییراتی را در امتداد رگه‌ها بوجود آوردند، علی‌رغم بالا بردن عیار و مقدار ذخیره این بی‌نظمی موجب بالا رفتن هزینه استخراج خواهد شد. بنابراین، عیار و مقدار ذخیره به تنهایی موجب اقتصادی شدن و قابل بهره‌برداری بودن یک ذخیره نخواهد شد.
    عمق ذخیره
    ذخایر زیادی موجودند که عیار و ذخیره آنها نسبتاً زیاد است اما به علت اینکه در اعماق زیاد واقع شده‌اند و یا شکل مناسبی ندارند، دارای ارزش بهر‌ه‌برداری نیستند. عمق ذخیره، رابطه مستقیم با هزینه‌های استخراج دارد.
    نیروی متخصص و هزینه‌های پرسنلی
    وجود افراد متخصص و کاردان، رابطه مستقیم با میزان تولید و قیمت تمام شده ماده معدنی دارد. حقوق مهندسین معدن، تکنسین‌ها و معدنچیان در کشورهای جهان سوم پایین‌تر از کشورهای صنعتی است که خود موجب کاهش قیمت شده ماده معدنی می‌شود.
    حمل و نقل
    معادن، معمولاً در مناطقی خارج از شهر یا مراکز صنعتی قرار دارند. این مواد باید استخراج شده و بعد از تغلیظ در همان منطقه تصفیه و به بازار عرضه گردد. فاصله معدن از پالایشگاه و بازار فروش، تأثیر مستقیم در قیمت تمام شده ماده معدنی دارد. هر گاه منطقه معدنی در فاصله زیادی از جاده‌های اصلی قرار گیرد. ابتدا جهت برقراری ارتباط بین معدن و جاده‌های نزدیک منطقه باید جاده سازی شود. این کار هزینه زیادی به خود جذب می‌کند. دیگر این که هر قدر فاصله منطقه از پالایشگاه و بازار فروش دورتر باشد هزینه حمل و نقل بالاتر خواهد رفت و گاهی این امر موجب می‌شود تا ماده معدنی ارزش اقتصادی خود را از دست بدهد.
    آب و هوا
    شرایط آب و هوایی تأثیری زیادی روی مدت زمان بهره‌برداری در سال، میزان تولید در روز و راندمان تلغیظ و تصفیه دارد. پایین آمدن مقدار تولید در سال به دلیل نزولات جوی زیاد بخصوص برف و طوفان شن و ماسه باعث بالا رفتن هزینه شده و در موارد خاصی بهره‌برداری از این ذخایر مقرون به صرفه نخواهد بود.
    سیاست‌ دولت‌ها
    بعضی از مواد معدنی با وجود عدم سود‌دهی ، به خاطر اهمیت استراتژیکی و وتوجه به استقلال صنعتی و اقتصادی توسط دولت‌‌ها در داخل کشور تولید می‌شوند تا در آن زمینه ، کشور از وابستگی به کشورهای خارجی مستقل گردد. مانند فولاد، اورانیم و ... رده‌بندی مواد معدنی و کانسارها مواد معدنی به حالت‌های مختلف ب همصرف می‌رسانند که مهمترین آنها عبارتند از : الف) به صورت عنصر ب) کانی ج) بلورها د) سنگ
    الف عناصر : مواد معدنی اکثرا به خاطر وجود عنصر یا عناصر خاصی که همراه دارند بهره‌برداری می‌شوند این مواد ، پایه و اساس صنایع را تشکیل می‌دهند. عناصر مهم به شرح ذیل می‌باشند: 1- عناصر فلزی ... , Fe , Ti , Cr , Mn 2- عناصر سبک Al , Li , Be , Mg 3- عناصر بنیادی Cu , Zn , Pb , Sb , Ni 4- عناصر جزئ W , Mo , Sn , Co , Mg , Bi , Zr , Cs 5- عناصر گرانبها Au , Ag , Pt , Ds , Ir 6- عناصر رادیواکتیو U , Ra , Th 7- عناصر کمیاب ..., La , Ce , Pr , Nd , Sn , Eu ,
    Gdب کانی‌ها : بعضی از کانی‌ها به دلیل خواص فیزیکو شیمیایی ویژه‌ای که دارند در صنایع مختلف به مصرف میرسند. 1- دیر گدازها ............. گرافیت - کرومیت - منیزیت - بوکسیت .... 2- عایق حرارتی .......... آسبست - ورمیکولیت 3- کمک دوب‌ها ........... فلوریت - آبیت - بوراکس - کربنات سدیم 4- کودهای شیمیایی .. آپاتیت - نیترات‌ها - نمک‌هاس سدیم و پتاسیم - گلاکونیت 5- پرکننده‌ها ............. کائولین - تالک - میکاها - باریت - فلوسپات‌ها 6- سرامیک : کائولین - کانی‌های رسی - فلوسپات سریک 7- تصفیه ، بیرنگ کننده‌ها و جذب کننده‌ها : مونتموریونیت - زئولیت - کائولین 8- مصارف شیمیایی : نمک‌ها - گوگرد - پیریت - ارسینوپیریت - زرنیخ‌ها 9- مواد رنگی : گوتیت - لیمونیت - هماتیت - مگنیتیت - گرانیت 10- کانی‌های قیمتی : فیروزه - عقیق - ژادیت ( پشم ) اوپال
    ج بلورها : برخی ار کانی‌ها هنگامی که تشکیل بلور درشت دهند ارزش اقتصادی خواهد داشت. 1- سابو پولیش : الماس - کروندم - توپاز - گارنت - کوارتز - فلوسپات 2- دی الکتریک : موسکویت - فلوگوپیت 3- پیزو کریستال‌ها : کوارتز - توربالین - زینکیت - تلوریت 4- ساخت عدسی و قطعات نوری : فلوریت شفاف - کوارتز شفاف - کلیسیت شفاف - ژیپس شفاف 5- بلورهای زینتی و قیمتی : الماس - زمرد ( بریل ) - لعل ( اسپینل ) - یاقوت ( کرندوم ) - توپاز
    د مصارف سنگ‌ها و خاک‌ها: 1- سیمان : آهک - مارن - بوکسیت - گچ 2- کواد سبک وزن عایق‌های حرارتی و صوتی : پامیس - پرلیت - شیل - اسلیت 3- سرامیک‌ها : پگمانت - نفلین سیانیت - گرانیت - کوارتزیت - خاک‌های رسی 4- سنگ‌های تزئینی : مرمرها - گرانیت - دیوریت - سرپانتین 5- مصالح ساختمانی : شن و ماسه - گچ - خاک‌های رسی 6- تصفیه و بیرنگ کننده‌ها : پنتونیت - دیا تمیت - پرلیت 7- دیر گدارها : بوکسیت - خاک رس آتشخوار - کوارتزیت - منیزیت - دولومیت 8- ساینده‌ها : کوارتزیت - گرانیت - ماسه سنگ - پردیت - بازالت - چرت 9- کمک ذوب‌ها : سنگ آهک - دولومیت 10- کودهای شیمیایی : فسفریت - گچ - ماسه‌سنگ - گلاکونیت‌دار 11- پرکننده‌ها : سنگ آهک - پامیس - پرلیت - گچ - بنتونیت - دیاتمیت - نفلین سینیت -اسلیت
     
  6. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    مقدمه اي بر انواع چدنها



    اطلاعات کلی
    چدن (cast iron) ، آلیاژی از آهن- کربن و سیلیسیم است که همواره محتوی عناصری در حد جزئی (کمتر از 0.1 درصد) و غالبا عناصر آلیاژی (بیشتر از 0.1 درصد) بوده و به حالت ریختگی یا پس از عملیات حرارتی به کار برده می‌شود. عناصر آلیاژی برای بهبود کیفیت چدن برای مصارف ویژه به آن افزوده می‌شود. آلیاژهای چدن در کارهای مهندسی که در آنها چدن معمولی ناپایدار است به کار می‌روند. اساسا خواص مکانیکی چدن به زمینه ساختاری آن بستگی دارد و مهمترین زمینه ساختار چدن‌ها عبارتند از: فریتی ، پرلیتی ، بینیتی و آستینتی. انتخاب نوع چدن و ترکیب آن براساس خواص و کاربردهای ویژه مربوطه تعیین می‌شود.
    طبفه‌بندی چدن‌ها
    چدن ها به دو گروه اصلی طبقه‌بندی می‌شوند، آلیاژهایی برای مقاصد عمومی که موارد استعمال آنها در کاربردهای عمده مهندسی است و آلیاژهای با منظور و مقاصد ویژه از جمله چدنهای سفید و آلیاژی که برای مقاومت در برابر سایش ، خوردگی و مقاوم در برابر حرارت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
    چدن های معمولی (عمومی)
    این چدن ها چزو بزرگترین گروه آلیاژهای ریختگی بوده و براساس شکل گرافیت به انواع زیر تقسیم می‌شوند:
    • چدن های خاکستری ورقه ای یا لایه ای: چدن های خاکستری جزو مهمترین چدن های مهندسی هستند که کاربردی زیاد دارند نام این چدن ها از خصوصیات رنگ خاکستری سطح مقطع شکست آن و شکل گرافیت مشتق می‌شود.خواص چدن های خاکستری به اندازه ، مقدار و نحوه توزیع گرافیت‌ها و ساختار زمینه بستگی دارد. خود این‌ها نیز به کربن و سیلیسیم (C.E.V=%C+%⅓Si+%⅓P) و همچنین روی مقادیر جزئی عناصر ، افزودنی‌های آلیاژی ، متغیرهای فرایندی مانند، روش ذوب ، عمل جوانه زنی و سرعت خنک شدن بستگی پیدا می‌کنند. اما به طور کلی این چدن ها ضریب هدایت گرمایی بالایی داشته، مدول الاستیستیه و قابلیت تحمل شوکهای حرارتی کمی دارند و قطعات تولیدی از این چدن ها به سهولت ماشینکاری و سطح تمام شده ماشینکاری آنها نیز مقاوم در برابر سایش از نوع لغزشی است. این خواص آنها را برای ریختگی هایی که در معرض تنش‌های حرارتی محلی با تکرار تنشها هستند، مناسب می‌سازد. افزایش میزان فریت در ساختار باعث استحکام مکانیکی خواهد شد. این نوع حساس بودن به مقاطع نازک و کلفت در قطعات چدنی بدنه موتورها مشاهده می شود دیواره نازک و لاغر سیلندر دارای زمینه‌ای فریتی و قسمت ضخیم نشیمنگاه یا تاقان‌ها زمینه‌ای با پرلیت زیاد را پیدا می‌کند. همچنین در ساخت ماشین آلات عمومی ، کمپرسور های سبک و سنگین ، قالب‌ها ، میل لنگ‌ها ، شیر فلکه‌هاو اتصالات لوله‌ها و غیره از چدنهای خاکستری استفاده می‌شود.

    • چدن های مالیبل یا چکش خوار: چدن های چکش خوار با دیگر چدن ها به واسطه ریخته گری آنها نخست به صورت چدن سفید فرق می‌کنند. ساختار آنها مرکب از کاربیدهای شبه پایدار در یک زمینه‌ای پرلیتی است بازپخت در دمای بالا که توسط عملیات حرارتی مناسب دنبال می‌شود باعث تولید ساختاری نهایی از توده متراکم خوشه‌های گرافیت در زمینه فریتی یا پرلیتی بسته به ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی می‌شود. ترکیب به کار برده شده براساس نیازهای اقتصادی ، نحوه باز پخت خوب و امکان جذب و امکان تولید ریخته‌گری انتخاب می‌شود. مثلا بالا رفتن Si بازپخت را جلو انداخته و موجب عملیات حرارتی خوب و سریعی با سیلکی کوتاه می‌شود و در ضمن مقاومت مکانیکی را نیز اصلاح می‌نماید. تاثیر عناصر به مقدار بسیار کم در این چدن ها دست آورد دیگری در این زمینه هستند. Te و Bi تشکیل چدن سفید در حالت انجماد را ترقی داده، B و Al موجب اصلاح قابلیت بازپخت و توام با افزایش تعداد خوشه‌های گرافیت می‌شود میزان Mn موجود و نسبت Mn/S برای آسان کردن عمل بازپخت می‌بایستی کنترل گردد. عناصری از جمله Cu و Ni و Mo را ممکن است برای بدست آوردن مقاومت بالاتر یا افزایش مقاومت به سایش و خوردگی به چدن افزود. دلیل اساسی برای انتخاب چدن های چکش خوار قیمت تمام شده پایین و ماشینکاری راحت و ساده آنهاست. کاربردهای آنها در قطعات اتومبیل قطعات کشاورزی ، اتصالات لوله ها ، اتصالات الکتریکی و قطعات مورد استفاده در صنایع معدنی است.

    • چدن های گرافیت کروی یا نشکن: این چدن در سال 1948 در فیلادلفیای آمریکا در کنگره جامعه ریخته گران معرفی شد. توسعه سریع آن در طی دهه 1950 آغاز و مصرف آن در طی سال های 1960 روبه افزایش نهاده و تولید آن با وجود افت در تولید چدن ها پایین نیامده است. شاخصی از ترکیب شیمیایی این چدن به صورت کربن 3.7% ، سیلیسیم 2.5% ، منگنز0.3% ، گوگرد 0.01% ، فسفر 0.01% و منیزیم 0.04% است. وجود منیزیم این چدن را از چدن خاکستری متمایز می‌سازد. برای تولید چدن گرافیت کروی از منیزیم و سریم استفاده می‌شود که از نظر اقتصادی منیزیم مناسب و قابل قبول است. جهت اصلاح و بازیابی بهتر منیزیم برخی از اضافه شونده‌هایی از عناصر دیگر با آن آلیاژ می‌شوند و این باعث کاهش مصرف منیزیم و تعدیل کننده آن است. منیزیم ، اکسیژن و گوگرد زدا است. نتیجتا منیزیم وقتی خواهد توانست شکل گرافیتها را به سمت کروی شدن هدایت کند که میزان اکسیژن و گوگرد کم باشند. اکسیژن‌زداهایی مثل کربن و سیلیسیم موجود در چدن مایع این اطمینان را می‌دهند که باعث کاهش اکسیژن شوند ولی فرآیند گوگردزدایی اغلب برای پایین آوردن مقدار گوگرد لازم است. از کاربردهای این چدن ها در خودروسازی و صنایع وابسته به آن مثلا در تولید مفصل‌های فرمان و دیسک ترمزها ، در قطعات تحت فشار در درجه حرارت های بالا مثل شیر فلکه‌ها و اتصالات برای طرحهای بخار و شیمیایی غلتکهای خشک‌کن نورد کاغذ ، در تجهیزات الکتریکی کشتی‌ها ، بدنه موتور ، پمپ‌ها و غیره است.

    • چدن های گرافیت فشرده یا کرمی شکل: این چدن شبیه خاکستری است با این تفاوت که شکل گرافیت‌ها به صورت کروی کاذب ، گرافیت تکه‌ای با درجه بالا و از نظر جنس در ردیف نیمه نشکن قرار دارد. می‌توان گفت یک نوع چدنی با گرافیت کروی است که کره‌های گرافیت کامل نشده‌اند یا یک نوع چدن گرافیت لایه‌ای است که نوک گرافیت گرد شده و به صورت کرمی شکل درآمده‌اند. ایت چدن ها اخیرا از نظر تجارتی جای خود را در محدوده خواص مکانیکی بین چدن های نشکن و خاکستری باز کرده است.
    ترکیب آلیاژ موجود تجارتی که برای تولید چدن گرافیت فشرده استفاده می‌شود عبارت است از: Mg%4-5 ،Ti%8.5-10.5 ، Ca% 4-5.5 ، Al%1-1.5 ، Ce %0.2-0.5 ،Si%48-52 و بقیه Fe. چدن گرافیت فشرده در مقایسه با چدن خاکستری از مقاومت به کشش ، صلبیت و انعطاف‌پذیری ، عمر خستگی ، مقاومت به ضربه و خواص مقاومت در دمای بالا و برتری بازمینه‌ای یکسان برخوردار است و از نظر قابلیت ماشینکاری ، هدایت حرارتی نسبت به چدن های کروی بهتر هستند. از نظر مقاومت به شکاف و ترک خوردگی برتر از سایر چدن ها است. در هر حال ترکیبی از خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب ، این چدن ها را به عنوان انتخاب ایده آلی جهت موارد استعمال گوناگون مطرح می‌سازد. مقاومت بالا در مقابل ترک‌خوردگی آنها را برای قالبهای شمش‌ریزی مناسب می‌سازد. نشان دادن خصوصیاتی مطلوب در دماهای بالا در این چدن ها باعث کاربرد آنها برای قطعاتی از جمله سر سیلندرها ، منیفلدهای دود ، دیسکهای ترمز ، دیسکها و رینگهای پیستون شده است.



    چدن های سفید و آلیاژی مخصوص
    کربن چدن سفید به صورت بلور سمانتیت (کربید آهن ، Fe3C) می‌باشد که از سرد کردن سریع مذاب حاصل می‌شود و این چدن ها به آلیاژهای عاری از گرافیت و گرافیت‌دار تقسیم می‌شوند و به صورتهای مقاوم به خوردگی ، دمای بالا، سایش و فرسایش می‌باشند.
    • چدن های بدون گرافیت: شامل سه نوع زیر می باشد:
    o چدن سفید پرلیتی: ساختار این چدنها از کاربیدهای یکنواخت برجسته و توپر M3C در یک زمینه پرلیتی تشکیل شده است. این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند و هنوز هم کاربرد داشته ولی بی‌نهایت شکننده هستند لذا توسط آلیاژهای پرطاقت دیگری از چدن های سفید آلیاژی جایگزین گشته‌اند.
    o چدن سفید مارتنزیتی (نیکل- سخت): نخستین چدن های آلیاژی که توسعه یافتند آلیاژهای نیکل- سخت بودند. این آلیاژها به طور نسبی قیمت تمام شده کمتری داشته و ذوب آنها در کوره کوپل تهیه شده و چدن های سفید مارتنزیتی دارای نیکل هستند. Ni به عنوان افزایش قابلیت سختی پذیری برای اطمینان از استحاله آستنیتی به مارتنزیتی در طی مرحله عملیات حرارتی به آن افزوده می‌شود. این جدن ها حاوی Cr نیز به دلیل افزایش سختی کاربید یوتکتیک هستند. این چدنها دارای یک ساختار یوتکتیکی تقریبا نیمه منظمی با کاربیدهای یکنواخت برجسته و یکپاره M3C هستند که بیشترین فاز را در یوتکتیک دارند و این چدنها مقاوم در برابر سایش هستند.
    o چدن سفید پرکرم: چدن های سفید با Cr زیاد ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر خوردگی ، حرارت و سایش را دارا هستند این چدنها مقاومت عالی به رشد و اکسیداسیون در دمای بالا داشته و از نظر قیمت نیز از فولادهای ضد زنگ ارزان تر بوده و درجاهایی که در معرض ضربه و یا بازهای اعمالی زیادی نیستند به کار برده می‌شوند این چدنها در سه طبقه زیر قرار می‌گیرند:
    1. چدنهای مارتنزیتی با Cr %12-28
    2. چدنهای فریتی با 34-30% Cr
    3. چدنهای آستنیتی با 30-15%Cr و 15-10% Niبرای پایداری زمینه آستنیتی در دمای پایین.
    طبقه بندی این چدنها براساس دمای کار ، عمر کارکرد در تنش های اعمالی و عوامل اقتصادی است. کاربرد این چدنها در لوله‌های رکوپراتو ، میله ، سینی ، جعبه در کوره‌های زینتر و قطعات مختلف کوره‌ها، قالب‌های ساخت بطری شیشه و کاسه نمدهای فلکه‌ها است.
    • چدن های گرافیت دار:
    o چدن های آستنیتی: شامل دو نوع (نیکل- مقاوم) و نیکروسیلال Ni-Si ، که هر دو نوع ترکیبی از خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و خوردگی را دارا هستند. اگرچه چدن های غیر آلیاژی به طور کلی مقاوم به خوردگی بویژه در محیط های قلیایی هستند، این چدنها به صورت برجسته‌ای مقاوم به خوردگی در محیط هایی مناسب و مختص خودشان هستند. چدن های نیکل مقاوم آستنیتی با گرافیت لایه‌ای که اخیرا عرضه شده‌اند از خواص مکانیکی برتری برخوردار بوده ولی خیلی گران هستند. غلظت نیکل و کرم در آنها بسته به طبیعت محیط خورنده شان تغییر می‌کند. مهمترین کاربردها شامل پمپهای دنده‌ای حمل اسید سولفوریک، پمپ خلا و شیرهایی که در آب دریا مصرف می‌شوند، قطعات مورد استفاده در سیستم‌های بخار و جابه‌جایی محلول‌های آمونیاکی، سود و نیز برای پمپاژ و جابجایی نفت خام اسیدی در صنایع نفت هستند.
    o چدن های فریتی: شامل دو نوع زیر می‌باشد: چدن سفید 5% سیلیسیم در سیلال که مقاوم در برابر حرارت می‌باشد و نوع دیگر چدن پرسیلیسیم (15%) که از مقاومتی عالی به خوردگی در محیطهای اسیدی مثل اسید نیتریک و سولفوریک در تمام دماها و همه غلظتها برخوردارند. اما برخلاف چدن های نیکل- مقاوم ، عیب آن ، ترد بودن است که تنها با سنگ‌زنی می‌توان ماشینکاری نمود. مقاومت به خوردگی آنها در برابر اسیدهای هیدروکلریک و هیدروفلوریک ضعیف است. جهت مقاوم سازی به خوردگی در اسید هیدروکلریک می‌توان با افزودن Si تا 18-16% ، افزودن Cr%5-3 یا Mo %4-3 به آلیاژ پایه ، اقدام نمود.
    o چدن های سوزنی: در این چدنها Al به طور متناسبی جانشین Si در غلظت های کم می‌گردد. چدن های آلیاژهای Alدار تجارتی در دو طبقه بندی یکی آلیاژهای تا Al %6 و دیگری Al%18-25 قرار می‌گیرند. Al پتانسیل گرافیته‌شدگی را در هر دوی محدوده‌های ترکیبی ذکر شده حفظ کرده و لذا پس از انجماد چدن خاکستری بدست می‌آید. این آلیاژ به صورت چدنهای گرافیت لایه‌ای ، فشرده و کروی تولید می‌شوند. مزایای ملاحظه شده شامل استحکام به کشش بالا ، شوک حرارتی و تمایل به گرافیته شدن و سفیدی کم می‌باشند که قادر می‌سازند قطعات ریختگی با مقاطع نازک‌تر را تولید کرد. چدن های با Al کم مقاومت خوبی به پوسته پوسته شدن نشان داده و قابلیت ماشینکاری مناسبی را نیز دارا هستند. محل های پیشنهادی جهت کاربرد آنها منیفلدهای دود ، بدنه توربوشارژرها ، روتورهای دیسک ترمز، کاسه ترمزها ، برش سیلندرها، میل بادامکها و رینگهای پیستون هستند. وجود Al در کنار Si در این نوع چدنها باعث ارائه خواص مکانیکی خوب توام با مقاومت به پوسته‌شدگی در دماهای بالا می‌شود. این آلیاژها مستعد به تخلخل ‌های گازی هستند. آلومینیوم حل شده در مذاب می توان با رطوبت یا هیدروکربنهای موجود در قالب ترکیب شده و هیدروژن آزاد تولید کند. این هیدروژن آزاد قابل حل در فلز مذاب بوده و باعث به وجود آوردن مک‌های سوزنی شکل در انجماد می‌شود.
    با توجه به اطلاعات بالا حال به شرح گزارش كار دركارگاه ريختگري چدن خاكتري كارگاه شماره يك مي پردازيم .
    گزارش كارگاه ريختگري چدن خاكستري:
    در اين كارگاه ابتدا بحث آماده كردن مذاب و تركيب آن مطرح مي باشد كه شارژ مذاب حاوي 28.5 كيلو برگشتي چدن خاكستر و 1 تا 1.5 كيلو ورق آهني كم كربن مي باشد . بحث بعدي تهيه قالب هاي گوه اي براي برسي مقطع شكست و عمق تبريد و نمونه جهت متالوگرافي باشد . پس از اماده شده مذاب و ريختن قطعات گروه اول و دوم 50 گرم فروسيليس به عنوان جوانه زا افزوده مي شود و قطعه گروه سوم ريخته مي شود سپس 50 گرم براي قطعه چهارم و 50 گرم براي قطعه گروه پنجم اضافه مي شود . تفاوت در مقطع شكست و عمق تبريد را مشاهده و نتايج را گزارش مي نماييم . پس از ريختگري نمونه ها شكسته شده مقاطع شكست برسي و نمونه هاي متالوگرافي تهيه گرديده كه در ادامه نتايج حاصل از مشاهدات ارايه مي گردد .
    برسي مقطع شكست :
    1- نمونه گروه اول كه با فوق گذاز بالا تري و بدون فروسيليس ريخته شد و در مواد شارژ 1.5 كيلو ورق آهني وجود داشت مشاهده گرديد كه لبه نمونه گوه اي شكل سفيد شده و شاهد بوجود آمدن چدن سفيد در لبه گوه بوديم كه اين بديل گرم بودن مداب و ايجاد فوق تبريد در لبه بوده است وجود ورق آهني باعث كاهش كربن معادل شده كه اين عامل در سفيد شدن قطعه موثر است . عمق ناحيه سفد شده حدود 8 ميليمتر بود است .
    2- در نمونه گروههاي ديگر به دليل افزودن فروسيليس و كاهش دماي فوق گداز اين مسئله كمتر شده تا جايي كه در گروهاي آخر اين مسئله ديده نمي شد .
    3- بايد توجه داشت كه افزودن فروسيليس هم باعث بالا رفتن كربن معادل شده كه عمق محدوده سفيد را كاهش مي دهد و هم به عنوان جوانه زا عمل ميكند .
    برسي متا لوگرافي نمونه ها :
    سه مقطه ار نونه جهت متالوگرافي انتخاب شد كه مقطع بزرگ متوسط و كوچك بود است . مسائل مشاهده شده به همراه عكس هاي آن در ادامه ارايه مي گردد .
    سطح مقطع كوچك قطعه :
    مشاهده مي شود كه گرافيتها از نظر اندازه ، ريز و توزيع نسبتا يكنواختي دارند كه اين مسئله حاكي اين موضوع است كه با كاهش سطح مقطع با عث افزايش سرعت سرد شدن مي گردد كه در اندازه گرافيتها موثر است اين گرافيتها عموما از نوع A بوده ريز شدن گرافيتها بدليل نزديك بودن تركيب به تركيب يوتكتيك مي باشد . اين مسئله ناشي از سرعت سرد كردن بالاتر در اين منطقه است چون اجازه ايجاد پديده جدايش را نميدهد و تركيب مذاب ثابت باقي ميماند . زمينه نمونه بعد از اچ نيز حاكي اين مسئله است كه سرعت سرد شدن اين منطقه بالا بوده چون پرليت بوجود آمده ريزتر و گاها مقداري سمانتيت به صورت كاريبد يا آستنيت بافي مانده در اين منطقه ديده مي شود . در مقايسه اين مقطع با ديگر گروهها شاهد بوديم كه پرليت بوجود آمده ريزتر و گرافيتها نيز ريزتر و اكثرا از نوع A ميباشند ولي در برخي گروهها گرافيتها درشت شده و پرليت از ريزي كمتري برخوردار است .

    سطح مقطع كوچك قبل از اچ مشاهده مي شود كه گرافيتها ريز و يكنواخت در زمينه مشاهده مي شوند .






    سطح مقطع كوچك قطعه در بزرگنمايي 100 مشاهده مي شود كه زمينه پرليتر و گرافيتهاي نوع A در اين زمينه به طور يكنواخت پركنده شده اند .






    سطح مقطع متوسط قطعه :
    با توجه به توضيحاتي كه داده شد ما شاهد هستيم كه نوع گرافيتها در اين سطح مقطع نوع A ميباشند ولي درشتر بوده و گاها نوع B و E نيز ديده مي شوند كه بدليل نزديك شدن مذاب به نقطه يوتكتيك در حين انجماد است . پرليت زمينه نسبت به مقطع كوچك كمي درشتر است كه اين موضوع بدليل فرصت بيشتر جهت انجام واكنش آستنيت به پرليت مي باشد چون اين سطح مقطع در مركز حرارت خود را دير تر نسبت به سطخ مقطع قبلي از دست ميدهد . كرافيتها در اين سطخ مقطع نوع A ولي كمي درشتر از سطح مقطع قبل و گاها نوع E مشاهده مي شوند .

    مشاهده مي شود در نمئنه بع از اچ پرليت درشتري حاصل شده عكس در بزرگنمايي 200 گرفته شده است .







    سطع مقطع بزرگ قطعه :
    نتيجه مشاهدت در اين سطخ مقطع گواه اين مطلب است كه افزايش سطح مقطع ميل تشكيل گرافيت نوع C و E به دليل كاهش سرعت سرد شدن افزايش مي يابد در اين سطح مقطع شاهد گرافيتهاي نوع A و C و E مي باشم البته نوع C آن نسبت به نوع A آن كمتر است و گرافيتهاي نوعي E نيز ديده مي شوند زمينه پرليتي مي باشد . در اين مقطع آستنيت باقي مانده كمتر است چون اكثر آن جذب گرافيت يا در تشكيل پرليت شركت داشته اند.
     
  7. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    پلییمرها:

    موادی که تاکنون شناختیم موادی بودند که دارای مولکولهای نسبتاً کوچکی هستند اما نوع دیگری از مواد هستند که از مولکولهای بسیار بزرگی تشکیل شده اند. این مولکولهای بسیار بزرگ پلیمرها هستند. واژه پلیمر ازکلمات یونانی پلی(Poly) به معنی بسیار و مر(Meros) به معنی قسمت ، قطعه یا پاره گرفته شده است . به همین دلیل در واژه نامه ی فارسی در بسیاری مواقع بسپار نامیده می¬ گردد. مولکولهای پلیمر تعداد زیادی اتم دارند که با پیوندهای کوالانسی به یکدیگر متصل شده اند. وزن مولکولی پلیمرها بسیار زیاد و از چند هزار تا چند میلیون تغییر می¬ کند.

    بشر با تلاش برای دستیابی به مواد جدید با استفاده ازمواد آلی موجود درطبیعت به تولید مواد مصنوعی نایل شد. این مواد عمدتاً شامل عناصر کربن ، هیدوژن، اکسیژن، نیتروژن و گوگرد بوده که مواد پلیمری هستند. پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی نسبتاً خوب و مفیدی دارند. آنها دارای وزن مخصوص پایین و پایداری خوب درمقابل مواد شیمیایی هستند. بعضی از آنها شفاف بوده و
    می ¬توانند جایگزین شیشه ها شوند.اغلب پلیمرها عایق الکتریکی هستند. اما پلیمرهای خاص نیز وجود دارند که تا حدودی قابلیت هدایت الکتریکی دارند. عایق بودن پلیمرها به پیوند کوالانسی موجود بین اتمها در زنجیرهای مولکولی ارتباط دارد.
    یک پلیمر از بهم پیوستن مولکولهای کوچکی موسوم به مونومر ساخته شده است . بهم پیوستن مولکولهای کوچک مونومر و تشکیل مولکولهای بزرگ پلیمر را پلیمر شدن می¬ نامند.


    ساختمان پلیمرها
    در صورتیکه واحدهای تکرار شونده یک زنجیره پلیمری فقط پشت سر هم قرار گیرند یک پلیمرخطی به دست می آید. در صورتیکه در زنجیره پلیمری انشعاباتی وجود داشته باشد، محصول نهائی پلیمر شاخه ای خواهد بود. همچنین اگر بین زنجیره های پلیمری اتصالات عرضی بوجود بیاید محصول نهائی پلیمر شبکه ای خواهد بود. اگر چه پلیمرهای خطی را می توان به شکل مولکولهای جدا و یا گره خورده در هم فرض کرد که اندازه آنها برحسب وزن مولکولی به دست
    می آید، لیکن در یک پلیمر شبکه ای اصطلاح وزن مولوکولی بی معنی است، زیرا چنین ماده ای را به شکل مولکولهای فرضی مشخص نمی توان در نظر گرفت ، بلکه به صورت تئوری می توان آن را بصورت یک تور ماهی گیری سه بعدی بسیار برزگ و به شکل یک مولکول شبکه¬ ای حجیم با
    اندازه¬ ای نامعلوم فرض نمود.
    در شرایطی خاص ، برخی زنجیره های پلیمری با بدنه خود واکنش داده که این امر منجر به تولید پلیمرهای حلقوی می گردد. نسبت جرم مولکولی پلیمر به جرم مولکولی واحد تکراری به عنوان "درجه پلیمریزاسیون" تعریف شده است . با بزرگتر شدن زنجیره مولکولی مقاومت حرارتی و استحکام کششی مواد پلیمری هر دو افزایش می یابند.

    الف)خطی ب) شاخه ای ج) شبکه ای

    مثال 1: اگر جرم مولکولی یک نوع از پلی اتیلن برابر 150000(گرم بر مول) باشد ، درجه پلیمریزاسیون آن را محاسبه کنید.
    با توجه به اینکه وزن مولکولی واحد تکراری این پلیمر برابر است با :

    g/mol28= g1*4 اتم H +g12*2 اتمC

    g/mol) )28/150000= درجه پلیمریزاسیون




    و$$$$$$$$$$$$$$$$$$ کتاب T
    الف)خطی ب) شاخه ای ج) شبکه ای -کتاب R

    منشأ تولید پلیمرها
    پلیمرها را به دو شکل م ی توان ساخت . این مواد یا دارای منشأ طبیعی هستند یا بصورت مصنوعی ساخته می شوند.
    پلیمرهای طبیعی : بسیاری از پلیمرها در طبیعت یافت می شوند. پروتئینهای موجود در پوست،مو، و بافتهای گوناگون بدن از مولکولهای بسیار بزرگ با جرم مولکولی زیاد تشکلیل شده اند.
    پلیمرهای ساختگی به پلیمرهای افزایشی و پلیمرهای تراکمی طبقه بندی شده اند.
    پلی اتیلن : پلی اتیلن ساده ترین پلیمر افزایشی است که از پلیمرشدن اتیلن به دست می آید.





    پلی اتیلن خواص سودمندی دارد. عایق خوب الکتریسیته است. می توان آن را به ورقه های بسیار نازک با استحکام قابل ملاحظه تبدیل کرد. از آن در ساخت کیسه های پلاستیکی، سطل ، لوله ،... استفاده می¬شود. بعضی از ظرفهای آزمایشگاهی مانند بطری آبفشان و استوانه مدرج را نیز از پلی اتیلن می سازد. زیرا شکننده نیست و مواد شیمیایی بر آن تأثیر نمی گذارد.

    پلی کلرید وینیل: هیدروژنهای مولکول اتیلن را می توان با یک اتم یا مجموعه ای از اتمهای دیگر جانشین کرد. این ترکیبها نیز مانند اتیلن دارای پیوند دوگانه اند و می توان آنها را به پلیمر تبدیل کرد . اگر یکی از هیدروژنهای مولکول اتیلن با یک اتم کلر جانشین شود، کلرید وینیل ، CH2=CHCLبه دست می آید که از پلیمرشدن افزایشی آن کلرید وینیل(پی وی سیPVC) تشکیل می شود.
    .
    در ساختار این پلیمرگروههای-CHCL و-CH2- به طور یک در میان در طول زنجیر تکرار می شوند. این ساختار مخصوص پلیمرهایی است که از پلیمرشدن افزایشی مونومرهای نامتقارن مانند کلریدوینیل به دست می آید. پلی کلرید وینیل از نظر میزان تولید بعد از پلی اتیلن قرار دارد. وجود اتمهای کلر در این پلیمر موجب می شود که اشتعال پذیری آن کمتر از پلی اتیلن باشد. با وجود این، از سوختن پلی کلریدوینیل گاز هیدروژن تولید می شود که سمی و خطرناک است. از پی وی سی در تهیه لوله¬های انتقال آب، فاضلاب، لوله انتقال گاز، روکش صندلی و غیره استفاده می¬شود.
    تفلون: اگر در مولکولهای اتیلن هر چهار اتم هیدروژن را با چهار اتم فلوئور جانشین کنند، تترافلوئورواتیلن به دست می¬آید. از پلیمر کردن افزایشی این ترکیب، پلی تترافلوئورواتیلن، موسوم به تفلون تشکیل می¬شود.

    تفلون نمی¬سوزد و تحت تأثیر هیچ حلال ی قرار نمی¬گیرد. در دماهای پایین تا C250- یا در دماهای بالا تا C250+ از بین نمی¬رود. تفلون بسیار لغزنده است. از این رو بعضی از ظرفهای آشپزخانه مانند ماهیتابه، دیگ را با ورقه های نازکی از تفلون می پوشانند تا مانع چسبیدن مواد غذایی به ته ظرف شود.
    پلیمرهای تراکمی : در پلیمرشدن تراکمی از واکنش مولکولهای مونومربا یکدیگر ، مولکولهای کوچکی مانند H2O خارج می شود. پلیمرهای تراکمی نیز مانند پلیمرهای افزایشی انواع گوناگون دارند. در مورد این پلیمرها باید به دونکته مهم زیر توجه داشت:
    1- پلیمرهای تراکمی را به طور معمول از دو مونومر متفاوت تهیه می کنند.
    2- هر مونومر در مولکول خود باید دست کم دو عامل شیمیایی فعال داشته باشد.

    پلیمریزاسیون تراکمی
    اگر در یک پلیمریزاسیون ، بر اثر واکنش مونومرها با هم ، مولکولهای کوچکی مثل H2O و NH3 و ... خارج شوند، این نوع پلیمریزاسیون را تراکمی می‌نامند. مثل پلمیریزاسیون گلوکز در تولید نشاسته و سلولز که منجر به خارج شدن آب می‌گردد و یا مثل بوجود آمدن نایلون که مانند مواد پروتئینی یک پلی آمید است و پلیمر شدن یک آمین دو ظرفیتی به نام هگزا متیلن دی آمین به فرمول NH2 ─ (CH2)6 ─ NH2 با یک اسید دو ظرفیتی به نام اسید آدیپیک HOOC ─ (CH2)4 ─ COOH بوجود می‌آید. در این عمل ، عامل OH_ اسید از دو طرف با هیدروژن گروه آمین NH2_ تشکیل آب داده و خارج می‌شوند و باقیمانده‌های مولکولهای آنها با هم ، زنجیر پلیمر را بوجود می‌آورند. به شکل زیر:

    ... + NH2 ─ (CH2)4 ─ NH2 ─ HOOC ─ (CH2 ─ COOH + ...


    مشخصه های فیزیکی پلیمرها :
    از دیدگاه فیزیکی دو امکان در نظم زنجیره های پلیمری وجود دارد. زنجیره ها دریک ماده پلیمری یا به شکل منظم درکنار یکدیگر قرار می¬گیرند و یا کاملاً بدون نظم ،ساختار زنجیره ای پلیمر را تشکیل می دهند. بنابراین پلیمرهائی را که دارای چیدمانی منظم زنجیره ای باشند پلیمرهای بلوری ویا کریستالی ، و پلیمرهائی که دارای چیدمانی نامنظم زنجیره ای باشند پلیمرهای بی نظم ویا آمورف می نامند. با توجه به نظم موجود درزنجیره های پلیمرهای بلوری، این مواد دارای خواص فیزیکی- مکانیکی بالاتری نسبت به پلیمرهای آمورف می باشند. در واقعیت به ندرت می توان پلیمری را یافت که کاملاً بلوری باشد زیرا در بسیاری از مناطق آن قسمتهایی وجود دارند که دارای بی نظمیهای زنجیره ای و یا مناطق آمورف هستند. برخلاف پلیمرهای بلوری ، پلیمرهای آمورف نقطه ذوب مشخصی ندارند. زیرا در این پلیمرها هریک از اجزاء متوسط وزن مولکولی مربوط به خود را داشته و در دمایی متفاوت ذوب می گردند. در پلیمرهای بلوری اندازه ذرات بلور بر گستره دمای ذوب اثر می گذارد زیرا هنگام بالا رفتن تدریجی دما، ذرات بلوری کوچک قبل از ذرات بزرگ ذوب خواهند شد.
    از پلیمرهایی که دارای فازهای مشخص بلوری هستند، می توان پلی اتیلن و پلی تترافلوئورواتیلن را نام برد. البته خواص آنها با خواص جامدات بلوری، بسیار متفاوت است . برای مثال ، این مواد در دمای محیط از سختی کمی برخوردار بوده و شکل آنها قابل تغییر است و شکننده نیستند. زیرا برخلاف کلرید سدیم یا سولفات مس، پلیمرهای بلوری دارای مناطق آمورف و بلوری در کنار یکدیگر هستند.
    حضور کومونومر(مونومر دوم جهت کوپلیمریزاسیون) در پلیمر و حضور مقدار ناچیز نرم کننده در پلیمر نیز از دیگر عوامل مؤثر بر دمای ذوب است. وجود کومونومرها، منجر به انجام کوپلیمریزاسیون شده و نقطه ذوب را با کوتاه کردن طول قطعات قابل تبلور در هر مولکول پلیمر، پائین می آورد. به عبارت دیگر، کوپلیمریزاسیون توانایی زنجیره های پلیمر برای بلورینه شدن را کاهش می دهد و یا در مواردی آن را به کلی از بین می برد، زیرا بلورینگی به دلیل تقارن مولکولی و یا جاذبه بین مولکولی ایجاد می شود. کومونومر از تقارن کم می کند و هنگامی که قطبیت آن از مونومر اصلی کمتر یا از آن حجیمتر باشد، نیروهای بین زنجیره ای را کم می کند.
    حضور حلال یا نرم کننده در پلیمرنیز سبب افزایش تحرک نسبی مولکولهای پلیمر در ماده و در نتیجه کاهش انرژی لازم برای ذوب آنها می شود.
    همچنین ، انعطاف پذیری ماکرومولکول ،بزرگی نیروهای بین مولکولی و نظم فضای ماکروملکول بر توانایی پلیمر در تبلور نقطه ذوب هر یک از مناطق بلوری حاصل شده و دمای انتقال شیشه ای موثر است.
    نشاسته نمونه ای از پلیمرطبیعی است.

    پلیمرهای طبیعی صنعتی
    در میان پلیمرهای طبیعی ، موادی نیز وجود دارند که به پلیمرهای طبیعی صنعتی معروف
    می می باشند. لاستیک طبیعی که از پلیمریزاسیون پلی ایزوپرن با مولکولهای خطی با متوسط وزن مولکولی در حدود سیصد تا پانصد هزاربدست می آید، پرمصرف ترین پلیمرطبیعی است که به فراوانی در صنایع لاستیک کاربرد دارد. این پلیمراز عصاره ای از درختان نواحی گرمسیری به ویژه درخت هوا برزیلی (Hevea Bresilians) به دست می آید. این عصاره حاوی لاتکسی با فاز پلیمری با غلظت 35% وزنی است و دارای مقدار کمی پروتئین، استرول، چربی و نمک است. لاستیک نهائی از انعقاد لاتکس مذکور با اسید اتانوئیک یا متانوئیک یا تبخیر در هوا یا توسط شعله به دست می آید. ماده حاصل از این فرآیند ماده ای چسبناک و پنیر مانند است که لاستیک خام یا کائوچو نامیده می شود. برای بهبود خواص مکانیکی مانند الاستیسیته لاستیکی، باید لاستیک خام را فرآوری کرد و توسط فرآیند ولکانیزاسیون یا پخت درآن اتصالات عرضی ایجاد کرد.

    ایزوپرن
    ساختار لاستیک طبیعی
    ساختار کلی لاستیک طبیعی (پلی ایزوپرن) را می توان به صورت زیر نمایش داد:


    لاستیک طبیعی

    ******************کتاب شیمی
    لاستیک طبیعی دردمای بالا ذوب می شود، اما دردمای پایین شکننده است . اگر آن را با مقداری گوگرد گرم کنند ولکانش می یابد. در لاستیک ولکانش یافته ، زنجیرهای پلیمر دربعضی نقاط به وسیله پیوندهای عرضی به یکدیگر متصل می شوند و استحکام لاستیک افزایش می یابد. امروزه بیش از 60% لاستیک تولید شده برای ساخت تایر خودرو مصرف می شود.

    رفتار پلاستیک های بی شکل:
    دراین پلیمرها موقعی که تنش از حد یا استحکام تسلیم فراتر رود، تغییر شکل پلاستیکی آغاز می شود. اما برخلاف فلزات، تغییر شکل پلاستیکی نتیجه نابجایی نیست. در عوض تغییر شکل پلاستیکی در پلیمرها با باز و کشیده شدن ، چرخش و لغزش زنجیره ها انجام می گیرد. ابتدا تنش بعد از افزایش و رسیدن به مقدار حداکثری شروع به کاهش می کند یا به عبارت دیگر پدیده نرم شدن در آن رخ می دهد. این کاهش تنش بعد از مقداری تغییر شکل پلاستیکی می تواند بدین دلیل باشد که ابتدا با اعمال تنش وقتی تنش به حد کافی برسد، زنجیره های مولکولی در هم پیچیده شروع به باز شدن از یکدیگر کرده و تقریباً به حالت مستقیم و موازی و نزدیک بهم در
    می آیند. در این موقعیت پیوند واندروالس قویتر موجود بین زنجیرهایی که بیشتر نزدیک بهم و در یک جهت ردیف شده اند، مستلزم تنشهای بالاتری برای ادامه تغییر شکل تا شکست است.

    نمودار تنش- کرنش نایلون (پلی آمید)، نوعی پلیمر ترموپلاستیکی
    با انجام آزمایش کشش بر روی نمونه ای از پلیمر بی شکل بعد از اینکه تنش به اندازه کافی رسید نازک شدن موضعی در محدوده طول اندازه گیری مشاهده شد. اما با ادامه افزایش تنش نازکی موضعی ناپدید می شود.

    معمولاً وقتی که نازکی موضعی شروع می شود، کوچکترشدن زیادتر سطح مقطع در این موضع منجر به افزایش بیشتر تنش در قسمت نازکی موضعی شده و نازک شدن موضعی شتاب می گیرد. اما درحین آزمایش کشش، زنجیرها درساختار بی شکل به حالت مستقیم درآمده و پلیمر بیشتربه حالت کریستالی درمی آید. موقعی که نازکی موضعی شروع می شود، زنجیرها در محدوده نازکی موضعی در یک جهت ردیف و به یکدیگر نزدیکتر می شوند و در نتیجه استحکام پلیمر به طور موضعی افزایش می یابد، به طوری که مقاومت این موضع برای ادامه تغییر شکل زیاد تر شده و نتیجتاً بقیه پلیمر بعد از محدوده نازکی موضعی به تغییر شکل ادامه می دهد تا آنجایی که نازکی ناپدید میشود.
    پلیمرهای ساختگی به پلیمرهای افزایشی و پلیمرهای تراکمی طبقه بندی شده اند.
    پلی اتیلن : پلی اتیلن ساده ترین پلیمر افزایشی است که از پلیمرشدن اتیلن به دست می آید.**************************
    پلی اتیلن خواص سودمندی دارد. عایق خوب الکتریسیته است. می توان آن را به ورقه های بسیار نازک با استحکام قابل ملاحظه تبدیل کرد. از آن در ساخت کیسه های پلاستیکی، سطل ، لوله ،... استفاده می شود. بعضی از ظرفهای آزمایشگاهی مانند بطری آبفشان و استوانه مدرج را نیز از پلی اتیلن می سازد. زیرا شکننده نیست و مواد شیمیایی بر آن تأثیر نمی گذارد.
    پلی کلرید وینیل: هیدروژنهای مولکول اتیلن را می توان با یک اتم یا مجموعه ای از اتمهای دیگر جانشین کرد . این ترکیبها نیز مانند اتیلن دارای پیوند دوگانه اند و می توان آنها را به پلیمر تبدیل کرد . اگر یکی از هیدروژنهای مولکول اتیلن با یک اتم کلر جانشین شود، کلرید وینیل ،...............به دست می آید که از پلیمرشدن افزایشی آن کلرید وینیل(پی وی سیPVC) تشکیل می شود. *************در ساختار این پلیمرگروههای .............. به طور یک در میان در طول زنجیر تکرار می شوند. این ساختار مخصوص پلیمرهایی است که از پلیمرشدن افزایشی مونومرهای نامتقارن مانند کلریدوینیل به دست می آید. پلی کلرید وینیل از نظر میزان تولید بعد از پلی اتیلن قرار دارد. وجود اتمهای کلر در این پلیمر موجب می شود که اشتعال پذیری آن کمتر از پلی اتیلن باشد. با وجود این، از سوختن پلی کلریدوینیل گاز هیدروژن تولید می شود که سمی و خطرناک است . از پی وی سی در تهیه لوله های انتقال آب ، فاضلاب، لوله انتقال گاز، روکش صندلی و غیره استفاده می شودو
    تفلون: اگر در مولکولهای اتیلن هرچهار اتم هیدروژن را با چهار اتم فلوئور جانشین کنند، تترافلوئورواتیلن به دست می آید. از پلیمر کردن افزایشی این ترکیب، پلی تترافلوئورواتیلن ، موسوم به تفلون تشکیل می شود.***********
    تفلون نمی سوزد و تحت تأثیر هیچ حلال ی قرار نمی گیرد. در دماهای پایین تا C250- یا در دماهای بالا تا C250+ از بین نمی رود. تفلون بسیار لغزنده است. از این رو بعضی از ظرفهای آشپزخانه مانند ماهیتابه ، دیگ را با ورقه های نازکی از تفلون می پوشانند تا مانع چسبیدن مواد غذایی به ته ظرف شود.
    پلیمرهای تراکمی : در پلیمرشدن تراکمی از واکنش مولکولهای مونومربا یکدیگر ، مولکولهای کوچکی مانند H2O خارج می شود. پلیمرهای تراکمی نیز مانند پلیمرهای افزایشی انواع گوناگون دارند. در مورد این پلیمرها باید به دونکته مهم زیر توجه داشت:
    1- پلیمرهای تراکمی را به طور معمول از دو مونومر متفاوت تهیه می کنند.
    2- هر مونومر در مولکول خود باید دست کم دو عامل شیمیایی فعال داشته باشد.

    ترموپلاستیک ها :
    ترموپلاستیک ها از مواد پلیمری هستند که مولکولهای آنها با اندازه های مختلف در کنار یکدیگر قرار گرفته اند و پیوند بین زنجیرهای مجاور درآنها از نوع پیوند بسیار ضعیف ثانویه (واندروالس وقطبی) است . در نتیجه وجود این پیوندهای ثانویه ضعیف خواص مکانیکی این نوع پلیمرها درحد پایینی است.ترموپلاستیک ها ،به دلیل اینکه از مولکولهای بااندازه های متفاوت تشکیل شده اند، دارای نقطه ذوب مشخصی نیستند. آنها در دمای معمولی محیط جامد بوده وبا ا افزایش دما نرم و شکل پذیر می شوند. دردماهای بسیار بالا پیوندهای کوالانسی بین اتمها در زنجیره خطی منهدم شده و پلیمر می سوزد یا تبدیل به ذغال می شود. موقعی که پلیمر درمعرض اکسیژن ، اشعه ماوراء بنفش و مورد تهاجم باکتریها قرار گیرد، حتی در دماهای پایین از بین می رود. ترموپلاستها دردماهای پایینتر از دمای محیط رفتاری ترد از خود نشان می دهند.
    ساختار میکروسکوپی آنها معمولاً بخشی کریستالی و بخشی بی شکل و یا تماماً بی شکل است. غالباً برای بهبود خواص مکانیکی آنها مقدار کمی از مواد غیرپلیمری به آنها اضافه می شود. وقتی تنش اعمالی به ترموپلاستیک بر پیوند ضعیف بین زنجیرهای مولکولی غلبه یابد، زنجیرها نسبت به یکدیگر می توانند بچرخند و لغزش کنند. سهولت لغزش آنها به ساختار پلیمر، دما و سرعت تغییر شکل بستگی دارد.







    انواع پلیمرهای ترموپلاستیکی
    پلی اتیلن (PE)، پلی وینیل کلراید(PVC)، پلی پروپیلین (PP)، پلی ایزوبوتیلن(PIB)،پلی استیرن(PS)، پلی اکریلونیتریل(PAN)، استیرن اکریلونیتریل(SAN) و همچنین تعداد زیادی از کوپلیمرها از مواد مصنوعی ترموپلاستیکی هستند که کاربرد صنعتی دارند.


    آمینوپلاستها:
    این پلاستیک ها از متراکم شدن اوره یا ملامین با فرمالدئید در محیط اسیدی یا بازی به دست
    می آیند، دمای این واکنش باید بین 60 تا 80 درجه سانتیگراد باشد. چسب فنل فرمالدئید به علت بدبویی در بازار نیست. ملامین با فرمالدئید می تواند درمحیط اسیدی یا بازی، واکنش چند تراکمی انجام دهد و برحسب شرایط تنظیم واکنش ، پلیمریک بعدی ایجاد کند. وقتی شرایط را با تنظیم PH درمحیط اسیدی و با دمای زیاد تغییر دهیم ، پلیمر یک بعدی به سه بعدی تبدیل می شود و همراه با 20 درصد کائولن تبدیل به فرمیکال می شود که ماده استخوانی روی میزهای کابینت هاست که در خلاء تحت فشار بالا پرس می شود. حال اگر 40-30 درصد کربنات کلسیم اضافه کنیم، تبدیل به زیرسیگاری و مواد اشتعال پذیر می شود که قیمت آن، فوق العاده افت می کند، اما قدرت مکانیکی آن بالا است.



    طبقه بندی کاربردی پلیمرها
    از دیدگاه کاربردی ، پلیمرها را می توان براساس عکس العمل در مقابل تنش وارده به چند گروه پلاستیک ها ، الاستومرها(لاستیک ها)، الیاف، پوششها، چسبها، کامپوزیتها و آلیاژها تقسیم بندی نمود.
    مواد فوق را می توان به صورتهای گوناگونی تعریف کرد ولیکن بطور خلاصه می توان پلاستیک ها را موادی دانست که درمقابل تنش وارده از خود مقاومت نشان داده و در مقابل حرارت ، گاه غیرقابل انعطاف بوده و گاه فوق العاده نرم و انعطاف پذیر می باشند. این درحالی است که یک پلیمر، به عنوان الاستومر، باید در مقابل نیروی کم تغییر شکل زیاد داده و حداقل تا حدود 300% ازدیاد طول در دمای محیط از خود نشان دهد و درمدت زمان کوتاه، در مقابل قطع تنش وارده ، شکل اولیه خود را پیدا کند. این گونه مواد بایستی فاقد توانائی بلوری شدن باشند. یک الاستومر حداقل باید دارای Tg ای تا حدود C50 زیر دمای محیطی باشد که در آن مورد استفاده قرار
    می گیرد. همچنین یک الاستومر با یستی قابلیت ایجاد اتصالات عرضی در بین زنجیره های خود را داشته باشد تا بتواند در مقابل تنشهای وارده ،خواص خود را حفظ نماید. در نقطه مقابل الیاف پلیمری دارای خواصی کاملا مخالف الاستومرها می باشد؛ به عنوان مثال، پلیمرهایی توانائی الیاف شدن را دارند که قابلیت بلوری شدن لیف را پیدا کرده و به هیچ عنوان ازدیاد طول از خود نشان ندهند.
    برای تولید ترکیباتی خاص از پلیمرها، تلاش هایی با آلیاژ کردن و یا مخلوط کردن بسیاری از پلیمرها ( آلیاژهای پلیمری) انجام می شود. برعکس کوپلیمریزاسیون، که اختلاط و در نتیجه بروز واکنش شیمیائی بین مونومرها ست، عمل آلیاژ نمودن اختلاطی فیزیکی می باشد. پلیمرهایی که در این مخلوط ها شرکت می کنند، خواص بسیار متفاوتی دارند و عموما پلیمرهای شیشه ای و شکننده (عموما پلاستیکی) هستند که با یک پلیمرالاستومری مخلوط می شوند و ماده ای با مقاومت و انعطاف پذیری مناسب ایجاد می کنند. ترکیب ویژگی هایی از این نوع در بیشتر پلیمرها قابل مشاهده نیست. مثال خوبی از آلیاژهای پلیمری، پلی استایرن مقاوم شده است که در آن ذرات لاستیک با یک پلیمر پایه ترکیب می شوند.
    درآلیاژهای پلیمری،ذرات پراکنده لاستیکی در زمینه ای از ماده پلاستیکی پخش یا توزیع می گردند. این نوع آرایش سبب بهبود خواص مکانیکی می شود. یک تغییرایجاد شده در آلیاژهای پلیمری ، ایجاد تأخیر بین ترک خوردن و شکستن است. در پلیمرهای شیشه ای بدون پر کننده لاستیکی ، شکستگی بلافاصله پس از ترک خوردن صورت می گیرد، ولی در این مخلوط ها، شکستگی پس از ترک خوردن و بعد از گذشت مدت زمان زیادی اتفاق خواهد افتاد. دلیل وقوع این پدیده ، بزرگ بودن ذرات لاستیکی و ایجاد اتصال در زمینه ی شیشه ای است که این امر توانایی تحمل بار را در این ماده ایجاد می کند . چنین مکانیسمی نشان دهنده ی این واقعیت است که محدوده ی بهینه ای برای اندازه ی ذرات لاستیکی وجود دارد که مقاومت در برابر شکستگی را افزایش می دهد . برای مثال در پلی استایرن مقاوم شده ، بهترین نتایج ، با استفاه از ذرات لاستیکی ، در محدوده ی mµ10_1 به دست می آید.
    کامپوزیتها و یا پلاستیک های تقویت شده سالهاست که به عنوان مواد پیشترفته مهندسی مطرح شده اند. کامپوزیتهای پلیمری یا پلاستیک های تقویت شده بهترین انتخاب برای سازه های حساس و دارای ساختار پیشرفته می باشند زیرا خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار بالا و مقاومت شیمیایی خوبی دارند.
    با گسترش کاربرد این مواد، بتدریج بسیاری از قطعات خودرو و وسائل ورزشی با آنها ساخته شد. همزمان توجه ویژه ای به زیبائی ظاهری و افزایش پایداری قطعات کامپوزیتی معطوف شده است. پوشش ژلی و لایه های چندگانه رنگ برای محافظت در برابر خوردگی ، ضربات خارجی و انواع حملات شیمیایی روی قطعات کامپوزیتی اعمال می شوند. این پوششها ظاهری مناسب و جذاب به آنها می بخشند و امکان رقابت با فلزات و دیگر مواد ساختمانی را فراهم می کند.
    کامپوزیتهای پلیمری همانند دیگر کامپوزیتها از دو فاز پیوسته (ماتریس) و غیرپیوسته (تقویت کننده)تشکیل می شوند و به طور عمده از رزین های ترموست مانند انواع پلی استر، وینیل استر، آکریلاتها ، پلی یورتان، اپوکسی و فنولیک ، یا ترموپلاست مانند مانند پلی الفین ها و نایلون ها (پلی آمید) ساخته می شوند. کامپوزیتهای ذره ای با پراکنش پرکننده هایی مانند خرده چوب، پودر کوارتز، پودر کوارتز،پودرهای معدنی ، و در شرایط ویژه دوده و ذرات لاستیکی ، در ماتریس پلیمری یا غیر آلی به وجود می آیند.
    الیاف کربن، آرامید و شیشه بیشترین کاربرد را درساخت کامپوزیتها و یا پلاستیک های تقویت شده دارند و دراین بین الیاف شیشه با توجه به قیمت ارزان تر، بیشتر مورد استفاده قرار گیرند. الیاف شیشه با کشش سریع و خنک نمودن شیشه مذاب به دست می آید. الیاف حاصل یکی از قوی ترین مواد موجود در دنیا می باشد و استحکام کششی نهایی تک رشته تازه کشیده شده با ضخامت 9-15 میکرون، Gpa 3.5 است و پایداری شیمیایی بالائی نیز نشان می دهد.

    سیلیکون ها:
    سیلیکنوها گروه خاصی از پلیمرها را تشکیل می دهند. در زنجیر مولکولی این پلیمرها واحدهایی از Si-O-- تشکیل دهنده چهارچوب اصلی است و نه اتمهای کربن . با وجود اینکه تشابه کاملی بین مواد سیلیکون ی و مواد مصنوعی آلی وجود ندارند ولی با این وجود با سیلیکون ها می توان موادی به دست آورد که خواصی مانند الاستومرها ، ترموستها و روغن ها خواهد داشت. مقاومت حرارتی و شیمیایی سیلیکون ها بیش از دیگر موا مصنوعی آلی است. لاستیک سیلیکون ی دریک محدوده بسیار وسیعی از درجه حرارت، خواص مکانیکی ثابتی را از خود نشان می دهد، در حالی که لاستیک از مواد آلی این چنین رفتار را ازخود نمایان نمی سازد.


    مواد آلی به عنوان چسب:
    مواد آلی که به عنوان چسب به کار می رود باید دوشرط مهم را برآورده سازد. یکی پیوستگی چسب با ماده ای که اتصال آن مورد نظر است و دیگری پیوستگی بین ذرات ماده چسب. دراین صورت است که اتصال مطلوب بوده و می تواند بار وارده را تحمل کند. قدرت چسبندگی به انرژی سطحی ماده چسب و جنس قطعه بستگی دارد، بدین منظور مولکولهای چسب باید غیرمتقارن بوده و قابلیت قطبی شدن زیادی داشته باشد. بنابراین پلی اتیلن و پلی تترافلوراتیلن به دلیل داشتن مولکولهای متقارن ، قابلیت چسبندگی بدی دارند.
    در صنعت چسب سازی چسبهای تک جزیی وچندین جزیی متفاوت هستند. چسبهای تک جزیی به عنوان چسب مایع به کار می روند. در این نوع چسبها با بخار شدن و انجماد پیوستگی ایجاد
    می شود. چسبهای چندین جزیی تحت تأثیر واکنشهای شیمیایی سخت می شوند. اغلب به چسبها مواد سخت کننده اضافه می شود.

    مواد افزودنی به پلیمر
    اغلب پلیمرها شامل مواد افزودنی هستند که درمراحل فرآیند تولید به آنها اضافه می شوند:
    پرکننده ها : پرکننده ها به دلایل مختلفی به پلیمرها اضافه می شوند. یکی از بهترین افزودنیهای شناخته شده، دوده ذغال است که برای بهبود استحکام و مقاومت سایشی تایرها به لاستیک اضافه می شود. بعضی از پرکننده ها، مثل الیاف کوتاه یا ذراتی از مواد معدنی، جهت بهبود خواص مکانیکی پلیمرها به کارمی روند. بعضی ازمواد افزودنی مانند کربنات کلسیم، سیلیکا و تالک برای انبساط حجم پلیمروکاهش قیمت آن با کمی رزین مناسب به آنها اضافه می شوند.
    مواد پایدار کننده : پایدارکننده ها از تخریب پلیمر در مجاورت با محیط و اشعه ماوراءبنفش جلوگیری می کنند. پایدار کننده های حرارتی در فرآیند پلی وینیل کلراید مورد نیاز است، که اگر اضافه نشود اتمهای هیدورژن و کلر می توانند به حالت اسید هیدروکلریک برگردند وپلیمررا ترد و شکننده کنند.
    مواد ضد الکتریسیته ساکن: ازآنجایی که اغلب پلیمرها هادیهای بسیار ضعیفی هستند، تدریجاً دارای بار الکتریکی ساکن می شوند. این مواد با جذب رطوبت محیط در سطح پلیمر قابلیت هدایت الکتریکی سطحی را بالا می برند و احتمال جرقه زدن یا تخلیه الکتریکی را کاهش می دهد.
    مواد به تأخیراندازی نقطه اشتعال: به دلیل اینکه اغلب مواد پلیمری به محض رسیدن به دمای معینی مشتعل می شوند، افزودنیهایی که شامل کلر، برم ، فسفر یا بعضی نمکهای فلزی هستند، احتمال وقوع احتراق یا گسترش آن را کاهش می دهند.
    مواد نرم کننده: این مواد زنجیرهای مولکولی پایین هستند که دمای تبدیل شیشه ای را کاهش داده ویک حالت روانکاری داخلی در پلیمر ایجاد می کنند که منجر به افزایش شکل پذیری پلاستیکی آن می شوند.
    تقویت کننده ها: استحکام و سختی پلیمرها با اضافه کردن الیاف نازک شیشه و یا کربن به عنوان تقویت کننده به زمینه پلیمری، افزایش می یابد.

    شکست مواد پلیمری:
    شکست مواد پلیمری همانند شکست فلزات می تواند ترد یا نرم و یا حالتی بین این دو باشد. ترموپلاستیکها عموماً می توانند شکست ترد یا نرم داشته باشند، اگر شکست ترموپلاستیکها در زیر دمای تبدیل شیشه ای (Tg) رخ دهد نوع شکست عمدتاً ترد خواهد بود، در حالی که چنانچه شکست در بالای دمای تبدیل شیشه ای اتفاق افتد نوع شکست نرم است. بنابراین دما می تواند تأثیر زیادی بر نوع شکست داشته باشد، اما ترموستها که در دمایی بالاتر از دمای معمولی اتاق حرارت داده شوند، ضعیفتر شده و شکست با اعمال تنش کمتری رخ می دهد ولی هنوز نوع شکست عمدتاً ترد خواهد بود، زیرا که پیوند کوالانسی شبکه در دماهای بالا نیز باقی می مانند.
    آهنگ (سرعت) تغییر شکل نیز عامل مهمی در رفتار شکست ترموپلاستیکها است، با آهنگ کرنش پایین تمایلی به شکست نرم وجود دارد، زیرا ک در آهنگ کرنش پایین زمان برای ردیف شدن مجدد زنجیرهای مولکولی وجود خواهد داشت.


    شکست ترد مواد پلیمری:
    انرژی سطحی مورد نیاز برای شکست ترد یک ماده پلیمری شیشه ای ترد بی شکل، مانند پلی استیرن یا پلی متیل متااکریلات(PMMA) حدود 1000 برابر بیش از انرژی است که برای شکست پیوندهای کربن- کربن لازم است. مواد پلیمری شیشه ای مانند PMMA بسیار نرمتر از شیشه های معدنی هستند. انرژی زیاد لازم برای شکست ترموپلاستیکهای شیشه ای بسیار بیشتر است، زیرا کهک محدوده های موضعی تخریب شده، موسوم به کریز قبل از ترک برداشتن شکل می گیرند. یک جوانه ترک در ترموپلاستیک شیشه ای در محدوده ای ، که تنش بالایی ایجاد
    می شود و شامل ردیف شدن زنجیرهای مولکولی همراه با چگالی بالایی از حفره های پراکنده داخلی است شکل می گیرد.
    تغییر ساختار مولکولی را دریک جوانه ترکدر ترموپلاستیک شیشه ای ، مانند PMMA نمایش می دهد. چنانچه تنش به اندازه کافی باشد ترک از داخل جوانه ترک شکل می گیرد.
    همین که ترک در امتداد جوانه ترک گسترش می یابد، تمرکز تنش دررأس ترک در امتداد جوانه های ترک ادامه می یابد. کار انجام گرفته برای ردیف کردن زنجیرهای مولکولی در ناحیه کریزعلت مقدار کار نسبتاً زیاد لازم برای شکست پلیمر شیشه ای است. به همین علت انرژی شکست پلی استیرن و PMMA بین 300 و 1700(ژول بر متر مربع)، البته فقط برای شکست پیوندهای کوالانسی در فرآیند شکست است.

    شکست نرم مواد پلیمری :
    ترموپلاستیکها در بالاتراز دمای تبدیل شیشه ای قبل از شکست از خود تغییر شکل پلاستیکی نشان می دهند. درحین تغییر شکل پلاستیکی زنجیرهای مولکولی خطی از هم باز می شوند و جدا از هم درکنار یکدیگر می لغزند و به تدریج در امتداد تنش اعمالی ردیف و به یکدیگر نزدیکتر
    می شوند.
    احتمالاً موقعی که تنش روی زنجیرها بسیار بالا می رود ، پیوندهای کوالانسی زنجیرهای اصلی
    می شکنند و شکست ماده رخ می هد. مواد الاستومر اساساً به همان طریق تغییر شکل می یابند، به جز هنگامی که آنها در معرض باز شدن بیشتر قرار می گیرند، اما احتمالاً اگر تنش وارد بر ماده بسیار بالا باشد و کشیدگی زنجیرهای مولوکولی بسیار زیاد شود، پیوندهای کوالانسی بین زنجیرهای اصلی شکسته شده و منجر به شکست ماده می شود.
     
  8. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    موضوع تحقیق : فلزات با نقطه ذوب پايين (قلع و سرب)

    قلع:
    نقطه ذوب ْ-234C چگالي 28/7 نقطه تبخير cْ2270كه در حالت فلزي سختي و مقاومت كم و هدايت الكتريكي وحرارتي زياد دارد. و داراي دو شكل آلوتروپي استـ (قلع سفيدـ -sn-B و قلع خاكستري (ساختار الماس) مشخصات كلي: فلزي است نرم و سفيد با خواص خوردگي و روغنكاري خوب. وقتي تحول چند شكلي قلع رفع ميدهد و ساختمان چهارگوش آن (قلع سفيد) به شكل مكعبي (قلع خاكستري) تبديل ميشودـ ساختمان چهار گوش آن را از نقطة ذوب قطع تا درجه فارنهايت پايدار است. در نتيجه تغيير تراكم كريستال همراه با افزايش حجم قابل ملاحظهاي (تقريباً 25 درصد) و توسعه تنشهاي بزرگي در قطعه ميشود. كه اين تنشها در نهايت موجب خرد شدن فلز به صورت پودر به شكل خاكستري ميشود كه اين به طاعون قلع معروف است.
    اين تبديل با كاهش وزن مخصوص از 3/7 براي قلع سفيدتا7/5براي قلع خاكستري همراه است. سرعت استحاله خيلي كم بوده و قلع B نيز داراي تمايل مشخصي نسبت به سرد شدن اضافي ميباشد در نتيجه اين خردشدگي خودبه خود قلع فقط پس از نگه داشتن طولاني در انبار در درجه حرارتهاي پائين به وقوع ميپيوند.
    افزودههاي آلياژي در قلع:
    اِبيسموت: كه وجود اين عنصر به ميزان 1/0 درصد از وقوع اين دگرگوني جلوگيري ميكند.
    وجود عناصري مثل سرب و آنتيموان سرعت تبديل را كاهش ميدهند. به طور كه فقط 2% سرب با آنتيموا كافي است تا تشكيل قلع را تا درجه حرارت به تأخير بيندازد.
    قلع در درجه حرارت محيط در مقابل هوا و آب مقاوم است و اكسيد فيلم Sno2 پرده محافظتي مناسبي در سطح فلز اينجاد ميكند و مانع از اكسيد شدن قلع ميگردد و به همين دليل است كه قلع يكي از عناصري است كه در پوشش سطح فلزات كاربرد دارد و اين خاصيت يكي از مهمترين كاربردهاي قلع است. دومين كابرد اصلي قلع به صورت يك عنصر آلياژي است قلع باس براي تهيه برترهاي قلعدار مختلفـ با سرب براي توليد لحيمـ با آنتيموانـ مس يا سرب براي تشكيل بابيتها كاربرد دارد.

    .آلياژهاي قلع:
    آلياژهاي مختلف قلع را در مصارف ساخت آلياژهيا لحيم و يا تاقان به كار ميبردند.و نقره، مس، آنتيموان و سرب عناصر اصلي آلياژهاي قلع هستند، كه عنصر سرب مهمترين و اصليترين عنصر آلياژي است.
    1ـ آلياژهاي لحيم: پركاربردترين استفاده قلع را دارندـ قلع يك ماده تشكيل دهنده در لحيم ميباشد. زيرا قلع قابليت مرطوب بودن و چسبندگي به بسياري از فلزات اصلي و پايه را در حرارتهاي كه به ميزان قابل توجهي كمتر از دماي ذوب آنها ميباشد را دارا است قلع همواره با سرب آلياژ ميشود تا لحيمهاي براي فلزاتي با نقطه ذوب پائينتر از هر يك از قلع و سرب را به انتهايي داشته باشند.
    مقادير كمي از ساير فلزات كه معمولاً آنتيموان و نقره مورد توجه هستند به لحيمهاي قلع و سرب افزوده ميشوند تا مقاومت آنها را افزايش دهند. اين لحيمها را ميتوان براي مفصلهايي كه در معرض اتصال در دماي بالا يا حتي زير صفر درجه استفاده نمود.
    انواع لحيم:
    ا) لحيم با قلع كمتر 2) لحيم با قلع بيشتر «در جائي كه ممكن است سرب خطرناك باشد مورد استفاده قرار ميگيرد» كه لحيم با قلع كمتر در اتصال كابل و رادياتورها و مبدل حرارتي اتومبيلها به كار ميروند.
    3) لحيمهاي قلع و رويـ براي اتصال آلومينيم به كار ميروند. 4) لحيمهاي قلع آنتيموان ـ كه آنتيموان در درجه حرارت (cْ246) به ميزان 4/10% قابليت انحلال دارد كه در درجه حرارت محيط به 5/3% كاهش مييابد.
    و قلع نقره: كه نقره حداكثر به مقدار 5/3 درصد انحلال دارد. كه نقره مازاد بر حلال يت يك تركيب ميان فلزي با فرمول Ag3sn تشكيل ميدهد. كه هر دو آلياژهاي قلع آنتيموان و قلع نقره در اتصالات با مقاومت ؟؟ بالا زيادي نياز دارند به كار ميروند.
    ناخالصهاي موجود در لحيم:
    كه اين ناخالصيها ميتوانند بر ويژگيهاي مرطوب كنندگي آنها، سياست در حين انجماد ـ قابليت استحكام اتصالهاـ آلياژهاي لحيم تأثير بگذارند. كه مهمترين اين ناخالصها، آلومينوم، آنتيموان، آرسنپك، بيسموت، روي، ؟؟ سولفور و … است.
    1ـ آلومينيوم: مقادير ناچيز Ah در يك حمام قلع لحيم كاري ميتواند به طور جدي بر كيفيت لحيم كاري اثر بگذارد تخريب يك سطح آبكاري شده توسط قلع نشانه وجود Ah است. 2ـ آنتيموان: به ندرت به عنوان عنصر ؟؟ به كار ميرود. ولي ميتوان آنرا به عنوان تقويتكننده به كار برد. 3ـ آرسپنك: باعث تخريب در كيفيت قلع ميشود درصد كمي (005/0) باعث ميشود كه رطوبت كمي حاصل شود.
    4ـ بيسموت: در مقادير مم متكي ندارد، با اين وجود در مقادير بالاي 5/0 درصد رنگ پريدگي و عاري شفافيت سطوح ميشود. 5ـ روي: حداكثر حلال يت آن 005/0% در قلع لحيم:اري نگهداشته ميشود و اگر بيشتر از اين مقدار باشد باعث اكسايش سطحي ميشود. 6ـ مستقر: درصد 01/0 درصد باعث كاهش رطوبت و سبب از هم گسيختگي ماده لحيم ميشود و در مقادير بيشتر باعث اكسايش سطح ميشود. 7ـ سولفور: سبب از هم گسيختگي در لحيم ميشود و ميزان 001/0 درصد نگه داشته ميشود هر دو اين عناصر مخرب هستند.
    به طور كلي كندي در اتصال يك لحيم نشانه بيش از حد ناخالص در آن است.
    آلياژهاي ياتاقان:
    نكته اساسي در انتخاب يك آلياژ ياتاقان بايد در نظر داشت اينست كه مواد بايد داراي ضريب اصطكاك پائيني داشته باشند آلياژهاي ياتاقان همچنين بايد تعادلي بين ملايمت و استحكام را برقرار كنند.
    براي مثال AL در آلياژهاي ياتاقان قلعي يك سازي و اعتدال خوبي را بين استحكام و خشكي ويژگيهاي سطحي مناسب مانند نرميـ مقاومت در برابر توقف ناگهاني را ايجاد ميكند.
    قلع داراي ضريب اصطكاك كمي است بنابراين جزء اولين و اصليترين نيازمنديهاي مواد تركيبي يك ياتاقان ميباشد.
    قلع از لحاظ ساختاري فلز كم مقاومتي است بنابراين هنگامي كه در موارد كاربرد ديياتاقان استفاده ميشود و در تركيب با فلزاتي مانند مس و آنتيموان جهت افزايش سختي استحكام كششاني و استحكام خشكي قرار ميگيرد.
    عناصر ناخالصي در ياتاقان
    1) آرسپنك: مقاومت در برابر تغيير شكل را در تمامي درجه حرارت افزايش ميدهد.
    روي: وجود آن در ياتاقان قلعي سودمند نيست.
    2) مقادير بسيار كم AL كمتر از 1% ميكروساختار را تغيير و اصلاح مينمايند.
    مبيوت: با تركيب با قلع يك اوتكتپك تشكيل ميدهد كه در دماي ْ137 ذوب ميشود. و درجه حرارتهاي بالاي اين فرآيند استحكام آلياژ به ميزان قابل توجهي كاهش مييابد.
    3) بابيتهاي قلع: بابيتهاي قعل به علت خاصيت ضد سوزان و مقاومت به خوردگي نشان به صورت آلياژهاي ياتاقان به كار ميروند. سرب تا حدود 30 درصد افزوده ميشود تا هزينه آلياژ كاهش يابد علاوه بر آن عناصر مانند مس و آنتيموان 10ـ 15 درصد اضافه ميشود كه اين عناصر موجب سخت شدت ياتاقان ميشوند.
    خواص كلي بابيتهاي قلع:
    1) داراي سختي كافي باشند. 2) نرم باشند. 3) مواد ضدسايش (مثل روغن) را بر سطح خود نگهدارند. 4) نقطة ذوبشان نبايد بالا باشد. 5) بايد پيش ريخته شدن به داخل ياتاقان محكم به ديوارههايش بچسبند. 6) بايد داراي هدايت حرارتي و مقاومت خوردگي خوبي باشند.
    3) فلز سفيد= آلياژ ريختگي قلع است كه 62% قلع و 8% آنتيموان دارد كه براي جواهر آلات از اين فلز اسفتاده ميشود.
    5) پيتر= يك آلياژ قلع است كه 90ـ95% درصد قلع و 1 تا 3درصد مس و بقيه آنيموان است. به سهولت قابليت لحيمكاري و چكش كاري را دارد
    سرب: خواص فيزيكي سرب:
    وزن اتمي: 9/207عدد اتمي 82نقطة ذوب Cْ5/317نقطة جوش ْ1744وزن 35/11 مخصوص هدايت الكتريكي98/7(زاگرس را 100 در نظر ميگيريم)سختي 1/5mohرنگ: آب خاكستري، شبكه كريستالي Fcc، ثابت شبكه خصوصيات كلي سرب: زون زياد، دانسيته بالا، نرم بودن، چكشخوار، نقطه ذوب پائين و استحكام كم، خواص روغنكاري خوب، ضريب هدايت ا لكتريكي پائين، ضريب انبساط حرارتي بالا، مقاومت عالي به خوردگي.
    خواص مكانيكي سرب، استحكام كششي 2kg/mm2، درصد ازدياد طول نسبي 45 درصد سختي 413Hz
    بخش اعظم سرب توليدي در ساخت باتريهاي الكتروليتي و تهيه تتراتيل سرب به كار ميرود سرب از نظر خواص مكانيكي كاربرد بهينه ندارد ولي ميتوان با اضافه كردن بعضي از عناصر مانند آنتيموان، آرسپنك، كلسيم و مس، … خواص مكانيكي را بهبود بخشيد.
    وزن سنگين سرب در ساعت وزنههايي براي بالاش، دانسيته بالاي سرب نيز در جذب اشعههاي B و گاما مؤثر است.
    نرمي سرب كه از آن براي تهيه واشر و درزبند. از انعطافپذيري آن براي ايجاد غلاف روي كابلها استفاده ميشود.از سرب به عنوان عنصر آلياژي براي افزايش ماشينكاري، بوتر، برنجها و فولادها استفاده ميشود.
    يكي از خواص مهم سرب مقاوم بودن در مقابل خوردگي است. زيرا در مجدرت هوا روي قطعات سربي پوسته نازك كربنات سرب ايجاد ميشود كه از اكسيژن هوا به داخل فلز جلوگيري ميكند.
    سرب مذاب در دماي بيش از Cْ500 به سرعت اكسيد ميشود و pbo تبديل ميشود كه اصطلاحاً به اكسيد سرب يا ليتارژ معروف است.
    سرب مقاومت زيادي در اسيد سولفوريك دارد و به وسيله اسيد نيتريك مورد حمله قرار ميگيرد.
    آلياژهاي سرب:
    آنتيموان و قلع فلزاتي هستند كه با سرب آلياژي ميشوند، و يكي مهمترين آلياژهايي هستند كه در صنعت كاربرد دارند.
    آنتيموان براي افزايش سختي و استحكام در صفحات باتري ذخيره فلز ثايپ، آلياژهاي ريختگي به كار ميرود. افزودن آنتيموان درجه حرارت تبلور محدد را نيز افزايش ميدهد.
    بدين سبب كه قابليت به لعيم براي پيوند شدن با فلزاتي تظير فولاد و مس را زياد ميكند. اكثر در لحيم نرم مصرف ميشود متداولترين ماده لحيم داراي 60درصد سرب و 40 درصد قلع يا 50ـ50 قلع و سرب اضافه ميشود. معمولاً مقداري آنتيموان نيز استفاده ميشود.
    نمودار سرب آنتيموان
    اين نمودار يك سيستم اتكتپك ساده ميباشد كه تركيب اوتكپتك در 3/11 آنتيموان قرار داد، حلال يت جامد آنتيموان در سرب با كاهشدرجه حرارت اوتكتيك پائين زياد ميشود. كه اين خاصيت پير سختي آلياژنهاي سرب آنتيموان و سرب آنتيموان قلع سريع خنك شده را امكان پذير ميسازد.

    اگر آلياژ فلز ثايپ داراي 1 درصد قلع و 2 درصد آنتيموان باشد. از درجه حرارت اندكي پائينتر از درجه حرارت اوتكتپك خنك ميشود. پير سختي معمولاً به آرامي عمل ميشود و ممكن است براي كسب حداكثر سختي چندين روز وقت لازم ميباشد. زمان پير سختي را ميتوان اكثراً با زمان دادن به مدت يك دقيقه در يا به مدت يكساعت در كوتاه كرد سختي حالت زمان داده شده به 18ـ211 برنيل برسد در صورتي كه در حالت زماننديده شده سختي به 7ـ 8 برنيل ميرسد.
    بيشترين مقاومت كششي (طبق شكل) 7670 پوند بر اينچ مربع با افزايش 10 درصد آنتموان بدست ميآيد.

    نمودار سرب قلع: داراي تركيب و تكتيك 9/61 درصد قلع در دماي ْC183 ميباشد.
    كه تركيب اوتكتپك به صورت پك لحيم ظريف
    در جاهاي كه نيازهاي حرارتي بحراني مستند به كار ميرود.
    فلزترن (سربي) 1ـ اين آلياژ محتوي 10 تا 25 درصد قلع است و براي پوشش دادن ورقهاي فولادي كاربرد دارد.

    آلياژهاي ياتاقان سرب: درصد عناصر آلياژي ياتاقان سرب عبارتند از:
    As Cu sb sn pb
    0/15 1.5 15 20.0 62.5
    0/6 0/5 15 10 75
    0/2 0/5 15 5 80
    آلياژهاي ياتاقان سرب به سه دسته تقسيم ميشوند.
    1ـ سرب آنتيموان. 2ـ سرب فلزات قليايي خاكي، (كلسيم، منيزيم)، 3ـ سرب قلع و آرسنيك
    دسته اول: داراي 10 تا 15 درصد آنتيموان دارد كه آنتيموان باعث افزايش مقاومت كششي، كاهش از ازدياد طول نسبي و انقباض حجمي ميشود.
    دسته دوم: كه معمولاً 5/2، كلسيم (منيزيم) وجود دارد كه تركيبات سخت بين فلزي pbmg2,pb3.cu حاصل ميشود. دسته سوم: آلياژهاي معروف 15% آنيموان، 1% قلع، 1% ارسنيك و 5% مس نفت خام بابيتها است كه در ياتاقان قطعات فولادي ماشين بكار ميرود. آلياژهاي لحيم (سربي)، كه حاوي 5/89% سرب و 10% قلع و 5% آنتيموان ميباشد. خواص عمده اين آلياژ، استحكام، قابليت چسبندگي و نقطه ذوب كم ميباشد كه آلياژهاي مختلف سرب از 95% سرب تا 70% قلع از مهمترين آلياژهاي لحيم هستند. كه قلع خاصيت چسبندگي را افزايش ميدهد.
    در آلياژهاي لحيم يك سري آلياژ زود ذوب نيز وجود دارند كه در مصارف خاص استفاده ميشوند.
    تركيبات سرب، بيسموت، كادميم و قلع ميباشند. داراي نقطه ذوب ْ47 است.
    شامل: فلزهاي حروفچيني، (ثايپ): آلياژهاي بكار رفته در صنعت چاپ عموماً از آلياژهاي از سرب، آنتيموان، قلع و با اندكي از مس در سختترين از آلياژها هستند.
    ساختمان ميكروسكوپي: اين آلياژها سياليت زيادي دارند. پس از ذوب مكرر، آنتيموان كه نسبت به سرب بسيار سخت ميباشد كه در اين آلياژها، ازدياد سختي مقاومت و كاهش نقطه ذوب را در بر دارد. قلع شكنندگي حاصل را كاهش ميدهد.
    آلياژهايي كه عموماً آنيموان داشته باشند تحت عنوان سرب خشك ناميده ميشود همراه با اندكي ارسنپك
    اكثر فلزات ثايپ را ميتوان پير سختي كرد و مقاوت سايشي آن را بهبود داد كه براي بهبود مقاومت سايشي عناصري نظير كلسيم، ليتيم يا منيزيم اضافه ميشود.
    فلز ودود:
    كه در درجه حرارت (154) ْc5/10 ذوب ميشود. داراي يك تركيب اسمي از 1/33 سرب، 3/14 كاديم، %19 قلع و 6/33 درصد بيسموت تشكيل شده است در سيستمهاي اطفاء حريق استفاده ميشود.
    منابع:
    Metall- hand book
    1) تئوري عملي متالورژي، دكتر علي‌اكبر قاري نيت.
    2) متالورژي فيزيكي، افسانه ربيعي
    3) فلزات غير آهني، دكتر حجازي
     
  9. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    سوپر آلياژهاي پايه نيكل

    موضوع تحقیق : سوپر آلياژهاي پايه نيكل
    Nickel Base Superalloys
    تعريف سوپرآلياژها
    • دسته اي از آلياژهاي مقاوم به حرارت
    • داراي استحكام بالا و مقاومت در برابر آسيبهاي سطحي
    • قابليت كار تا دمايي معادل 80% نقطه ذوب آغازين

    ذوب آغازين (Incipient Melting) دمايي است كه اگر قطعه در دمايي بالاتر از آن قرار گيرد، خواص متالورژيكي و مكانيكي آن با عمليات حرارتي قابل برگشت نخواهند بود. مثلاً C1288 براي Inconel X 750
    • دسته بندي سوپرآلياژها
    از نظر تركيب
    سوپرآلياژهاي پايه نيكل (نيكل – آهن)
    سوپرآلياژهاي پايه آهن
    سوپرآلياژهاي پايه كبالت

    • تركيب شيميايي برخي از سوپرآلياژهاي پايه نيكل


    • عناصر معمول در سوپرآلياژهاي پايه نيكل
    كروم بين 10 تا 20 درصد (افزايش مقاومت به خوردگي و تشكيل كاربيد)
    آلومينيم + تيتانيوم بين 5 تا 8 درصد (تشكيل گاما پرايم)
    كبالت بين 5 تا 15 درصد (استحكام دهي به محلول جامد و افزايش دماي انحلال )
    مقادير جزئي بور، زيركنيم، منيزيم و كربن (افزايش خواص خستگي)
    افزودنيهاي ديگر شامل موليبدن، نيوبيوم و تنگستن (تشكيل كاربيد و استحكام دهي به محلول جامد)

    عناصر مضر شامل سيليسيم، فسفر، گوگرد، اكسيژن و نيتروژن
    مكانيزمهاي افزايش خواص مكانيكي
    رسوب سختي استحكام دهي محلول جامد
    اكند سختي اكسيدي
    فازهاي موجود در سوپرآلياژهاي پايه نيكل
    فاز زمينه: فاز آستنيتي  با شبكه fcc منظم. اين زمينه قابليت سخت شدن با روشهاي مختلف را براي آلياژ ايجاد مي كند.
    فاز با شبكه fcc منظم و تركيب شيميايي Ni3Al يا Ni3(Al,Ti) در ريزساختار شكل كروي تا مكعبي دارد. اين فاز، فاز اصلي استحكام بخش در آلياژهاي پايه نيكل است.
    فاز  با شبكه bct منظم و تركيب Ni3Nb با مورفولوژي ديسك مانند
    • فازهاي موجود در سوپرآلياژهاي پايه نيكل
    فاز  با شبكه hcp و تركيب Ni3Ti كه عموماً فازي مضر محسوب مي شود.
    فاز Lave با ساختار هگزاگونال (در آلياژهاي پايه نيكل بسيار نادرند)
    فاز  با ساختار تتراگونال و تركيبات متنوع
    فاز  با ساختار رومبوهدرال و تركيب W6Fe7
    كاربيدها شامل كاربيدهاي MC، M23C6، M6C و M7C3

    ريزساختار











    علل افت خواص مكانيكي
    آگلومره شدن (درشت شدن و تجمع) فاز 
    تشكيل كاربيدهاي ثانويه روي مرز دانه ها
    تشكيل فازهاي tcp مانند ،  و Lave
     
  10. کاربر فوق حرفه ای

    تاریخ عضویت:
    ‏23/6/15
    ارسال ها:
    4,491
    تشکر شده:
    6,069
    امتیاز دستاورد:
    113
    جنسیت:
    مرد
    حرفه:
    Engineering Management
    فرایند استخراج مس
    در این روش از کانه سولفیدی استفاده می‌شود. پس از طی مراحل عملیات استخراج (حفاری- انفجار- بار گیری – باربری)سنگ معدن وارد سنگ شکن اولیه(سنگ شکن فکی)شده و بعدخرد شدن وارد سنگ شکن ثانویه شده و به ابعادی در حدود 12 میلی متر در آمده و در نهایت واردآسیای گلوله ای شده و بامواد شیمیایی وشیر آهک ترکیب شده وبه صورت دوغاب در آمده و اندازه دانه ها در این مرحله به 74 میکرون می رسدسپس دوغاب حاصله وارد قسمت سوم پر عیار کردن یعنی فلوتاسیون شده وکنستانتره مس ومولیبدن به دست می آید ه پس جدا سازی مولیبدن کنستانتره مس وارد قسمت صافی شده وبه شکل خمیره در می آیدو سپس وارد کوره های خشک کن شده ورطوبت آن گرفته شده رادرکوره های روربر و یا شعله ای ذوب می‌کنند، حاصل این کوره ترکیبی از مس و سایرمواد ناخالصی نظیرگوگرد،آهن،طلا و ... می‌باشد که تقریباً حاوی 45 درصد مس می‌باشدو آن را مات مس می‌نامند.مات مس را در کوره های مبدل یا کنورتر ریخته وبا عبور هوا و اکسیژن از آن, ناخالصیها و به خصوص آهن و گوگرد را اکسیده می‌کنند وبه سرباره انتقال می‌دهند. این مس نیز ناخالص است و به دلیل وجود عناصر مختلف ومواد غیر فلزی و تخلخل بیش از اندازه آن را مس بلیستر یا مس جوشدار و یا مس خاممی‌نامند.مس خام در این مرحله بیش از 3/99 درصد مس دارد وسپس توسط پاتیلهایی وارد کوره های آند شده ودر این کوره هاب ا تزریق گاز پروپان ناخالصی های موجود مجدداٌ سوخته و خارج می شود درجه خلوص آن تاعیار 7/99درصد نیز می‌رسد.و سپس خروجی کوره اند به چرخ ریخته گری وارد می شود.مذاب مسخام بهصورت صفحاتی بزرگ ریخته و آنها را به عنوان آند درالکترولیزمس به کار می‌برند.وکاتد را که از صفحات مس بسیار خالص تشکیل یافته را به همراه آند(مس خام)درمحلول الکترولیت اسید سولفوریک و سولفات مس است وارد می کنند. پس از عبور جریانمعین و حساب شده، مس به صورت یک یون دو ظرفیتی از آند جدا شده و بر روی کاتدمی‌نشیند. عناصر و فلزات ناخالص در محلول الکترولیت حل نمی‌شوند و از این رو در کفکوره الکترولیز به صورت لجن رسوب می‌کنند. کاتدها را که حاوی مس الکترولیز شدهمی‌باشند و معمولاً در مرحله اول الکترولیز حدود 9/99 درصد مس دارند، ذوب کرده و درشکل و اندازه های معین و بر اساس برنامه تنظیمی‌می‌ریزند.پس از آنکه آند در عملیات الکترولیز تصفیه شد وبه کاتد پیوست، اکنون کاتد به عنوان مس خالص آماده ورود به عرصه صنعت و بازار کارمی‌باشد که در این موقع ممکن است کاتد از روشهای نورد به فرمهای متنوع شکل گیرد وازطریق کشش به شکل سیم در مصارف برقی ویا به صورت لوله در مصارف برودتی به کار گرفتهشود. بخش دیگری از کاتد راهی کارخانه های آلیاژ سازی شده ودر تولید آلیاژهای مس بهکار گرفته می‌شود.