خام الحديد: الفرق بين النسختين

تتكون خامات الحديد من ذرات [[أكسجين|الأكسجين]] والحديدوذرات المرتبطةالحديد مرتبطة ببعضها البعض في جزيئات. لتحويله إلى حديد معدني ، يجب [[صهر (علم الفلزات)|صهره]] أو إرساله من خلال عملية الاختزال المباشر[[حديد إسفنجي|اختزال مباشر]] لإزالة الأكسجين. روابط الأكسجين والحديد قوية ، ولإزالة الحديد من الأكسجين ، يجب تقديم رابطة عنصرية أقوى لتلتصق بالأكسجين. يتم استخداميُستخدم الكربون لأن قوة الرابطة بين[[رابطة الكربون والأكسجين]] أكبر من قوة الرابطة بين الحديد والأكسجين ، في درجات الحرارة العاليةالمرتفعة. وبالتالي ، يجب سحق خام الحديد وخلطه مع [[فحم الكوك]] ، ليتم حرقه في عملية الصهر.

أول[[أحادي أكسيد الكربون]] هو المكون الأساسي لنزع الأكسجين كيميائيًا من الحديد. وبالتالي ، يجب الحفاظ على صهر الحديد والكربون في حالة (تقليل) نقص الأكسجين لتعزيز احتراق الكربون لإنتاج ثاني{{Chem|C||O}} أكسيدوليس الكربون وليسثاني أكسيد الكربون{{Chem|C||O|2}}.

₂) موجود دائمًا تقريبًا في خام الحديد. يتم التخلص من معظمها أثناء عملية الصهر. في درجات حرارة أعلى من 1300 درجة مئوية (2370 درجة فهرنهايت) سيتم تقليل بعضها وتشكيل سبيكة مع الحديد. كلما زادت سخونة الفرن ، زاد وجود السيليكون في الحديد. ليس من غير المألوف العثور على ما يصل إلى 1.5٪ Si في الحديد الزهر الأوروبي من القرن السادس عشر إلى القرن الثامن عشر.

[[فسفور|للفوسفور]] (P) أربعة تأثيرات رئيسية على الحديد: زيادة الصلابة والقوة ، وانخفاض درجة حرارة المواد الصلبة ، وزيادة السيولة ، وقصر البرودة. اعتمادًا على الاستخدام المخصص للحديد ، تكون هذه التأثيرات إما جيدة أو سيئة. غالبًا ما يحتوي خام المستنقع على نسبة عالية من الفوسفور ( جوردون 1996 ، ص 57).

إضافة الفوسفور لها جانب سلبي. عند التركيزات الأعلى من 0.2٪ يصبح الحديد قصير البرودة بشكل متزايد أو هش في درجات الحرارة المنخفضة. قصير بارد مهم بشكل خاص لقضيب الحديد. على الرغم من أن حديد البار عادة ما يعمل ساخنًا ، إلا أن استخداماته ^{[ ''مثال مطلوب'' ]} تتطلب غالبًا أن يكون صلبًا وقابلًا للانحناء ومقاومًا للصدمات في درجة حرارة الغرفة. إن كسر المسمار عند اصطدامه بمطرقة أو عجلة عربة تنكسر عندما اصطدم بحجر لن يُباع جيدًا.^{[ ''بحاجة لمصدر'' ]} تركيزات عالية بدرجة كافية من الفوسفور تجعل أي حديد غير قابل للاستخدام ( Rostoker & Bronson 1990، ص. 22). تتضخم آثار قصر البرودة حسب درجة الحرارة. وبالتالي ، قد تصبح قطعة الحديد التي يمكن استخدامها بشكل مثالي في الصيف هشة للغاية في الشتاء. هناك بعض الأدلة على أنه خلال العصور الوسطى ، ربما كان لدى الأثرياء سيف عالي الفوسفور في الصيف وسيف منخفض الفوسفور للشتاء ( Rostoker & Bronson 1990 ، ص 22).

يمكن أن تكون المراقبة الدقيقة للفوسفور ذات فائدة كبيرة في عمليات الصب. يعمل الفوسفور على خفض درجة حرارة السائل ، مما يسمح للحديد بالبقاء منصهرًا لفترة أطول ويزيد السيولة. يمكن أن تؤدي إضافة 1٪ إلى مضاعفة المسافة التي سيتدفق بها الحديد المنصهر ( Rostoker & Bronson 1990 ، ص 22). يتم تحقيق التأثير الأقصى ، حوالي 500 درجة مئوية ، بتركيز 10.2٪ ( Rostocker & Bronson 1990 ، ص 194) . لعمل المسبك تيرنر^{[من ''؟'' ]}شعرت أن الحديد المثالي يحتوي على 0.2 - 0.55٪ فسفور. يتم تعبئة قوالب الحديد الناتجة مع عدد أقل من الفراغات وتقليل تقلصها أيضًا. في القرن التاسع عشر ، استخدم بعض منتجي الحديد الزهر المزخرف الحديد مع ما يصل إلى 5 ٪ من الفوسفور. سمحت لهم السيولة الشديدة بصنع مصبوبات معقدة وحساسة للغاية. لكنهم لم يكونوا قادرين على تحمل الوزن ، حيث لم يكن لديهم قوة ( Turner 1900 ، ص 202-204).

هناك نوعان من العلاجات ^{[ ''على من؟'' ]} لحديد الفوسفور العالي.الأقدم والأسهل هو التجنب. إذا كان الحديد الذي أنتجه الخام قصيرًا ، فسيبحث المرء عن مصدر جديد لخام الحديد. تتضمن الطريقة الثانية أكسدة الفوسفور أثناء عملية الزعنفة بإضافة أكسيد الحديد. عادة ما ترتبط هذه التقنية بالتلطيخ في القرن التاسع عشر ، وربما لم يتم فهمها من قبل. على سبيل المثال ، يبدو أن إسحاق زاني ، مالك شركة مارلبورو لأعمال الحديد ، لم يعرف عنها شيئًا في 1772. نظرًا لسمعة زين ^{[ ''وفقًا لمن؟'' ]} لمواكبة أحدث التطورات، وكانت هذه التقنية ربما غير معروفة للمصانع الحديد من ولاية فرجينيا وبنسلفانيا.

توجد كميات صغيرة من [[ألومنيوم|الألومنيوم]] (Al) في العديد من الخامات بما في ذلك خام الحديد والرمل وبعض الحجر الجيري. يمكن إزالة الأول عن طريق غسل الخام قبل الصهر.حتى إدخال الأفران المبطنة بالطوب ، كانت كمية التلوث بالألمنيوم صغيرة بما يكفي بحيث لم يكن لها تأثير على الحديد أو الخبث. ومع ذلك ، عندما بدأ استخدام الطوب في المواقد وداخل الأفران العالية ، زادت كمية تلوث الألومنيوم بشكل كبير. كان هذا بسبب تآكل بطانة الفرن بواسطة الخبث السائل.

يمكن أن يكون تضمين الكبريتيد في صورة [[كبريتات المنغنيز الثنائي|كبريتيد المنغنيز]] (MnS) أيضًا سببًا لمشاكلفي حدوث مشكلات شديدة [[تنقر|التآكل الشديدةالناجم]] في التنقرالدرجة فيالفولاذالمنخفضة المقاوم[[فولاذ مقاوم للصدأ|الفولاذ منخفضالمقاوم الجودةللصدأ]] مثل [[فولاذ مقاوم للصدأ|فولاذ AISI 304]] .<ref name="StewartWilliams1992">{{cite journal|last1=Stewart|first1=J.|last2=Williams|first2=D.E.|title=The initiation of pitting corrosion on austenitic stainless steel: on the role and importance of sulphide inclusions|journal=Corrosion Science|volume=33|issue=3|year=1992|pages=457–474|issn=0010-938X|doi=10.1016/0010-938X(92)90074-D}}</ref><ref name="WilliamsKilburn2010">{{cite journal|last1=Williams|first1=David E.|last2=Kilburn|first2=Matt R.|last3=Cliff|first3=John|last4=Waterhouse|first4=Geoffrey I.N.|title=Composition changes around sulphide inclusions in stainless steels, and implications for the initiation of pitting corrosion|journal=Corrosion Science|volume=52|issue=11|year=2010|pages=3702–3716|issn=0010-938X|doi=10.1016/j.corsci.2010.07.021}}</ref> في  ظل ظروف الأكسدة وفي وجود الرطوبة ، عندما يتأكسد الكبريتيد[[كبريتيد]] ينتج أنيون[[ثيوكبريتات]] ثيوسلفاتأنيونات كأنواع وسيطة ولأن أنيون ثيوسلفات له قدرة أكبر على الحركة الكهربية من أنيون [[كلوريد]] بسبب شحنتهسلبيته الكهربائية السالبة المزدوجة تهمة ، فإنه يعزز نمو الحفرة.<ref نموname="NewmanIsaacs1982">{{cite journal|last1=Newman|first1=R.  C.|last2=Isaacs|first2=H. S.|last3=Alman|first3=B.|title=Effects of sulfur compounds on the pitting behavior of type 304 stainless steel in near-neutral chloride solutions|journal=Corrosion|volume=38|issue=5|year=1982|pages=261–265|issn=0010-9312|doi=10.5006/1.3577348}}</ref> في الواقع ، تميجب إطلاقتعويض / تحييد الشحنات الكهربائية الموجبة الناتجةالتي عنيولدها Fe ²⁺ الكاتيونات المنبعثة في محلول بواسطة FeيجبFe تعويض / تحييد[[تفاعلات أكسدة-اختزال|الأكسدة]] على المنطقةمنطقة الأنودية [[مصعد (كيمياء)|أنوديك]] داخل الحفرة بسرعة بواسطةبالسالب الشحنات السالبة الناتجة عن الهجرةهجرة الكهربية الحركية[[ظواهر كهربائية|الحركة الكهربية]] للأنيونات في الحفرة الشعرية. بعض العملياتعمليات [[كيمياء كهربائية|الكهروكيميائية]] التي تحدث في الحفرةحفرة الشعريةالشعيرات هي نفسها التي تحدث في [[الرحلان الكهربائي الشعري ]]. ارتفاع معدل هجرة الأنيون الكهربي ، ارتفاع معدل تأليب التآكل. يمكن أن يكون النقل الكهربيالكهربائي للأيونات داخل الحفرة هوهي الخطوة المحددة للمعدل في معدل نمو الحفرة.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=The Cast-Iron Bells of China|مسار=https://www.jstor.org/stable/3104621|صحيفة=Technology and Culture|تاريخ=1984|issn=0040-165X|صفحات=750–767|المجلد=25|العدد=4|DOI=10.2307/3104621|الأول=William|الأخير=Rostoker|الأول2=Bennet|الأخير2=Bronson|الأول3=James|الأخير3=Dvorak| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190706134029/https://www.jstor.org/stable/3104621 | تاريخ أرشيف = 6 يوليو 2019 }}</ref>