فولاد دی‌اکسید شده

فولاد دی اکسیدشده (به انگلیسی: deoxidized steel) (همچنین به عنوان فولاد کشته (به انگلیسی: killed steel) شده شناخته می‌شود) فولادی است که در طی فرآیند فولادسازی، مقداری یا تمام اکسیژن از مذاب آن خارج می‌شود. فولادهای مایع پس از تبدیل از آهن مذاب حاوی اکسیژن محلول هستند، اما حلالیت اکسیژن در فولاد با سرد شدن کاهش می‌یابد. همانطور که فولاد سرد می‌شود، اکسیژن اضافی می‌تواند باعث ایجاد حفره و یا رسوب FeO شود. بنابراین، چندین استراتژی برای اکسید زدایی ایجاد شده است. این ممکن است با افزودن عوامل اکسید زدا فلزی به مذاب، قبل یا بعد از ضربه زدن، یا با عملیات خلاء، که در آن کربن محلول در فولاد، اکسیدزدا است، انجام شود.

چهار نوع فولاد دی اکسیده شده وجود دارد که از کاملاً اکسید زدایی شده تا کمی اکسید زدایی شده را شامل می‌شود: کشته‌شده ، نیمه‌کشته ، لبه‌دار و درپوش‌دار . ^[۱] هیچ یک از انواع مختلف بهتر از دیگری نیستند و هر کدام به لحاظ خود مفید هستند. ^[۲]

فولاد کشته‌شده فولادی است که با افزودن یک عامل قبل از ریخته‌گری به طور کامل اکسیدزدایی شده است به طوری که عملاً هیچ تکاملی گاز در طول انجماد وجود ندارد. با درجه بالایی از همگنی شیمیایی و عاری از تخلخل گاز مشخص می‌شود. گفته می‌شود که فولاد "کشته می‌شود" زیرا به آرامی در قالب جامد می‌شود و گازی از آن خارج نمی‌شود. برای اهداف شناسایی با "K" مشخص شده است.^[۳]

برای ریخته‌گری شمش، عوامل اکسید زدا متداول عبارتند از آلومینیوم، فروسیلیس و منگنز. آلومینیوم با گاز محلول واکنش می‌دهد و اکسید آلومینیوم را تشکیل می‌دهد. رسوبات اکسید آلومینیوم مزیت بیشتری از سنجاق کردن مرزهای دانه را فراهم می‌کند و در نتیجه از رشد دانه در طول عملیات حرارتی جلوگیری می‌کند. برای فولادهای هم‌درجه، یک فولاد کشته سخت‌تر از فولاد لبه‌دار خواهد بود. ^[۴]

عیب اصلی فولاد کشته این است که از عیوب انقباض عمیق لوله رنج می‌برد. برای به حداقل رساندن مقدار فلزی که به دلیل انقباض باید دور ریخته شود، از یک قالب عمودی بزرگ با رویه داغ استفاده می‌شود. شمش‌های فولادی معمولی دارای عملکرد 80 درصد وزنی هستند . ^[۲]

فولادهایی که معمولاً کشته می‌شوند عبارتند از فولادهای آلیاژی ، ^[۳] فولادهای ضد زنگ ، ^[۳] فولادهای مقاوم در برابر حرارت، ^[۳] فولادهای با محتوای کربن بیشتر از 0.25٪، فولادهای مورد استفاده برای آهنگری ، فولادهای ساختاری با محتوای کربن بین 0.15 تا 0.25 درصد. و برخی فولادهای خاص در محدوده کربن پایین تر. ^[۴] همچنین برای هر نوع ریخته‌گری فولادی استفاده می‌شود. ^[۵] توجه داشته باشید که کاهش محتوای کربن باعث افزایش مشکلات مربوط به اجزای غیر فلزی می‌شود . ^[۶]

فن‌آوری‌های ریخته‌گری مداوم و ریخته‌گری نواری در زمان‌های اخیر تا حد زیادی جایگزین روش‌های ریخته‌گری شمش شده است. از طریق این روش‌ها، تمام فولادها کشته می‌شوند و بازده حاصل نزدیک به 96 درصد می‌شود.

فولاد نیمه‌کشته عمدتاً فولاد اکسید زدایی شده است، اما مونوکسید کربن باعث ایجاد تخلخل از نوع سوراخ در سراسر شمش می‌شود. تخلخل لوله موجود در فولاد کشته‌شده را از بین می‌برد و بازده را تا حدود 90 درصد وزنی افزایش می‌دهد. فولاد نیمه‌کشته معمولاً برای فولادهای ساختاری با محتوای کربن بین 0.15 تا 0.25٪ کربن استفاده می‌شود، زیرا نورد شده است که تخلخل را می‌بندد. همچنین برای طراحی برنامه‌ها استفاده می‌شود. ^{[۳] [۷]}

ویژگی‌های فولادهای نیمه کشته

• فولادهای ساختاری حاوی 0.15 تا 0.25 درصد کربن معمولاً نیمه‌کشته می‌شوند.
• در فولاد نیمه کشته، هدف تولید فلز عاری از سوراخ‌های سطحی و لوله است.
• سطح باید دارای پوسته سالم با ضخامت قابل توجه باشد.
• آنها برای کاربردهای ساختاری عمومی استفاده می‌شوند.
• در طول انجماد فولاد نیمه کشته، گاز در بدنه شمش تکامل می‌یابد و تمایل دارد تا انقباض همراه با انجماد را به طور کامل یا جزئی جبران کند.
• از آنجایی که حفره‌های لوله به حداقل می‌رسد، فولادهای نیمه‌کشیده معمولاً در قالب‌های بزرگ و بدون صفحه داغ ریخته می‌شوند.
• این نوع فولاد برای عملیات کشش (به جز کشش شدید) مناسب است.

فولاد لبه‌دار، همچنین به عنوان فولاد با کیفیت کششی شناخته می‌شود، در طول ریخته‌گری عامل اکسید زدایی کمی به آن اضافه می‌شود که باعث می‌شود مونوکسید کربن به سرعت از شمش خارج شود. این باعث ایجاد سوراخ‌های کوچکی در سطح می‌شود که بعداً در فرآیند نورد گرم بسته می‌شوند. نتیجه دیگر تفکیک عناصر است. تقریباً تمام کربن، فسفر و گوگرد به سمت مرکز شمش حرکت می‌کند و یک لبه تقریباً کامل از آهن خالص در قسمت بیرونی شمش باقی می‌ماند. این به شمش یک سطح عالی را به دلیل این لبه آهنی می‌دهد، اما جداسازی ترین ترکیب را نیز تشکیل می‌دهد. بیشتر فولادهای لبه‌دار دارای محتوای کربن زیر 0.25٪، محتوای منگنز زیر 0.6٪ هستند و با آلومینیوم، سیلیکون و تیتانیوم آلیاژی ندارند. این نوع فولاد معمولاً برای خمش سرد، شکل‌دهی سرد، سرسره و همانطور که از نامش پیداست برای کشش استفاده می‌شود. به دلیل عدم یکنواختی عناصر آلیاژی برای کاربردهای گرم کار توصیه نمی‌شود.

فولاد درپوش‌دار به عنوان فولاد لبه‌دار شروع می‌شود، اما بخشی از راه از طریق انجماد، شمش درپوش است. این کار را می‌توان با پوشاندن واقعی قالب شمش یا با افزودن یک عامل دی اکسید کننده انجام داد. سپس قسمت بالای شمش به یک لایه جامد از فولاد تبدیل می‌شود، اما لبه بقیه شمش نازک‌تر از فولاد لبه‌دار است. همچنین تفکیک ناخالصی‌ها کمتر است. ^[۷]

بازده فولاد لبه‌دار و درپوش‌دار اندکی بهتر از فولاد نیمه‌کشته است. این نوع فولادها به دلیل شرایط سطح عالی، معمولاً برای ورق و نوار فلزی استفاده می‌شوند^[۷] همچنین در بیشتر کاربردهای سردکاری استفاده می‌شود. ^[۵]

با توجه به فرآیندهای تولید، با افزایش محتوای کربن فولاد لبه‌دار و درپوش‌دار بالای 0.08٪، تمیزی کاهش می‌یابد. ^[۸]

• فولاد کربن زدایی شده
• فولاد ضد زنگ
• فریت
• آستنیت

1. ↑ Types of Steel according to deoxidation practice, archived from the original on 2010-02-07, retrieved 2010-02-06.
2. 1 2 (American Institute of Mining and Metallurgical Engineers 1951).
3. 1 2 3 4 5 Types of steel according to deoxidation practice, archived from the original on 2010-03-01, retrieved 2010-02-28. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «steeltalk» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
4. 1 2 Steels - Killed Steels, 2002-10-14, retrieved 2009-11-17. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «azom» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
5. 1 2 Carbon steel, archived from the original on 2010-03-01, retrieved 2010-02-28. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «steelforge» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
6. ↑ (American Institute of Mining and Metallurgical Engineers 1951).
7. 1 2 3 (American Institute of Mining and Metallurgical Engineers 1951).
8. ↑ (American Institute of Mining and Metallurgical Engineers 1951).