تعریف فولاد کشته شده

در حقیقت، در فرایند ذوب شدن آهن و تبدیل آن به فولاد مذاب، مقادیری اکسیژن در فولاد حل می‌شود که با کاهش دمای مذاب و انجماد، حلالیت آن کاهش می‌یابد. اکسیژن اضافی، ممکن است موجب ایجاد رسوب FeO و یا ایجاد حفره در فولاد شود. این مسئله، باعث بروز نقص در ساختار می‌گردد که در انواع فولاد چون انواع فولاد زنگ نزن ممکن است ظاهر شود. همین موضوع موجب شد تا تولید فولاد کشته شده رواج یابد.

فولاد کشته شده یا فولاد اکسیژن زدایی شده، نوعی فولاد است که پیش از ریخته‌گری به آن ماده‌ای افزوده می‌شود که منجر به اکسیدزدایی خواهد شد. بنابراین، در حین انجماد، حفرات گازی به حداقل خود می‌رسند. فولاد کشته شده، همگنی شیمیایی بالایی داشته و عاری از تخلخل گاز است. از عنصر آلومینیوم به همراه فروآلیاژهای منگنز و سیلیسیم برای اکسیدزدایی آن استفاده می‌شود.

هدف از تولید فولاد کشته شده چیست؟

قابلیت انحلال اکسیژن در فولاد، بسیار کم و در دمای ۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، حدود ۰.۲۳% است. همانطور که گفته شد حین سرد شدن مذاب، این میزان حلالیت کمتر شده و در نهایت به ۰.۰۰۳% می‌رسد. اکسیژن اضافی باعث ایجاد رسوب اکسیدی Fe و C یا عیب آخال در ساختار می‌گردد که خواص مکانیکی فولاد را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

بنابراین اکسیژن زدایی فولاد لازم است تا با کنترل حفرات و آخال‌های غیرفلزی، از این اثرات منفی جلوگیری کرده و چقرمگی فولاد را بالا برد. فولادهای کشته شده، معمولا زمانی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند که یک ساختار همگن در فولاد نهایی مورد نیاز باشد. همگن بودن ترکیب شیمیایی و نبود حفرات که خود از عیوب ساختاری به شمار می‌روند، از اهداف تولید فولاد کشته شده است.

کدام فولادها را می‌توان اکسیژن زدایی کرد؟

فولادهای آلیاژی و آهنگری، فولادهایی که نیاز به کشش عمیق دارند و فولادهایی که حداکثر تا ۰.۱۲ درصد کربن داشته باشند، اغلب تحت فرایند اکسیژن زدایی قرار می‌گیرند. فولادهای زنگ نزن، انواع فولاد کربنی و فولاد مقاوم در برابر حرارت نیز از دیگر انواع فولاد کشته شده به شمار می‌روند.

فرایند تولید فولاد کشته شده

همانطور که در ابتدای مقاله نیز گفته شد، در زمان انجماد فولاد و انحلال اکسیژن در مذاب، اکسیژن اضافی می‌تواند باعث ایجاد رسوب‌های آهن یا کربن و حفرات در ساختار فولاد شود. برای حذف این اکسیژن اضافی، از آلومینیوم یا سیلیسیم و عناصر دیگر، استفاده می‌کنند. معمولا برای تولید فولاد کشته شده، در حین ریخته‌گری مقدار قابل توجهی آلومینیوم اضافه می‌کنند.
افزودن آلومینیوم به مذاب و با هدف اکسیدزدایی، از تشکیل مونوکسید کربن حین انجماد جلوگیری کرده و مانع از تشکیل حفرات می‌شود.

عناصر اکسیژن زدا کدامند؟

به طور معمول، از عناصر زیر برای اکسیژن زدایی فولاد استفاده می‌شود:

• آلومینیوم
• منگنز
• سیلیسیم
• کلسیم

سیلیکو-منگنز را نیز به صورت ترکیبی برای اکسیژن زدایی استفاده می‌کنند. کلسیم، به عنوان کارآمدترین اکسیژن زدا شناخته می‌شود. آلومینیوم نیز عنصری کارآمد است در صورتی که سیلیسیم را می‌توان یکی از عناصر با کارآمدی نه چندان بالا دانست. البته، باید گفت که بسیاری از فرایندهای فرآوری فولاد وجود دارند که در آن‌ها کشتن فولاد توسط آلومینیوم نامطلوب است و نباید انجام گیرد.

فولادهای مورد نیاز برای ریخته‌گری‌های بزرگ، با آلومینیوم کشته نمی‌شوند زیرا سرکوب گاز مونوکسید کربن در آن‌ها باعث نقص در تولید لوله‌ها می‌شود.
در عملیات ریخته گری پیوسته، می‌توان متوجه شد که مشکلات ریخته‌گری و شرایط سطحی نامناسب، اغلب با فولادهای کشته‌شده آلومینیومی ایجاد می‌شود یا خیر. ازاین‌رو، سایر عناصر اکسیدزدا، بر فولاد کشته شده با آلومینیوم ترجیح داده می‌شوند. گزینه‌های جایگزین ممکن است شامل اکسیدزدایی با سیلیکو منگنز یا اکسیدزدایی کربن در خلاء باشد.