15 حقیقت عجیب در مورد فولاد

حقایق شگفت انگیر فولاد

 

امسال، گروه استیل رخ پانزدهمین سالگرد تاسیس خود را جشن می‌گیرد. در طی این پانزده سال، این گروه کسب و کار خود را حول محور فولاد ضدزنگ یا استنلس استیل توسعه داده است. با وجود اینکه مقدار زیادی تجربه کسب کرده‌ایم و دانش خودمان را نیز افزایش داده‌ایم، اما هرگز از آموختن و یادگیری حقایق جدید در مورد استیل و فولاد خسته نمی‌شویم. ما همیشه مشتاق یادگیری در مورد این آلیاژِ شگفت انگیز که برای توسعه صنعتی تکامل یافته است، هیجان زده هستیم.

یک – فولاد بدون آهن ساخته نمی‌شود

 

15 حقیقت درباره فولاد

آیا می دانستید که آهن یکی از ده عنصر با بیشترین فراوانی در جهان است؟ در اکوسیستم کره زمین اکسیژن فراوانی کمتری نسبت به آهن دارد. از این گذشته، هسته و پوسته سیاره ما بیشتر از این عنصر تشکیل شده‌ است. گفته می شود آهن، در پوسته زمین به صورت سنگ آهن وجود دارد و برای به دست آوردن فلز خالص‌تر، باید آن را تغلیظ و ذوب کرد.

فرآیند ذوب سنگ آهن 2000 سال قبل از میلاد کشف شد. این لحظه پایان عصر برنز و آغاز عصر آهن را نشان می دهد. محققان بر این باورند که انتقال از برنز به آهن به دلیل فراوانی ذخایر سنگ آهن اتفاق افتاده است. در پایان عصر مفرغ، رسوبات قلع که برای ساختن مفرغ استفاده می‌شد و در آن زمان شناخته شده بود، به انتها رسیده بود.

 

دو – آغاز انقلاب صنعتی دوم با تولید انبوه فولادتاریخچه فولاد

در اواسط قرن نوزدهم، هنری بسمر (H. Bessemer)، پیشگام صنعت ریخته‌گری انگلیسی، ساخت فولاد را با دمیدن هوای فشرده در چدن کشف کرد. اختراع برجسته او به بشر فناوری ارزان و سریعی برای تولید انبوه فولاد داد. فرآیند بسمر جرقه انقلاب صنعتی را زد.

با این حال، مورخان و باستان شناسان کشف کرده‌اند که این فناوری برای چینی های باستان در اوایل قرن دوم قبل از میلاد شناخته شده بود. در زمان سلسله تانگ در قرن 7 تا 10 پس از میلاد ابزارهای فولادی کشاورزی گسترش یافته بودند.

هند نیز به دلیل تولید فولاد از همان دوران‌های اولیه مشهور است. اولین نشانه های تولید فولاد ووتز (Wootz steel)، آلیاژی که کیفیت فیزیکی آن هنوز مورد تحسین متخصصان است، به قرن 3 قبل از میلاد بازمی‌گردد. شمشیرهای افسانه‌ای دمشق (که اسرار تولید آن‌ها از بین رفته است) از فولاد ووتز هندی ساخته شده‌ بودند.

هند و چین از دوران باستان بازیگران قدرتمندی در بازار جهانی فولاد بوده‌اند. حقایقی موجود تولید فولاد در چین را می‌توان در نوشته‌های پلینی بزرگ یافت. نویسنده رومی باستان تأیید کرد که امپراتوری آسمانی، مدت‌ها قبل از اینکه اروپایی‌ها شروع به تجلیل از بسمر کنند، چین تولید کننده اصلی فولاد در جهان بود.

 

سه – ساخت و سازهای فولادی

اولین قطعه بزرگ سازه‌ای ساخته شده از فولاد در جهان، پل ایدز (Eads bridge) بود که به نام طراح پروژه، جیمز بی ایدز نامگذاری شد. این کار به سفارش اندرو کارنگی، نجیب زاده فولاد، یکی از ثروتمندترین آمریکایی‌های تاریخ و یکی از بزرگترین نیکوکاران این کشور، انجام شد.

پل فولادی ایدز در سال 1874 سواحل رودخانه می‌سی‌سی‌پی را به هم متصل کرد. ساخت این پل نقطه عطفی در تاریخ معماری بود. با کاهش محبوبیت آهن آهنگری به عنوان یک فلز سازه‌ای، فولاد جای آن را گرفت.

در اوایل قرن بیستم و درست تا آغاز رکود بزرگ، ساخت و ساز فولادی در ایالات متحده رونق داشت. مرکز راکفلر، پل جورج واشنگتن، پل گلدن گیت، ساختمان کرایسلر و ساختمان امپایر استیت از اولین پل‌های فولادی و آسمان خراش‌های آرت دکو بودند که به بخش جدایی ناپذیر از چشم‌اندازهای آمریکا تبدیل شدند.

 

چهار – دو جنگ جهانی

دو جنگ جهانی که در قرن بیستم روی داد، چیزی بیش از بدبختی و ویرانی به همراه داشت. آنها صنایع نظامی را به وجود آوردند که به محرکی برای توسعه همه شاخه‌های صنایع سنگین از جمله فولادسازی تبدیل شدند. اسلحه سازان، متخصصان راه آهن و نیروی دریایی به فولاد قوی و ارزان نیاز داشتند. نفتکش‌ها به فولاد اعتماد زیادی داشتند و توسعه فولاد آنها را ناامید نکرد.

در جبهه‌های جنگ، در جنگ جهانی دوم، تانک ها با زره‌های نورد و ریخته‌گری محافظت می‌شدند. آبکاری فولادی برای منحرف کردن پرتابه‌هایی که با سرعت‌های زیاد پرواز می‌کردند در نظر گرفته شده بود. قدرت تفنگ‌های آن زمان با ضخامت زره فولادی که می‌توانستند به آن نفوذ کنند تعیین می‌شد. امروزه برای ساخت زره تانک از فولادهای پر آلیاژ و استحکام بالا و مواد کامپوزیتی استفاده می‌شود و با این حال، توانایی شکستن زره فولادی نورد نشانگر اثربخشی سلاح‌های ضد تانک است.

 

پنج – اتحاد‌های سیاسی جدید

بازار مشترک فولاد و زغال سنگ

در حالی که پروژه‌های سازه‌های فولادی، خودروها و کالاهای خانگی الگوهای زندگی روزمره را شکل می‌دادند، قدرت‌های بزرگ صنعتی در حال شکل‌دهی دستور کار سیاسی جدیدی بودند. در سال 1951، در پاریس پس از جنگ، هیات‌هایی از بلژیک، ایتالیا، لوکزامبورگ، هلند، فرانسه و جمهوری فدرال آلمان قراردادی را امضا کردند که بر اساس آن جامعه زغال سنگ و فولاد اروپا (ECSC) ایجاد شد. هدف این اتحادیه سیاسی جدید ایجاد بازار مشترک زغال سنگ و فولاد برای کشورهای عضو بود.

یک محیط غیررقابتی و منافع مشترک اقتصادی به معنای تضمین آینده صلح آمیز در اروپای پس از جنگ بود. چهار نهاد فراملی ایجاد شده در ECSC به عنوان نمونه اولیه کمیسیون اروپا، پارلمان اروپا، شورای اتحادیه اروپا و دیوان عدالت اروپا در آینده عمل کردند. ECSC فرآیندهای وحدت بخشی را آغاز کرد که چهل و یک سال بعد به تشکیل اتحادیه اروپا منجر شد.

بیشتر بخوانید :  تفاوت فولاد معمولی و فولاد زنگ‌نزن

شش – توسعه آلیاژهای فولادی

انواع فولاد

فولاد، آلیاژی از آهن و کربن است که میزان آهن آن حداقل 45 درصد است. درصد کربن در فولاد به طور قابل توجهی کمتر است و از 0.02٪ تا 2.14٪ متغیر است (آلیاژ حاوی 0.6-2.14٪ کربن، فولاد با کربن بالا در نظر گرفته می‌شود). محتوای کربن، عناصر آلیاژی و سایر ناخالصی ها خواص فیزیکی و عملکرد هر نوع فولاد را تعیین می‌کند. انجمن جهانی فولاد تخمین می‌زند که در حال حاضر بیش از 3500 نوع فولاد وجود دارد. قابل توجه است که سه چهارم آنها در قرن بیست و یکم ساخته شده‌اند.

 

هفت – رشد شتابان تولید فولاد

تولید کنندگان بزرگ فولاد

در کمتر از هفت دهه از سال 1950 تا 2020 تولید جهانی فولاد با جهشی بزرگ افزایش یافت. انجمن جهانی فولاد محاسبه کرده که در اواسط قرن گذشته، صنعت فولاد جهانی 189 میلیون تن فولاد تولید کرده است. تا پایان سال 2021، این رقم به 1950 میلیون تن در سال افزایش یافته است.

از سال 2000، تولید جهانی فولاد بیش از 1 میلیارد تن افزایش یافته است. چین با 1032.8 میلیون تن بزرگترین تولید کننده فولاد است. هند با 118.1 میلیون تن در رتبه دوم قرار دارد. رتبه سوم متعلق به ژاپن است که 96.3 میلیون تن از این محصول را در سال 2021 تولید کرده است.

ایران در بین 10 تولیدکننده برتر فولاد در جهان قرار دارد. در سال 2021، این کشور حدود 29 میلیون تن فولاد تولید کرد و در رتبه بندی جهانی جایگاه دهم را به خود اختصاص داد. 50 کشور بزرگ تولید کننده فولاد بیش از 99 درصد فولاد جهان را تولید می‌کنند.

 

هشت – توسعه اجتماعی

سرمایه در صنعت فولاد

انجمن جهانی فولاد گزارش می‌دهد که در سال 2019، صنعت جهانی فولاد نزدیک به 1.7 میلیارد دلار سرمایه گذاری اجتماعی داشته است. فولادسازان، مدارس، مهدکودک‌ها و استادیوم‌ها را می‌سازند، جاده‌ها را می‌سازند و نگهداری می‌کنند و از ساخت سایر تاسیسات مهم در مناطقی که در آن فعالیت می‌کنند حمایت مالی می‌کنند. صاحبان کارخانه‌های فولاد نیز طرح‌های آموزشی را اجرا می‌کنند. علاوه بر این، از آغاز همه‌گیری جهانی کووید، آنها آزمایش‌ها، داروها و تجهیزات پزشکی را برای کارمندان خود و سایر ساکنان این مناطق فراهم کرده‌اند.

درحال حاضر، 6 میلیون نفر در صنعت جهانی فولاد کار می‌کنند. هر شغل در صنعت فولاد بیش از هشت شغل در صنایع مرتبط ایجاد می‌کند. به عبارت دیگر، به طور تقریبی این صنعت برای 50 میلیون نفر در سراسر جهان مشاغل شرافتمندانه و با درآمد مناسب را فراهم می‌کند.

 

نه – فولاد بازیافتی‌ترین ماده در جهان

بازیافت فولاد

دفتر بازیافت بین المللی (BIR) دریافته است که کندی اقتصاد جهانی ناشی از همه گیری کووید-19 منجر به کاهش استفاده از ضایعات فلزی در سراسر جهان شده است. در نیمه اول سال 2020، استفاده از قراضه فولاد در کشورها و مناطق کلیدی با بیش از 10.5 درصد کاهش به نزدیک به 210 میلیون تن رسید (در مقایسه با 243.5 میلیون تن در نیمه اول سال 2019).

کاهش مصرف فولاد در چین، کشورهای اتحادیه اروپا، ایالات متحده، روسیه، ژاپن و کره جنوبی ثبت شده است. چین همچنان بزرگترین مصرف کننده قراضه فولاد در جهان است، در حالی که کشورهای اتحادیه اروپا صادرکنندگان پیشرو این مواد قابل بازیافت هستند.

به عنوان بخشی از اتحادیه اروپا، بریتانیا فعال ترین صادرکننده ضایعات فولادی به بازارهای خارجی بوده است: 2.5 میلیون تن در ژانویه تا ژوئن 2020. این میزان بیش از 25 درصد کمتر از حجمی است که در نیمه اول سال 2019 صادر کرده بود.

ترکیه نیز بزرگترین واردکننده ضایعات فولادی در جهان باقی مانده است. علیرغم رکود اقتصادی گسترده‌تر، این کشور خریدهای خارج از کشور را تقریباً 8 درصد افزایش داده است (در سال 2019، قراضه 83 درصد از کل تولید فولاد ترکیه را تشکیل می‌داد). با وجود رکود اقتصادی جهانی، فولاد همچنان بازیافتی‌ترین ماده در جهان است!

 

ده – هم‌گام با توسعه پایدار

توسعه پایدار فولاد

فولاد ماده ای است که می‌تواند بی نهایت بار بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد و به طور تقریبی هیچ افت حجم یا زوال خواص فیزیکی در آن به وجود نمی‌آید. صنعت فولاد جهان سالانه حدود 630 میلیون تن قراضه فولاد را فرآوری می‌کند. انجمن جهانی فولاد گزارش داده است که به طور تقریبی این امر به کاهش انتشار سالانه 1 میلیارد تن CO2 در جهان کمک می‌کند. این میزان، حجم عظیمی است که با مقدار دی‌اکسید کربن تولید شده توسط کل سیستم حمل و نقل اتحادیه اروپا قابل مقایسه می‌باشد.

به عنوان مثال، فولادسازان آلمانی سالانه بیش از 20 میلیون تن فولاد قابل بازیافت و مواد آهن خام را پردازش می‌کنند. آلمان با بازیافت فولاد می‌تواند میزان انتشار CO2 را به میزانی کاهش دهد که به طور تقریبی برابر با انتشار سالانه آلاینده‌های کل برلین است. علاوه بر این، استفاده از 1 تن ضایعات فلزی باعث می‌شود که استخراج سنگ آهن به میزان 1.5 تن کاهش یابد. در مقیاس جهانی، تا 50 درصد فولاد از مواد خام بازیافتی تولید می‌شود.

 

یازده – جایگزینی مورد اعتماد

فولاد جایگزین چوب

به طور سنتی، دکل‌های خطوط انتقال برق در ایالات متحده از چوب ساخته می‌شدند. با این حال، مؤسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) گزارش می‌دهد که در سال‌های اخیر جایگزینی آنها با دکل‌های فولادی شروع شده است. مصرف کنندگان به تدریج به این نتیجه رسیده‌اند که فولاد جایگزین قابل اعتمادتر و کارآمدتری است. در سال‌های اخیر، تعداد این گونه حمایت‌ها در ایالات متحده سه برابر شده است. دشمنان اصلی تیرهای چوبی مانند صاعقه، پرندگان و حشرات هیچ تهدیدی برای محصولات فولادی ایجاد نمی‌کنند.

عامل محیطی نیز مهم است. برای تولید تیرهای چوبی باید یک درخت قطع شود. AISI محاسبه کرده است که با بازیافت فولاد موجود در یک خودرو، می‌توان موادی را برای تولید چهار پایه فولادی به دست آورد. امروزه، به عنوان یک قاعده، پایه های فولادی حاوی حداقل 25٪ فولاد بازیافتی هستند، در حالی که بسیاری از آنها به طور کامل از مواد بازیافتی ساخته شده‌اند.

 

دوازده – آلودگی‌های رادیو اکتیو و فولاد

فولاد و رادیو اکتیو

تولید برخی از دستگاه ها به فولادی با آلودگی تشعشعی کم (فولادهایی که سابقه تولیدشان به پیش از اولین انفجارات اتمی باز می‌گردد) نیاز دارد. این شامل شمارنده‌های گایگر (Geiger counters) و همچنین سنسورهای مختلف مورد استفاده در هوا و فضا، فناوری پزشکی و غیره می‌شود. مشکل این است که از زمان انفجارهای سه‌گانه هسته‌ای اواسط قرن گذشته از جمله ، اولین آزمایش سلاح هسته‌ای و بمباران هیروشیما و ناکازاکی، سطح طبیعی تشعشع و میزان رادیونوکلئیدها در هوا و زمین از سطح طبیعی فراتر رفته است.

این اتفاق منجر به آلودگی مستقیم فرآیند تولید فولاد به تشعشعات رادیواکتیو می‌شود. امروزه می‌توان با بالا آوردن کشتی‌هایی که قبل از اولین حوادث هسته‌ای غرق شده‌اند، فولاد با آلودگی تشعشعی کم به دست آورد. از زمان امضای معاهده جهانی منع آزمایشات هسته‌ای جزئی در سال 1963، سطح آلودگی تشعشعات با منشع انسانی به تدریج کاهش یافته است.

 

سیزده – نماد سازی تاریخی

فولاد در سازه های تاریخی

مرکز تجارت جهانی که در جریان حمله تروریستی 11 سپتامبر 2001 ویران شد، بلندترین ساختمان جهان در اوایل دهه 1970 بود که با استفاده از قطعات فولادی متعدد ساخته شده بود. به عنوان مثال، بیش از دویست ستون فولادی در امتداد محیط هر یک از دو برج قرار داشت، مرکز برج ها دارای هسته های فولادی پنجاه ستونی بود و غیره. به یاد قربانیان این فاجعه، بخش کوچکی از سازه‌های فولادی برج‌های دوقلو دوباره ذوب شد و در ساخت کشتی USS New York نیروی دریایی آمریکا مورد استفاده قرار گرفت.

همینطور، از سازه‌های دو محل دیگر حادثه 11 سپتامبر، فولادهای قراضه جهت ساخت کشتی‌هایی به نام شهرهای USS Arlington و  USS Somerset،  استفاده شده است. کارگران شرکت فولاد آمیت، جایی که کمان کشتی‌ها از فولاد بازیافتی ریخته‌گری می‌شدند، با این فرآیند با احترام و تشریفاتی خاص که معمولاً برای مراسم مذهبی انجام می‌شود برخورد کردند.

 

چهارده – هم‌راه با عصر دیجیتال

فولاد در عصر دیجیتال

صنعت فولاد پیشرو در کاربرد عملی فناوری‌های رایانه‌ای بود. در آغاز عصر فناوری اطلاعات، فولادسازان رایانه را به بخش مهمی از فرآیندهای فناوری خود تبدیل کردند. در اواخر دهه 1940، اولین ماشین های محاسباتی به جهان ارائه شد. در همان زمان، شرکت‌های متالورژی به دنبال افزایش تولید فولاد خود بودند. فولادسازان به راه‌حل‌های نوآورانه علاقه داشتند و به دانشمندان رایانه اجازه دادند تا برنامه‌ها و فناوری‌هایی را توسعه دهند که سپس آنها را در تولید فولاد خود ادغام کردند.

تا سال 1965، 20 درصد از تمام رایانه‌های جهان که برای مدیریت فرآیندهای تولید استفاده می‌شدند، در کارخانه‌های متالورژی نصب می‌شدند. امروزه، راه‌حل‌های فناوری اطلاعات به طور گسترده توسط شرکت‌های متالورژی جهت توسعه گرید‌های جدید فولاد، شبیه‌سازی فرآیندهای تولید و پیش‌بینی کیفیت آلیاژ استفاده می‌شوند.

 

پانزده – فولاد در بطن زندگی روزمره

کاربرد فولاد در زندگی روزمره

اینک، به این صابون فولاد ضدزنگ (استنلس استیل) براق، ارگونومیک، جلادار و … نگاه کنید! وسیله‌ای بدون عارضه، این قطعه فولادی ساده را می‌توان با افزایش توجه مصرف‌کنندگان در آشپزخانه‌های خانه‌ها یافت. شرکت‌هایی که صابون استیل تولید می‌کنند قول حذف چربی اضافی دست‌ها و سطوح را نمی‌دهند. با این حال، برای رفع بوی نامطبوع ماهی، پیاز یا سیر کاملاً مناسب است. اعتقاد بر این است که مولکول‌های گوگرد منشع بوی نا مطبوع این مواد هستند که روی دست‌ها نیز باقی می‌ماند. برای از بین بردن بوی نامطبوع آنها، کافی است کف دست و انگشتان خود را با این صابون استیل شستشو دهید، که در نتیجه ملکول‌های گوگرد دار با بوی نامطبوع را از دستان جدا و به عناصر آلیاژی استیل متصل می‌کند تا همراه آب شسته شوند. خانه داران در سرتاسر جهان با کمال میل از این روش ساده استفاده کرده‌اند. به دو دلیل: اول، چون کار می‌کند؛ دوم، چون صابون استیل نه تنها زیبا است، بلکه می‌توان گفت که ابدی است. با این حال، کارشناسان خاطرنشان می‌کنند که هنوز شواهد علمی کافی در مورد اثربخشی صابون ضد زنگ وجود ندارد، ولی هرچه باشد مورد توجه قرار گرفته است.

سخن آخر

این حقایق جالب در مورد فولاد مطمئناً مورد توجه خوانندگان متفکر قرار می‌گیرد. حقایقی که کنجکاوی را برمی‌انگیزد و وقایع دراماتیک و تاریخی را در کنار روندی آینده‌نگر و فن‌آور به تصویر می‌کشد. متالورژی مدرن هرگز متوقف نمی‌شود. پیشرفت در صنعت فولاد منجر به اکتشافات بیشتر هم راستا با نیاز بشر و داستان‌های جذاب دیگری خواهد شد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

درباره‌ی محصولات سوالی دارید؟ از ما بپرسید!
مکالمه را شروع کنید
سلام! برای چت در WhatsApp یکی از کارشناسان را انتخاب کنید