كيف تتم صناعة الحديد

يعتبر معدن الحديد من أهم المعادن لكثرة استخداماته في الحياة، ولا نجد هذا المعدن في الطبيعة بصورةٍ صافيةٍ نقيّةٍ؛ بل يوجد على شكل أكاسيد غير نقيّةٍ تحتوي على بعض الشوائب، مثل الألومينا والسيلكا وأكسيد المغنيسيوم وأكسيد الكالسيوم، وبعض النسب المنخفضة من الزرنيخ والكبريت والفسفور، ولوجود هذه العناصر تأثيرٌ على صفات الحديد بحسب نسبة وجودها؛ فمثلاً الحديد المطاوع والذي تكون نسبة الحديد فيه 99.9% والعناصر الأخرى فقط 0.01%، يعتبر مرناً أكثر من غيره، ويستخرج من حديد التماسيح بعد أن تتم عمليّة أكسدة الكربون الموجود فيه من خلال الأفران العاكسة، والتي تبطن حجرها بأكسيد الحديد وتماسيح الحديد الرمادي، وبإضافة جزءٍ من الألف من الأكاسيد التي تجمع الشوائب، وبهذا يكون الحديد المطاوع جاهزاً للتشكيل والتصنيع، وهناك أيضاً الحديد الصلب وهو على نوعين؛ هما:

• الصلب الكربوني: وهو الصلب الذي يحتوي على ما نسبته من 0.3 إلى 0.7% من الكربون، ولا يوجد به أيّ من الشوائب والعناصر التي ذكرت سابقاً.
• الصلب السبائكي: وهو الحديد الذي يحتوي على عنصر الكربون بالإضافة إلى عناصر أخرى كثيرة تغيّر خواص الحديد ليصبح فولاذاً.

• المدخلات:
  • الحديد الخردة الذي يوضع في الأفران من خلال ما يعرف ببوتقة الخردة؛ والتي ترفع الحديد من خلال ونشٍ كبيرٍ يعمل على الكهرباء.
  • عنصر الكربون بنسبٍ مختلفةٍ من 37% إلى 39%، والأفضل هو أن تكون نسبته 22%.
  • عنصرا المنغنيز والسيليكون اللذان يعملان على معادلة قيم الحديد.
  • بعض الأحجار الجيريّة التي تخلص من نسبة الفسفور الموجودة.
• عمليات الإنتاج:
  • عمليّة صهر الحديد في أفران القوس الكهربائي، حيث يُحدث قوساً كهربياً بعد وضع الحديد في الفرن وغلقه؛ وذلك بسبب غلق الدارة والتي تتولد عنها حرارة عالية جداً تقارب 1700 درجة سلسيوس، وهي حرارةٌ كافيّةٌ لصهر الحديد الموجود في الأفران، وبعد عمليّة الصهر تأتي مرحلة صب الحديد في البوتقة التي ترفع بأوناش كهربائيّة معلقة، ثمّ صبه من جديدٍ في جهاز الصب المستمر الذي يخرج الحديد على أشكالٍ دائريّةٍ. بعد خروج الحديد من ماكينة الصب يتم تمريره على ماكينة الاستعدال؛ والتي تحوّل شكله إلى متوازي مستطيلات، ثمّ يمرر على المقص الأوتوماتيكي ليقطعه بأبعادٍ خاصةٍ هي:(13 – 13 – 120) سم، ثمّ يُبرد من خلال وضعه على مواسير ليمر من داخلها بعد التبريد ليُرفع بالأوناش الكهربائيّة.
  • وضع الحديد الناتج من الخطوة السابقة في فرن التدين، والذي يعمل بالحواريق لتسخين الحديد إلى درجة حرارةٍ كافيةٍ تسهل تشكيله، وهذه الحرارة تكون بقرابة 1000 درجة سلسيوس.
  • تؤخذ قطع الحديد المسخن وتمرر على أكثر من مرحلة من الدرفلة الآليّة، والتي تقلل قطره حتّى الوصول إلى القطر المطلوب، ثمّ توضع الأسياخ الجاهزة على حصير لتبرد.
• المخرجات: مخرجات كل الخطوات السابقة هي عبارةٌ عن حديد تسليح بأقطارٍ مختلفةٍ (22 – 19 – 16 – 12) مليمتراً، بالإضافة إلى قطع الحديد الزائدة والتي تباع لمصانع الدرفلة الآليّة فقط.