اکسیژن زدایی و گوگرد زدایی در فولاد

فولاد مذابی که از کوره بدست می آید حاوی مقدار زیادی اکسیژن حل شده است که باید پیش از ریخته گری فولاد، چه به صورت پیوسته و چه به صورت شمش، حذف گردد. اکسیژن زداهایی که معمولا برای این منظور استفاده میگردند ، آلومینیوم و سیلیسوم (به شکل فروسیلیکون) هستند. حذف اکسیژن از فولاد را آرام سازی (killing) میخوانند و عبارت های آرام شده با سیلیسیم یا آلومینیوم از اینجا آمده اند.

فولاد کاملا ارام (fully killed) فولادی است که ترکیب شیمیایی . خواس نسبتا همگنی دارد و برای کربوره کردن یا آهنگری مورد استفاده قرار میگیرد. به فولاد نیمه آرام (semi-killed) اکسیژن زدای کمتری نسبت به فولاد کاملا آرام اضافه میشود و از این فرآیند برای فولاد های کم کربن و کربن متوسط برای مصارف سازه ای استفاده میگردد. فرآیند اکسیژن زدایی در مورد برخی فولاد ها انجام نمیگردد و اکسیژن باقی مانده در فولاد با کربن واکنش داده و ایجاد تخلخل (حفره های گازی) که در حقیقت گاز اکسید کربن (CO) است، میکند.

این فولاد های نا آرام (rimmed steel) دارای تغییرات زیادی در ترکیب شیمیایی هستند .به گونه ای که پوسته خارجی آنها شامل آهن خالص ، کربن اندک، و فسفر و گوگرد است. این عناصر با مقادیری بیش از مقدار متوسط در مرکز شمش به ویژه نزدیک به سطح بالایی یافت میشوند. لبه هایی که خلوص بالاتر باعث میشود این نوع فولاد برای تولید ورق های فولادی کم کربن با کیفیت مناسب سطحی، به کار رود.

فولاد های سر دار (capped steel) بین فولاد های نا آرام و نیمه آرام قرار دارند. و برای تولید ورق، نوار، سیم و… با کربن بیش از ۱۵/۰ درصد مناسبند.

منشا گوگرد موجود در فولاد، زغال سنگ است که پس از تبدیل به کک به عنوان سوخت و احیا کننده در کوره بلند کاربرد دارد. عموما منگنز به فولاد اضافه میشود و تا سولفید منگنز به جای سولفید آهن (FeS) تشکیل گردد زیرا سولفید آهن در نورد گرم ذوب شده و باعث ترد شدن فولاد یا ایجاد شکنندگی داغ (hot shortness) میشود. چون نا خالصی های سولفید منگنز باعث کاهش چقرمگی شکست (frature toughness) میشوند، در کوره های جدید از روش های مختلفی برای گوگرد زدایی استفاده میگردد. به عنوان مثال تزریق موادی مانند کاربید کلسیم (CaC2) یا سیلیسید کلسیم (CaSi2) به آهن مذاب یا فولاد به منظور حذف گوگرد. به همین دلیل است که بیشتر فولادهای مدرن مقادیر گوگرد کمتری نسبت به مقادیر مجاز چند دهه گذشته دارند.