הבדלים בין גרסאות בדף "ברזל גולמי"

נוספו 610 בתים ,  לפני 4 שנים
אין תקציר עריכה
{{טיוטה פרטית}}
[[קובץ:Pig iron.jpg|טקסט=מטילי ברזל גולמי|ממוזער|מטילי ברזל גולמי]]
'''ברזל גולמי''' (ב[[אנגלית]]: '''Pig iron''') הוא תוצר ביניים בתהליך ייצור מוצרי [[ברזל]] הנוצר מ[[היתוך (מתכת)|התכת]] [[עפרת ברזל]] ויצירת [[מטיל (מתכת)|מטילי]]{{אנ|Ingot}} ברזל גולמי שניתן לשנע. מטיל ברזל גולמי מכיל ריכוז גבוה של [[פחמן]] ומשמש כחומר גלם ליצירת חומרי ברזל מעובדים.<ref>{{קישור כללי|כתובת=http://www.thehopkinthomasproject.com./TheHopkinThomasProject/TimeLine/GenealogyPortraits/DavidThomasBios/SamThomaReminiscence.htm|הכותב=סמואל תומאס|כותרת=מאמר היסטורי על הפקת ברזל גולמי {{אנגלית}}|אתר=www.thehopkinthomasproject.com|תאריך=}}</ref> ברזל גולמי הוא הברזל המותך היוצא מ[[תנור רם]], כבשן גלילי גבוה שבו מטעינים עפרת ברזל, [[קוק (דלק)|קוק]] ו[[אבן גיר]]. [[פחם]] שימש בתהליך ייצור ברזל גולמי מימי [[יוון העתיקה]] ועד לאמצע [[שנות ה-30 של המאה ה-19]], אולם קשה להשתמש בו כחומר דלק בתנור רם. השימוש באנתרציט (סוג של [[פחם]]) בתהליך ייצור ברזל גולמי פותח בו-זמנית ב[[צרפת]], [[ויילס]] ו[[פנסילבניה]] תוך ניצול טכנולוגיית "אוויר חם" חדשה (Hot blast) במאה ה-19. השימוש באנתרציט פותח על רקע מחסור בחומרי דלק אחרים הדרושים לתהליך ייצור הברזל בכל אחת מן המדינות, לאחר שאזל העץ מיערות שהיו סמוכים למפעלי הברזל ושינוע עץ ממרחק היה קשה.
 
ברזל גולמי מכיל פחמן באחוזים גבוהים מאד יחסית, בדרך כלל 3.5-4.5% לצד [[צורן]] [[סיג|וסיגי]] פסולת אחרים הנמצאים בעפרה. תכולת חומרים אלה גורמים לברזל גולמי להיות פריך וחסר שימוש כחומר גלם ישיר לייצור מוצרי ברזל, זולת שימושים מוגבלים ביותר. הצורה המסורתית של התבניות המשמשות ליצירת מטילי ברזל גולמי הייתה מבנה של ענפים בחול, עם מטילים רבים בזוויות ישרות לתעלה ראשית, המזכירים בצורתם חזרזירים השוכבים ויונקים מעטיניה של חזירה. לאחר שהמתכת התקררה והתמצקה, שברו את המטילים הקטנים המחוברים לתעלה, ומכאן גם כינויו של ברזל גולמי באנגלית, Pig iron (ברזל חזיר). מטילי הברזל הגולמי מיועדים להתכה מחדש ומכאן גם שאין חשיבות לעובדה שהמטילים אינם אחידים בגודלם ומכילים כמות קטנה של חול.
ברזל גולמי אינו אחיד בכל מפעלי הייצור ובמקומות ייצור שונים ברזל גולמי מכיל כמויות שונות של חומרים. תכונות החומר אף עשויות להשתנות בהתאם לנסיבות יצורו: הטמפרטורה בה יוצר, מהירות הקירור, גודל המטיל ועוד.
* [[פחמן]] - החומר היחיד, נוסף לברזל, הנמצא תמיד בברזל גולמי הוא פחמן. אחוז הפחמן בברזל גולמי הוא בדרך כלל בין 3.5-4.5 אחוז. פחמן נמצא בברזל במספר צורות, מהן שתי צורות יצוינו כאן: [[גרפיט]], שנראה כפתיתים שחורים בוהקים הניתנים להבחנה בקלות בשבר של ברזל גולמי שמכיל הרבה פחמן. זהו פחמן טהור שנפרד מהברזל בעת ההתמצקות ואינו בעל השפעה על הברזל. צורה שנייה, פחמן משולב בברזל, אותו חלק מן הפחמן שהוא חלק מסגסוגת הברזל ומשפיע על תכונות המתכת. באופן כללי הרכבו של הברזל הגולמי הוא מורכב מחלקיקי גרפיט המוקפים במטריצה של סגסוגת ברזל (ברזל עם פחמן משולב). היחס שבין אחוז הפחמן הנמצא בתערובת בפתיתים טהורים, לבין אחוז הפחמן המשולב בסגסוגת, משתנה באופן משמעותי ומושפע מנוכחות של יסודות אחרים ושל קצב הקירור. מטילי ברזל גולמי המכילים אחוז גבוה של גרפיט יהיו בדרך כלל אפורים-שחורים. במידה ואחוז הפחמן המשולב גבוה ואחוז הגרפיט נמוך, מראה המטילים יטה לצבע לבן דמוי שיש.
* [[צורן]] - נוכחות צורן משפיע על אחוז הפחמן המשולב המסוגל להתקיים בברזל מושפע מנוכחות צורן. ככל שאחוז הצורן בברזל גודל כך נוכחות הפחמן המשולב יורדת ומופיע יותר גרפיט. במקרה הקיצון, ברזל בעל 20% צורן כמעט לא יכיל פחמן משולב. בדר"כ ברזל גולמי לא מכיל מעל 5% צורן.
* [[מנגן]] - תכולת מנגן עד לרמה של אחוז בודד אינה משפיעה על תכונות הברזל הגולמי באופן משמעותי. מנגן באחוז גבוה יותר מעלה קשיות, פריכות ואת אחוז הפחמן המשולב ולכן לרוב נשמר אחוז המנגן מתחת לאחוז אחד.
* [[זרחן]] - נוכחות זרחן דוחקת פחמן החוצה מסגסוגת הברזל. זרחן יוצר תרכובת [[Fe3P|Fe<sub>3</sub>P]]{{אנ|Iron phosphide}} עם ברזל אשר אינה מסוגלת להכיל פחמן. לכן ככל שעולה אחוז הזרחן כך יורד אחוז הפחמן בברזל. נוכחות זרחן גבוהה (מעל 0.6%~) מעלה את פריכות ה[[נתך]] עקב הצטברות בצמתי [[גבול גרעין|גבולות הגרעינים]]{{אנ|Grain boundary}}.
* [[זרחן]]
יסודות נדירים יותר, הנמצאים לעתים בברזל גולמי הם [[טיטניום]] ו[[ארסן]].
* [[גופרית]]
 
==שימושים==
 
===שימושים מודרניים===
עד לאחרונה ברזל גולמי היה נשפך ישירות מתחתית [[תנור רם]] דרך תעלה לתוך קרון משפכי ומועבר למפעל הפלדה במצב נוזלי. במצב זה ברזל גולמי מכונה בשם "מתכת חמה". המתכת החמה נשפכה לתוך כלי להפקת פלדה, המהווה חלק מכבשן [[קשת חשמלית]], או כבשן [[חימום השראתי]], או [[כבשן הזרמת חמצן בסיסי]]{{אנ|Basic oxygen steelmaking}}, ובו מוציאים את הפחמן העודף מהתערובת ומבוצעת בקרה על הרכבה.
 
במפעלי פלדה מודרנייים ובמפעלי ייצור ברזל בתהליך [[חמצון-חיזור]] הברזל הגולמי המותך מוזרם ישירות לקערה לשימוש מיידי בכבשן הפקת פלדה או שיוצקים אותו למטילי ברזל גולמי לשימוש חוזר או מכירה למפעלי מתכות. מכונות מטילי ברזל מודרניות יוצרות מוטות ברזל גולמי שניתן לשבור למטילים קצרים במשקל 4-10 ק"ג.
 
==ראו גם==
* [[סגסוגת]]
* [[ברזל]]
* [[זרחןכבשן]]
* [[פחמן]]
 
==לקריאה נוספת==
* {{Cite book|title=A history of metallurgy|last=Tylecote|first=Ronald Frank|publisher=The Institute of Materials, London|year=|isbn=|location=|pages=}}
* {{Cite book|title=The Blast Furnace and the Manufacture of Pig Iron|last=Forsythe|first=Robert|publisher=D. Williams Company|year=1909|isbn=|location=New York|pages=}}
* [http://www.thehopkinthomasproject.com./TheHopkinThomasProject/TimeLine/GenealogyPortraits/DavidThomasBios/SamThomaReminiscence.htm מאמר היסטורי על הפקת ברזל גולמי] {{אנגלית}}, סמואל תומאס, www.thehopkinthomasproject.com
 
== הערות שוליים ==
269

עריכות