إنتاج الصلب
المواد الثانوية (Sub-Materials)

و تسمى أحياناً بالإضافات (Additives) وتظهر أيضاً في تركيب المنتج النهائي في صورة عناصر سبائكية (كالكربون والمنجنيز والسيليكون والفانديوم....)، كما أنها تساعد على سهولة أداء عملية الإنتاج وتساهم في مدى جودة المنتج النهائي (من حيث تجانس تركيبه ونقاؤه من الشوائب وخواصه الميكانيكية والكيميائية وغيرها...)، ومنها ما يلي:
اولا الكوك
واضافه الكوك لا يكون الغرض منها الحصول على نسبه معينه للكربون في المنتج النهائى فحسب، ولكن وجود الكربون له فوائد أخرى:
فالكربون يعتبر عامل مختزل بمعنى أنه بقلل نسبة الاكسجين في المعدن بحيث يتحد مع الاكسجين الموجود بالمعدن ويكون فقاعات من أول أكسيد الكربون والتي تتصاعد خلال مصهور المعدن وتطفو حتى تخترق طبقة الخبث محدثه تأثير التقليب أثناء صعودها؟، وتأثير الفوارن أثناء اختراقها لطبقة الخبث والذي يسبب ظاهرة الخبث الرغوى أو فوارن الجلخ والتي تعتبر من أهم الظواهر التي تحسن من أداء عملية أنتاج الصلب.
وتتنوع طرق شحن الكوك على حسب حجم حبيباته، والتي تعتمد على الغرض من أضافتها ومكان أضافتها سواء في السلة أو خلال فرن البوتقة أو أثناء الصب، وهناك ثلاثة أشكال للكوك المستخدم بمصنع الصلب، تختلف حسب حجم حبيبات كل منها كالتالى:
3-15 مم: ويسمى بكوك لامب ويُشْحَن خلال السلة عن طريق الونش الكباش
0.5 – 3 مم: ويسمى بكوك باودر ويُشْحَن أو يُحْقَن أثناء عملية التشغيل عن طريق مضخات والتي تثبت في جوانب الفرن تمامم مثل مضخات حقن الاكسجين.
ثانياً الجير المحروق (أكسيد الكالسيوم)
ويضاف أثناء شحن السلة في بداية الصبه، كما يضاف التابنج عن طريق الكاتر واثناء المعالجة في فرن البوتقة على حسب الطلب، وإضافة الجير المحروق الغرض الاساسى منها المحافظة على قاعدية الخبث وهي حاصل قسمة وزن الاكاسيد القاعديه وعلى رأسها اكسيد الكالسيوم على الاكاسيد الحامضيه وعلى رأسها ثانى أكسيد السيلكون في الخبث، ويفضل أن لاتقل القاعديه 2, وخلال وذلك بغرض الحفاظ على الحراريات من التآكل، وذلك لأن:
التآكل الكميائى الحادث للموادالحراريه غالبا مايكون في منطقة الخبث وذلك لوجود بعض الاكاسيد الحامضيه في التركيب الكميائى للخبث وعلى رأسها السيليكا، هذه الاكاسيد الحامضيه تتفاعل بشراهه مع المكونات القاعديه لمواد التبطين الحرارية والتي تكون غالبا أكاسيد قاعديه كالماغنيسيا وذلك بغرض تحقيق التشبع الكافى للخبث من المكونات القاعديه، فيضطر لتحقيق هذا التشبع بالحصول عليه من مكونات البطانه الحرارية القاعديه .
وللحد من هذه العملية، نقوم باضافة الجير المحروق واحيانا الماغنيسيا وهي أكاسيد قاعديه بحيث تعتبر كامداد للخبث باحتياجاته من الأكاسيد القاعديه ليحقق هذا التشبع دون الحاجة إلى انتزاعها من البطانه الحرارية، أو بمعنى آخر: شراهة السيليكا للتفاعل مع الجير المضاف أعلى من شراهتها للتفاعل مع مكونات البطانه الحرارية وبالتالى تأخذ كفايتها من المكونات القاعديه بالتفاعل مع الجير المضاف أولا، تاركه بذلك مكونات البطانه الحرارية دون أن تتفاعل معها .
وأغلب تفاعلات التآكل الحادثة في الحراريات تتم خلال أوقات الانتظار خصوصا بعد الصب من الفرن في البوتقة الكبيرة وقبل المعالجة في فرن البوتقة، لذلك يضاف الجير أثناء صب الفرن عن طريق القاطععلى سطح الصبه بحيث يتفاعل بشكل مباشر مع طبقة الخبث للحد من هذه التفاعلات خصوصا أثناء وقت الانتظار.
وعلى الجانب الآخر نجد أن أضافة الجير بالرغم من أنها تزيد من قاعدية الخبث، فأنها تزيد تزيد من لزوجة الخبث بشكل واضح، وهذا له بعض الآثار السلبية على سير العملية
ولكن هل يمكن استخدام الحجر الجيرى بدلا من الجير المحروق ؟
الحجر الجيرى عباره عن كربونات الكالسيوم، أما الجير المحروق فهو عباره عن أكسيد كالسيوم ومن ذلك يتضح أن المادة الخام للجير المحروق هي الحجر الجيرى، والذى يُحَصَّل عليه من الصخور في الطبيعة ثم يجرى عليه عمليات الاستخراج والمعالجة المبدئيه كالتكسير والطحن والتركيز بطرق الفصل والتركيز المتنوعة، ثم يجرى عليه عمليه تسمى بالكلسنه، وهي عملية تحليل حرارى للحجر الجيرى لتركيز نسبة عنصر الكالسيوم بداخله على حساب تقليل تركيزات الاكسجين
وذلك بتسخين الحجر الجيرى بطريقه معينه من خلال أفران الكلسنه، عند درجة حراره من 900 ل 1000 درجه مئويه يؤدى ذلك إلى تحلل الحجر الجيرى وتصاعد غاز ثانى أكسيد الكربون، وتزايد تركيز أكسيد الكالسيوم إلى الضعف تقريبا بمعنى أننا أذا احتجنا في الظروف العادية للتشغيل إلى كمية حجر جيرى مقدارها 2 طن، فأنه يمكن الحصول على نفس التأثير باضافة نصف الكميه فقط من الجير المحروق اى طن واحد فقط .وهذا بالطبع يعطى المزايا الآتيه:
تقليل كميات غاز ثانى أكسيد الكربون المتصاعده خلال تحلل الحجر الجير
تقليل الطاقة الكهربية المستهلكه الازمه لتحلل الحجر الجيرى داخل الفرن
تقليل الفقد الحرارى المستهلك خلال تحلل الحجر الجيرى، وبالتالى فرصة حدوث انخفاض للحراره، وذلك نتيجة تقليل الكميه المضافه إلى النصف فقط .
ويلاحظ أنه أذا احتوى المعدن المصهور على نسبه كبيره من الفوسفور فأنه يفضل في هذه الحالة أضافة الحجر الجيرى وذلك لما له من تأثير انخفاض الحرارة بحيث يقلل من درجة الحرارة حتى تتلائم مع ظروف ازالة الفوسفور، كما أن تحلل أو كلسنة الحجر الجيرى خلال الفرن تساعد على زيادة كميات الغازات المتصاعده بما يساعد في عملية التقليب والخلط بين المعدن المصهور والخبث .
أما إذا زادت درجة الحرارة عن 1580 درجه مئويه، فيمكن في هذه الحالة أضافة كميه اضافيه من ال دى ار اى أو الخردة لتقليل درجة حرارة المعدن مره آخرى، لتتلائم مع الدرجة المثلى لحدوث عملية أزالة الفوسفور، ولمنع رجوع أو ترسيب الفوسفور المتأكسد مره آخرى بالمعدن .
يجدر الإشارة هنا إلى أهمية ازالة الفوسفور والكبريت من الصلب المنتج قدر الإمكان، نظرا لما يسببه كلاهما من تأثيرات سلبيه على خواص الصلب، فالكبريت يسبب ظاهره تسمى بالتقصف على الساخن حيث يتقصف الصلب المنتج أثناء عملية درفلته على الساخن، وذلك نتيجة وجود كبريتيد الحديد داخل التركيب البنائى لهذا الصلب والتي تكون مركبا كميائيا مع الحديد عند درجات حراره من 930 وحتى 1260 درجه مئويه، هذا المركب المتكون له درجة انصهار منخفضه وبالتالى يتكسر أثناء الدرفله ويسبب هذا التقصف، أما الفوسفور فيسبب ظاهره تسمى بالتقصف على البارد حيث يتقصف الصلب المنتج أثناء عملية درفلته على البارد وذلك نتيجة وجود أكاسيد الفوسفور داخل التركيب البنائى لهذا الصلب وله نفس التأثير السابق شرحه على الكبريت ولكن عند مدى درجات حرارة الدرفله على البارد .
ثالثا: الفلوروسبار (فلوريد الكالسيوم)
يضاف الفلوروسبار في فرن البوتقة بغرض تحسين سيولة الخبث عن طريق تقليل درجة انصهار الوسط وبالتالى تحسين عملية تفاعل الخبث بالمعدن؛ وبالتالى يتحسن التفاعل الحادث بينهما، بما يحسن من درجة نقاوة المعدن وازالة المتخللات غير المعدنية الموجودة به، وكذلك تحسين عملية صهر ومعالجة المعدن والخبث .
فوجود خبث ذو كثافه منخفضه ولزوجه عاليه نتيجة أضافة الجير المحروق وزيادة القاعدية، كل هذا يؤدى لانحباس كميات كبيرة من الغازات الموجودة بالمعدن تحت طبقة الخبث، ومع استمرار زيادة كمية هذه الغازات فأنها تخترق طبقة الخبث أو ترفعها لأعلى وتسبب حدوث فوران شديد بفرن البوتقة أثناء التشغيل .
ولكن لاحظ أن الفلوروسبار يحتوى على نسبة من السيليكا وهو أكسيد حامضى يسبب تآكل الحراريات القاعدية كما ذكرنا قد تصل إلى 5 بالمائه، وبالتالى لا يتم استخدام الفلوروسبار الا عند الضرورة في حالة زيادة لزوجة الخبث بدرجة كبيرة وبكمية لا تزيد عن 20 كجم /صبه .
رابعا: الفيروسيليكون والسليكون منجنيز والألومنيوم :
ويضاف الفيروسيليكون في فرن البوتقة بغرض أختزال أو أزالة الأكسجين من الصبه؛ كما يعتبر مصدر للسيليكون كعنصر سبائكى في الصلب المنتج
وفي حالة التعامل مع الصبات وكذلك الصبات التي لها مدى ضيق لنسبة السيليكون؛ فاننا نستخدم الألمونيوم في أضيق الحدود كعامل مختزل مع خنق التقليب وإضافة كميه من الجير بغرض رفع لزوجة الخبث بحيث يتعامل الألمونيوم المضاف مع طبقة الخبث فقط دون أن يهبط خلال المعدن لأن وجود الألمونيوم في المعدن مع أجراء عملية الصب المستمر في جو مفتوح يؤدى لحدوث شروخ نتيجة تفاعل أكسيجين الهواء الجوى مع الألومنيوم وتكوين الألومينا
خامسا: الفيرو منجنيز:
ويستخدم كمصدر لضبط نسبة المنجنيز في المعدن خلال فرن البوتقة، ولا يستخدم الفيرو منجنيز كعامل مختزل للأكسيجين من الصبه لأن الأختزال يحتاج إلى كميات كبيرة منه وبالتالى أضافة هذه الكمية تسبب حدوث انخفاض في درجة الحرارة .