पिग आयरन, कास्ट आयरन और गढ़ा आयरन – क्या अंतर है?Pig Iron, Cast Iron & Wrought Iron – What’s The Difference?

कच्चा लोहा

कच्चा लोहा, जो लौह अयस्कों से निकाला जाता है, पिग आयरन के रूप में जाना जाता है और यह कच्चा लोहा, गढ़ा लोहा और स्टील के निर्माण के लिए मूल सामग्री बनाता है।

पिग आयरन का निर्माण निम्नलिखित कार्यों द्वारा किया जाता है

(i) ड्रेसिंग:

25 मिमी के टुकड़ों में कुचल, मिट्टी की अशुद्धियाँ, दोमट और अन्य मिट्टी के पदार्थ को धोने से हटा दिया जाता है, चुंबकीय विभाजकों का उपयोग चुंबकीय अशुद्धियों के लिए किया जाता है।

(ii) कैल्सीनेशन और रोस्टिंग:

कैल्सीनेशन द्वारा अयस्कों से पानी और कार्बन डाइऑक्साइड निकाल रहे हैं। भूनकर, सल्फर को हटाकर अयस्कों को गर्म और बहुत शुष्क बनाना

(iii) गलाने:

गलाने का काम एक विशेष प्रकार की भट्टी में किया जाता है जिसे ब्लास्ट फर्नेस के नाम से जाना जाता है। कच्चे माल में लौह अयस्क होते हैं, फ्लक्सिंग सामग्री जैसे चूना पत्थर और ईंधन जैसे कोयला, चारकोल को भट्ठी के गले के हिस्से के माध्यम से जाने की अनुमति है। कमी करके, कच्चा लोहा भट्टी के चूल्हे में जमा हो जाता है। गठित स्लैग को हटा दिया जाता है और गर्म गैसों की धूल आउटलेट के माध्यम से निकल जाती है, जो भट्ठी के गले के हिस्से में प्रदान की जाती है

कच्चा लोहा कोक और चूना पत्थर के साथ पिग आयरन को पिघलाकर बनाया जाता है। यह रीमेल्टिंग एक भट्टी में किया जाता है जिसे कपोला फर्नेस कहा जाता है, जो कमोबेश ब्लास्ट फर्नेस के समान होती है। इसका आकार बेलनाकार है जिसका व्यास लगभग 1 मीटर और ऊंचाई लगभग 5 मीटर है। कच्चे माल को ऊपर से ले जाया जाता है और भट्टी को निकाल दिया जाता है। ऑक्सीकरण द्वारा पिग आयरन की अशुद्धियाँ कुछ हद तक दूर हो जाती हैं। पिघला हुआ कच्चा लोहा आवश्यक आकार के सांचों में ले जाया जाता है, जिसे कच्चा लोहा कास्टिंग के रूप में जाना जाता है और नियमित अंतराल पर कच्चा लोहा के ऊपर से स्लैग को हटा दिया जाता है।

कास्ट आयरन की संरचना:

  कास्ट आयरन में लगभग 2 से 4 प्रतिशत कार्बन होता है।

  मैंगनीज कच्चा लोहा-भंगुर और कठोर बनाता है, इसलिए इसे 0.75 प्रतिशत से नीचे रखा जा सकता है।

  फॉस्फोरस भंगुर बनाता है और प्रतिशत 1 से 1.5 प्रतिशत हो सकता है।

  सिलिकॉन सिकुड़न को कम करता है और नरम और बेहतर कास्टिंग सुनिश्चित करता है और यह 2.5 प्रतिशत से कम हो सकता है।

  सल्फर कास्ट आयरन को भंगुर और कठोर बनाता है और इसे 0.10 प्रतिशत से नीचे रखा जाना चाहिए।

कास्ट आयरन का उपयोग करता है:

  कुंड, पानी के पाइप, गैस पाइप और सीवर, मैनहोल कवर और सैनिटरी फिटिंग बनाने के लिए।

  कोष्ठक, गेट, लैम्पपोस्ट आदि जैसे सजावटी कास्टिंग बनाने के लिए।

§ मशीनरी के पुर्जे बनाने के लिए जो शॉक लोड के अधीन नहीं हैं।

  संपीड़न सदस्यों के निर्माण के लिए।

  रेल कुर्सियों, गाड़ी के पहिये आदि तैयार करने के लिए।

3. गढ़ा लोहा

गढ़ा लोहा लगभग शुद्ध होता है और इसमें मुश्किल से 0.15 प्रतिशत से अधिक कार्बन होता है। लेकिन इसके निर्माण की प्रक्रिया श्रमसाध्य और थकाऊ है। गढ़ा लोहा चार कार्यों द्वारा निर्मित होता है

1. शोधन

2. पुडलिंग

3. शिंगलिंग

4. रोलिंग

गढ़ा लोहे के गुण:

§ इसे आसानी से जाली और वेल्डेड किया जा सकता है

§ इसका उपयोग अस्थायी चुम्बक बनाने के लिए किया जा सकता है

§ यह नमनीय, निंदनीय और सख्त है

§ यह मध्यम लोचदार है

§ यह खारे पानी से अप्रभावित है

§ यह बेहतर तरीके से जंग का प्रतिरोध करता है

§ इसका गलनांक लगभग १५०००C . है

§ इसका विशिष्ट गुरुत्व लगभग 7.8 . है

§ इसकी अंतिम संपीड़न शक्ति लगभग 2000 किग्रा/सेमी2 . है

§ इसकी अंतिम तन्यता ताकत लगभग 4000kg/cm2 है।

गढ़ा लोहे के उपयोग:

इसका उपयोग रिवेट्स, चेन, सजावटी लोहे के काम, रेलवे कपलिंग, पानी और भाप पाइप, बोल्ट और नट, घोड़े के जूते की सलाखों, हाथ की रेल, लकड़ी की छत के ट्रस के लिए पट्टियाँ, बॉयलर ट्यूब, छत की चादरें आदि के लिए किया जाता है।

 1.1 भौतिकी क्या है?

 हमारे आसपास की प्रकृति रंगीन और विविध है। इसमें बड़ी किस्मों की घटनाएं शामिल हैं। हवाएं, रेत, पानी, ग्रह, इंद्रधनुष, रगड़ने पर वस्तुओं का गर्म होना, मानव शरीर का कार्य, सूर्य और केंद्र से आने वाली ऊर्जा .... वस्तुओं और घटनाओं की एक बड़ी संख्या है हमारे आसपास हो रहा है। भौतिकी प्रकृति और उसके नियमों का अध्ययन है। हम उम्मीद करते हैं कि प्रकृति में ये सभी अलग-अलग घटनाएं कुछ बुनियादी कानूनों के अनुसार होती हैं और प्रकृति के इन नियमों को देखी गई घटनाओं से प्रकट करना भौतिकी है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की परिक्रमा, एक पेड़ से एक सेब का गिरना और पूर्णिमा की रात को समुद्र में ज्वार-भाटा सभी को समझाया जा सकता है यदि हम न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम और न्यूटन के गति के नियमों को जानते हैं। भौतिकी का संबंध उन बुनियादी नियमों से है जो जीवन के सभी क्षेत्रों पर लागू होते हैं। इसलिए, भौतिकी की समझ जैव और चिकित्सा विज्ञान सहित कई क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की ओर ले जाती है। महान भौतिक विज्ञानी डॉ आर पी फेनमैन ने "प्रकृति को समझना" क्या है, इसका अद्भुत विवरण दिया है। मान लीजिए कि हम शतरंज के नियमों को नहीं जानते हैं लेकिन हमें खिलाड़ियों की चाल देखने की अनुमति है। अगर हम लंबे समय तक खेल देखते हैं, तो हम कुछ नियम बना सकते हैं। इन नियमों के ज्ञान से हम यह समझने की कोशिश कर सकते हैं कि एक खिलाड़ी ने एक विशेष चाल क्यों खेली। हालाँकि, यह बहुत कठिन कार्य हो सकता है। भले ही हम शतरंज के सभी नियमों को जानते हों, किसी भी स्थिति में खेल की सभी जटिलताओं को समझना और सही चाल की भविष्यवाणी करना इतना आसान नहीं है। हालाँकि, बुनियादी नियमों को जानना न्यूनतम आवश्यकता है यदि कोई प्रगति की जानी है। खेल को आंशिक रूप से देखकर कोई गलत नियम का अनुमान लगा सकता है। अनुभवी खिलाड़ी पहली बार किसी नियम का प्रयोग कर सकता है और खेल देखने वाले को आश्चर्य हो सकता है। नए कदम के कारण अनुमान लगाए गए कुछ नियम गलत साबित हो सकते हैं और पर्यवेक्षक नए नियम बनाएगा।

भौतिकी उसी तरह जाती है। हमारे चारों ओर की प्रकृति प्रकृति द्वारा खेले जाने वाले एक बड़े शतरंज के खेल की तरह है। प्रकृति में घटनाएं महान खेल की चाल की तरह हैं। हमें प्रकृति की घटनाओं को देखने और उन बुनियादी नियमों का अनुमान लगाने की अनुमति है जिनके अनुसार घटनाएं होती हैं। हमारे सामने नई घटनाएं आ सकती हैं जो पहले से अनुमान लगाए गए नियमों का पालन नहीं करती हैं और हमें पुराने नियमों को लागू या गलत घोषित करना पड़ सकता है और नए नियमों की खोज करनी पड़ सकती है। चूंकि भौतिकी प्रकृति का अध्ययन है, इसलिए यह वास्तविक है। भौतिकी के नियम बनाने का अधिकार किसी को नहीं दिया गया है। हम केवल उन नियमों की खोज करते हैं जो प्रकृति में काम कर रहे हैं। आर्यभट, न्यूटन, आइंस्टीन या फेनमैन महान भौतिक विज्ञानी हैं क्योंकि उस समय उपलब्ध अवलोकनों से, वे भौतिकी के नियमों का अनुमान लगा सकते थे और उन्हें फ्रेम कर सकते थे, जिन्होंने इन अवलोकनों को एक ठोस तरीके से समझाया। लेकिन किसी भी दिन कोई नई घटना हो सकती है और अगर महान वैज्ञानिकों द्वारा खोजे गए नियम इस घटना की व्याख्या करने में सक्षम नहीं हैं, तो कोई भी इन नियमों को बदलने में संकोच नहीं करेगा। 

 १.२ भौतिकी और गणित:- प्रकृति का वर्णन आसान हो जाता है यदि हमें गणित का उपयोग करने की स्वतंत्रता है। यह कहना कि दो द्रव्यमानों के बीच गुरुत्वाकर्षण बल द्रव्यमान के गुणनफल के समानुपाती होता है और दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है,  

(1.1)

लिखने की तुलना में अधिक कठिन होता है। इसके अलावा, गणित की तकनीकें जैसे बीजगणित, त्रिकोणमिति और कलन का उपयोग बुनियादी समीकरणों से भविष्यवाणियां करने के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार, यदि हम दो कणों के बीच बल के बारे में मूल नियम (1.1) जानते हैं, तो हम समाकलन की तकनीक का उपयोग करके यह पता लगा सकते हैं कि एक समान छड़ द्वारा उसके लंबवत द्विभाजक पर रखे गए कण पर कितना बल लगाया जाएगा। इस प्रकार गणित भौतिकी की भाषा है। गणित के ज्ञान के बिना इसे खोजना, समझना और समझाना कहीं अधिक कठिन होगा

प्रकृति के नियम। आज के गणित में गणित का महत्व ही भौतिकी नहीं है। हम अपने विचारों को व्यक्त करने के लिए एक भाषा का उपयोग करते हैं। लेकिन जिस विचार को हम व्यक्त करना चाहते हैं उसका मुख्य ध्यान है। यदि हम व्याकरण और शब्दावली में कमजोर हैं, तो हमारे लिए अपनी भावनाओं को संप्रेषित करना कठिन होगा लेकिन ऐसा करते समय हमारी मूल रुचि उस भावना में होती है जिसे हम व्यक्त करना चाहते हैं। दिल्ली से आगरा जाने के लिए डीलक्स कोच में चढ़ना अच्छा है, लेकिन डीलक्स कोच की मीठी यादें और रास्ते में दिखाई गई वीडियो फिल्म आगरा पहुंचने के प्रमुख लक्ष्य के बगल में है। "प्रकृति को समझना" भौतिकी है, और गणित हमें आराम से वहां ले जाने के लिए डीलक्स कोच है। भौतिकी और गणित के इस संबंध को स्पष्ट रूप से समझना चाहिए और भौतिकी का पाठ्यक्रम करते समय ध्यान में रखना चाहिए। दुनिया विवादित हो। हालाँकि, 

1.3 UNITS

 भौतिकी प्रकृति के नियमों का वर्णन नहीं कर सकती है। यह विवरण मात्रात्मक है और इसमें भौतिक मात्राओं की माप और तुलना शामिल है। भौतिक मात्रा को मापने के लिए हमें उस मात्रा की कुछ मानक इकाई की आवश्यकता होती है। एक हाथी बकरी से भारी होता है लेकिन कितनी बार? इस प्रश्न का उत्तर आसानी से दिया जा सकता है यदि हमने इसे एक इकाई द्रव्यमान कहते हुए एक मानक द्रव्यमान चुना है। यदि हाथी का वजन इकाई द्रव्यमान का 200 गुना है और बकरी का वजन 20 गुना है तो हम जानते हैं कि हाथी बकरी से 10 गुना भारी है। अगर मुझे इकाई की लंबाई का ज्ञान है और कोई कहता है कि गांधी मैदान यहां से इकाई लंबाई का 5 गुना है, तो मुझे यह विचार होगा कि मुझे गांधी मैदान चलना चाहिए या मुझे रिक्शा की सवारी करनी चाहिए या मुझे एक से जाना चाहिए बस। इस प्रकार, भौतिक मात्राएँ उस मात्रा की एक इकाई के रूप में मात्रात्मक रूप से व्यक्त की जाती हैं। मात्रा के मापन का उल्लेख दो भागों में किया गया है, पहला भाग मानक इकाई का कितना गुना और दूसरा भाग इकाई का नाम बताता है। इस प्रकार, मान लीजिए मुझे 2 घंटे अध्ययन करना है। अंकीय भाग 2 कहता है कि यह समय की इकाई का 2 गुना है और दूसरा भाग घंटा कहता है कि यहां चुनी गई इकाई एक घंटा है। इकाइयों का निर्णय कौन करता है? भौतिक मात्रा के लिए एक मानक इकाई का चयन कैसे किया जाता है? पहली बात तो यह है कि इसे अंतरराष्ट्रीय मान्यता मिलनी चाहिए। अन्यथा, हर कोई मात्रा के लिए अपनी इकाई का चयन करेगा और दुनिया भर में वितरित व्यक्तियों के बीच स्वतंत्र रूप से संवाद करना मुश्किल होगा। Conférence Générale des Poids et Mesures या CGPM जिसे अंग्रेजी में वजन और माप पर सामान्य सम्मेलन के रूप में भी जाना जाता है, को अंतर्राष्ट्रीय समझौते द्वारा इकाइयों को तय करने का अधिकार दिया गया है। इसकी बैठकें करता है

भौतिकी और मानक इकाइयों में किसी भी परिवर्तन को सम्मेलन के प्रकाशनों के माध्यम से सूचित किया जाता है। मौलिक और व्युत्पन्न मात्राएँ

 बड़ी संख्या में भौतिक मात्राएँ होती हैं जिन्हें मापा जाता है और प्रत्येक मात्रा की आवश्यकता होती है। इकाई की परिभाषा हालांकि, सभी मात्राएं एक दूसरे से स्वतंत्र नहीं हैं। एक साधारण उदाहरण के रूप में, यदि लंबाई की इकाई परिभाषित की जाती है, तो क्षेत्रफल की एक इकाई स्वतः प्राप्त हो जाती है। यदि हम एक वर्ग बनाते हैं जिसकी लंबाई इकाई की लंबाई के बराबर चौड़ाई के बराबर होती है, तो इसका क्षेत्रफल h इकाई क्षेत्र कहा जा सकता है। तब सभी क्षेत्रों की तुलना क्षेत्र की इस मानक इकाई से की जा सकती है। इसी तरह, यदि लंबाई की एक इकाई और समय अंतराल की एक इकाई को परिभाषित किया जाता है, तो गति की एक इकाई स्वचालित रूप से प्राप्त होती है। यदि एक कण इकाई समय अंतराल में एक इकाई लंबाई को कवर करता है, तो हम कहते हैं कि इसकी एक इकाई गति है। हम मूल राशियों के एक सेट को निम्नानुसार परिभाषित कर सकते हैं: (ए) मौलिक मात्रा एक दूसरे से स्वतंत्र होनी चाहिए, और (बी) अन्य सभी मात्राओं को मौलिक मात्राओं के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है। यह पता चला है कि मौलिक मात्राओं की संख्या केवल सात है। शेष सभी राशियों को गुणा और भाग द्वारा इन राशियों से प्राप्त किया जा सकता है। मौलिक मात्राओं के लिए कई अलग-अलग विकल्प बनाए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, कोई गति और समय को मौलिक मात्रा के रूप में ले सकता है। लंबाई तब एक व्युत्पन्न मात्रा है। यदि कोई वस्तु इकाई गति से चलती है, तो वह इकाई समय अंतराल में जितनी दूरी तय करती है, वह इकाई दूरी कहलाती है। कोई लंबाई और समय अंतराल को मौलिक मात्रा के रूप में भी ले सकता है और फिर गति एक व्युत्पन्न मात्रा होगी। दुनिया भर में कई प्रणालियाँ उपयोग में हैं और प्रत्येक प्रणाली में मौलिक मात्राओं का चयन एक विशेष तरीके से किया जाता है। मूल राशियों के लिए परिभाषित इकाइयाँ मौलिक इकाइयाँ कहलाती हैं और जो व्युत्पन्न मात्राओं के लिए प्राप्त होती हैं उन्हें व्युत्पन्न इकाइयाँ कहा जाता है। मूल राशियों को मूल राशियाँ भी कहते हैं। 

 SI इकाइयाँ 

1971 में CGPM ने अपनी बैठक की और इकाइयों की एक प्रणाली का निर्णय लिया जिसे इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली के रूप में जाना जाता है। इसे फ्रांसीसी नाम Le Systéme International d'Unites से SI के रूप में संक्षिप्त किया गया है। यह प्रणाली दुनिया भर में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। तालिका (1.1) SI में मौलिक मात्राएँ और उनकी इकाइयाँ देती है।

 गैस टर्बाइन और गैस टर्बाइन का वर्गीकरण(Gas Turbine and Classification of Gas Turbine)

गैस टरबाइन को दहन टरबाइन के रूप में भी जाना जाता है। यह एक प्रकार का आंतरिक दहन इंजन है। और इसमें डाउनस्ट्रीम टरबाइन और एक दहन कक्ष के साथ मिलकर एक अपस्ट्रीम घूर्णन कंप्रेसर होता है।

 गैस टर्बाइन दो प्रकार के होते हैं, जिनका उपयोग गैस टर्बाइन पावर प्लांट में किया जाता है।

 उच्च दबाव टरबाइन

 कम दबाव टरबाइन

 उच्च दबाव टरबाइन:

 शुरुआत में कंप्रेसर शाफ्ट स्टार्टिंग मोटर की मदद से चलता है। उच्च दाब टरबाइन के माध्यम से जली हुई गैसों का विस्तार होता है। टर्बाइन शाफ्ट के लिए, कंप्रेसर शाफ्ट को युग्मित किया जाता है, क्योंकि यह कंप्रेसर शाफ्ट को चलाता है। उच्च दाब टर्बाइन का उपयोग करते हुए, स्टार्टिंग मोटर और कंप्रेसर को रोक दिया जाता है। विकसित शक्ति में 66% शक्ति का उपयोग कंप्रेसर को चलाने के लिए किया जाता है और शेष 34% शक्ति का उपयोग विद्युत शक्ति उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

 कम दबाव टरबाइन:

 निम्न दाब टरबाइन का मुख्य उद्देश्य विद्युत शक्ति का उत्पादन करना है। जनरेटर के साथ कम दबाव वाले टरबाइन शाफ्ट को जोड़ा जाता है। जले हुए ईंधन को उच्च दाब टरबाइन से छोड़ा जाता है। छोड़ी गई जली हुई गैसें (दहन कक्ष में प्रवेश करती हैं। फिर उससे कम दबाव वाले टरबाइन में चली जाती है। जनरेटर के लिए टरबाइन शाफ्ट सीधे युग्मित होता है।  वहां से यह बिजली पैदा करता है। अलग होने के बाद, कम दबाव वाले टरबाइन से गर्म गैसें निकलती हैं। हवा में चिमनी के ऊपर से निकलने के लिए पहले से जनरेटर के माध्यम से गुजरता है। गर्म गैसों से विकसित गर्मी को दहन कक्ष में प्रवेश करने से पहले उच्च दबाव कक्ष छोड़ने वाली हवा को पहले से गरम करने के लिए पुनर्नवीनीकरण किया जाता है। हवा की गर्मी की दक्षता का विस्तार करती है दहन कक्ष।

 गैस टरबाइन का वर्गीकरण:

 गैस टर्बाइन को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है। वे हैं

 ·         ओपन साइकिल गैस टर्बाइन

 ·         बंद चक्र गैस टरबाइन

 ओपन साइकिल गैस टर्बाइन

 खुले चक्र में गैस टरबाइन हवा को वातावरण से कंप्रेसर में खींचा जाता है। संपीड़ित हवा को बर्नर का उपयोग करके गर्म किया जाता है; हवा को सीधे जला दिया जाना चाहिए। दहन कक्ष में हवा में ईंधन निरंतर दबाव में रहता है। दहन कक्ष से उच्च दबाव वाली गर्म गैसें टरबाइन को चलाती हैं। जब टर्बाइन शाफ्ट घूमता है तो शक्ति विकसित की जानी चाहिए।

 गैस टर्बाइनों में कोई सेल्फ स्टार्टिंग नहीं है। स्टार्टिंग मोटर कंप्रेसर को तब तक चलाती है जब तक कि दहन कक्ष में ईंधन इंजेक्ट नहीं हो जाता। यदि टर्बाइन की गति तेज हो जाती है तो स्टार्टिंग मोटर काट दी जाती है। गैस टरबाइन द्वारा स्थापित शक्ति का उपयोग कंप्रेसर को चालू करने के लिए किया जाता है और शेष का उपयोग अन्य मशीनरी या जनरेटर को चालू करने के लिए किया जाता है।

 खुले चक्र में गैस टरबाइन में सिस्टम और काम करने वाले तरल पदार्थ को लगातार बदल दिया जाता है और गैसों को वायुमंडल में बहा दिया जाता है। फिर कुल प्रवाह वायुमंडल से निकलता है और फिर से परिवेश में लौट आता है।

 बंद चक्र गैस टरबाइन

 बंद चक्र गैस टरबाइन के अनुसार, हीट एक्सचेंजर (एयर हीटर) का उपयोग करके परिवेश से संपीड़ित हवा को गर्म किया जाता है। बाहरी स्रोत से लगातार दबाव में हीट एक्सचेंजर को अतिरिक्त रूप से गर्मी दी जाती है। टरबाइन के ऊपर उच्च दाब कार्यशील द्रव बढ़ता है और फिर शक्ति विकसित होती है। एग्जॉस्ट वर्किंग फ्लुइड को प्री-कूलर में ठंडा किया जाना चाहिए। प्रक्रिया पूरी होने से पहले उसी द्रव को कंप्रेसर में भेजा जाता है। टर्बाइन में समान कार्यशील द्रव हमेशा वितरित किया जाता है। बाहरी स्रोत से गर्मी जोड़ने के लिए ईंधन की आवश्यकता होती है, इसलिए ईंधन मिट्टी के तेल से लेकर भारी तेल तक होता है। दक्षता को कम किए बिना सीधे उर्वरक और कोयला घोल टरबाइन में प्रवेश करते हैं।