با توجه به اینکه قیمت آهن روندی رو به صعودی دارد ؛ تنوع در زمینههای مصرف فولاد در دنیا و توسعه زمینه مصرف فولاد با پیشرفت فناوری، روشهای تولید فولاد در جهان نیز همگام با پیشرفت فناوری تغییرات بسیاری داشته است، در پی این تغییرات تولیدکنندگان فولاد در جهان به دنبال ارتقای بهرهوری و استفاده از انرژی و سوختهای ارزانتر با توجه به منطقه جغرافیایی خود هستند.
امروزه فناوریهای مورداستفاده در تولید محصولات فولادی در مراحل بعد از بهدست آوردن فولاد مذاب یعنی ریختهگری و نورد، تقریبا یکسان است. اما برای بهدست آوردن فولاد مذاب یا فولاد خام، از فناوریهای مختلفی میتوان استفاده کرد.
روشهای تولید نوین فولاد در جهان را میتوانید در سایت تهران آهن قابل بررسی قرار دهید.
فولاد چیست و تولید فولاد چگونه می باشد؟
فولاد یکی از مهمترین مواد برای ساختن پایه های جامعه صنعتی است. فولاد ماده ای آهنی است که از مقادیر کمی کربن و عناصر آلیاژی تشکیل شده است و می تواند در هزاران ترکیب با خواص دقیق برای تأمین نیازهای مختلف ایجاد شود. ارزش فولاد تولید شده در جهان بیش از ۲۰۰ میلیارد دلار در سال است. سخت افزار در طیف وسیعی از صنایع مانند حمل و نقل ، ساخت و ساز ، آزادسازی انرژی مانند برق و گاز طبیعی ، تولید مواد غذایی با ماشین آلات کشاورزی ، تأمین آب از طریق پمپ ها و خطوط لوله و مراقبت های بهداشتی با تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد در بیشتر کشورهای جهان تولید می شود ، بیش از ۹۶ درصد فولاد جهان در ۳۶ کشور تولید می شود. چین با تولید ۵۶۷ میلیون تن فولاد بزرگترین تولید کننده فولاد است. دو کشور دیگر بیش از ۱۰۰ میلیون تن فولاد ، ژاپن ۸۷ میلیون تن و روسیه ۵۹ میلیون تن فولاد تولید کردند. این سه کشور با هم حدود ۴۰ درصد از فولاد جهان را تولید می کنند. به طور کلی ، ۲۰ کشور برتر تولید کننده فولاد حدود ۸۷٪ فولاد جهان را در سال ۲۰۰۹ تولید کردند.
فولاد خام در ایران از دو روش زیر تولید می گردد :
تهیه آهن خام یا چدن مذاب در کوره بلند و تولید فولاد در کنورتورهای اکسیژنی که این روش در ذوب آهن اصفهان انجام می شود.
احیای مستقیم سنگ آهن و ذوب آهن اسفنجی و قراضه در کوره های الکتریکی از قبیل قوس الکتریکی نظیر کوره های قوس الکتریکی فولاد خوزستان یا کوره های القایی مجتمع فولاد جنوب
لازم به ذکر است که تولید فولاد از روش های دیگری نظیر روش کوره باز نیز انجام می گیرد که با توجه به حجم تولید بسیار محدود آن در جهان ، که طبق آمار جامعه جهانی فولاد حدود ۲٫۵ درصد از کل تولید فولاد جهان در سال ۲۰۰۷ بوده است و همچنین کاهش پیوسته تولید از این روش ، در اینجا مورد بررسی قرار نمی گیرد.
در روش اول، که شیوه سنتی تولید است از احیای غیر مستقیم آهن استفاده گردیده، سنگ آهن پس از فرآوری به همراه آهک و کک وارد کوره بلند شده، آهن خام یا چدن مذاب به دست می آید.
در مرحله بعد آهن خام در یک مبدل به فولاد مذاب تبدیل گردیده، کربن و ناخالصی های دیگر آن به کمک اکسیژن خارج و فولاد خام تولید می گردد.
روش دوم تولید فولاد، استفاده از کوره های الکتریکی و ذوب مجدد قراضه آهن و فولاد می باشد. به دلیل کمبود منابع قراضه در جهان و نیز رشد فزاینده قیمت آن در طول سال های گذشته، در این روش می توان به همراه قراضه از آهن اسفنجی نیز برای ذوب در کوره استفاده نمود.
در کشور هند حدود ۷۰ درصد تولید آهن اسفنجی با استفاده از زغال سنگ (حرارتی یا کک نشو) و حدود ۳۰ درصد با استفاده از گاز ( در ۷ کارخانه) تولید می گردد.
روش های استفاده از ذغال سنگ در فرآیند احیای مستقیم در هند متنوع بوده و تعدادی از آن ها عبارتند از :
- روش SL/RN
- روش JINDAL
- روش DRC
- روش CODIR
فناوری کوره بلند
تهیه آهن خام یا چدن مذاب در کوره بلند و تولید فولاد در کانورتورهای اکسیژنی، نظیر ذوبآهن اصفهان
در این روش ماده اولیه سنگ معدن آهن (اکسیدآهن) است که اکسیدآهن در فرآیند آهنسازی و با استفاده از یک ماده احیاکننده، احیا شده و به آهن تبدیل میشود.
پس از آن در فرآیند فولادسازی با افزودن کربن و سایر افزودنیهای ضروری، آهن به فولاد تبدیل میشود. در این روش که شیوه سنتی تولید است، از احیای غیرمستقیم آهن استفاده شده، سنگآهن پس از فرآوری به همراه آهک و کک وارد کوره بلند شده، آهن خام یا چدن مذاب بهدست میآید.
در مرحله بعد آهن خام در یک کانورتور به فولاد مذاب تبدیل شده، کربن و ناخالصیهای دیگر آن به کمک اکسیژن خارج و فولاد خام تولید میشود.
در کنار فرآیندهای اصلی (آهنسازی و فولادسازی)، فرآیندهای جانبی شامل ککسازی برای تهیه ماده اولیه عملیات احیا و اگلومراسیون برای آمادهسازی سنگ معدن آهن نیز وجود دارند که در واقع خوراک موردنیاز فرآیندهای اصلی را فراهم میکنند.
این فناوری مهمترین شیوه تولید فولاد خام در جهان بهشمار میآید و حدود ۶۰ درصد فولاد خام دنیا به این روش تولید میشود.
در این روش برای تبدیل چدن مذاب به فولاد از کورههای (بیاواف) استفاده میشود که این کورهها پس از بهبود فناوری فولادسازی، جایگزین کورههای (اواچاف) شده است.
لازم به یادآوری است که شرکت پوسکوی کرهجنوبی با ایجاد نوآوری و فناوری فاینکس در کوره بلند توانسته تحولی بزرگی در این روش ایجاد کند.
فناوری احیای مستقیم
در این روش ماده اولیه، قراضههای آهن و فولاد است که پس از ذوب در کورههای قوس الکتریکی و حذف ناخالصیها و افزودن کربن و سایر مواد ضروری به فولاد تبدیل میشود.
تولید فولاد با استفاده از کورههای الکتریکی و ذوب دوباره قراضه آهن و فولاد است. به دلیل کمبود منابع قراضه در جهان و نیز رشد فزاینده قیمت آن در طول سالهای گذشته، در این روش میتوان به همراه قراضه از آهن اسفنجی نیز برای ذوب در کوره استفاده کرد.
در این روش گاز طبیعی (CH۴) عامل احیای سنگمعدن آهن است و در کشورهایی با منابع غنی گاز طبیعی مانند ایران مورد توجه قرار گرفته است.
سهم فولاد خام تولیدی از این روش در دنیا در حدود ۷ درصد است.
فناوری احیای مستقیم به چند فناوری عمده تقسیم میشود که رایجترین آنها، فناوری میدرکس است که تاکنون حدود ۳۰ واحد میدرکس در دنیا نصب و راهاندازی شده است که ۲ واحد آن در ایران در مجتمعهای فولاد مبارکه و فولاد خوزستان قرار دارند.
فولاد سازی ثانویه
فولاد سازی ثانویه به فرآیندی گفته میشود که در آن فولاد از طریق بازیافت تولید میگردد. از جمله موادی که در تهیه فولاد ثانویه مورد استفاده قرار میگیرد، به مواد بازیافتی مانند فولاد قابل بازیافت، آهن خرد، فولاد لاشه و سایر مواد این چنینی میتوان اشاره کرد.
روند این فرآیند نیز به این صورت است که مواد بازیافتی را در کوره القایی یا الکتریکی و با استفاده از گرما ذوب کرده و به فولاد صاف و قابل استفاده تبدیل میکند.
این روش به عنوان فرآیندی پایدار و متناسب با محیط زیست برای تولید فولاد محسوب میگردد .
از جمله مزایای آن میتوان به کاهش مصرف مواد اولیه پر هزینه و کاهش انرژی مصرفی و همچنین کاهش میزان آلودگی محیط زیست نام برد.
فولاد سازی HIsana
در فرآیند HIsarna که نوعی روش تولید و ساخت فولاد است که از انرژی کمتری برای تهیه آن استفاده میشود. در این روش که نوعی فولاد سازی ثانویه محسوب میگردد، سنگ آهن را به صورت مستقیم به فلز داغ تبدیل میکنند که در این روش مرحله گندله حذف میگردد.
همین کار موجب صرفه جویی در مصرف انرژی شده و با عنوان روشی پایدار در تولید فولاد شناخته میشود که منجر به مشکلات زیست محیطی نمیگردد.
تولید فولاد در ایران
تولید فولاد در ایران از مراحل استخراج مواد اولیه تا فرایند فولادسازی ثانویه انجام میشود. در مرحله اول، ماده معدنی آهن از معادن استخراج شده و پس از پالایش و غربالگری به صورت خاکستری تبدیل میشود. سپس با استفاده از کوره های آهک، آهن خام با کربن و آهک ترکیب شده و به فولاد تبدیل میشود.
در مرحله بعدی، فولاد به صورت شمش فروخته میشود و در کارخانههای فولاد سازی به فرایند فولادسازی ثانویه زیر میگذارد.
در این فرآیند، با استفاده از روشهای مختلف نظیر فولاد سازی الکتریکی و فولاد سازی کوره قوس الکتریک، فولاد با کیفیت بسیار بالا تولید میشود.
در نهایت، فولاد تولید شده در کارخانههای فولاد سازی به صورت قوطی، ورق، نبشی و پروفیل به بازار عرضه میشود. همچنین، برخی شرکتهای فولاد سازی در ایران از روشهای پیشرفته مانند HLSarna برای تولید فولاد با کیفیت بالا استفاده میکنند.
جمع بندی
در این مقاله سعی شد به روشهای تولید فولاد در جهان و ایران اشاره گردد. فولاد به عنوان یکی از پرکاربردترین موادی است که در صنایع مختلف کاربرد داشته و روشهای تولید تهیه آن معمولا هزینهبر است.
بنابراین برخی روشهای ثانویه و بازیافتی نیز برای تهیه و تولید آن وجود دارند که علاوه بر کاهش هزینهها و انرژی مصرفی، منجر به کاهش آلودگیهای زیست محیطی نیز میگردد.
مقالات مرتبط
تیرآهن 16 چه کاربرد هایی در صنعت دارد؟
شما فقط کافی است که مدت کوتاهی را در حوزه فولاد بگذارید؛ بعد از مدت کوتاهی،
میتوانید متوجه اهمیت و ارزش تیرآهن در صنایع ساختمان سازی شوید.
سایزهای مختلفی از تیرآهن وجود دارد که در بین آنها، تیرآهن 16 از بقیه
محبوبتر و پرمصرفتر است
نیم رخ های مناسب جهت تیر
راهنمای مطالعهتیرهای لانه زنبوریمزایا و معایب تیرهای لانه زنبوریتیرها از نظر باربری جزء اعضای خمشی محسوب می […]
همه چیز در رابطه با پروفیل آبرو دوطرفه
راهنمای مطالعهپروفیل آبرو دوطرفهکاربرد پروفیل آبرو دوطرفهنحوه اتصال پروفیل آبرو دوطرفهنتیجه بندیپروفیل ها در صنعت ساختمان سازی […]
جوشکاری پروفیل (سبک و سنگین)
نحوه جوشکاری قوطی فرایندی مهم است ، این فرآیند در ساخت و ساز، تولید مبلمان، ساخت ماشین آلات و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می شود.
پرفروشترین تیراهنها
در این مقاله، به بررسی جزئیات و مزایای انواع مختلف تیراهن پرداخته و شما را در انتخاب بهترین گزینه برای پروژههایتان راهنمایی خواهیم کرد.
کاربرد پشم شیشه در ساختمان
در این مطلب از تهران آهن به بررسی مزایا، معایب و کاربرد پشم شیشه می پردازیم.