فولاد سازی

فولادسازی، فولاد کربور آهن است که با عنصرهای دیگر هم جوش شده باشد. با سوزاندن کربن آهن خام سفید و همجوش کردن آن با کمی کربن و اندازه کردن عنصر های دیگر در آن ، به دو روش خمیری کردن و آب کردن فولاد را می سازند . روش خمیری، خمیر فولاد را تکه تکه با گاز انبر از کوره بیرون می آوردند و آنها را با پتک در هم می کوبیدند که سر باره شان بریزد و یکپارچه شوند . فولاد یکپارچه شده را نورد می زدند تا به شکل شمش در آید . چند شمش را دسته کرده در کوره گرما می دادند تا سرخ شود و با یک پتک سنگین آنها را در هم می کوبیدند تا یک تکه گردند و به آن شکل می دادند . سر بار های که در کوره می ماند و آنچه هنگام کوبیدن خمیر فولاد از آن می ریخت چون آهن داشت از نو همراه مواد خام به کوره آهن گدازی می ریختند. در ادامه به بررسی فولاد سازی و فرایند آن می‌پردازیم.

فولاد سازی چیست؟ تاریخچه فولادسازی

فولادسازی یک صنعت مهم و حیاتی است که ده‌ها محصول فولادی در بستر آن تولید می‌شوند. این صنعت از قرون وسطی گرفته تا عصر مدرن به پیشرفت صنایع کمک شایانی کرده است. با رشد فولادسازی در دنیا، صنایع مادر نیز گسترش یافتند و به تدریج یک انقلاب بزرگ صنعتی رخ داد. کشورهای ایران، چین، هند و یونان باستان اولین کشورهایی بودند که فولادسازی را آغاز کردند. در ابتدا، تولیدکنندگان برای ساخت فولاد نوعی آهن غنی از کربن را ذوب می‌کردند؛ اما این فرآیند تا اواسط سده 19 میلادی تقریبا منسوخ شد. بعد از آن، روش‌های دیگری روی کار آمد و در حال حاضر نیز جهت تولید فولاد از روش‌های اکسیژن قلیایی و کوره قوس الکتریکی استفاده می‌شود. هرکدام از این فرایندها بر قیمت آهن‌آلات تاثیر بسیار زیادی دارند که می‌توانید با مراجعه به این صفحه از قیمت روز تمامی مقاطع فولادی مطلع شوید.

انواع فرآیندهای نوین فولادسازی

فولادسازی نقش کلیدی را در گسترش فناوری در دوران باستان، قرون وسطی و عصر مدرن ایفا کرده است. فولادسازی باستانی بعد از سقوط امپراتوری روم از بین رفت و در قرن نوزدهم بود که فرآیند بسمر اختراع شد. درواقع، انقلاب در صنعت فولادسازی در اواخر دهه ۵۰ قرن نوزدهم میلادی به وقوع پیوست که در جریان آن، بسمر به عنوان نخستین فرآیند در فولادسازی با تولید انبوه مورد استفاده قرار گرفت. امروزه نیز فرآیندهای نوین فولادسازی به دو گروه اصلی فولادسازی اولیه و فولادسازی ثانویه تقسیم می‌شود که در قسمت زیر، به معرفی کامل آن‌ها پرداخته‌ایم:

فولادسازی اولیه چیست؟

در فولادسازی اولیه، آهن مذاب ایجادشده در کوره بلند و آهن قراضه به فولاد تبدیل می‌شود که تحت روش اکسیژن قلیایی یا ذوب آهن اسفنجی و فولاد قراضه در کوره قوس الکتریکی صورت می‌گیرد. انواع فولادسازی اولیه به شرح زیر است:

فولادسازی با اکسیژن قلیایی

سنگ آهن و قراضه‌ها در فرآیند فولادسازی با اکسیژن به کوره بلند منتقل می‌شوند. در این روش، انرژی گرمایی ناشی از سوختن مواد به ذوب شدن آن‌ها در کوره کمک می‌کند. بسیاری از فولاد موجود در جهان با این فرآیند ساخته شده‌اند.

فولادسازی با کوره قوس الکتریکی

آهن اسفنجی و ضایعات در جریان فولادسازی با قوس الکتریکی به داخل کوره هدایت می‌شوند؛ در اینجا، انرژی الکتریکی به ذوب مواد کمک می‌کند. این فرآیند، جدیدترین روش تولید فولاد در جهان است که تولیدکنندگان مطرح از آن استفاده می‌کنند.

  با کوره بلند روباز

فولادسازی با کوره بلند روباز، قدیمی‌ترین روش ساخت فولاد است که با اختراع روش‌های دیگر به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش‌هایی نظیر کوره اکسیژن قلیایی، کوره قوس الکتریکی و بسمر جایگزین آن شده‌اند. در هر حال، ناخالصی‌های آهن خام با قرارگیری در کوره از آن جدا می‌شوند. این روش مناسب فولادهایی در مقیاس کوچک است.

روش کوره القائی

کوره القایی از دیگر روش‌های فولادسازی است که با قراضه و آهن اسفنجی می‌تواند فولاد مذاب تولید کند. در این روش، فرآیند ذوب با برقراری جریان برق شروع می‌شود. بعد از چند مرحله سرباره‌گیری و آنالیز، ترکیب شیمیایی به دست می‌آید و مذاب آماده می‌شود. در نهایت، این فولاد مذاب با ریخته‌گری به فولاد جامد تبدیل خواهد شد.

فولادسازی ثانویه چیست؟

فولادسازی ثانویه معمولا در درون پاتیل انجام می‌گیرد. از فرآیندهای داخل پاتیل می‌توان به اکسیژن‌زدایی (کیلینگ)، گاززدایی در خلا، اضافه کردن آلیاژ، حذف ناخالصی‌ها و اصلاح شیمیایی آن‌ها، گوگردزدایی و همگن‌سازی اشاره کرد. اغلب این فرآیندها در درون پاتیل با همزن گازی و گرم‌کننده قوس الکتریکی اجرا می‌شوند. ضمن اینکه مدیریت صحیح متالورژی پاتیل به تولید فولادهای درجه بالا با تلرانس دقیق منجر خواهد شد؛ از‌این‌رو، کنترل دقیق پاتیل حائز اهمیت است.

انتشار کربن دی اکسید در فرآیند فولاد سازی و روش‌های جلوگیری از آن

گاز کربن دی‌اکسید یکی از آلاینده‌های هوا است که با تولید هر نوع فولادی منتشر می‌شود. طبق محاسبات انجام‌شده، به ازای تولید هر کیلوگرم فولاد معادل 2.75 کیلوگرم دی‌اکسید کربن در هوا پخش می‌شود. با توجه به این آمار، فولادسازی در جهان منجر به انتشار 230 میلیون تن دی‌اکسید کربن در سال می‌شود که این عدد برابر با گاز ناشی از 50 میلیون خودرو در طول سال است. بر همین اساس، می‌توان گفت که درصد قابل ‌توجهی از گازهای گلخانه‌ای منتشرشده در جهان، متعلق به صنعت فولادسازی است.

برای جلوگیری از انتشار بیش از حد دی‌اکسید کربن در هوا ابتدا باید حجم تولیدات فولاد را تا حد قابل ‌توجهی کم کرد. از سوی دیگر، فولادهای ضد زنگ باید بازیافت شوند؛ با بازیافت فولادهای قراضه ضد زنگ می‌توان میزان آلاینده‌ها را به صورت چشمگیری کاهش داد. روش دیگر، تولید فولاد ضد زنگ سبز است که امروزه توسط شرکت‌هایی مانند Outokumpu انجام می‌گیرد. این شرکت، با تولید فولاد سبز با کوره‌های قوس الکتریکی موفق به کاهش گازهای مضر تا 42 درصد شده است. انرژی لازم شرکت نیز از بیو کک تامین می‌شود. درواقع، کاری که این شرکت انجام می‌دهد، تولید فولاد با منابع انرژی غیر از سوخت‌های فسیلی است.

مراحل تولید فولاد: از سنگ آهن تا ورق فولادی

مراحل تولید فولاد با گذشت زمان تکامل یافته است و امروزه شاهد ساخت آن با روش‌های مدرن هستیم. با این وجود، متریالی نظیر سنگ آهن از گذشته تا به امروز منبع اصلی فولادسازی بوده است. ورق‌های فولادی موردنیاز صنایع نیز با بهره‌گیری از سنگ آهن تولید می‌شوند. البته فرآیندهای مختلفی جهت خالص‌سازی و استفاده از سنگ آهن بر روی آن انجام می‌شود و سپس، محصول نهایی به عنوان ماده اولیه صنعت آهن و فولاد مورداستفاده قرار می‌گیرد.

از روش‌های فرآوری سنگ آهن می‌توان به دانه‌بندی، کنسانتره، کلوخه و گندله اشاره کرد. به‌طورکلی، زنجیره تولید از سنگ آهن تا ورق فولادی این‌گونه است که سنگ آهن بعد از فرآوری به آهن اسفنجی تبدیل می‌شود و سپس، با ذوب کردن آن، شمش فولادی به دست می‌آید. سایر مقاطع فولادی نیز مانند ورق‌ها با بهره‌گیری از شمش فولادی تولید می‌شوند. بنابراین، سنگ آهن در چرخه تولید مقاطع فولادی نقش مهم و کلیدی دارد.

تولید فولاد و فولادسازی در ایران

تولید فولاد و فولادسازی در ایران قدمت بسیار زیادی دارد. اولین کارخانه فولادسازی در کشور ما در سال 1310 احداث شد. از آن زمان به بعد، کارخانه‌های فولادی یکی پس از دیگری در فواصل زمانی مختلف راه‌اندازی شدند. در حال حاضر نیز بیش از ده‌ها واحد تولیدی در عرصه فولادسازی فعالیت می‌کنند و موفق به عرضه محصولات باکیفیتی در بازارهای داخلی و خارجی شده‌اند. از کارخانجات فولادسازی در ایران می‌توان به کارخانه ذوب آهن اصفهان، کارخانه فولاد مبارکه اصفهان، کارخانه فولاد خوزستان، کارخانه فولاد آذربایجان و کارخانه فولاد خراسان اشاره کرد. این کارخانجات فولادسازی دارای خطوط تولید مجهز و پیشرفته‌ای هستند و بهترین فولاد را در اختیار صنایع دیگر قرار می‌دهند.