زنجیره تولید فولاد، در عصر حاضر به یکی از چالش‌های مهم در کشورهای صنعتی تبدیل شده است. فولاد، به عنوان یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در صنعت، در بسیاری از زمینه‌ها از جمله ساختمان‌سازی، خودروسازی و صنایع مدرن، نقش بسزایی دارد.
زنجیره تولید فولاد شامل مراحل متنوعی است، از جمله استخراج سنگ آهن، فرآوری آهن، نورد و تکمیل. هر یک از این مراحل نقش مهمی در تعیین کیفیت نهایی فولاد دارد و با پیشرفت دانش بشری، این مراحل با دقت و کیفیت بالاتری انجام می‌شوند.
در این مقاله، قصد داریم تا به بررسی دقیق این مراحل در زنجیره تولید فولاد بپردازیم. با توضیح هر مرحله و بیان دلایل و عوامل موثر بر آن، سعی می‌کنیم تا دانش شما را در مورد این فرآیند افزایش دهیم. امیدواریم که این مقاله بتواند به شما درک بهتری از فرآیند تولید فولاد بدهد.
جهت کسب اطلاعات بیشتر با کارشناسان پارس مواد نقش جهان در ارتباط باشید.
فهرست
- فولادسازی
- مرحله 1: استخراج سنگ آهن طی زنجیره تولید فولاد
- مرحله 2: فرآوری سنگ آهن طی زنجیره تولید فولاد
- مرحله 3: تولید فولاد طی زنجیره تولید فولاد
- مرحله 4: نورد فولاد طی زنجیره تولید فولاد
فولادسازی
فولادسازی، فرایندی است که در آن فولاد از سنگ‌آهن یا قراضه تولید می‌شود. در این فرایند، ناخالصی‌هایی مانند نیتروژن، سیلیکون، فسفر، گوگرد و کربن اضافی (که مهمترین ناخالصی است) از منبع آهن حذف می‌شوند. سپس، عناصر آلیاژی مانند منگنز، نیکل، کروم، کربن و وانادیم برای تولید انواع مختلف فولاد به آن افزوده می‌شوند.
دو روش اصلی برای فولادسازی وجود دارد: فولادسازی به روش اکسیژن قلیایی و فولادسازی به روش کوره قوس الکتریکی.
در روش اکسیژن قلیایی، گرمای لازم برای ذوب مواد اولیه، از گرمای حاصله از فرایندهای حرارتی که در اثر سوختن رخ می‌دهد به وجود می‌آید. در حالی که در روش کوره قوس الکتریکی، انرژی الکتریکی برای ذوب قراضه آهن یا آهن اسفنجی استفاده می‌شود.
بیشتر بخوانید: فولاد چیست ؟ معرفی انواع فولاد و کاربردهای آن
فرآیند زنجیره تولید فولاد، یکی از مهمترین فرآیندهای صنعتی است که در آن سنگ آهن تبدیل به یکی از مقاوم‌ترین و پرکاربردترین فلزات می‌شود. این فرآیند شامل چهار مرحله اصلی است که در اینجا این مراحل را بررسی خواهیم کرد.
مرحله 1: استخراج سنگ آهن طی زنجیره تولید فولاد
در این مرحله، سنگ آهن از معادن استخراج می‌شود. ایران دارای معادن سنگ آهن غنی و متنوعی است که مواد اولیه لازم برای تولید فولاد را تامین می‌کند.
فرآیند استخراج سنگ آهن از معدن، یک روند چند مرحله‌ای است که شامل مراحل زیر می‌شود:
- حفاری: در این مرحله، با استفاده از تجهیزات حفاری خاص، چال‌هایی در محل مورد نظر برای استخراج سنگ آهن ایجاد می‌شود.
- انفجار: در مرحله بعدی، مواد منفجره در این چال‌ها قرار می‌گیرند تا سنگ‌ها را خرد کنند. مواد منفجره متداول برای خرد کردن سنگ آهن عبارتند از امولسیون و مخلوط نیترات آمونیوم و بنزین (آنفو).
- بارگیری و حمل و نقل: پس از خرد کردن سنگ‌ها، آن‌ها با استفاده از تجهیزاتی مانند کامیون و شاول بارگیری می‌شوند. سپس، کامیون‌ها یا به عبارت دیگر دامپتراک‌ها، مواد را به کارخانه فرآوری منتقل می‌کنند.
سنگ آهن می‌تواند از نوع هماتیت، مگنتیت، زئولیت، لیمونیت و یا سیدریت باشد. عیار، که نشان‌دهنده درصد آهن خالص موجود در سنگ آهن است، یکی از عوامل مهم در تعیین ارزش اقتصادی استخراج سنگ آهن است. به طور کلی، عیار 70 درصد به عنوان یک عیار خوب و اقتصادی برای استخراج آهن در نظر گرفته می‌شود.
مرحله 2: فرآوری سنگ آهن طی زنجیره تولید فولاد
پس از استخراج، سنگ آهن توسط دستگاه‌های سنگ شکن خرد می‌شود و به اندازه‌های مناسب تقسیم می‌گردد. در مرحله بعد، این سنگ‌های خرد شده تغلیظ می‌شوند تا بتوانند به صورت مناسب در فرآیند تولید فولاد مورد استفاده قرار گیرند.
فرآیند فرآوری سنگ آهن، یک روند چند مرحله‌ای است که شامل مراحل زیر می‌شود:
خرد کردن و آسیاب کردن:
در ابتدا، سنگ آهن خرد می‌شود و سپس در آسیاب قرار می‌گیرد تا به اندازه‌های مناسب برسد.
غربالگری:
در فرآوری سنگ آهن، یکی از مراحل اولیه غربالگری است. در این مرحله، قبل از اینکه مواد خرد شده به سنگ‌شکن منتقل شوند، قطعات کوچک با استفاده از یک سرند جدا می‌شوند. این عملیات باعث می‌شود وزن خوراک سنگ‌شکن کاهش یابد و بهره‌وری خردایش افزایش پیدا کند. پس از غربالگری، مواد خرد شده به محل دپوی ماده‌ی معدنی منتقل می‌شوند. این مرحله برای اطمینان از اینکه فقط مواد مناسب وارد فرآیند بعدی می‌شوند، حیاتی است و چندین بار تکرار می‌شود.
جدایش ثقلی:
جدایش ثقلی، یکی از مراحل کلیدی در فرآیند فرآوری سنگ آهن است. در این مرحله، با استفاده از نیروی گریز از مرکز، ذرات سنگین سنگ آهن از ذرات سبک جدا می‌شوند. این عملیات با استفاده از مارپیچ‌های خاص و آب انجام می‌شود. در انتهای این مارپیچ‌ها، یک مخزن وجود دارد که مواد سنگین را از سبک جدا کرده و در خود جمع می‌کند. موادی که در این مرحله جمع‌آوری می‌شوند، به نام کنستانتره شناخته می‌شوند. این مواد، سنگ آهن با عیار بالا را تشکیل می‌دهند که برای تولید فولاد استفاده می‌شود.
جدایش مغناطیسی:
جدایش مغناطیسی، یکی از مراحل مهم در فرآیند فرآوری سنگ آهن است که برای خالص سازی چندین بار تکرار می‌شود. در این مرحله، موادی که در مرحله جدایش ثقلی جمع‌آوری شده‌اند، به فرآیند جدایش مغناطیسی منتقل می‌شوند. با استفاده از طبلک‌های مغناطیسی، ذرات سنگ آهن از مواد غیرمغناطیسی جدا می‌شوند.
پخت:
مرحله پخت، یکی از مراحل حیاتی در فرآیند فرآوری سنگ آهن است. در این مرحله، مواد سبک که در مرحله جدایش مغناطیسی جدا شده‌اند، برای جداسازی بیشتر آهن، در کوره هایی مانند کوره بلند، کوره قوس الکتریکی و کوره مدرن پخته می‌شوند که استفاده از هر نوع کوره به نوع سنگ آهن مصرفی ارتباط دارد. این فرآیند باعث می‌شود که عیار سنگ آهن افزایش یابد.
تولید آهن خام:
آهن فرآوری شده پس از طی این مراحل، به صورت سنگ آهن دانه‌بندی‌شده، کنستانتره و گندله به کارخانه ذوب منتقل می‌شود تا آهن خالص به دست بیاید.
بیشتر بخوانید: کنسانتره آهن: کاربردها، خصوصیات و مزایای یک ماده اولیه صنعتی
مرحله 3: تولید فولاد طی زنجیره تولید فولاد
در این مرحله، سنگ آهن تبدیل به فولاد می‌شود. این فرآیند شامل چندین مرحله است که در نهایت منجر به تولید فولاد می‌شود.
- ذوب آهن: مرحله ذوب آهن یکی از مراحل حیاتی در تولید فولاد است. در این مرحله، آهن خام که از کوره بلند خارج شده است، وارد کوره‌های پاتیل یا قوس الکتریکی می‌شود. با استفاده از قوس الکتریکی، آهن ذوب می‌شود و سپس اکسیژن و کربن اضافه آن را می‌سوزانند و خارج می‌کنند. در نتیجه، آهن ذوب شده به شمش فولاد تبدیل می‌شود. در روش‌های جدید تولید فولاد، برای خارج کردن اکسیژن از آهن، به جای هم زدن و حرارت دادن، از گازها و افزودنی‌های مختلف استفاده می‌شود.
- تصفیه آهن: آهن ذوب شده که دارای ناخالصی‌هایی، مانند نیتروژن، سیلیکون، فسفر، گوگرد و کربن اضافی است، تصفیه می‌شود. برای این منظور، کوره در اکسیژن منفجر می‌شود و آهک (اکسید کلسیم) و فلوریت (فلورید کلسیم) به آن اضافه می‌شوند. این فرآیند باعث می‌شود که ناخالصی‌ها از آهن حذف شوند و آهن تصفیه شده آماده مرحله آلیاژسازی شود.
- آلیاژسازی: مرحله آلیاژسازی، یکی از مراحل مهم در تولید فولاد است. در این مرحله، عناصر مختلفی به آهن ذوب شده اضافه می‌شوند تا خواص مورد نیاز در فولاد را ایجاد کنند. این عناصر می‌توانند شامل کربن و فلزات مختلفی مانند کروم، نیکل، تیتانیوم، منگنز و وانادیم باشند. با تغییر درصدهای این عناصر، می‌توان خواص مختلفی را در فولاد ایجاد کرد. برای مثال، افزودن کروم به فولاد می‌تواند آن را ضد زنگ کند. همچنین، افزودن منگنز می‌تواند سختی و مقاومت فولاد را افزایش دهد.
بیشتر بخوانید: انواع فروآلیاژها: کاربردها و ویژگی‌ها
این فرآیند در نهایت منجر به تولید فولاد می‌شود که یکی از مهمترین فلزات در صنعت است.
مرحله 4: نورد فولاد طی زنجیره تولید فولاد
نورد، یکی از مراحل حیاتی در فرآیند تولید فولاد است. مراحل تغییر شکل دادن فولاد را نورد می‌گوید. این تغییر شکل می‌تواند به صورت نورد گرم یا نورد سرد انجام شود.
در نورد گرم، فلز مورد نظر بین دو غلتک قرار می‌گیرد. ریلی که فلز روی آن قرار می‌گیرد، با سرعت کمتری نسبت به سرعت غلتک حرکت می‌کند. این تفاوت در سرعت باعث ایجاد اصطکاک می‌شود که در نتیجه آن، گرما تولید می‌شود. این گرما باعث می‌شود فلز کمی انعطاف پذیر شود و بتوان ضخامت آن را کاهش داد. در نتیجه، طول فلز افزایش می‌یابد و به سمت جلو حرکت می‌کند.
در نورد سرد، فلزات در دمای اتاق نورد می‌شوند. این روش برای فلزاتی استفاده می‌شود که در دمای پایین قابلیت شکل‌دهی دارند. نورد سرد می‌تواند باعث افزایش دقت ابعادی و بهبود سطح فلز شودهدف از انجام نورد، شکل‌دهی به فلزات مصرفی ساختمانی است تا محصولی با کیفیت بالا در دسترس مصرف‌کننده قرار گیرد. این فلزات می‌توانند شامل نبشی، تیرآهن، میلگرد و غیره باشند. این فرآیند باعث می‌شود که محصولات با کیفیت بالا و استاندارد، به بازار عرضه شوند.
خلاصه
در ایران، به دلیل دسترسی به منابع غنی سنگ آهن و وجود کارخانه‌های تولید فولاد، این زنجیره تقریباً کامل است و به صورت مستقل از سایر کشورها قادر به تولید فولاد است.
صنعت فولادسازی در ایران یکی از بخش‌های مهم و پیشرفته صنعتی کشور است که ایران را به یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان فولاد خام در جهان تبدیل کرده است.
در حال حاضر، پروژه‌های فولادسازی به ارزش تقریبی ۱۴ میلیارد دلار در ایران در حال اجرا هستند، که شامل هشت طرح فولادی در هشت استان مختلف کشور است. انتظار می‌رود که در سال‌های آینده، تولید فولاد در ایران به طور مداوم افزایش یابد و تا سال ۲۰۲۵ به بیش از ۵۰ میلیون تن در سال برسد.
فولاد به عنوان یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در صنایع مختلف، نقش مهمی در رشد و توسعه اقتصادی کشور دارد. توسعه صنعت فولادسازی در ایران می‌تواند به تقویت بیشتر این نقش کمک کند.
برای استعلام قیمت فروآلیاژها و دریافت خدمات مشاوره ای با کارشناسان پارس مواد نقش جهان در تماس باشید.
بدون دیدگاه