همه چیز در مورد کارخانه های فولادسازی

مختصر در مورد کارخانه های فولادسازی

کارخانه فولاد سازی نقش بسیار مهمی در صنعت ایفا می کند. برخی از کارخانه ها صفر تا صد تولید فولاد را خودشان انجام می دهند و برخی دیگر تنها در یک قسمت فعالیت دارند. برای مثال یک شرکت فولادسازی، فولاد را از سنگ آهن جدا می کند و یک کارخانه فولادسازی دیگر آن را به ورق، شمش و دیگر فراورده های فولادی تبدیل می کند(تمام مراحل در یک شرکت فولادسازی طی نمی شود).

تاریخچه کارخانه فولادسازی

از زمان پیدایش فرایند بسمر، کارخانه های فولاد سازی بر اساس فرایند های پولادژ و کوره ذوب، جایگزین آهنگری ها شدند؛ اما امروزه شاهد تولید فولاد به روش های مختلفی هستیم. در اواخر قرن 19 میلادی، کارخانه فولاد سازی “باوو این فورنس” انگلستان قطب تولید فولاد در جهان بود. امروزه شرکت “پوسکو” گوانگ یانگ کره جنوبی قطب تولید فولاد در جهان است.

شرکت پوسکو کره جنوبی، قطب فولاد جهان

کارخانه فولادسازی برای کامل شدن چرخه تولید، باید چه مراحلی را طی کند؟

1. جداسازی آهن خالص از سنگ آهن
2. تبدیل آهن خالص به فولاد
3. ریخته گری
4. تبدیل شمش های فولادی به ورق های نازک تر(نورد فولاد)
5. شکل دهی پایانی

مواد خام استخراج شده از معادن(سنگ آهن، سنگ آهک و زغال سنگ یا کُک)، درون کوره بلند قرار می گیرند. پس از طی شدن مدت زمان معلوم، مواد موجود به آهن مایع(مذاب آهن) تبدیل می شوند. این مواد از طریق مجرا های مشخصی جاری می شوند تا درون قالب های بزرگ ریخته شوند. اگرچه فرایند بسمر پیشرفت مهمی در زمینه تولید فولاد محسوب می شود؛ اما امروزه از روش های پیشرفته تری(اکسیژن قلیایی، کوره قوس الکتریکی و…) در زمینه تولید فولاد استفاده می شود. در فرایند ریخته گری روش های مختلفی برای جداسازی ناخالصی ها وجود دارد. برای مثال با افزودن آلومینیوم به مذاب، مواد ناخالص به قسمت سطحی مذاب منتقل می شوند. این امر باعث می شود تا جداسازی به راحتی صورت بگیرد.

گرم و سرد کردن کوره های بلند بسیار هزینه بر است(انرژی و فشار ساختاری زیادی برای گرم کردن و سرد کردن کوره بلند مصرف می شود). به همین دلیل کوره ها با طی سالیان، به صورت مداوم مشغول به ذوب مواد هستند و خاموش نمی شوند. در زمان هایی که تقاضا برای فولاد کم است نیز کوره ها خاموش نمی شوند و تنها با روش های مخصوص، تولید فولاد را کنترل و تنظیم می کنند. کارخانه فولادسازی تنها زمانی صرفه اقتصادی دارد که ظرفیت آن به 2 میلیون تن برسد. مفتول های فولادی، صفحات سنگین، ریل های راه آهن، محصولات فولادی، لوله های فلزی و.. از جمله محصولات یک کارخانه فولاد سازی می باشند.

این صنعت، همانند دیگر صنایع آلودگی های بسیاری برای محیط زیست ایجاد می کند. اکثر این آلودگی ها به خاطر تولید کُک می باشد. کُک یک محصول واسطه برای احیاء سنگ آهن در کوره بلند می باشد که وجود آن ضروری است.

در کارخانه های فولادسازی چه تجهیزاتی مورد استفاده قرار می گیرند؟

قالب های اکسیژن، پاتیل ریخته گری، پاتیل فولاد، دستگیره واژگون کننده پاتیل، جرثقیل ها و… از جمله قطعاتی هستند که در یک کارخانه فولادسازی مورد استفاده قرار می گیرند. اگر فولاد به همراه مواد بازیافتی گداخته بوجود بیاید، از بین بردن گوگرد و کربن آن به کمک کوره قوس الکتریکی انجام می شود. برخی از آلیاژ ها با انجماد از طریق ریخته گری پیوسته، ناسازگار هستند.

چه موادی به عنوان ورودی در اختیار کارخانه های تولید فولاد قرار می گیرند؟

آهن، اکسیژن(اگر کارخانه به روش اکسیژن قلیایی کار کند)، قراضه، آهک، مواد آلیاژی(آلیاژ های آهنی) و مواد نسوز از جمله موادی هستند که به عنوان ورودی در اختیار کارخانه فولاد سازی قرار می گیرد.

مرحله تبدیل

وظیفه اساسی و مهم مرحله تبدیل، از بین بردن کربن موجود در گداخته است تا آهن مایع تولید شود. علاوه بر این پروسه، چرخه دیگری در راکتور ها انجام می شود که در زیر به بررسی آنها می پردازیم.

1. سوختن سیلیسیم: اولین سوختن مرحله تبدیل محسوب می شود. بوجود آمدن آرایش زرد رنگ در گداخته از ویژگی های این واکنش است. کامل شدن این واکنش 5 دقیقه به طول می انجامد.
2. سوختن کربن: این واکنش بعد از سوختن سیلیسیم انجام می شود و زمان تقریبی کامل شدن آن 20 دقیقه است.
3. حذف فسفر از سنگ معدن: مانند گوگرد و دیگر مواد شکننده موجود، واکنش آهک درون کنورتر انجام می شود. فراورده این واکنش فسفر پنتا اکسید است که باعث جداسازی و حذف فسفر از مایع مذاب می شود. این واکنش در انتهای مرحله دمیدن رخ می دهد و همزمان با سوختن منگنز اتفاق می افتد. لازم به ذکر است که این واکنش برای خالص سازی آهن مذاب لازم و ضروری است. این واکنش باعث جدایی فسفر معدنی می شود که همین موضوع از اهمیت واکنش می کاهد.

مبدل اکسیژن

دو واکنش ابتدایی با آزاد شدن گرمای شدید همراه هستند(بسیار گرماده اند). سپس مقدار زیادی ازت به مذاب دمیده می شود تا دمای فولاد کم شود. مبدل های اکسیژن خالص به دلیل جلوگیری از ورود ازت به هوا، پیشرفته تر شدند. همچنین استفاده از آهن قراضه در کارخانه فولاد سازی باعث می شود تا دمای احتراق ناشی از دو واکنش اول کم شود. ایده استفاده از آهن قراضه گسترش یافت تا امروزه شاهد کوره های بازتابشی باشیم.

کوره قوس الکتریکی

اولین بار کوره قوس الکتریکی در سال 1960 توسط شرکت “نیوکور” به عنوان یک الگوریتم فناوری تجاری بنا نهاده شد.کوره قوس الکتریکی از دیواره هایی از جنس آجر نسوز تشکیل شده است. وجود الکترود های حامل جریان نیز انرژی لازم برای ذوب شدن مواد درون کوره را فراهم می آورند.

مزایا و معایب تولید فولاد به روش قوس الکتریکی را می دانید؟

فواید کوره قوس الکتریکی

• مواد خام از جمله قراضه ها توسط آهنربا بازیابی و احیاء می شوند.
• هزینه این روش نسبت به کوره بلند بسیار کمتر است.
• این نوع کوره بسیار منعطف تر و قدرتمند تر است.

معایب کوره قوس الکتریکی

• کنترل کیفیت قراضه ها به سختی انجام می شود.
• قیمت قراضه متغیر است.
• هزینه قراضه به شرایط محیطی و سطح پیشرفته بودن تجهیزات کارخانه فولاد سازی بستگی دارد و یافتن آن تا حدودی مشکل است.

بیشتر بخوانید: بزرگترین کارخانه های تولید فولاد