زنجیره فولاد چیست؟

زنجیره فولاد چیست؟
1/5 - (1 امتیاز)

از دیرباز صنایع مرتبط با آهن و فلزکاری مورد توجه بوده و جزو صنایع مادر محسوب می­‌شدند. انسان­ها از گذشته دور دریافتند که می­‌توانند از فلزی به نام آهن استفاده کنند و این چنین بود که عصر آهن و به دنبال آن پیشرفت تمدن‌­ها آغاز شد. اما امروزه آلیاژی از آهن به نام فولاد، ساخته می­‌شود که بیشترین استفاده را در صنعت دارد. فولاد دومین کالایی است که بصورت عمده در جهان تولید می­‌شود و سالانه حدود میلیونها تن فولاد در جهان مورد استفاده قرار می­‌گیرد. این مطلب به خوبی نشان می­‌دهد که تولید و ساخت این ماده صنعتی تا چه حد برای رشد صنعت کشورها مهم است. در این میان کشور ما ایران به جهت برخورداری از معادن سنگ آهن، حرفی برای گفتن در این صنعت دارد. در این مقاله از رستاک صنعت سعی داریم در مورد ماده مهم و صنعتی فولاد، زنجیره تولید و کاربردهای آن صحبت کنیم. با ما همراه باشید تا بیشتر درباره زنجیره فولاد بخوانید.

فولاد چیست؟

فولاد یا پولاد، آلیاژی از آهن است که حاوی کربن و مقدار کمی سیلیکون، فسفر، گوگرد و اکسیژن می­‌باشد. مقدار مشخصی از کربن در این محصول سبب شده‌­است تا فولاد از آهن سخت­‌تر باشد اما به شکنندگی چدن نیز نباشد. در واقع، می­توان ترکیبات این آلیاژ را برای رسیدن به خواص مختلف تغییر داد و برای موارد مختلف استفاده نمود.

فولاد، آلیاژی ارزان، همه کاره و قابل بازیافت است. به دلیل استحکام و کشش نهایی زیاد و قیمت مناسب، از آن در صنایع مختلفی نظیر ساختمان­‌سازی، ساخت ابزارها، خودروسازی، تجهیزات، ابزارآلات سازه­های زیرساختی و… بصورت عمده استفاده می­‌شود. در حقیقت می­‌توان در ساخت کوچک‌ترین ابزار تا پل­های عظیم صنعتی ردپایی از فولاد را یافت.

برای ایجاد زنجیره فولاد به افراد زیادی احتیاج است که ضریب اشتغال­‌زایی بالایی را برای این صنعت ایجاد می­‌نماید. از طرفی این ماده حیاتی زیربنای توسعه سایر صنایع را فراهم کرده و باعث اشتغال­‌زایی در این صنایع نیز می­‌شود.

تمامی این موارد دست به دست هم داده­‌اند تا کشورها و دولت­‌ها توجه ویژه­ای به زنجیره تولید فولاد داشته و شکوفایی اقتصاد کشور را در گرو این زنجیره بدانند.

زنجیره فولاد چیست؟

به چرخه تولید تا مصرف فولاد اصطلاحا زنجیره فولاد می­‌گویند. به طور کلی، استخراج سنگ آهن از معادن و سپس تبدیل آن به کنسانتره و ورود آن به بخش فولادسازی و در نهایت ورود به بخش نورد، شامل زنجیره فولاد می­‌شود. طی کردن این راه به راحتی بیان آن نیست. هر بخش فرآیندی خاص را در برمی­‌گیرد که در ادامه به توضیح و تفسیر هر کدام می­‌پردازیم.

مراحل-زنجیر-فولاد

قدم اول، استخراج سنگ آهن

زیربنای زنجیره فولاد، استخراج و فرآوری آهن است. آهن چهارمین عنصر فراوان روی زمین است. برای تولید فولاد نیز از این فلز به عنوان ماده اصلی استفاده می­‌شود. سنگ آهن استخراج شده از معادن به صورت مستقیم قابل استفاده نیست. بلکه باید طی چندین مرحله فرآوری شده و به کنسانتره سنگ آهن و سنگ آهن دانه­‌بندی شده تبدیل شود. با توجه به پارامترهایی مانند عیار سنگ آهن و میزان عناصر متفرقه در کانسار استخراج شده، روش فرآوری تعیین می­‌شود.

فرآوری:

برای تولید سنگ آهن دانه­‌بندی شده مرحله‌­ای به نام سرندکردن یا دانه‌­بندی را باید طی کرد. در این مرحله سنگ آهن پس از خرد شدن توسط دستگاه سنگ شکن، به سایزهای مختلف تقسیم­‌بندی می­‌شود. در این روش عمدتا از روش مغناطیسی برای جدایش استفاده می­‌شود. این کار از تحمیل اضافه بار به دستگاه سنگ شکن جلوگیری کرده و کارایی آن را افزایش می­‌دهد. تغذیه سنگ شکن به صورت ثابت و مداوم توسط حرکت پشته صورت می­‌گیرد. این کار باعث می­‌شود تا فرآوری یکسان در کل روند تضمین شود. لازم به ذکر است که در این روش به علت پایین بودن عیار سنگ معدن، عملیات با روش کوره بلند اجرا می­‌شود و سیستم احیا مستقیم قابل استفاده نیست.

روش دوم فرآوری سنگ معدن، کنسانتره آهن نام دارد. این روش به علت ایجاد عیارسازی بالا، بیشتر مورد استفاده قرار می­‌گیرد. در این روش شاهد مدل پیچیده‌­تری از فرآوری هستیم که شامل خردایش، آسیاب، عیارسازی و آب­گیری است. سنگ آهن در این روش برای رسیدن به ابعاد دلخواه وارد آسیاب می‌­شود. در این مرحله مواد برای مدت خاصی در داخل آسیاب نگهداری شده و خردایش به روش تر ادامه پیدا می­‌کند. برای خردایش به روش تر از هیدورسیلکون برای کنترل ابعاد دانه­‌بندی استفاده می­‌شود. پس از طی این مراحل ماده حاصله که به ابعاد بسیار ریز درآمده، وارد مرحله جدایش و پرعیارسازی خواهد شد. در مرحله جداسازی، ماده­ای معدنی وارد جداکننده­‌های مغناطیسی شده و کانی­‌های آهن­‌دار را از باطله جدا می­‌کند. این عملیات توسط یک ظرف استوانه­‌ای شکل مغناطیسی انجام شده که مواد مغناطیسی را جمع کرده و غلظت آهن را افزایش می‌­دهد. در صورتیکه که کانسار حاوی عناصری مانند گوگرد یا فسفر باشد، این مواد به روش فلوتاسیون از کنسانتره جدا می­‌شوند. به این فرآیند در زنجیره فولاد، گندله­‌سازی گفته می­‌شود.

گندله چیست؟

بهتر است پیش از آن‌که مراحل بعدی زنجیره فولاد را بررسی نماییم، با مفهوم گندله نیز آشنا شوید. گندله سنگ آهن یکی از مهم­ترین مواد اولیه ورودی به صنایع فولاد است. گندله آهن به معنای گلوله­‌های ساخته شده از نرمه سنگ آهن و سایر مواد افزودنی است که در ابتدا خام بوده و سپس پخته می­‌شوند. شاید برایتان سوال پیش بیاید که چرا باید از گندله استفاده کرد؟ چرا نمی‌­توان به صورت مستقیم کنسانتره را مورد استقاده قرار داد؟ کنسانتره به صورت دانه­‌های ریز تولید شده و همین امر باعث ایجاد اختلال در عملکرد کوره بلند و فرآیند احیای مسقیم می‌شود. در نتیجه ابتدا باید نرمه­‌های آهن  به گندله تبدیل شده و سپس در صنایع مورد استفاده قرار بگیرند. در حقیقت، گندله­‌سازی همانند یک حلقه­‌ی واسط میان معادن سنگ آهن و کارخانجات تولید فولاد است.

گندله

برای تولید گندله باید مواد اولیه با نسبت­‌های مشخص به همراه افزودنی­‌هایی نظیر بنتونیت، آهک، هیدروکسید، کلسیم، دولومیت، شیرآهک و… درون دستگاه گندله سازی ریخته شوند. برای تولید این محصول می­‌توان به دو صورت مخروط و دیسک گندله سازی اشاره کرد. در ابتدا تنها روش مخروط برای گندله سازی مورد استفاده قرار می­‌گرفت­ اما با پیشرفت تکنولوژی روش دیسک جایگزین آن شد.

در مکانیزم روش مخروطی، از یک دیگ مخروطی استفاده شده و آن را می­‌چرخانند. در این روش ابتدا هسته گندله تشکیل شده و با اضافه شدن آب، مواد دیگر به هسته می­‌چسبند.

پس از پایان چرخش نیز گندله­‌هایی با سایز متفاوت ایجاد شده و روانه مرحله پخت می­‌شوند.

در روش دیسک نیز مواد خام درون یک سطح دیسک دوار پخش شده و چرخش آغاز می‌­شود. در این روش گندله­‌هایی یکسان با خواص مکانیکی متفاوت تولید می­‌شود. در هر دو روش ساخت، گندله­‌هایی فاقد استحکام ایجاد می­‌شوند که ابتدا باید مراحل پیش گرمی را گذرانده و سپس به تریج سرد شوند.

آهن اسفنجی چیست؟

آهن اسفنجی نیز یکی از محصولات پرکاربرد در زنجیره فولاد است که در طی یک فرآیند احیای مستقیم از گندله سنگ آهن به دست می­آید. در این روش گندله سنگ آهن احیا گردیده و اکسیژن آن بدون ذوب حذف می­‌شود. شکل ظاهری این محصول نیز به صورت کره­ای متخلخل و اسفنجی بوده که به همین دلیل نیز آهن اسفنجی نام گرفته‌­است. امروزه که آهن پرمصرف­‌ترین فلز جهان لقب گرفته است، آهن اسفنجی به عنوان جایگزین آهن قراضه مورد استفاده قرار می­‌گیرد. از مزایای استفاده این محصول می­‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • درصد آهن موجود در آهن اسفنجی بسیار بیشتر از قراضه آهن است.
  • به علت ناخالصی­‌های کمتر، استفاده از این محصول راحت­تر و کم هزینه­‌تر است.
  • برای تولید آهن اسفنجی به انرژی و آب مصرفی کمتری احتیاج است.
  • استفاده از آهن اسفنجی محدودیت­‌های زیست محیطی کمتری را به دنبال دارد.
  • این محصول را می­‌توان به صورت آهن کلوخه شده درآورد به آسانی جابه­‌جا نمود.
  • وجود اکسیژن کمتر در فرآیند ساخت این محصول، باعث شده تا مقاومت آن نیز افزایش پیدا نماید.

گندله متخلخل کاربردهای بسیار در صنایع مرتبط با آهن دارد به طوریکه از جمله کاربردهای آن را می­‌توان استفاده در صنایع فولادسازی و چدن نام برد. به علت خلوص بالا و ترکیبات منحصربه فرد آهن اسفنجی، فولاد ساخته شده از آن مستحکم­‌تر و با کیفیت‌­تر است. استحکام بیشتر باعث شده تا این محصول در ساخت اسلحه و ابزارهای آهنی نیز بصورت گسترده مورد استفاده قرار گیرد. همچنین برای افزایش بهره‌­وری و بازده شمش فولادی در کوره­‌های قوس الکتریکی، از آهن اسفنجی استفاده می­‌شود.

فولاد سازی:

پس از طی مراحل یادش شده، کنسانتره خشک شده آماده ورود به مرحله فولادسازی است. در این مرحله مواد باید ابتدا به آهن مذاب و سپس فولاد تبدیل شوند. برای این کار از کوره­‌های بلند و روش­‌های مختلفی کمک گرفته می­شود. فولاد به دست آمده در این مرحله هنوز دارای ناخالصی است و باید وارد مرحله­‌ی خالص سازی شود. در مرحله­‌ی خالص سازی فولاد، کیفیت فولاد توسط عناصر استفاده شده در متالوژری تعیین می­‌شود. در این مرحله عناصر اضافی و گازهای هیدورژن و نیتروژن حذف شده و عناصری مانند نیکل، کروم، منگنز و… جایگزین خواهند شد. در نهایت در پایان این مراحل از زنجیره فولاد، محصولی قابل حمل به نام شمش فولاد به دست می‌­آید.

شمش فولاد چیست؟

شمش فولادی اولین محصول به دست آمده از فرآیند فولاد سازی (پس از استخراج و تولید فولاد خام) است که به صورت جامد قابل جابه‌­جایی است. در واقع پس از آن‌که سنگ آهن به فولاد خام یا آهن اسفنجی تبدیل شد، از کوره‌­های القایی یا کنورتور کمک گرفته می­‌شود تا این مواد را به مذاب تبدیل نمایند. در نهایت، بوسیله ماده مذاب به دست آمده شمش فولاد ساخته می‌شود. شمش­‌های فولادی برای مصرف مختلف صنعتی تولید شده و پس از آن است که وارد مرحله نورد از زنجیره فولاد می­‌شوند.

شمش فولادی

شمش فولاد محصولی به شکل مستطیل و سطح مقطع ذوزنقه است. این محصول به سه نوع بیلت، بلوم و اسلب تقسیم می­‌شود. پس از مراحل جداسازی ناخالصی­‌های سنگ آهن، فولاد به سه روش به شمش فولاد تبدیل می­‌گردد.

  • کوره بلند
  • کوره تونلی
  • احیا مستقیم

شمش ساخته شده توسط هر کدام از این روش‌­ها کیفیت­‌های مختلفی نیز داشته و برای موارد خاصی مورد مصرف قرار می­‌گیرد. اما باید بدانید که برای تولید اغلب مقاطع فولادی مانند لوله، میل‌گرد، ورق و…، از شمش فولاد استفاده می­‌شود. همین امر باعث شده است تا تولید این محصول به یکی از مهم‌­ترین بخش‌­های زنجیره فولاد تبدیل شود.

نورد:

آخرین مرحله از زنجیره فولاد، فرآیند نورد است. فولاد قبل از این مرحله هنوز خام است و باید با استفاده از روش­ های تغییر شکل مواد دارای قابلیت پلاستیسیته یا موم سان، به فرآوری برسد. در واقع نورد نوعی آهنگری با استفاده از فناوری­ های پیشرفته است. در طی این فرآیند فولاد خام به محصول نهایی و مورد استفاده نظیر تیرآهن، میلگرد، ورق فولادی و… تبدیل می­‌شود

در آخر اینکه

در این مقاله سعی کردیم به اهمیت و ضرورت تولید فولاد در کشور و رشد صنایع مرتبط اشاره نماییم. همچنین فرآیند تولید این فلز حیاتی را توضیح و تفسیر نمودیم. برای تولید فولاد با کیفیت به تجهیزات و دانش پیشرفته ای نیاز است. شما برای تهیه مواد اولیه ذوب فولاد با بهترین کیفیت می‌توانید با شماره‌های درج شده درسایت با شرکت تماس حاصل نمایید.

ارسال نظر

*
*
*