از فولاد به عنوان شاخص توسعه استفاده میشود مانند سطح درآمد، درجه تخصصی شدن اقتصاد کشور، رشد بخش های صنعتی کشور و نیاز به ساختمان های مسکونی و غیره میباشد. در این مقاله قصد داریم به شرح و بررسی فرآیند تولید آهن آلات بپردازیم بنابراین تا پایان این مقاله با مجموعه ی ما همراه باشید.

فرآیند تولید آهن آلات

در کشورهای مختلف جهان دو روش برای تولید آهن آلات وجود دارد:

• کوره بلند (کنورتور)
• احیا مستقیم یا کوره الکتریکی

برای تولید آهن آلات به شرایط خاص هرکشور همچنین به نوع مواد اولیه و انرژی قابل دسترس بستگی دارد.

کشوری که منابع آن ذغال سنگ مرغوب میباشد روش کوره بلند مقرون به صرفه میباشد و در کشوری که منابع سرشار آن گاز طبیعی میباشد روش احیا مستقیم آن مقرون به صرفه میباشد.

برای تولید آهن آلات در کارخانه ذوب آهن اصفهان از روش کوره بلند استفاده میشود و در مجتمع های فولاد مبارکه و اهواز برای تولید آهن آلات از روش احیا مستقیم استفاده میشود.

تولید آهن آلات با استفاده از روش کوره بلند

با استفاده از روش سنتی تولید آهن آلات سابقه ی طولانی دارد.

در سال ۱۶۰۰ میلادی در انگلستان اولین کوره تولید شد و از سال ۱۸۰۰ میلادی استفاده تجارتی با روش گرم کردن هوای ورودی آغاز میشود.

برای تولید فولاد پس از استخراج سنگ آهن از معدن به روش کوره بلند که همان روش سنتی میباشد خرد و به اندازه موردنظر الک میشود و به انبار سنگ آهن انتقال داده میشود.

سنگ آهن پس از خرد شدن به همراه مقداری پودر کک ابتدا به قسمت آلگومداسیون منتقل و از آنجا وارد کوره بلند میشود.

برای شارژ کوره بلند به صورت لایه هایی از سنگ آهن ، کک و سنگ آهک انجام میشود سپس به وسیله ی لوله های دمش هوای داغ به داخل کوره دمیده میشود.

بنابراین هنگام سرازیر شدن کوره سنگ آهن احیا شده به علت گرمای زیاد ذوب شده و در قسمت تحتانی کوره جمع میگردد.

آهن خام مذاب پس از مدت زمانی معین از کوره تخلیه شده سپس به همراه آهن قراضه به کنورتور انتقال داده میشود.

آهن خام مذاب در داخل کنورتور درجه حرارت و ترکیبات لازم را بر اثر دمیدن اکسیژن به دست می آورد.

سپس فولاد تولید شده در قالب ریخته شده و به صورت شمش، بیلت و یا بلوم به کارخانه نورد منتقل میشود تا در نتیجه محصول نهایی ساخته شود.

تولید آهن آلات با روش احیا مستقیم

سنگ آهن در این روش در کنار زغال احیا داده میشود و به صورت آهن اسفنجی در می آید.

در گذشته آهن اسفنجی به دست آمده را به وسیله چکش کاری فرم میدادند تا به آهن آلات تبدیل شوند.

اولین مرحله ی تولید آهن آلات از سنگ آهن بوده و با استفاده از تکنولوژی از روش احیا مستقیم در مقیاس وسیع و در حقیقت از تکنولوژی پیشرفته امروزی و با توجه به این روش قدیمی نشات میگیرد.

در سال ۱۸۶۹ میلادی برای اولین بار از کوره احیا مستقیم استفاده میشد همچنین در سال ۱۹۵۲ از کوره احیا مستقیم استفاده تجارتی با استفاده از گاز طبیعی انجام میشد.

استفاده از روش احیا مستقیم سنگ معدن تغلیظ شده از ابتدا به گندله تبدیل کرده سپس بعد از جدا کردن گندله های ریز بقیه گندله ها به واحد احیا مستقیم منتقل میشود.

حالت جامد گندله بدون اینکه تغییر کند احیا میکنند به عبارت دیگر اکسیژن اکسیدهای آهن را از آن جدا میکنند.

در آنجا بدون آنکه حالت جامد گندله تغییر کند آن را احیا نموده به عبارت دیگر اکسیژن اکسیدهای آهن را از آن جدا می نمایند.

آهن اسفنجی تولید شده از احیا مستقیم با درصدی از آهن قراضه جهت ذوب وارد کوره های قوس الکتریکی میشود.

در حقیقت ناخالصی موجود در آهن اسفنجی در این مرحله تغلیظ شده و همراه با مقدار کمی اکسید آهن به صورت سرباره از فولاد مذاب جدا میشود.

فولادی که از طریق کوره های بلند به وجود می آید را میتوان با روش ریخته گری به ظاهری مناسب برای ارسال به کارخانه ی نورد تبدیل کرد.

معرفی خواص و کاربردهای فولاد در صنایع مختلف

آهن که با نماد شیمیایی Fe نمایش داده می شود از جمله عناصری است که به وفور در طبیعت یافت می شود و به تنهایی در صنعت هیچ کاربردی ندارد به همین خاطر از ترکیب با آلیاژهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. فولاد از مهمترین و کاربردی ترین آلیاژهای به کار رفته در آهن می باشد که امروزه عمده ترین استفاده آن در ساختمان سازی، خودرو سازی، پتروشیمی، پزشکی و … می باشد. فولاد خام به دو روش احیای مستقیم و استفاده از کوره های بلند تولید می شود که استفاده از کوره های بلند مشکلات زیست محیطی بیشتری نسبت به روش احیای مستقیم دارند. ذوب آهن اصفهان از روش کوره بلند برای تولید فولاد خام بهره می گیرد.

ایران از کشورهای پیشرو در زمینه فولاد می باشد که سالانه مقدار زیادی محصولات فولادی تولید می کند. با توجه به آمارهای اعلام شده در سال گذشته تولید فولاد افزایش قابل توجهی داشته است. از بزرگترین مجتمع های تولید کننده فولاد در ایران می توان به فولاد مبارکه اصفهان، مجتمع فولاد خوزستان، ذوب آهن اصفهان، مجتمع فولاد خراسان، مجتمع فولاد آذربایجان و …. اشاره کرد. همچنین ایران صادر کننده انواع محصولات فولادی به کشورهای همسایه از قبیل عراق، امارات متحده عربی، افغانستان، پاکستان و … می باشد.

فولاد با توجه به میزان کربن به کار رفته در آن به سه دسته:

فولاد با کربن کم

فولاد با کربن متوسط

فولاد با کربن زیاد

تقسیم بندی می شود که با توجه به دسته بندی موردنظر در صنایع مختلف به کار برده می شوند. فولاد با کربن کم با توجه به میزان مقدار کم کربنی که در آن وجود دارد گزینه بسیار مناسبی برای جوشکاری و استفاده در صنعت خودرو سازی می باشد. همچنین فولاد با کربن بالا از مقاومت بسیار بالایی برخوردار است.

فناوری شکل دهی فولاد و محصولات آن

محصولات حاصل از فولاد به دو گروه طولی و تخت تقسیم می شوند. محصولات طولی شامل میلگرد، تیر آهن، لوله، پروفیل، نبشی، ناودانی و … می باشد. همچنین انواع ورق و تسمه از محصولات تخت آن هستند.

علاوه بر موارد ذکر شده چهار محصول فولادی نیمه ساخته از قبیل شمش (Ingot)،  بیلت (Billet)، بلوم (Bloom) و اسلب (Slab) وجود دارند که برای تبدل شدن به محصول نهایی باید مراحل دیگری را نیز طی کنند.

انعطاف پذیری، دوام و استحکام کششی بالا و … از مهمترین ویژگی های فولاد هستند. برای تغییر شکل دادن فلزات از نورد استفاده می شود که به دو روش نورد سرد در دمای کم و نورد گرم با دمای بالاتر از تبلور فلزات انجام می شود. در نورد گرم باید دما به صورت یکنواخت باشد تا محصول خروجی نیز به صورت یکنواخت خارج شود.

در گذشته بیشتر از روش آهنگری برای حالت دادن فلزات استفاده می شد. اما امروزه با توجه به گسترش فناوری و حجم کمیت تولیدات بیشتر از نورد نسبت به آهنگری استفاده می شود.

ذوب و شکل دهی فولاد از پر مصرف ترین بخش های انرژی در هرکشور است. به همین منظور قیمت های جهانی انرژی مانند نفت و گاز از فاکتورهای مهم پیش بینی قیمت فولاد می باشد.

فولاد زنگ نزن

در واقع فولاد زنگ نزن یا استنلس استیل، همان فولاد ساده می باشد که حاوی مقداری کروم است که آن را در مقابل خوردگی می دهد. علاوه بر کروم مواد افزودنی رایج دیگری نیز در فولاد ضد زنگ استفاده می شوند که عبارتند از: نیکل، کربن، منگنز، مولیبدن، نیتروژن، گوگرد، فلز مس، سیلیکون

فولاد زنگ نزن در صنایع مختلفی کاربرد دارد که می توان به مصارف:

خانگی:

سینک ظرفشویی، قابلمه و وسایل آشپزی، مبلمان منزل و …

مصارف شهری:

کیوسک تلفن، آسانسور، پله برقی، نمای ساختمان و …

مصارف صنعتی

خودرو سازی، مواد غذایی، دارویی، پتروشیمی، کشاورزی و … مورد استفاده قرار می گیرد.