ديرگدازها در صنايع فولادسازي
1- مقدمه
كليه صنايع و كارخانجاتي كه داراي راكتورهاي گرمائي بوده و به طرق مختلف در مرحله ايي از فرآيند توليد در تماس مواد با درجه حرارت بالا مي باشند لازم است كه ديواره كوره ها ، مخازن ، بونكرها ، لوله ها ، راهگاهها و ظروف حمل و نقل كه حاوي مواد داغ و گداخته مي باشند با مواد ديرگداز پوشانده شوند ديرگدازها يا مواد نسوز به اكسيد هاي فلزي و شبه فلزي گفته مي شود كه داراي نقطه ذوب بالابوده و به صورت آجر ، ملات ، پودر و قطعات شكل داده شده مصرف مي شوند اين مواد بستگي به اجزاء تشكيل دهنده داراي خصوصيات فيزيكي و شيميائي و كاربردهاي متفاوتي مي باشند بطور ميانگين 70 درصد مواد ديرگداز در جهان در صنايع فولادسازي 7 درصد در صنايع سيمان و آهك ، 7 درصد در صنايع سراميك ، 40 درصد در صنايع شيشه سازي ، 3 درصد در صنايع غير آهني و 9 درصد به طور متفرقه مصرف مي شود و به اين دليل است كه مواد ديرگداز در صنايع فوق از اهميت ويژه اي برخورد دار است و بدون آن ادامه روند در اين صنايع غير ممكن مي باشد .
2- تقسيم بندي مواد ديرگداز :
مواد دير گداز از جنبه هاي مختلف دسته بندي مي گردند چنانچه براساس تركيب شيميائي باشد به مواد اسيدي ، خنثي و بازي تقسيم مي شوند و از نظر روش توليد به مواد ديرگداز پرس خشك ، اكستروژن ، ريخته گري و از جنبه درجه حرارت به ديرگدازهاي معمولي ( 0C 1770- 1550 ) ديرگدازهاي درجه حرارت بالا ( 2000-1770 ) و ديرگدازهاي خيلي بالا ( بالاي 2000 درجه سانتيگراد ) تقسيم بندي مي گردند .
آنچه متداول تر است تقسيم بندي شيميائي مي باشد .
2-1- مواد ديرگداز اسيدي
متداول ترين مواد ديرگداز اسيدي سيليس ( Sio2 ) مي باشد اين ماده به صورت طبيعي و به اشكال گوناگون و با فراواني مختلف مانند كوارتز در طبيعت يافت مي شود . از جمله مواد دير گداز اسيدي آلومينوسيليكاتها را مي توان نام برد .
2-2- مواد ديرگداز بازي ( قليائي )
دولوميت ( Cao- mgo ) ، منيزيت ( Mgo ) و كرم منيزيت از متداول ترين مواد ديرگداز بازي مي باشند كه كاربرد زيادي خصوصاً در صنايع فولادسازي دارا مي باشند
2-3- مواد ديرگداز خنثي :
مواد ديرگداز خنثي براي جدا نمودن مواد ديرگداز اسيدي و بازي استفاده مي شود كروميت از متداول ترين مواد ديرگداز خنثي مي باشد كه براي مجزا نمودن آستربازي و آستر اسيدي استفاده مي شود .
3- دير گدازهاي مصرفي در فولادسازي
مصرف مواد دير گداز در صنايع فولادسازي بستگي به محل مصرف و شرايط
بهره برداري از لحاظ تركيب شيميائي و شكل ماده متفاوت مي باشند . اين مواد به صورت آجر و مواد بي شكل در آستر كوره ها ، پاتيل ها ، تانديش ها و راهگاههاي تخليه استفاده مي گردند انواع مواد ديرگداز مصرفي در صنايع فولادسازي شامل مواد نسوز عايق ، مواد نسوز دولوميتي ، منيزيتي ، كرم – منيزيت ، مواد بي شكل ، مواد گانينگ
مي باشند .
3-1- مواد ديرگداز عايق :
بطور كلي خاصيت اصلي اين مواد اين است كه قابليت هدايت حرارتي آنها كم
و اين خاصيت ناشي از تخلخل زياد آن مي باشد كه دراين مواد وجود دارد .
اين مواد عمدتاً به خاطر جلوگيري از افت حرارتي كوره ها و پاتيل ها كاربرد دارند .
3-2- مواد ديرگداز آلومينوسيليكاتي
خاك رس تشكيل دهنده اين نوع ديرگداز مي باشد كه مقدار آلومين آن 35 الي 75 درصد متغير است ديرگدازهاي شاموتي با 25 الي 45 درصد آلومين به عنوان مقاوم در مقابل انتقال حرارت كه در برابر شوك حرارتي حساس هستند در سلولهاي كوره هاي كك و ديواره بيروني پاتيل ها استفاده مي شود با افزايش ميزان AL2o3 دراين نوع ديرگدازها نقطه ذوب آن افزايش و كاربرد وسيعي در كوره بلند و فولادسازي
دارا مي باشند .
3-3- نسوزها منيزيتي :
منيزي در طبيعت به صورت كربنات مينزيم و هيدرات منيزيم مي باشد كه از حرارت دادن اين مواد Mgo توليد مي شود .
در حال حاضر اكثر منيزي دنيا از آب دريا بدست مي آيد ديرگدازهاي منيزيتي كاربرد فراواني در كوره هاي فولادسازي ، ميكسرها ، كنورتورهاي سرب ، مس و نيكل دارد . منيزي به عنوان يك ديرگداز بازي داراي نقطه ذوب بالائي مي باشد .
3-4- مواد ديرگداز دولوميتي :
كربنات مختلط منيزيم و كلسيم دراثر تكليس تبديل به اكسيد منيزيم و آهك مي گردد مخلوط اين دو اكسيد خاصيت ديرگدازي و بطور كلي داراي نقطه ذوب بالا مي باشد عيب اين نوع ديرگداز جاذب رطوبت بودن آنها است .
4- توليد و مصرف ديرگدازها در ايران و جهان
صنعت توليد مواد ديرگداز در ايران همزمان با صنعت سيمان ايجاد گرديد و براي اولين بار در سال 1318 كارخانه نسوز امين آباد در تهران با ظرفيت روزانه 5 تن مواد ديرگداز آغاز به كار و با تأسيس كارخانه ذوب آهن اصفهان نخستين كارخانه بزرگ مكانيزه توليد مواد دير گداز در اين كارخانه با توليد اوليه 24 هزار تن آجر شاموتي و 15 هزار تن محصولات قليائي و انواع جرم احداث و در سال 1352 راه اندازي گرديد تاسال 1357 در ايران حدود 60 هزار تن مواد نسوز توليد مي گرديد . پس از انقلاب با توسعه صنعت ديرگداز و احداث كارخانجات جديد ظرفيت توليد مواد ديرگداز درايران افزايش يافت و جمع ظرفيت اسمي تاپايان سال 1383 مقدار 330000 تن بوده است . درسال 82 251000 تن مواد ديرگداز در ايران توليد شده و پيش بيني مي شود كه طي سال 83 به مقدار 295000 تن افزايش يابد. ايران با در اختيار داشتن سهمي بيش از يك درصد توليد جهاني مواد ديرگداز ، رتبه اول را در ميان كشورهاي خاورميانه به خود اختصاص داده است و پس از ايران مصر و عربستان در رتبه هاي بعدي منطقه مي باشند مصرف مواد ديرگداز درجهان داراي يك روند نزولي مي باشد كه اين كاهش مصرف در كشورهاي صنعتي سرعت كمتري نسبت به كشورهاي در حال توسعه دارد . عوامل مؤثر بركاهش مصرف مواد نسوز را بشرح زير مي توان نام برد .
- استفاده هر چه بيشتر از فنون تعميرات موضعي در جداره كوره و پاتيل ها مانند روشهاي تعمير با كاربرد جرمهاي پاشيدني
- كاربرد هر چه بيشتر مواد اوليه بازيابي شده از مواد ديرگداز مستعمل براي توليد محصولات جديد .
- تغيير طراحي دستگاهها و راكتورها و تغييرات در تكنولوژي و فرآيندهاي فولادسازي براي كاهش هزينه ها
- جايگزيني محصولات ديرگداز سنتي با محصولات پر كيفيت مانند كامپوزيتها و سراميكهاي غير اكسيدي
- استفاده روز افزون از مواد نسوز بي شكل به جاي محصولات شكل داده
مانند آجرها
- توليد روز افزون محصولات تخصصي براي مصارف خاص و جايگزيني محصولات عمومي
مصرف مواد ديرگداز در صنايع فولادسازي در كشورها و كارخانجات مختلف بستگي به فرآيند توليد فولاد متفاوت مي باشد و بطور ميانگين در سالهاي اخير براي توليد يك تن فولاد حدود 15 كيلوگرم نسوز مصرف مي شود كه اين مقدار در كشورهاي در حال توسعه مانند هند 11 كيلوگرم در آمريكا حدود 8 كيلوگرم مي باشد در كشورهاي روسيه و چين كه از فرآيندهاي سنتي در توليد فولاد استفاده مي گردد اين مقدار بالاتر است در كارخانجات فولادسازي ايران نيز مصرف مواد دير گداز با ميانگين جهاني فاصله چنداني ندارد به عنوان نمونه مصرف مواد ديرگداز در مجتمع فولاد مباركه از 71/20 كيلوگرم در سال 1380 به 67/15 كيلوگرم در سال 1382 كاهش يافته است سهم واردات درمصرف مواد ديرگداز در ايران طي سال 1381 مقدار 5/5 درصد ، شركت فرآورده هاي نسوز آذر 38 درصد ، نسوز ايران 7/18 درصد ، نسوز پارس 12 درصد ، نسوز تبريز
1/8 درصد ، ديرگداز ايران 7/6 درصد و ساير توليد كنندگان 11 درصد بوده اند .
براساس اطلاعات موجود 65 درصد مواد ديرگداز در ايران در صنايع فولادسازي
8 درصد در صنايع سيمان ، 7 درصد در صنايع پتروشيمي ، 6 درصد در صنايع
غير آهني ، 5 درصد در صنايع سراميك و 10 درصد در ساير صنايع مصرف مي شوند با احتساب ميانگين جهاني در مصرف ديرگداز در برنامه توليد 20 ميليون تن فولاد نياز به 300 هزار تن مواد ديرگداز مي باشد و اگر ساير صنايع نيز مطابق رشد فولاد افزايش ظرفيت داشته باشند درسال 2009 كشور نياز به 500 هزار تن مواد ديرگداز
خواهد داشت .
نتيجه گيري :
مصرف مواد ديرگداز در صنايع فولادسازي از لحاظ وزني كاهش يافته كه به علت پيشرفت هاي كيفي در توليد مواد ديرگداز و تغييرات تكنولوژي در توليد فولاد مي باشد در ايران با توجه به ظرفيت هاي موجود در توليد مواد ديرگداز و معادن منيزيت ، كروميت و دولوميت و منايع انرژي ارزان توان به القوه در توليد مواد ديرگداز براساس نياز صنايع مختلف وجود دارد و با توجه به وجود بازار مصرف در كشورهاي منطقه لزوم دستيابي به بازارهاي صادرات را مي طلبد .
انتخاب فرایند فولاسازی و تکنولوژی های ذوب ریزی مناسب برای محصولات فولادی با ارزش
تختال نازک ریختگی :
اولین کارخانه ریخته گری تختال نازک در سال 1989 در NUCORایالات متحده امریکا بر اساس تکنولوژی رشد یافته SMS آلمان تأسیس گردید که این تکنولوژی را با نام CPS یا تکنولوژی تولید تسمه فشاری می شناسند. این تکنولوژی به طور کامل در بیش از 30 کارخانه به کار گرفته شد که با تکیه بر آن سالیانه در حدود 50 میلیون تن تختال نازک تولید می شود. همچنین شرکت های وست آلپین (VAI) استرالیا و دانیلی ایتالیا نیز تکنولوژی های ریخته گری تختال نازک خود را گسترش دادند. تکنولوژی شرکت وست آلپین را در حال حاضر با نام ریخته گری مستمر تختال نازک و تکنولوژی نورد یا به اختصار CONROLL می شناسند و این شرکت تختال هایی با ضخامت 125 میلیمتر و بالاتر تولید می کند. اما تکنولوژی شرکت دانیلی نیز به نورد مستمر تختال های نازک نرم یا FtSR معروف بوده و تختال هایی با ضخامت هایی بین 70 تا 90 میلیمتر تولید می کند.
امروزه دستگاه ریخته گری یک رشته ای تختال نازک و نورد نهایی استاندارد توانایی تولید بیش از 35/1 میلیون تن کلاف نورد گرم را در طی یک سال دارد. آخرین کارخانه که در جولای سال 2007 در Severcorr ایالات متحده شروع به فعالیت نمود به طور حتم بزرگترین واحد ریخته گری تختال نازک می باشد که محصولاتی با عرض 900 تا 1880 تولید می کند. این کارخانه توسط SMS-Dmage ساخته شده و به وسیله یک واحد ریخته گری تک رشته ای، یک کوره تونلی و شش جایگاه نورد تسمه گرم ، سالیانه در حدود 35/1 میلیون تن کلاف نورد گرم تولید می کند. همچنین یک خط روغنکاری و اسیدشویی ، یک خط نورد تاندم با ظرفیت تولید 3/0 میلیون تن در سال ، یک خط نورد تمپر و یک خط گالوانیزه با ظرفیت 4/0 میلیون تن در سال برای افزایش تولید از 17درصد به 18درصد برای محصولات بدون روکش مورد استفاده در صنایع خودرو و مابقی برای دیگر کاربردهای نهایی مثل لوله ، محصولات ساختمانی و محصولات صنایع خودرو بدون روکش ، در این کارخانه نصب شده اند. SMS-Dmageکارخانه ای با سومین نسل تکنولوژی CSP نامیده می شود. آخرین نوآوری های ارائه شده در این تکنولوژی های ریخته گری تختال نازک عبارتند از :
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·طراحی قالب
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·دستگاه قالب گیری هیدرولیک لرزشی
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·استفاده از ترمزهای الکترومغناطیس (EMBR)
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·استفاده از descaler فشار بالا و راهنمای جانبی غلطکی(لبه خم کن) در فرایند نورد
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·کاهش مرکزی مایع دینامیک(LRC)
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·قالب گیری پودری و SEN طراحی مجدد شده
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·سیستم خنک کننده آبی اسپری
سرعت ریخته گری برای تختال با ضخامت 55/50 میلیمتر 6 متر بر دقیقه بوده که در واحدهای ریخته گری تختال نازک متوسط رایج می باشد. در ابتدا در طی روش تولید تختال نازک فقط نوع تجاری فولادهای ساده کربنی ریخته می شد. هرچند اخیراً ، فروشندگان تجهیزات ادعا می کنند که تقریباً تمامی انواع فولادها ، شامل فولادهای کم کربن ، پرکربن و کربن متوسط ، انواع فولادهای کم آلیاژ استحکام بالا (HSLA) برای خطوط لوله و همچنین فولادهایی برای استفاده در صنایع خودرو سازی از قبیل انواع بدون عناصر درون شبکه ای (IF) را می توان در این سیستم ریخته گری نمود. انواع فولادهایی که می توانند توسط روش های ریخته گری تختال نازک تولید گردند را در جدول شماره 10 مشاهده می کنید :
انواع فولادهایی که پیش از این با روش تختال نازک ریخته می شدند
فولادهای غیر آلیاژی برای استفاده در لوله های تحت فرایند جوشکاری و لوله کشی ساختمان
فولادهای کم کربن و فوق کم کربن در کیفیت های DD و EDD
فولادهای میکروآلیاژی با استحکام بالاتر برای شکل دهی سرد و نورد سرد
فولادهایHSLA با افزایش مقاومت در برابر خوردگی جوی
فولادهای سیلیسی برای کاربردهای الکتریکی
فولادهای پرکربن و کربن متوسط
انواع فولادهای EDDبرای محصولات بدون روکش مورد استفاده در صنایع خودرو
فولادهای آلیاژی برای استفاده در فرایندهای عملیات حرارتی
فولادهای ضدزنگ فریتی
فولادهای خطوط لوله API-5L
فولادهای IF
ورق های فولادی فوق کم کربن برای محصولات بدون روکش مورد استفاده در صنایع خودرو
فولادهای دوفازی و TRIP
فولادهای خطوط لوله بالاتر از X-80
فولادهای نوع پریتکتیک
جدول شماره 10 – طبقه بندی فولادهای ریخته شده به روش ریخته گری تختال نازک
مزیت های مهم در تکنولوژی ریخته گری تختال نازک
در مقایسه با دیگر فرایندهای متداول ریخته گری مستمر برای تولید کلاف های نورد گرم(HR) ، اینگونه استنباط می شود که تختال های نازک ریخته شده ( با ضخامتی بین 40 تا 70 میلیمتر) با توجه به ضرورت نورد گرم ، این سیستم به میزان قابل توجهی انرژی کمتری مصرف می کند.
مصرف انرژی در طی روش ریخته گری تختال نازک شامل انرژی حرارتی ، بین 150 تا kWh/t200 بوده و در مقابل میزان مصرف انرژی حرارتی در روش ریخته گری متداول ، در حدود 450 تا kWh/t500 می باشد.
بهبود در راندمان :
این موضوع را باید پذیرفت که روش ریخته گری تختال نازک در مقایسه با روش های متداول ریخته گری نورد گرم ، راندمان تولید را برای محصولات نورد گرم تخت افزایش می دهد . همچنین افزایش صرفه جویی در مصرف انرژی از 20/1 درصد به 30/1 درصد نیز از فولاد مذاب پاتیل تا تولید کلاف نورد گرم دست یافتنی می باشد.
دیگر مزایا :
دیگر مزایای بالقوه ی سیستم ریخته گری تختال نازک را می توان اینگونه برشمرد :
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·کاهش در هزینه های کلی
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·کاهش در نیروی انسانی
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·کاهش فضای مورد نیاز
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·کاهش در هزینه فرایند
فرایند ریخته گری تسمه به روش مستقیم (DSC) :
در سال1999 شرکتNUCOR / BHP/I HIیک واحد صنعتی با ظرفیت تولید 5/0 میلیون تن درسال در NUCOR ایالات متحده تأسیس نمود و روش تولید خود را به عنوان " فرایند ریخته گری تسمه" ارتقاء داد. همچنین شرکت Thyssen Krupp Steel / Usinor / VAI نیز فرایند های خود را به عنوان فرایند تسمه اروپایی توسعه بخشید. در این فرایند ، فولاد مذاب بین دو غلطک چرخنده مقابل هم ریخته می شود. دو صفحه سرامیکی جانبی به سمت سطوح پیشین غلطک های نورد فشار وارد می کنند و استخر فولاد مذاب را در بر می گیرند . یک پوسته فولادی بر روی هر دو سطح غلطک شکل می گیرد که توسط سطح محدب مذاب ایجاد می گردد . ضخامت پوسته افزایش پیدا کرده و به نقطه تماس یعنی کمترین فاصله بین غلطک ها می رسد، جایی که دو پوسته زمانی که از بین دو غلطک ریخته گری عبور می کنند، به هم متصل شده و تشکیل یک پوسته پیوسته ای را می دهند و در جهت پایین از قالب خارج می گردد. معمولاً محدوده سرعت ریخته گری بین 40 تا 130 متر بر دقیقه بوده که به ضخامت تسمه ، اندازه غلطک ریخته گری و ارتفاع استخر بستگی دارد.
این تکنولوژی دارای مشخصه ها و مزیت های زیادی است ، و زمانی که برای کارخانه ها با مقیاس بزرگتر با ظرفیت 1 میلیون تن و بیشتر نصب شود جنبه های کیفیتی آن بسیار بالاست.
توضیحات
ظرفیت کارخانه بر حسب میلیون بر تن
نوع واحد صنعتی
موارد
برای تغذیه بازارهای محلی ، تولید محصولات با کیفیت ویژه وتأمین محصولات طویل
بین 5/0 تا 7/0
واحدهای فولادسازی
کوچک
نوع اول
معمولاً ظرفیت این چنین واحدهایی به محصولات فولادی پایین دستی از روش BOFِ یاEAF ریخته گری تختال نازک اختصاص داده می شود. سیستم ریخته گری متداول BOF– سیستم ریخته گری تختال متداول-واحد نورد steckelیا نورد ورق برای تولید ورق هایی با کیفیت بالا را نیز در برمی گیرد. سیستم ریخته گری تختال نازک – واحد نورد گرم ، امکان دوبرابر کردن ظرفیت را تا حدود 5/2 میلیون تن در سال به واسطه افزودن یک ذوب ریز و یک کوره تونلی فراهم می آورد.
2/1 تا 4/1
مجتمع فولادسازی متوسط
نوع دوم
مجتمع های فولادسازی ظرفیت بالا همواره از روش BOF سنتی –HSM استفاده می کنند. این چنین واحدهایی برای تولید با ظرفیت بسیار بالا و افزایش ظرفیت ایجاد می شوند
3 میلیون تن و بیشتر
مجتمع فولادسازی ظرفیت بالا
نوع سوم
جدول شماره 11 : ظرفیت تولید واحدهای مختلف فولادسازی
انتخاب روش فرایند تکنولوژی برای اقتصادی بودن تولید
امروزه نصب یک کارخانه مجتمع بزرگ فولادسازی بسیار هزینه بر است و دوره نصب تا بهره برداری آن طولانی می باشد . از این رو لازم است که تکنولوژی و فرایند قبل از اقدام به اجرای چنین پروژه ای به دقت بررسی و ارزیابی گردد. به دلیل پیدایش تکنولوژی های متعدد جدید در تولید فولاد و تکنولوژی ریخته گری مستمر ارزیابی فرایند بسیار ضروری می باشد. چنین ارزیابی هایی معمولاً شامل بررسی دستاوردهای گذشته ، شرایط کنونی و جنبه های آتی تکنولوژی در دست مطالعه بوده که در این رابطه باید معیارهای زیر مورد توجه قارا گیرد :
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·ظرفیت کارخانه
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·انتخاب نوع تولید
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·امکان دسترسی به مواد اولیه
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·در دسترس بودن انرژی مصرفی به میزان کافی
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·میزان آلودگی زیست محیطی
<!--[if !supportLists]--><!--[endif]-->·ملاحظات هزینه ای
همچنین می بایستی در دسترس بودن تسهیلات زیر بنایی و تدارکات بهره برداری در طول ارزیابی تکنولوژی و انتخاب عملی آن مورد توجه قرار گیرد.
به منظور انتخاب تسهیلات تکنولوژی ممکن برای ظرفیت های کارخانه های فولادسازی مطلوب با توجه به نکات مطرح شده ، جدول شماره 2 را مطالعه نمایید.
برنامه ریزی تجهیزات
برنامه ریزی تجهیزات بر اساس نوع محصول مورد نظر ، برای سه مورد مختلف به شرح زیر می باشد:
نوع اول : واحدهای فولادسازی کوچک
کارخانه هایی در سراسر جهان با ظرفیتی تا 1 میلیون تن در سال ، در گروه واحد های فولادسازی کوچک قرار دارند. چنین کارخانه هایی معمولاً با استفاده از مواد اولیه در دسترس محلی و خدماتی از قبیل برق و انرژی های دیگر ، جهت تغذیه ی بازارهای خاصی بهره برداری می شوند. با توجه به سرمایه گذاری های نسبتاً پایین آن برای محصولات طویل مانند مفتول ، انواع میلگردها ، مفتول ها و محصولات ساختمانی متوسط ، با استفاده از روش ریخته گری پیوسته از نظر تولید می توانند اقتصادی باشند.
معمولاً کمترین ظرفیت این واحدهای کوچک صنعتی 600 هزار تن در سال بوده که می تواند با حداقل سرمایه گذاری ، حداقل سایت و محصولاتی طبق سفارش مشتری نصب گردد. این فرایندها بسیار متداول بوده و در اکثر کشورهای آسیایی و آمریکای شمالی این تکنولوژی به کار گرفته می شود. فولادهای تولید شده در این کارخانه ها دارای کاربردهای مخصوصی مانند محصولات ساختمانی از قبیل میلگردها و انواع تیرآهن که به صورت اقتصادی از شمش تولید می شوند ، بوده و دارای خواص برتر متالورژیکی می باشد. علاوه بر این میلگردهای فولادهای استحکام بالای کم آلیاژ می تواند با استفاده از شمش برای ساخت ساختمان های بلند و نیز ساخت پل ها استفاده شود. با بهره گیری هماهنگ و صحیح از ماشین های ریخته گری و تجهیزات پایین دستی ، محصولاتی با کمیت بهتر را می توان از طریق شارژ مذاب بدست آورد که در مصرف انرژی کاهش چشمگیری خواهد داشت.
نوع دوم : مجتمع های فولادسازی متوسط
کارخانه های مید سایز یا مجتمع های فولادسازی متوسط با ظرفیت سالیانه 2/1 تا 4/1 میلیون تن در سال از روش های BF-BOF-CC یا روش EAF-CC استفاده می کنند که در امر تولید انواع محصولات بسیار متداول و انعطاف پذیر می باشند و همچنین دارای توانایی تولید فولاد با مصرف انرژی کم و نیز در دسترس بودن تجهیزات متناسب پایین دستی و بالا دستی می باشند.
محصولات ورق ضخیم بالای 5 میلیمتر تا 3200 میلیمتر پهنا با کابردهای ساختمانی و زیر بنایی را می توان توسط روش سنتی BOF-CC به صورت اقتصادی تولید نمود. در این مجتمع های صنعتی ، واحد های نورد ورق با ظرفیت تولید 2/1 تن در سال نیز کاملاً رایج می باشد .همچنین با توجه به تقاضای کنونی محصولات فولادی مانند ورق های ضخیم Q&T ، API – 5Lتا بیش از X – 120 ، OCTGبرای نفت و گازهای طبیعی ، محصولات تولید شده در این واحدهای صنعتی کاربردهای خوبی در کارخانه های تصفیه ثانویه ، ماشین های ریخته گری تختال پیشرفته و همچنین واحدهای نورد ورق های عریض دارند که توسط سرمایه گذاران کنونی انتخاب می شود.
طبق گزارشات رسیده روش ریخته گری تختال نازک BOF می تواند برای تولید فولادهای IFبا مشخصات متالورژیکی قابل قبولی به کارگرفته شودکه در بخش های خودروسازی کاربرد دارد. به هر حال امروزه انواع مختلف فولادهای مهم را که در بالا به آنها اشاره کردیم می توان طبق درخواست مشتری در این واحدهای صنعتی تولید نمود.
نوع سوم : مجتمع های بزرگ فولاد سازی
مجتمع های فولادسازی سراسر دنیا به دلیل سرمایه گذاری های پایین و بهره برداری اقتصادی ، تولید انبوه ، اجاره معادن مواد اولیه به مدت طولانی ، مصرف انرژی پایین و جابجایی حداقل محصولات میانی کاربرد وسیعی دارند. معمولاً چنین مجتمع هایی بر اساس روش BF – BOF عمل می کنند و در کنار معادن یا نزدیک بندر ساخته می شوند. تجهیزات میان دستی بر اساس نیاز قالب بازار و یا نیاز بازارهای نوظهور مصرفی ایجاد می شوند.
ظرفیت فولادسازی مدولار بین این مجتمع های بزرگ صنعتی 2 تا 3 میلیون تن در سال بوده بوده و متعاقباً قابل افزایش است. ظرفیت نهایی چنین کارخانه هایی گاهاً تا 10 میلیون تن در سال نیز می رسد.
نتیجه گیری
فضای تجاری جهانی با توجه به ادغام شرکت ها و افزایش مالکیت ها یک وضعیت خشن و رقابتی برای ابقاء و پیشرفت را تجربه می کند. فقط شرکت هایی که قادرند محصولاتی با کیفیت بالا و در یک قیمت رقابتی را تولید کنند شانس باقی ماندن در صحنه را دارند. تکنولوژی تولید فولاد و ریخته گری کماکان نقش قالبی را در ارائه قیمت های رقابت آمیز در صنعت بازی می کنند. تکنولوژی های مختلف که در این مقاله مطرح شدند ، ابزار اولیه در تولید فولاد بر حسب قیمت ، کیفیت و حجم می باشند.
در قرن 21 در قاره آسیا ما شاهد یک رشد بی سابقه در بخش فولاد بودیم. افزایش مصرف فولاد نیز وابستگی زیادی به میزان پیشرفت ایجاد شده در بخش های گوناگون کاربرد آن پیدا کرده است.
تکنولوژی فولادسازی سبز در آینده
استفاده از فرایندهای جدید احیای مستقیم، برپایه گاز طبیعی یا زغال سنگ، پیشرفت قابل توجهی در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و مصرف انرژی به همراه داشته است. در عین حال با استفاده از تکنولوژی های جدید، امکان تولید فولاد مرغوب و مطابق نیاز بازار فراهم شده است. از دیگر مشکلات زیست محیطی صنایع تولید آهن و فولاد، برجای ماندن ضایعات و قراضه فولاد می باشد. امروزه استفاده از قراضه فولاد به عنوان ماده اولیه در بسیاری از روش های فولادسازی، امکان رسیدن به صفر درصد قراضه را فراهم ساخته است.
در این تاپیک به بررسی انرژی مورد نیاز و انتشار گازکربنیک برای روش های روتین آهن سازی و فولادسازی نظیر، کوره بلند/کنورتر، احیای مستقیم آهن – میدرکس/ بریکت سازی/ کوره قوس الکتریکی پرداخته و کمیت آنها با روش های جدید فولادسازی نظیر Fastmet ، ITmk3 ، Faststeel ، FastOx ، Corex و HIsmelt مقایسه می شود.
__________________
مصرف انرژی و انتشار گازکربنیک
برای تعیین میزان انتشار گازکربنیک در فرایندهای فولادسازی لازم است تا انتشار این گاز در هر مرحله از فرایند مورد بررسی قرار گیرد. در این قسمت اطلاعاتی در زمینه انتشار گازکربنیک و مصرف انرژی در صنایع فولادسازی، از هنگام تحویل مواد اولیه تا مذاب فولاد درون بوته، آورده شده است.
تکنولوژی سنتی تولید فولاد بر مبنای روش BF/BOF می باشد. در عین حال نیاز روزافزون صنایع فولادسازی به تولید فولاد با کیفیت بالا، هزینه کم، بازده زیاد، ... این صنعت را از 30 سال پیش تاکنون به سوی استفاده از تکنولوژی های پیشرفته EAF هدایت کرده است. بسیاری از این تکنولوژی ها به استفاده از انرژی حاصل از واکنش های شیمیایی نظیر واکنش کربن با اکسیژن در حین تزریق آن، برای کاهش نیاز به الکتریسیته و از طرفی افزایش بازده تولید روی آورده اند.
توسعه شکل های متفاوتی از آهن تولید شده در روش های مختلف آهن سازی نظیر شمش آهن (PI:Pig Iron)، DRI، HBI، ITmk3 (PP:Pig Pellets)، مذاب داغ (Hot Metal) که برای تولید فولاد با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می گیرد، انعطاف پذیری زیادی را در روش های فولادسازی با EAF نسبت به 10 سال گذشته ایجاد کرده است. در جدول زیر برخی از پارامترهای مطلوب برای هر کدام از محصولات آهنی شارژ شده در کوره قوس الکتریک نشان داده شده است.