صنابع فولاد یکی از مهمترین صنایع مادر در کشور است که تولیدات حاصل از آن در صنایع دیگر کاربردهای بسیاری دارد. در این مطلب به معرفی 4 روش تولید فولاد می‌پردازیم. در دوره حاضر برخی از روش‌های ساخت فولاد رایج‌تر است و برخی دیگر به مرور و با پیدایش روش‌های جدید به سمت منسوخ شدن می‌رود. با ما در روش‌های تولید و مراحل ساخت فولاد همراه شوید.
شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل با بهترین قیمت بازار است در ادامه با ما همراه باشید.
مقدمه ای در چیستی و نحوه ساخت فولاد
شناخت روش تولید فولاد مهم است زیرا این فلز جایگاهی بی‌مانند در صنایع جهان دارد. میزان تولید جهانی فولاد 20 میلیارد تن است و ارزش این تولید سالانه به بیش از 200 میلیارد دلار می‌رسد. 36 کشور به عنوان فعال‌ترین کشورها در تولید فولاد شناخته می‌شوند و حدود 96 درصد از حجم تولید جهانی مربوط به این کشورها است.
سردمدار این عرصه کشور چین است که بیش از پانصد میلیون تن در سال فولاد تولید می‌کند. از کشورهای دیگر می‌توان ژاپن و روسیه را مثال زد؛ این دو به همراه چین صاحب سهم چهل درصدی از تولید فولاد در جهان هستند. در رابطه با این مطلب پیشنهاد می‌شود مقاله فولاد چیست را مطالعه نمایید.
فولاد آلیاژی ترکیبی است که مهمترین اجزای آن را آهن و کربن تشکیل می‌دهند. عناصر دیگری در مراحل ساخت فولاد به آن اضافه می‌شوند که در نهایت می‌توانند آلیاژهایی گوناگون با ویژگی‌ها و کاربردهای خاص پدید آورند.
طیف وسیعی از صنایع به فولاد وابسته‌اند. می‌توان از حوزه‌هایی چون ساخت‌وساز، حمل‌ونقل، انرژی، تولید مواد غذایی، تأمین آب و تولید تجهیزات پزشکی به عنوان مهمترین آن‌ها یاد کرد. هریک از این حوزه‌ها به نوبه خود بسیار گسترده هستند و زیرمجموعه‌های فراوانی را شامل می‌شوند.
زنجیره تولید فولاد از معدن و استخراج سنگ آهن آغاز می‌شود و به فولادسازی (طی جدا کردن ناخالصی‌ها و افزودن ترکیبات لازم) و عملیات نورد می‌انجامد.
شهر استیل عرضه کننده انواع فولاد ضد زنگ با بهترین کیفیت و مناسب‌ترین قیمت بازار برای دریافت مشاوره خرید و استعلام قیمت ورق استیل از طریق شماره‌های درج شده در سایت با کارشناسان مجموعه تماس حاصل فرمایید.
زنجیره تولید فولاد چیست ؟
زنجیره تولید فولاد یا به عبارتی مراحل ساخت فولاد یک سیستم پیچیده از فرآیندهای مختلف است که شامل استخراج مواد معدنی، تولید فولاد، فرآوری و توزیع محصولات فولادی است. این زنجیره تامین شامل مراحل زیر است:
- استخراج مواد معدنی: برای تولید فولاد، مواد معدنی مانند سنگ آهن، کک و زغال سنگ استفاده می‌شود. این مواد در معادن استخراج می‌شوند و به کارخانه‌های فولاد فرستاده می‌شوند.
- تولید فولاد: در این مرحله، مواد معدنی استخراج شده به صورت پودر یا خمیر درآمده و با استفاده از فرآیندهایی مانند کوره آرک الکتریکی، کوره بازی و فرآیند ذوب در کوره قوس الکتریکی، به فولاد تبدیل می‌شوند.
- فرآوری فولاد: پس از تولید فولاد، باید آن را فرآوری کرد تا به شکل محصولات فولادی نهایی درآید. این فرآیند شامل مراحلی مانند ریختن، کوچک کردن، ورق‌کشی، پرس کردن و جوش دادن است.
- توزیع محصولات فولادی: پس از فرآوری، محصولات فولادی به صورت ورق، لوله، میلگرد و… تولید می‌شوند و به فروشگاه‌ها و صنایع مختلف ارسال می‌شوند.
در کل، مراحل ساخت فولاد یک سیستم پیچیده است که برای تولید و توزیع محصولات فولادی نهایی، به هماهنگی و همکاری بین مختلف شرکای زنجیره تامین نیاز دارد.
1. ابتدایی‌ترین روش تولید فولاد: کوره باز
روش کوره باز قدیمی‌ترین روش تولید فولاد است که با پیدایش روش‌های دیگر به تدریج به سمت منسوخ شدن می‌رود. تجهیزات ساخت فولاد در این روش از یک کوره مخصوص تشکیل شده است.
می‌توان آهن خام را در این کوره طوری قرار داد که ناخالصی‌هایش با کمک شعله‌های باز و محیط گرمی که توسط آن‌ها در کوره ایجاد شده، جدا شود. این کوره‌ها یک بار در روز امکان بارریزی دارند.
بیشتر بخوانید: تفاوت فولاد و آهن چیست ؟
در حال حاضر فناوری‌های تازه‌تری روش تولید فولاد کوره باز را کنار زده‌اند. چنین فناوری‌هایی امکان ساخت فولاد را با هزینه کمتر و در درجات کیفی بالاتر فراهم می‌کنند.
یکی از دغدغه‌های مهم صنایع در دوران حاضر کاهش زمان، هزینه‌های تولید و میزان مصرف انرژی است. علت این‌که روش‌های به‌روز می‌توانند به‌راحتی جایگزین روش‌های قدیمی شوند، بیشتر به این اهداف مربوط است.
نمی‌توان گفت روش کوره باز کاملا منسوخ شده است. قابل انکار نیست که این روش تولید فولاد همچنان در برخی از کشورها رواج دارد؛ اما واقعیتی دیگر این است که از روش کوره باز برای ساخت فولاد در مقیاس کوچک استفاده می‌شود.
روش‌های دیگر مانند بسمر، کوره اکسیژن قلیایی و کوره الکتریکی به دلیل کاهش هزینه و نتیجه نهایی بهتر در ساخت فولاد از روش کوره باز پیشی گرفته‌اند.
2. ساخت فولاد به روش بسمر
این روش به دلیل این‌که توسط مخترعی به نام هنری بسمر به ثبت رسیده است (1856 م.)، به نام او خوانده می‌شود. در روش تولید فولاد بسمر به جای کوره از یک مبدل استفاده می‌شود. آهن خامی که از کوره بلند به دست آمده است، در کوره‌ای قرار می‌گیرد که هوا از زیر آن دمیده می‌شود و آهن را احیا می‌کند.
نتیجه این دمیدن هوا و احیای آهن، سوختن و اکسیداسیون کربن اضافه و ناخالصی‌ها است که پس از جدا شدن به سرباره انتقال پیدا می‌کنند. طی فرایند اکسیداسیون ضمن رفع ناخالصی‌ها، گرما با درجه زیاد برای ساخت فولاد حفظ می‌شود.
در حالی که کوره باز تنها یک بار امکان بارریزی در روز را به ما می‌داد، در روش تولید فولاد بسمر برای تولید 5 تن فولاد، تنها 12 دقیقه زمان نیاز بود. بنابراین می‌توان حدس زد که چه دگرگونی و انقلابی با ابداع این روش در صنعت پدید آمده است.
تنها سرعت و مقدار تولید نبود که این دگرگونی را رقم زد بلکه فولاد تولید شده به این روش از نظر کیفی نیز در جایگاهی بسیار بالاتر از محصول نهایی روش کوره باز قرار داشت.
3. مهمترین روش تولید فولاد: کوره اکسیژن قلیایی (BOF)
روش BOF (Basic Oxygen Furnace) یا کوره اکسیژن قلیایی در حال حاضر مهمترین و رایج‌ترین روش ساخت فولاد است؛ به‌طوری‌که در حدود هفتاد درصد از فولاد جهان به این روش تولید می‌شود.
مراحل ساخت فولاد به روش کوره اکسیژن قلیایی به نوعی تکامل روش بسمر محسوب می‌شود. در حقیقت همان روش بسمر است که به طرزی اساسی بهینه‌سازی شده است.
نتیجه این بهینه‌سازی توان تولید 150 تا 200 تن فولاد در هر بارریزی البته به فاصله 45 دقیقه است. این توان در عصر حاضر بسیار مورد نیاز است. ما در زندگی امروز به انواع فولاد از جمله فولاد ضد زنگ (استنلس استیل) با اشکال و گریدهای گوناگون نیازمندیم.
تنها کافی است درباره کاربردهای پروفیل استیل در ساختمان‌سازی و راه‌سازی جست‌وجویی کنید یا گستردگی کاربردهای انواع ورق استیل را در صنایع مختلف بدانید تا شما هم به این نتیجه برسید.
در روش کوره اکسیژن قلیایی برای احیای آهن از اکسیژن خالص استفاده می‌شود. این کوره از اجزای زیر تشکیل شده است:
- لایه فلزی محفظه مبدل
- دیواره نسوز
- حفره خروج مذاب
- لوله آب خنک‌کننده
- دریچه متحرک
- مبدل گاز خروجی به گازهای بی‌اثر
مراحل ساخت فولاد به روش کوره قوس الکتریکی
روش کوره قوس الکتریکی یکی از روش‌های مدرن ساخت فولاد است که در آن از یک کوره قوس الکتریکی برای ذوب مواد اولیه استفاده می‌شود. مراحل ساخت فولاد به روش کوره قوس الکتریکی شامل مراحل زیر است:
- جمع‌آوری مواد اولیه: در این مرحله، مواد اولیه شامل سنگ آهن، کک و آهنگ خرد شده جمع‌آوری می‌شوند.
- ذوب مواد اولیه: در این مرحله، مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی قرار می‌گیرند و با استفاده از جریان الکتریکی به حالت ذوب در می‌آیند.
- تصفیه فولاد: در این مرحله، فولاد از آلاینده‌های موجود در آن تصفیه می‌شود. این مرحله شامل فرآیندهایی مانند جداسازی آلاینده‌ها، تصفیه گازهای خروجی کوره و استفاده از روش‌های دیگر برای تصفیه فولاد است.
- تغییر خواص فولاد: در این مرحله، خواص فولاد به منظور افزایش خواص آن تغییر داده می‌شود. برای این منظور، به فولاد عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل و مولیبدن اضافه می‌شود.
- ریختن فولاد: در این مرحله، فولاد در قالب‌های مختلف ریخته می‌شود. این قالب‌ها شامل قالب‌های جامد، قالب‌های شناور و قالب‌های چدنی هستند.
- خنک‌کردن فولاد: در این مرحله، فولاد به طور کنترل شده خنک می‌شود تا خواص آن بهینه شود. این مرحله شامل استفاده از روش‌های خنک‌کاری مختلف است.
اولین کوره های قوس الکتریکی (EAFs) در اواخر قرن نوزدهم ظاهر شدند. استفاده از EAFs گسترش یافته است و در حال حاضر بیش از 70 درصد از تولید فولاد در ایالات متحده را تشکیل می دهد. EAF با کوره بلند متفاوت است زیرا با استفاده از جریان الکتریکی برای ذوب ضایعات فولادی، آهن احیا شده مستقیم و/یا آهن خام برای تولید فولاد مذاب، فولاد تولید می کند.
تولید فولاد با کیفیت به روش vod
کوره VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) یکی از روش‌های مدرن برای تولید فولاد با کیفیت بالا است. در این روش، فولاد در داخل یک کوره واکیوم قرار می‌گیرد و با استفاده از اکسیژن محیطی و پروسه انتقال جرم، کربن اضافی و آلاینده‌های دیگر از فولاد جدا می‌شوند.
این روش به دلیل کاهش میزان آلاینده‌ها و کاهش محتوای کربن در فولاد، باعث بهبود خواص مکانیکی و کیفیت نهایی محصول می‌شود.
برای کنترل کیفیت تولید فولاد با استفاده از کوره VOD، عوامل زیر باید مورد توجه قرار گیرند:
- کنترل دما: دمای مناسب برای فرآیند VOD باید به دقت تنظیم شود تا بهترین نتیجه در تصفیه فولاد حاصل شود. استفاده از سامانه‌های کنترل دما و سنسورهای حرارتی می‌تواند در این بخش مفید باشد.
- کنترل جریان اکسیژن: میزان اکسیژن مورد نیاز برای تصفیه فولاد باید به دقت تنظیم شود. استفاده از سامانه‌های کنترل جریان اکسیژن و سنسورهای محتوای اکسیژن در فولاد می‌تواند به کنترل دقیق‌تر فرآیند کمک کند.
- کنترل زمان: زمان لازم برای تصفیه فولاد باید به دقت تعیین شود. استفاده از سامانه‌های زمان‌بندی و ساعت‌های خودکار در کوره VOD می‌تواند در این بخش مفید باشد.
- کنترل آلاینده‌ها: میزان آلاینده‌ها در فولاد باید به حداقل رسیده و کنترل شوند. استفاده از روش‌های تصفیه مکانیکی و شیمیایی می‌تواند در این بخش مفید باشد.
- کنترل خواص مکانیکی: خواص مکانیکی فولاد بعد از تصفیه باید به دقت بررسی شوند تا از کیفیت نهایی محصول اطمینان حاصل شود. استفاده از روش‌های آزمون غیرمخرب و سنسورهای مکانیکی می‌تواند در این بخش مفید باشد.
به طور کلی، استفاده از سامانه‌های کنترل هوشمند و سنسورهای متنوع در کوره VOD می‌تواند به بهبود کیفیت و کنترل دقیق‌تر فرآیند تولید فولاد کمک کند.
The first electric arc furnaces (EAFs) appeared in the late 19th Century. The use of EAFs has expanded and now accounts for over 70 percent of steel production in the United States. The EAF is different from the blast furnace as it produces steel by using an electrical current to melt scrap steel, direct reduced iron, and/or pig iron, to produce molten steel
شهر استیل عرضه کننده انواع محصولات استنلس استیل از جمله پروفیل استیل و انواع ورق‌های استیل است. برای دریافت مشاوره رایگان خرید و استعلام قیمت ورق استیل با شماره 68559-021 تماس حاصبل فرمایید.
در زنجیره تولید فولاد به روش BOF فلز مذاب در قسمت کف کوره قرار دارد. ممکن است این روش را با نام‌هایی چون LD یا BOF-LD ببینید. حروف اختصاری L و D از دو کارخانه واقع در لینز و دوناویتز گرفته شده است. مهندسان این دو کارخانه، مراحل ساخت فولاد به روش کوره اکسیژن قلیایی را توسعه بخشیدند.
