کارخانه تولید فولاد

کارخانه تولید فولاد، نقش مهمی در صنعت ایفا می‌کند. برخی از کارخانه‌ها ۰ تا ۱۰۰ تولید فولاد را خودشان انجام می‌دهند و برخی دیگر، تنها در یک قسمت فعالیت می‌کنند. برای نمونه، یک شرکت فولادسازی، فولاد را از سنگ آهن جدا کرده، و یک کارخانه فولادسازی دیگر آن را به ورق، شمش و دیگر فراورده‌های فولادی تبدیل می‌کند. ما در این مقاله قصد داریم تا به فعالیت‌های مختلف کارخانه تولید فولاد بپردازیم؛ همراه ما باشید.

تاریخچه کارخانه تولید فولاد

از زمان پیدایش بسمر، کارخانه‌های فولاد سازی بر اساس فرایندهای پولادژ و کوره ذوب، جایگزین آهنگری‌ها شدند؛ ولی امروزه شاهد تولید فولاد به روش‌های گوناگون دیگری هستیم. در اواخر قرن ۱۹، 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 می‌باشد.

فرآیندهای کارخانه تولید فولاد

مواد خام استخراج شده از معادن گوناگون، درون کوره قرار می‌گیرند. بعد از طی شدن مدت زمانی مشخص، مواد موجود به آهن مایع، تبدیل می‌شود. این مواد، از طریق مجراهای مشخصی جاری می‌شوند تا درون قالب‌های بزرگ ریخته شوند. گرچه فرایند بسمر پیشرفت مهمی در زمینه تولید فولاد به حساب می‌آید؛ ولی امروزه از روش‌های پیشرفته تری در زمینه تولید فولاد استفاده می‌شود. در فرایند ریخته‌گری روش‌های گوناگونی برای جداسازی ناخالصی‌ها وجود دارد. به عنوان نمونه، با افزودن آلومینیوم به مذاب، مواد ناخالص به سطح مذاب منتقل می‌شوند. این امر سبب می‌شود تا جداسازی به راحتی صورت پذیرد.
گرم و سرد کردن کوره‌های بلند، هزینه بالایی دارد. به همین علت، کوره‌ها در طی سالیان دراز، به صورت مداوم مشغول به ذوب مواد بوده و خاموش نمی‌شوند. در زمان‌هایی که تقاضا برای فولاد پایین است نیز کوره‌ها خاموش نمی‌شوند و تنها با روش‌های خاص، تولید فولاد را کنترل و ست می‌کنند. کارخانه تولید فولاد، تنها زمانی صرفه اقتصادی دارد که ظرفیت آن به ۲ میلیون تن و بیشتر برسد. مفتول‌های فولادی، صفحاتی با وزن بالا، ریل‌های راه آهن، محصولات فولادی و لوله‌های فلزی از جمله محصولات یک کارخانه تولید فولاد می‌باشند.

تجهیزات مورد استفاده در کارخانه تولید فولاد

قالب‌های اکسیژن، پاتیل ریخته‌گری، پاتیل فولاد، دستگیره واژگون کننده و جرثقیل‌‌ها از جمله قطعاتی می‌باشند که در یک کارخانه فولادسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگر فولاد همراه با مواد بازیافتی گداخته به وجود بیاید، از بین بردن گوگرد و کربن آن، به کمک کوره قوس الکتریکی انجام می‌شود. برخی از آلیاژها با انجماد از طریق ریخته‌گری پیوسته، ناسازگار هستند.

کوره بلند

در روش کوره بلند، گندله آهن همراه با آهک و نوعی ذغال سنگ وارد کوره بلند شده و بعد از از ذوب شدن در دمای بالا آهن خام تولید می‌شود. پس از آن، آهن خام در یک مبدل قرار می‌گیرد و کربن اضافی و ناخاصی‌های آن گرفته می‌شود تا فولاد خام تولید شود. در کشور ایران از این روش در شرکت ذوب‌آهن اصفهان بهره گیری می‌شود.

روش احیای مستقیم

روش احیای مستقیم، از دو بخش تولید آهن اسفنجی و ذوب آن در کوره‌های الکتریکی، با استفاده از جریان بسیار قوی برق تولید می‌شود. در این روش، ذرات اکسیدی آهن در تماس با گازهای احیا کننده مانند هیدروژن و مونواکسید کربن در دماهای بین ۷۵۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد احیا شده و به آهن اسفنجی تبدیل می‌گردند. سپس آهن اسفنجی تولید شده در کوره‌های الکتریکی بزرگی قرار گرفته و با استفاده از جریان بالای برق فرآیند ذوب و فولادسازی صورت می‌پذیرد.
از مزیت‌های استفاده از این روش، نسبت به کوره بلند، عدم نیاز به ذغال سنگ به عنوان منبع حرارت و استفاده از جریان برق، کاهش آلودگی‌های زیست‌ محیطی و عدم نیاز به مواد اولیه فرآوری شده را می‌توان نام برد. در ‌نهایت، پس از طی مراحل گفته شده و با استفاده از یکی از روش‌های کوره بلند یا احیای مستقیم، سنگ‌ آهن استخراج شده از معادن تبدیل به شمش فولاد خام شده و برای تولید محصولات بعدی وارد عمل می‌شود.

ورودی‌های کارخانه تولید فولاد

آهن، اکسیژن، آهک، قراضه، مواد آلیاژی و مواد نسوز از جمله موادی می‌باشند که به عنوان ورودی در اختیار کارخانه‌های فولاد سازی قرار می‌گیرند.

مرحله تبدیل

وظیفه مهم و اساسی مرحله تبدیل، از بین بردن کربن موجود در گداخته است که آهن مایع تولید شود. به علاوه، چرخه دیگری در راکتورها انجام می‌شود که در زیر به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت:

• سوختن سیلیسیم
•  سوختن کربن
•  حذف فسفر از سنگ معدن

سوختن سیلیسیم

به وجود آمدن آرایش زرد رنگ در گداخته‌ها، از ویژگی‌های مرحله اول واکنش می‌باشد. کامل شدن این واکنش حدوداً ۵ دقیقه طول می‌کشد.

سوختن کربن

این مرحله حدوداً ۲۰ دقیقه به طول می‌انجامد و پس از مرحله سیلیسیم اصلی‌ترین مرحله است.

حذف فسفر از سنگ معدن

همانند گوگرد و دیگر مواد شکننده دیگر، واکنش آهک در درون کنورتر انجام می‌شود. فراورده این واکنش، فسفر پنتا اکسید بوده که باعث جداسازی و حذف فسفر از مایع مذاب می‌شود. این واکنش در آخر مرحله دمیدن رخ می‌دهد و هم‌ زمان با سوختن منگنز اتفاق می‌افتد. شایان ذکر است که این واکنش برای خالص‌سازی آهن مذاب ضروری است. این واکنش باعث جدایی فسفر معدن می‌شود که همین موضوع از اهمیت واکنش می‌کاهد.

محصولات کارخانه تولید فولاد

اولین محصول خروجی کارخانه‌های فولاد، شمش فولاد می‌باشد. شمش فولاد، ماده اولیه تولید محصولات متنوعی مانند ورق، تیرآهن، لوله، میاگرد، فولادهای آلیاژی و فولاد ضد زنگ است. باتوجه به ابعاد، شکل و مقطع محصول تولید شده، نام‌هایی مانند بلوم، بیلت و اسلب برای محصولات تولید شده مشابه شمش در نظر گرفته می‌شود. بعد از تمامی موارد گفته شده، در اصل همان شمش فولاد هستند که ابعاد و اشکال گوناگونی دارند. در این قسمت ویژگی‌ها و کاربردهای هر یک از این محصولات توضیح داده می‌شود:

•  شمش
•  بلوم
• بیلت
•  اسلب

شمش

شمش‌ها، محصولات ریختگری بزرگی بوده که سطح آن‌ها مربعی، مستطیلی یا ذوزنقه‌ای شکل می‌باشد. وزن و ابعاد شمش‌ها، اغلب بزرگتر از سایر محصولات فولادی مانند بیلت و بلوم می‌باشد. شمش‌ها اغلب برای حمل‌ و نقل، انبار و ذخیره‌سازی از ابعاد مناسبی برخوردار هستند.

بلوم

اندازه طول بلوم از شمش بالاتر بوده و سطح آن نیز مربعی یا مستطیلی شکل می‌باشد. سطح بلوم از شمش کوچکتر است؛ ولی اغلب کم‌تر از ۲۳۰ سانتی‌ متر مربع نخواهد بود. از بلوم بیشتر برای نورد و ساخت محصولاتی مثل تیر آهن، ریل آهن و قوطی استفاده می‌شود.

بیلت

بیلت‌، با استفاده از روش‌های گوناگونی همچون ریختگری پیوسته، نورد یا اکستروژن به دست می‌آید. سطح مقطع بیلت، می‌تواند مربعی و دایره‌ای شکل باشد و از بلوم نیز کوچک‌تر است. به علت اندازه طول بالا و ابعاد آن، از بیلت بیشتر در ساخت میلگرد یا سیم استفاده می‌شود.

اسلب

ابعاد اسلب، نسبت به محصولات قبلی بسیار بزرگ‌تر و ضخامت آن نیز کم‌تر است. در‌ حالت عادی، عرض اسلب بیشتر از ۱ متر و طول آن حدود ۱۲ متر است. از اسلب به علت شکل و ابعاد آن در ساخت صفحات فولادی بهره گیری می‌شود.

کاربردهای فولاد

صنایع تولیدی، بیشترین میزان استفاده را از استیل دارند. در ساخت ساختمان‌هایی با ابعاد کم، گیرکبس‌های سایکلو، الکتروموتور موتوژن و پل‌های عظیم، از استیل استفاده شده است. کروم، موجب افزایش مقاومت استیل در برابر خوردگی و ضربه می‌شود. به علاوه برای تولید فولاد ضد زنگ، Stainless Steel، که به استنلس استیل هم معروف است، به حداقل ۱۲٪ از کروم نیاز است. معروف‌ترین نوع از فولاد ضد زنگ، ۷۴٪ آهن، ۱۸٪ کروم و ۸٪ نیکل را شامل می‌شود که به آن استنلس ۸-۱۸ می‌گویند. از استیل ضد زنگ، بیشتر در مصارف آشپزخانه مثل، سینک ظرفشویی، سماور و سرویس کارد بهره می‌گیرند. استیل مورد استفاده در ساختمان‌ها، بیشتر از آهن تشکیل شده که گوگرد آن به کمک منیزیم جدا سازی شده است.

تولید ثانویه فولاد

از عبارت «تولید ثانویه» به طور کلی به منظور بازیافت استفاده می‌کنند. البته که در تولید استیل، این عبارت به معنای تولید فولاد با خواص خاص و اضافه کردن کنترل‌ شده برخی عناصر می‌باشد. فولاد مذاب هر کدام از فرآیندهای فوق را به داخل یک پاتیل ریخته گری منتقل می‌کنند و عناصر دیگر جهت تولید آلیاژ به آن اضافه می‌شود. در این فرآیند باید میزان ناخالصی‌هایی مانند گوگرد، فسفر، هیدروژن و فلزات کمیاب به دقت کنترل شوند. از روش‌های دیگر برای افزایش کیفیت استیل، می‌توان به استفاده از خلاء برای حذف گازها اشاره داشت.

کارخانه‌های تولید فولاد

در این قسمت به تعدادی از کارخانه‌جات تولید فولاد خواهیم پرداخت:

• فولاد اکسین خوزستان
•  فولاد سیادن ابهر
•  مجتمع فولاد راد همدان
•  مجتمع آهن و فولاد بافق
•  نورد و لوله سمنان
•  ذوب آهن اصفهان

فولاد اکسین خوزستان

مرکز فولاد اکسین خوزستان، با هدف تکمیل حلقه زنجیره تامین صنایع، نیازمند به ورق‌های عریض فولادی و عملیات حرارتی مانند نفت، پتروشیمی، گاز و صنایع دریایی و ماشین‌سازی و رفع نیاز محصولات استراتژیک صنعت کشورمان به ثبت رسید. شرکت فولاد اکسین، با بهره گیری از جدیدترین تکنولوژی روز دنیا، امروزه با تولید محصولات فولاد، مخصوصاً ورق سیاه اکسین در ابعاد بالا، در مسیر رشد و تعالی قدم بر می‌دارد. همچنین آهن نوین. نماینده فروش محصولات شرکت فولاد اکسین خوزستان در اصفهان است.

فولاد سیادن ابهر

شرکت فولاد سیادن ابهر، سال ۱۳۸۵ با استاندارد ملی ۳۱۳۲، تولیدات خود را آغاز کرد. شرکت فولاد ابهر، شامل خط تولید مقاطع و تولیدکننده میلگردهای آج‌دار گرید A2 و A3 سایزهای بین ۱۰ تا ۲۲ و از تولیدکنندگان برتر استان زنجان به حساب می‌آید.
میلگرد فولاد ابهر، با ظرفیت تولید ۲۸۸۰۰۰ تن در سال محصولات خود را از طریق بازار عرضه می نماید. شایان ذکر است که، آهن نوین نماینده فروش محصولات فولاد ابهر می‌باشد.

مجتمع فولاد راد همدان

مجتمع فولاد راد همدان فعالیت خود ا در سال ۱۳۸۰ در زمینی به مساحت ۵۰۰۰۰ مربع با کل امکانات زیربنایی آغاز کرده و در سال ۱۳۹۶ به بهره‌برداری رسانده است و حالا ظرفیت این مجتمع ۵۰۰ هزار تن در سال می‌باشد.
ماشین آلات این شرکت، از کشورهای صاحب صنعت آلمان و ایتالیا می‌باشد و امکان تولید محصول فولادی با استاندارد جهانی DIN و مطابق با استاندارد ملی ایران و استاندارد اروپا بوده که هیچ شرکت داخلی قادر به تولید با این کیفیت نمی‌باشد. برند این شرکت RAD بر روی هر ساخه میلگرد هک شده و این مرکز برگه آزمایش هر میلگرد را با آنالیز مربوطه ارسال می‌نماید. آهن نوین، نماینده فروش محصولات راد همدان می‌باشد.

مجتمع آهن و فولاد بافق

طرح فولاد بافق، یکی از پروژه‌های مهم ‌و عظیم فولادی کشور بوده که در راستای قانون اجرای سیاست‌های کلی اصل ۴۴ قانون اساسی در سال ۱۳۹۰ به بخش خصوصی واگذار شد. از مزیت‌های عمده این طرح، مجاورت آن با معدن سنگ آهن مرکزی ایران و چغارت است که بهشت معادن ایران لقب داده شده است. به علا‌وه با‌توجه به این مطلب که شهرستان بافق، در مرکز جغرافیایی ایران واقع شده است، این طرح را با شرایط ویژه‌ای مانند، دسترسی آسان به تمام نقاط کشور و همجواری با جاده ترانزیت و شبکه ریلی همراه ساخته است.

کارخانه نورد و لوله سمنان

شرکت نورد و لوله سمنان، در سال ۱۳۷۲ با هدف تولید انواع لوله از سایز ۲/۲ الی ۸ اینچ و انواع قوطی، تاسیس و در سال‌های بعد ضمن گسترش و تاسیس کارخانه تولید لوله و مواد گالوانیزه در سایزهای گوناگون، با راه‌اندازی کارخانه دیگری در تولید انواع لوله‌های سایز بالا از سایز ۱۰ الی ۴۰ اینچ اقدام کرد. همچنین در سال ۱۳۸۵ با راه اندازی خطوط تولید ورق گالوانیزه از ضخامت ۰.۲۵ تا ۳ میلی‌متر در دو خط تولید و نيز ورق رنگی از ضخامت ۰.۲۵ تا ۱.۲۵ میلیًمتر توانایی‌های خود را در زمینه کمی، کیفی و تنوع محصولات به اثبات رساند.

ذوب آهن اصفهان

دوب ‌آهن اصفهان، اولین و بزرگ‌ترین کارخانه تولید کننده فولاد ساختمانی و ریل در ایران و اصلی‌ترین توليدكننده محصولات طويل در خاورميانه است که با ظرفیت ۳ میلیون و ۶۰۰ هزارتن فولاد، انواع مقاطع فولادی ساختمانی و صنعتی را تولید و به بازار ارائه می‌کند. مرکز ذوب‌ آهن اصفهان در سال ۱۳۵۰ شمسی به بهره وری رسيد. این کارخانه كه در جنوب غربی اصفهان قرار دارد، نقش مهمی در شكل‌گیری ديگر صنايع فولادی ايران ايفا کرد و به همين علت، لقب مادر صنعت فولاد كشور را دارد.

جمع بندی

همانطور که در متن بالا گفته شد، کارخانه تولید فولاد نقش مهمی در پیشرفت و راهبرد صنایع گوناگون، از جمله صنعت فلزات دارد. این کارخانه دارای بخش‌های گوناگونی بوده که در هر قسمت مواد گوناگونی‌ به عنوان ورودی گرفته‌ می‌شود و ممکن است خروجی‌های گوناگونی نیز داشته باشیم. کارخانه‌جات ذکر شده، از جمله مراکزی هستند که نقش مهمی در پروسه تولید وسایل فلزی (گیربکس سایکلو و الکتروموتور موتوژن) دارند.

سوالات متداول

• در کارخانه تولید فولاد از چه تجهیزاتی استفاده می‌شود؟

گوگرد زدای دودکش، سطل، پاتیل و جرثقیل

• مواد مورد استفاده در کارخانه تولید فولاد چیست؟

آهن قراضه، آهک، عناصر آلیاژ و مواد نسوز