شرح پروسه فولادسازی

فولادسازی یکی از مهم ترین فرآیندهای صنعتی است که نقش کلیدی در تولید محصولات فولادی با کاربردهای متنوع دارد. این فرآیند شامل مراحل مختلفی از جمله ذوب مواد اولیه، تنظیم ترکیب شیمیایی، و شکل دهی نهایی فولاد است. کیفیت و خواص فولاد نهایی به شدت وابسته به روش تولید و نوع تجهیزات مورد استفاده در این فرآیند است.

از طرفی، قیمت فولاد به عنوان محصول نهایی، تحت تأثیر عوامل متعددی مانند هزینه مواد اولیه، فناوری تولید، و شرایط بازار جهانی قرار دارد. برای مثال، در بازار ایران، نوسانات نرخ ارز و هزینه های انرژی نیز بر قیمت فولاد تأثیرگذار هستند. اگر به دنبال اطلاعات جامع درباره فرآیند فولادسازی هستید، ادامه این مقاله می تواند برای شما مفید باشد.

آشنایی با فرایند فولاد سازی

دو ماده اصلی در کوره، قراضه و آهن اسفنجی می باشند ابتدا در کوره مقداری آهن قراضه شارژ می کنند و آن را به وسیله ایجاد قوس الکتریکی ذوب می نمایند و سپس آهن اسفنجی در کوره شارژ می نمایند. خواص فیزیکی قراضه در عملیات ذوب کوره های قوس الکتریکی اثر مهمی دارد. عدم انتخاب صحیح ممکن است منجر به شکستن الکترودها یا سرریز شدن فولاد مذاب و یا حتی انفجار گردد در عمل سعی می شود از انواع قراضه در کوره استفاده شود تا معایب به حداقل برسد و عملیات کوره بهینه باشد.

گذشته از مواد اولیه آهن دار که بخش اصلی شارژ کوره های قوس الکتریکی را تشکیل می دهند مواد دیگری به عنوان کمک ذوب، سرباره زا، روان ساز و یا موادی جهت آلیاژ کردن و یا تصحیح ترکیب نهایی مذاب مورد نیاز می باشند گاهی اوقات افزودن کربن نیز جهت تنظیم آنالیز نهایی ذوب و یا برای بالا بردن مقدار کربن ذوب لازم است.

کمک ذوب ها

آهک

کمک ذوب ها که مهمترین آن ها آهک است جهت تشکیل سرباره ها و اثر گذاشتن بر واکنش های شیمیایی در مراحل مختلف تصفیه متالوژیکی به کوره افزوده می شوند. عناصر آلیاژ کننده که اکثر آن ها مواد فلزی هستند جهت رسیدن به ترکیب نهایی دلخواه به ذوب افزوده می شوند. موادی که قسمت زیادی از عناصر آلیاژی را دارند فروآلیاژ نامیده می شوند. علاوه بر این مواد، مواد دیگری از قبیل فرومنگنزهای کم کربن و پر کربن و فروسیلیکو منگنز و فروسیلیسیم و سایر فرو آلیاژها نیز افزوده می شوند.

کربن

برای افزایش کربن نیز می توان به طور مستقیم کربن را به صورت مواد خام پر کربن وارد کوره نمود و یا مواد حامل کربن مثل کک را به شارژ افزود که میزان آن بستگی به نوع فولاد درخواستی دارد. مهمترین ماده کمک ذوب آهک بوده که بازی بودن سرباره نیز بستگی به آن دارد، عمل تصفیه در فولادسازی توسط انتقال مواد از داخل مذاب به سرباره فعال صورت می گیرد.

آهک شارژ شده به کوره که نقش مهمی در تشکیل سرباره دارد به سرباره خاصیت بازی نیز می دهد، فصل مشترک بین ذرات آهک و سرباره نقش مهمی در عملیات ذوب دارد بنابراین سعی می شود از ذرات ریز آهک دارای خلل و فرج زیاد استفاده شود.

روانسازهای به کار برده شده که برای کمک به جابجا شدن سریع سرباره و یا برای حفظ سیالیت سرباره به هنگام تصفیه استفاده می شود بایستی شرایط ویژه ای را در رابطه با ترکیب با آهک و تاثیر بر عمل تصفیه و اثرات دیگر در محیط و در عمل دارا باشند.

آلیاژکننده ها

یکی دیگر از مواد مصرفی در کوره، عناصر آلیاژکننده هستند. این عناصر که معمولا در تولید فولادهای کربنی ، پرآلیاژ و فولادهای زنگ نزن مصرف می شود شامل سیلیکون، منگنز، نیکل، کروم و مولیبدن هستند. این عناصر را به صورت ترکیبی با سایر عناصر به فولاد مذاب می افزایند که معمولا ترکیب با آهن انجام می گیرد گاهی اوقات نیز از آلیاژهای دوتایی یا سه تایی که مقدار آهن آن کم است مثل فروسیلیکو منگنز استفاده می شود.

انواع روش های پروسه فولادسازی

برای ذوب و جداسازی مواد و تصفیه از دو روش اسیدی و بازی استفاده می شود.

روش اسیدی

در روش اسیدی که آستر کوره نیز باید متناسب با آن انتخاب شود، قراضه و مواد خام بایستی درصد گوگرد و فسفر پایین داشته باشند زیرا امکان جدا کردن این مواد در این روش وجود ندارد. هزینه پایین مواد نسوز و دوام بیشتر آسترها و مصرف کمتر انرژی و سیالیت و روانی بیشتر مذاب و سیالیت کم سرباره از مزایای این روش می باشد ولی مصرف قراضه های مخصوص کاربرد آن را بسیار محدود نموده است.

در این روش مواد شارژ به همراه مقداری مواد کربن زا به کوره ریخته می شود و هیچ نوع مواد سرباره زا به کوره افزوده نمی گردد و پس از عملیات ذوب مقداری ماسه و در مواردی ۱ الی ۳ درصد سنگ آهک به آن می افزایند.

روش بازی

در روش بازی نیز کوره با آستر مناسب بایستی انتخاب گردد روش بازی روشی آسان تر برای فولادسازی است و با استفاده از تخلیه سرباره می توان باعث کاهش گوگرد و فسفرزدایی تا میزان بسیار زیاد گردید و تبدیل نامرغوب ترین قراضه به فولاد مرغوب را امکان پذیر می سازد. این روش ممکن است به صورت یک سرباره ای و یا دو سرباره ای انجام گیرد.

در مجموع روش بازی مورد استفاده بیشتری دارد و استفاده از مواد سرباره زا چون آهک و روان ساز چون فلوئوراسپار در آن معمول است. در مجتمع فولاد آلیاژی اصفهان از این روش برای ذوب و تولید فولاد استفاده می گردد.

لازم به ذکر است که این دو فرایند هر یک معایب و مزایای خود را دارند و قیمت فولاد تولیدی می تواند بسته به نوع این فرایند ها و پیچیدگی تولید آنها متغیر باشد.

نقش الکترود ها در ذوب فولاد

همانطور که قبلا نیز گفته شد برای انجام ذوب و طریقه عملی استفاده از گندله احیا شده, داشتن یک حوضچه مذاب آهن در آغاز و شارژ آهن اسفنجی به آن است. این حمام مذاب در ابتدا توسط قراضه ها تشکیل می شود. در هر کوره سه الکترود از سقف کوره عبور کرده و بر بالای مذاب و در داخل آن قرار می گیرد در حالی که هریک از الکتروده به یک فاز جریان برق متصل می گردند جریان از هر الکترود به داخل بار کوره جریان می یابد و منجر به ایجاد حرارت زیاد و در نتیجه ذوب مواد کوره می شود.

الکترودها بسته به کیفیت بار و میزان بار حرکت عمودی نوسانی به بالا و پایین دارند که در نتیجه طول قوس ایجاد شده تغییر کرده و مقدار حرارت لازم برای ذوب تنظیم می گردد. در ابتدا جریان بالا با ولتاژ بالا جهت استفاده از حداکثر انرژی اعمال می گردد. با برقراری جرقه و ذوب قراضه ها در هنگامی که درجه حرارت به ۱۵۵۰ برسد شارژ آهن اسفنجی به کوره آغاز می شود و به تدریج ولتاژ نیز به مقدار مطلوب کاهش می یابد در این خلال آهک و فلوئورین جهت تشکیل سرباره به کوره افزوده می شوند.

از چه جایی میتوان فولاد با کیفیت ساخت بالا خریداری کرد؟

فولاد با کیفیت ساخت بالا را می توان از تأمین کنندگان معتبر فولاد تهیه کرد. یکی از گزینه های برتر در این زمینه فولاد حامیران است. این مجموعه به عنوان یکی از پیشروترین تأمین کنندگان محصولات فولادی، انواع فولادهای ساختمانی، آلیاژی، صنعتی، و عملیات حرارتی را با کیفیت بالا ارائه می دهد. فولاد حامیران با بهره گیری از نمایندگی های معتبر و شبکه گسترده توزیع، تضمین می کند که مشتریان به بهترین محصولات با قیمت رقابتی دسترسی داشته باشند.