فلز آنلاین
اطلاعات ضروری آهنفلز آنلاین
اطلاعات ضروری آهنچرخه تولید فولاد به روش احیای مستقیم
چرخه تولید فولاد به روش احیای مستقیم
چرخه‌ی احیای مستقیم فولاد
چرخه‌ی احیای مستقیم فولاد برای به تولید و بهره‌برداری رساندن سنگ‌آهن دارای پیچیدگی‌ها و نکات ظریف زیادی است که پرداختن به همه‌ی آن از حوصله این مطلب خارج است. پس در بهترین حالت تنها به مهم‌ترین این مراحل می‌پردازیم.
در فرآیند تولید فولاد به روش احیای مستقیم که تکنولوژی جدیدتری نسبت به روش احیای غیرمستقیم (کوره بلند) محسوب می‌شود، چهار مرحله‌ی اصلی وجود دارد تا به شمش خام فولاد جهت استفاده در واحد نورد برسیم.
- گندله سازی
- احیای مستقیم
- کوره ذوب
- ریخته‌گری مداوم
واحد گندله‌سازی
گندله عبارت است از کنستانتره آهن (سنگ‌آهن خورد شده) که با سایر مواد افزوده‌شده و توسط حرارت از حالت خام به حالت پخته درآمده است. گندله تولیدی در این مرحله جهت استفاده در کوره بلند و یا واحدهای احیای مستقیم تولید آهن و یا فولاد بکار می‌رود.
علت تبدیل سنگ‌آهن به گندله اشکالاتی است که در استفاده از کنستانتره خام در کوره‌های بلند و واحدهای احیا به وجود می‌آورد و مهم‌ترین تغییری که سنگ‌آهن در این مرحله می‌کند، تبدیل‌شدن به گوی‌های با تخلخل و هندسه یکنواخت است.
سنگ‌آهن خردشده به همراه بنتونیت (یا سایر چسب‌های مجاز) مخلوط می‌شوند و پس از بخاردهی به آن روانه‌ی دیسک‌های تشکیل گندله خام می‌شوند.
در این دیسک‌های گردان، مخلوط تهیه‌شده به گوی‌هایی با قطر ۸ تا ۱۶ میلی‌متر تبدیل‌شده و پس‌ازآن گندله خام تهیه‌شده خشک، پخته، خنک و آماده احیا می‌شود.
واحد احیای مستقیم
تنها دو روش برای احیای مستقیم در دنیا مورداستفاده قرار می‌گیرد که به روش‌های میدرکس (midrex) و HYL معروف‌اند و در ایران تاکنون تنها روش میدرکس مورداستفاده قرارگرفته است.
در روش میدرکس منواکسید کربن و گاز طبیعی گرم و ریفرم شده (در واحد reform) با دمیده شدن در میان گندله‌های تولیدی در مرحله‌ی قبل، با اکسیژن موجود در اکسید آهن واکنش شیمیایی نشان داده و این اکسیژن را به خود جذب می‌کند.
اکسید آهن با از دست دادن اکسیژن به آهن تبدیل‌شده و اصطلاحاً احیا می‌شود. محصول به‌دست‌آمده از این فرآیند که عیار و خلوص بالایی دارد را آهن اسفنجی گویند.
آهن اسفنجی تولیدشده در این واحد به همراه آهن‌قراضه، خوراک کوره‌های قوس الکتریکی و یا کوره‌های القایی جهت ذوب شدن و تبدیل به فولاد است.
واحد کوره‌ی ذوب
مهم‌ترین کوره‌های ذوب در واحدهای احیای مستقیم فولاد به دو نوع کوره‌های قوس الکتریکی و کوره‌های القایی تقسیم می‌شوند.
کوره قوس الکتریکی
در کوره‌های قوس الکتریکی که در فولاد مبارکه (بزرگ‌ترین واحد صنعتی ایران) از این روش استفاده می‌شود، با استفاده از ایجاد قوس الکتریکی میان دو الکترود، به دمایی در حدود ۴۰۰۰ درجه سانتی‌گراد (که مناسب ذوب کردن آهن است) دست خواهیم یافت.
در این روش ابتدا آهن‌قراضه به کوره اضافه می‌شود و فرآیند ذوب آغاز می‌شود. براثر قوس الکتریکی ایجادشده توسط ترانسفورماتورها، قراضه‌ها ذوب‌شده و هنگام اضافه شدن آهن اسفنجی فرامی‌رسد.
پس از ذوب شدن آهن قراضه، آهن اسفنجی از سیلوهای ذخیره به کوره اضافه می‌شود. میزان شارژ آهن اسفنجی نسبت به قراضه در حدود سه برابر در هر ذوب است.
کوره القایی
در کوره‌های القایی که به‌طور مثال در فولاد کویر دامغان استفاده می‌شود، عبور جریان الکتریکی با فرکانس بسیار بالا از یک کویل مسی و ایجاد میدان مغناطیسی شدید اطراف فلز (آهن) باعث ذوب آن می‌شود.
نحوه و نسبت بارگیری و شارژ قراضه و آهن اسفنجی در کوره‌های القایی تفاوت چندانی با کوره‌های قوس الکتریکی ندارد و در انتها فولاد مذاب در بوته‌ی هر دو کوره جمع می‌شود و به پاتیل‌ها هدایت می‌شود.
واحد ریخته‌گری مداوم
فولاد مذاب تهیه‌شده در مرحله قبل به واحد ریخته‌گری مداوم رسیده و در آنجا پس از آنالیز شیمیایی، توسط پاتیل به درون قالب‌های شمش فولاد ریخته می‌شود.
قالب‌ها توسط جریان آب در دیواره خنک می‌شوند و باعث تشکیل پوسته‌ی اولیه شمش اطراف مذاب تخلیه‌شده می‌شوند و درنهایت پاشش آب بر روی سطح شمش‌های خام، آن‌ها را به‌طور کامل منجمد می‌کند.
در این زمان تولید شمش خام فولادی به پایان رسیده و این شمش خوراک واحد نورد برای تولید انواع پروفیل‌های فولادی می‌باشد.
منبع: تیم تأمین محتوای فولاد ۲۴
دستگاه برش واتر جت
دستگاه برش واتر جت
واتر جت
دستگاه واتر جت یکی از انواع دستگاه برش CNC است که، امروزه در صنعت کاربرد بسیار بالایی دارد. یکی از دلایلی که باعث شده دستگاه واتر جت محبوبیت بیشتری در بین صنعتگران پیدا کند و از سال ۲۰۰۲-۱۹۹۷ استفاده آن ۱.۹ درصد رشد کند، ارزان و به صرفه بودن آن نسبت به دستگاه‌های برش لیزری است. واتر جت یکی از جدیدترین دستگاه‌های حوضه صنعت است که درزمینهٔ برش انواع فلزات، سنگ‌ها، چوب‌ها و ... کاربرد دارد.
دستگاه واتر جت یا (Abrasive WaterJet machine) وسیله‌ای است که با استفاده از قدرت و فشار آب، قطعات فلزی و غیرفلزی (عمدتاً سنگ‌ها) را برش می‌دهد. ازآنجایی‌که واتر جت‌ها دارای تنظیم فشار آب هستند می‌توان به‌وسیله آن‌ها هر جسم سخت و یا نرمی را برش داد. واترجت هر مادهای را با هر ضریب سختی برش می‌دهد، به همین دلیل می‌توان گفت تنها ابزار برش سوپر آلیاژها و تیتانیوم است، برخی مواد که در اثر حرارت دود سمی تولید می‌کنند را با این روش می‌توان برش داد، چون ماهیت این برش سرد است.
ساز و کار واتر جت
اگر بخواهیم به‌صورت کلی درباره نحوه کار واترجت توضیح دهیم می‌توانیم بگوییم که واترجت وسیله‌ای است که با یک پمپ بسیار قوی آب را با فشار زیاد به داخل یک نازل با قطر خیلی کم هدایت می‌کند، سپس آب سرعتی در حدود ۰۹۹ متر بر ثانیه پیدا می‌کند، سپس مادۀ ساینده‌ای به نام ابرسیو (abrasive) به‌منظور برش مواد سخت به این آب تزریق می‌شود، این مخلوط آب و مواد ساینده که با فشار ۰۹۹۹ تا ۰۰۹۹ بار (بسته به قدرت پمپ) از نازل خارج می‌شود طرح را بر روی قطعه موردنظر برش می‌دهد.
مواد به کار رفته در برش واترجت
درست است که نام این دستگاه بر اساس نوع کار آن است اما واترجت ها فقط برای مواد نرم فقط از آب استفاده می‌کنند و برای برش مواد سخت‌تر مانند فلزات و سنگ‌ها به مواد مصرفی‌ای نیاز دارند که بتوانند جسم موردنظر را راحت‌تر و با دقت بیشتری برش دهند این مواد عبارت‌اند از ابزار برش، آب خالص یا آب به همراه مواد ساینده.
مواد ساینده در واترجت ها مواد به خصوصی هستند که این مواد عمدتاً سیلیکون کارباید، سیلیس یا لعل است که بسته به جنسی که باید ماشین‌کاری شود در نظر گرفته می‌شود. این مواد پس از مصرف قابل بازیافت نمی‌باشند و اندازه ذرات ساینده معمولاً بین ۱۵۰ تا ۱۰۰۰ است. نسبت مخلوط حجمی آب و ذرات ساینده مرز و نقطه‌ای دارد که اگر مقدار نسبت حجمی کمتر یا مساوی آن باشد راندمان بالاتری خواهد داشت و با بیشتر شدن نسبت ذرات ساینده در آب راندمان پایین می‌آید.
مزیت های دستگاه واترجت
همان‌طور که در اول مقاله گفته شد دستگاه واترجت وسیله‌ای بود که، در سالیان اخیر رشد چشمگیری داشته و در میان صنعتیان محبوبیت به خصوصی پیداکرده است. این محبوبیت و رشد بر اساس مزیت‌های این دستگاه است که، مزیت‌های آن نیز بسیار فراوان است. مزیت‌های دستگاه واترجت به شرح زیر است.
- توانایی برش بالا که اصطلاحاً به آن (Cuts virtually any material) نیز گفته می‌شود.
- کاربرد آسان دستگاه نسبت به سایر دستگاه‌های دیگر
- پایین بودن هزینه‌های مصرفی دستگاه
- پایین بودن هزینه‌های انرژی دستگاه
- ایجاد آلودگی بسیار کم
- دقت بالای برش (تلرانس ۰٫۰۰۵ اینچ)
- عدم ایجاد تنش حرارتی در قطعه کار یا به‌اصطلاح ( Cold cutting )
- نیاز کم به نگه‌دارنده ( Minimal Fixturing required )
- سرعت برش بالا (Faster than many conventional cutting tools )
- عدم ایجاد تنش حرارتی
- امکان اجرای طرح‌های پیچیده
- برش فولاد تا ۰۵۹ میلی‌متر و برخی مواد دیگر تا ۵۹۹ میلی‌متر
معایب دستگاه واترجت
اما این دستگاه چندان هم بی‌عیب و نقص نیست و معایبی نیز دارد که، همین معایب است که نتوانسته نظر برخی از صنعتیان را به خود جلب کند عمده این معایب به شرح زیر است.
- زمان برش نسبتاً زیاد ( Cutting Time )
- ایجاد سوراخ‌های باکیفیت نسبتاً پایین
- دقت کم در ضخامت‌های زیاد
منبع: گروه تامین محتوای فولاد ۲۴