فلز آنلاین
اطلاعات ضروری آهنفلز آنلاین
اطلاعات ضروری آهن
چرخه 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