محصولات آهن و فولاد

انواع محصولات فولاد

امروزه آهن بيش تر از هر فلز دیگری در ساخت تجهیزات به‌كار مي رود. درصد استفاده از فلزات آهنی در حدود 96 درصد بوده به طوریکه هزینه ساخت کم و سهولت روش های تولید، ساخت آلیاژهای فولادی و استفاده از آلیاژهای آن یکی از پرکاربردترین مصارف فلز آهن شمرده می شود.

امکان آلیاژسازی و افزایش استحکام آلیاژهای این فلز به روش های مختلف به عنوان مهمترین عامل ساخت آلیاژهای آهن و فولاد است.

صنعت آهن و فولاد بزرگترین مصرف کننده انرژی در جهان است و بزرگترین سهم را در اقتصاد جهان دارد. سالانه مقادیر زیادی ضایعات آهن تولید می شود که استفاده از آن در صنعت فولاد امری اقتصادی است.

فرایند تولید آهن از استخراج تا آهن خالص

به منظور تولید فلز آهن ابتدا سنگ معدن آهن از معادن سنگ آهن به صورت سرباز استخراج شده و سپس توسط دستگاه های سنگ شکن شکسته می شوند. سپس خرده سنگ های حاصله جهت رفع ناخالصی ها شست و شو داده شده و فرایند جداسازی آهن از دیگر مواد انجام می پذیرد. متداولترین روش جداسازی آهن از سنگ معدن آهن، روش مغناطیسی است.

یکی از پرکاربردترین روش ها برای شکل دادن و تولید محصولات فولادی روش نورد است. روش نورد از لحاظ حجم تولید و کیفیت نهایی مورد توجه فعالان در این عرصه قرار گرفته است به طوریکه محصولاتی نظیر تیرآهن، میلگرد، نبشی و.... از این روش تولید می شوند. از طریق روش نورد می توان شمش فولاد را به محصولاتی نظیر میله، لوله، انواع تسمه، میلگرد و.... تبدیل نمود.

آهن اسفنجی به نوعی آهن پرعیاری است که از آن در تولید و ساخت محصولات آهن و فولاد استفاده می شود. معمولا آهن اسفنجی به سه شکل اسلب (تختال)، بیلت (شمش) و میلگرد تبدیل شده و به منظور ساخت محصولات فولادی استفاده می شود. سطح مقطع بیلت به صورت دایره ای یا مربعی شکل بوده و بیشتر برای مصارف میلگرد و سیم استفاده می شود.

پرمصرف ترین آلیاژهای آهن - اشکال مختلف مقاطع فولادی

براساس مطالب گفته شده آهن استخراج شده از سنگ معدن آهن خالص بوده و در صنعت کاربرد چندانی ندارد. لذا از این فلز در تولید آلیاژهای مختلف فلزی استفاده می شود. فلز کربن به عنوان مهمترین عنصری است که در آلیاژسازی استفاده شده و موجب افزایش استحکام آلیاژ تولید شده می شود.

فولاد یکی از انواع آلیاژهای آهن است که میزان عنصر کربن به کار رفته در آن کمتر از 2.06 است. 

چدن آلیاژ دیگری از انواع آلیاژهای آهن است که میزان عنصر کربن به کار رفته در آن بین 2.06 تا 6.67 درصد است.

افزودن کربن به فولاد تا اندازه اي، باعث افزایش استحکام آهن شده و می توان گفت هر چقدر درصد کربن موجود در فولاد بيشتر شود، در حقیقت استحکام فولاد افزايش خواهد يافت.

نکته حائز اهمیت این است که با افزایش میزان عنصر کربن استحکام آلیاژ تولیدی بیشتر می شود اما اگر میزان عنصر کربن به کار رفته بیشتر از حد معینی شود، انعطاف پذیری آلیاژ ساخته شده به طور چشمگیری کاهش یافته و شکننده می شود.

با افزودن عناصر دیگر به آهن، آلیاژها با خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوتی ساخته می شوند.

در کشور ایران، با توسعه کارخانه هاي ذوب آهن و افزايش تولید آهن خام و ایجاد کارخانه هاي فولادسازی و همچنین تولید محصولات فلزی مانند لوله سازی، ورق سازی، پروفیل و غيره در چند دهه گذشته پیشرفت های زیادی به دست آمده است.

درحقیقت اصطلاح فولاد کربنی ساده به فولادهایی گفته می شود که در آنها کربن بیش از هر عنصر دیگری در تعیین خواص آن دخیل است و میزان عناصر آلیاژی دیگر در آن کم است.

به طور کلی زنجیره فولاد کشور به چهار دسته تقسیم بندی می شوند:

• تولید کنندگان تراز اول مرتبط با صنایع معدنی

ورودی : مواد معدنی

خروجی : کنسانتره آهن، سنگ آهن، آهن اسفنجی، گندله آهن

• تولیدکنندگان شمش

ورودی : خروجی سطح 1 و قراضه

خروجی : انواع شمش شامل بیلت، تختال، اسلب

• تولیدکنندگان محصول نهایی

ورودی : خروجی سطح ۲

خروجی : محصول نهایی آماده توزیع مثل مقاطع طویل شامل میلگرد؛ تیرآهن و ناودانی و...

• فروشندگان نهایی و صاحبان انبار (آهن فروشان)

ورودی : خروجی سطح ۳

خروجی : تسهیل و روان سازی جریان فروش با تزریق سرمایه و ارتباط با مشتری و بازار مصرف

به طور کلی قیمت شمش فولادی و انواع مقاطع فولاد به عواملی نظیر کیفیت مواد اولیه به کار رفته، کارخانه تولید کننده شمش، قیمت شمش در بازار جهانی و ..... بستگی دارد. همچنین نوسانات قیمت دلار نیز روی قیمت شمش فولادی تاثیر مستقیم می گذارد.

جدیدترین کاربرد قراضه آهن در صنعت فولاد

امروزه قراضه آهن به عنوان ماده خام به جای سنگ آهن در صنعت فولاد استفاده می شود و امری اقتصادی محسوب می شود. اگرچه مصرف مجدد فلزات قراضه به ویژه آهن با کاهش سرعت تهی شدن ذخایر فلزی نقش مهمی در تولید و مصرف پایدار آن ها در آینده بازی می کند اما فرایند و سیستم های بازیافت فلزات معمولا انرژی زیادی مصرف می کند که آن هارا درگیر مسائلی مانند حفاظت منابع، راندمان انرژی، کاهش انتشارات و ... است. پایا بودن این سیستم ها و فرایندهای بازیافت فلز مستلزم متمرکز شدن بر اصول پایداری است. برای رسیدن به این هدف لازم است ارزیابی چرخه حیات اثرات زیست محیطی در آن ها ارزیابی شود.

بدین منظور از روش های مختلفی استفاده می شود. سمیت برای اکوسیستم خشکی و گرمایش جهانی از مهمترین تاثیرات زیست محیطی فولاد آلیاژی است.

 سه روش اصلی ذوب آهن و فولاد

به منظور تولید فولاد از سنگ معدن آهن از سه روش اصلی کوره بلند (دمشی)، احیا مستقیم و کوره قوس الکتریکی استفاده می گردد. مهمترین روش با استفاده از کوره دمشی و کوره اکسیژن پایه است. روش کوره قوس الکتریکی از قراضه ها به عنوان خوراک اولیه استفاده کرده و آن ها را ذوب می کند. روش دیگر احیای مستقیم ماده معدنی به کمک گاز طبیعی است که محصول آن به کوره قوس الکتریکی ارسال می گردد.