اهمیت صنایع آهن آلات در رشد و توسعه کشورها
چون مصرف فولاد هر کشور تابع سطح توسعه یافتگی آن و توسعه یافتگی خود انعکاسی است از سطح درآمد، درجه تخصصی شدن اقتصاد کشور، رشد بخش های صنعتی کشور و نیاز به ساختمان های مسکونی و غیره، به همین دلیل اغلب از شاخص مصرف سرانه فولاد به عنوان شاخص توسعه استفاده می شود.
مشکلات صنعت فولاد بازار ایران و جهان
در حال حاضر اکثر کشورهای پیشرفته در صنعت آهن آلات از رکود و وضعیت نامناسب مالی رنج می برند. علت این امر علاوه بر رکود اقتصادی، کاهش تقاضای فولاد در ایجاد امور زیربنایی و فضاهای مسکونی و خدماتی است. زیرا این کشورها مراحل اصلی توسعه اقتصادی را پشت سر گذاشته و به تدریج نرخ رشد تقاضایی آن ها کاهش یافته است.
اما این امر در کشورهای در حال توسعه مصداق ندارد و در آینده شاهد رشد مصرف فولاد معمولی و ارزان قیمت در این کشورها برای امور فوق خواهیم بود. رشد قیمت آهن صرف نظر از تقاضا به هزینه تولید بستگی دارد و هزینه های تولید در مناطقی می تواند به حداقل برسد که دارای مواد اولیه کافی، انرژی و نیروی کار ارزان و هزینه های پایین محیط زیست باشند. در چارچوب این تقسیم کار جدید جهانی تولید آهن آلات ، مناطقی که ویژگی های یاد شده را دارند می توانند عرضه کننده فولادهای خام و معمولی و نیز آهن اسفنجی به سایر مناطق دنیا باشند.
نگاهی به آینده صنعت فولاد ایران
ایران با داشتن ویژگی های خاصی مانند نیروی انسانی ارزان، منابع انرژی کافی و مواد اولیه ارزان می تواند یکی از مناطقی باشد که در آینده صنعت آهن آلات دنیا نقش با اهمینی را ایفا نماید. به عبارت دیگر با توجه به هزینه های ثابت تولید و مزیت نسبی صنعت فولاد در ایران، این صنعت نباید فقط با تکیه بر بازار داخلی توسعه یابد. تلاش برای دستیابی به بازارهای جهانی به گونه ای که سهم کشور را افزایش دهد می تواند کلیدی جهت توسعه اقتصادی بیشتر در آینده باشد.
البته از دیدگاه توسعه، آن صنعت با اهمیت تلقی می شود که بیش از تولید خود، سرمایه گذاری های فرعی را به راه اندازد و در واقع موجبات تحریک صنایع بالا دست و پایین دست را فراهم نماید. بدین ترتیب در چارچوب استراتژی توسعه اقتصادی جهت گیری عمده سرمایه گذاری ها باید در این گونه صنایع مانند فولاد متمرکز گردد.
برای شناخت صنعت فولاد کشور و تعیین جایگاه آن در دنیا احتیاج به شناخت کامل از وضعیت صنعت آهن آلات دنیا و از جمله گروه کشورهای پیشرفته و در حال توسعه داریم تا در نتیجه گیری و ارائه سیاست ها مبتنی بر حقایق و توانایی صنعت فولاد کشورمان باشد. البته به دلیل ارتباط مستقیم مجتمع های فولادی با بازار جهانی فولاد درک صحیح از روند این صنعت می تواند در امر سیاست گذاری مهم و با اهمیت تلقی گردد.
تعریف فولاد
کلمه فولاد به انواع بیشمار از آلیاژهایی گفته می شود که عنصر اصلی آن ها را آهن تشکیل می دهد. کربن نیز به عنوان مهمترین ماده آلیاژی فولاد محسوب می گردد. هرچند که ممکن است در انواع مختلف فولاد مواد آلیاژی دیگری نیز به میزان کم و زیادتر یافت شود.
میزان کربن موجود در فولاد ممکن است بین 3 درصد تا 5/1 درصد در تغییر باشد و در موارد محدودی نیز به 25/2 درصد برسد. آلیاژهای آهنی که کمتر از 3 درصد کربن دارند آهن نامیده می شوند. آلیاژهایی که بیش از 5/1 درصد کربن دارند عموما چدن نامیده می شوند و فرم خام آن را نیز آهن خام می نامند. آلیاژی که کمتر از 50 درصد آهن داشته باشد فولاد نامیده نمی شود. فولاد را می توان از نظر ترکیبات شیمیایی و شکل ظاهری طبقه بندی کرد که به طور مختصر به آن ها اشاره می شود.
چگالی یا دانسیته فولاد برابر 7.85 گرم بر سانتی متر مکعب می باشد.
طبقه بندی فولادها براساس ترکیبات شیمیایی
فولادهای کربنی
این نوع فولاد که پر مصرف ترین فولاد نیز به شمار می رود، شامل آهن و حداکثر یک درصد کربن است. اختلاف این نوع فولادها عمدتا به دلیل متفاوت بودن و مقدار کربن موجود در آن است.
فولاد کربن با توجه به درصد کربن موجود در آن به سه گروه زیر طبقه بندی می شود:
فولاد کم کربن: فولادی است که حداکثر 25/0 درصد کربن دارد و به مقیاس وسیعی در کارهای مهندسی و سازه مورد استفاده قرار می گیرد.
فولاد با کربن متوسط: فولادی است که بین 25/0 تا 7/0 درصد کربن دارد. بیشتر در اجزا قطعات متحرک مورد استفاده قرار می گیرد
فولاد پر کربن: فولادی است که بین 7/0 تا 1 درصد و به ندرت تا 5/1 درصد کربن دارد و در تولید ابزار مهندسی و تولید سکه مورد استفاده قرار می گیرد. تفاوت اصلی این نوع از فولادها در سهولت ماشین کاری، جوشکاری، مقاومت در برابر پاره شدن، سختی و از این گونه ویژگی های آهن و فولاد است.
فولادهای آلیاژی
این نوع فولادها حاوی مقادیری کربن می باشد اما خصوصیات آن را معمولا سایر عناصر شیمیایی اضافه شده به فولاد تعیین می کند. بعضی از این عناصر باعث سختی فولاد، معمولا باعث استحکام و تعدادی موجب افزایش مقاومت در مقابل خوردگی می شود.
فولاد آلیاژی نیز انواع مختلفی دارد نظیر:
فولاد آلیاژی منگنز دار
فولاد آلیاژی کرم دار
فولاد آلیاژی کرم- مولیبدن
فولاد آلیاژی نیکل – کرم مولیبدن
فولاد زنگ نزن:
این نوع فولاد در واقع همان فولاد معمولی است که ورقه نازکی از ضد رنگ بر روی یک یا دو طرف آن قرار داده شده است. عنصر کرم مهمترین ماده آلیاژی کننده فلزی است که همراه با آهن، کربن، منگنز و سیلیس در تولید فولاد زنگ نزن به کار می رود. متداول ترین فولاد زنگ نزن حدود 8 درصد نیکل دارد. علاوه بر این از فلزات مختلف دیگر نیز به تنهایی و یا تواما در تهیه فولاد زنگ نزن استفاده می شود. از این فولاد در ساخت قطعات موتور جت، وسایل و لوازم شیمیایی، کارد و چنگال، انواع لوازم پخت و پز و بلاخره انواع دستگاه های مخصوص برش استفاده می شود.
طبقه بندی براساس شکل ظاهری
از آنجا که طبقه بندی و تعریف های مربوط به فرآورده های نهایی آهن آلات ، در هر کشوری متفاوت است. بنابراین تعریف و یا طبقه بندی بین الملل و مشترک برای آن ها نمی توان یافت. اما به طور کلی می توان آن ها را در دو گروه زیر مورد بررسی قرار داد:
فرآورده های طولی
از آنجا که طبقه بندی و تعریف های مربوط به فرآورده های نهایی آهن آلات ، در هر کشوری متفاوت است بنابراین تعریف و یا طبقه بندی بین المللی و مشترک برای آن ها نمی توان یافت. اما به طور کلی می توان آن ها را در دو گروه زیر مورد بررسی قرار داد:
فرآورده های طولی
این فرآورده ها عموما شامل قطعات سبک و سنگین فولادی از قبیل تیرآهن، نبشی، سپری، میلگرد (میلگرد آجدار، میلگرد ساده، میلگرد آلیاژی، گالوانیزه و …)، ریل راه آهن و انواع میله و مفتول می باشد. از انواع میلگردها می توان به محصولات کارخانه های مختلف مانند صنایع نورد فولاد گلستان اشاره کرد. میلگردهای زیر محصولات این کارخانه هستند. برای مشاهده قیمت میلگرد آلیاژی به سایت مرکزآهن مراجعه کنید.
فرآورده های تخت
این فرآورده ها عموما شامل انواع صفحه، انواع ورق فولادی، کویل حاصل از نورد سرد، تسمه حاصل از نورد گرم و تسمه حاصل از نورد سرد است که مجتمع فولاد مبارکه چنین محصولاتی را تولید می کند.
در حال حاضر در ایران طولی از نظر نوع و کاربرد به تیرآهن ، میلگرد، مفتول ، نبشی ، ناودانی ، تسمه و سایر قطعات کم مصرف تر مانند ریل راه آهن قطعات طولی می گویند که می توان آن ها را به سه گروه زیر تقسیم بندی کرد:
مقاطع سبک
مقاطع متوسط
مقاطع سنگین
روش های تولید آهن آلات
اطلاعات کلی در مورد مراحل مختلف تولید در صنعت آهن آلات
در حال حاضر عمدتا دو روش برای تولید آهن آلات در کشورهای مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرد:
کوره بلند، کنورتور یا روش سنتی
احیا مستقیم یا کوره الکتریکی
انتخاب یکی از دو روش فوق برای تولید آهن آلات بستگی به شرایط خاص هر کشور متفاوت و عمدتا بستگی زیادی به نوع مواد اولیه و انرژی قابل دسترس دارد. مثلا کشوری که دارای منابع ذغال سنگ مرغوب است روش کوره بلند مطلوب و اقتصادی و کشور دیگری که دارای منابع سرشار گاز طبیعی است روش احیا مستقیم مقرون به صرفه می باشد. ضمنا روش کوره بلند اکنون در کارخانه ذوب آهن اصفهان برای تولید آهن آلات به کار می رود و روش احیا مستقیم طریقه تولید در مجتمع های فولاد مبارکه و اهواز می باشد. برای اطلاع از سایر روش ها به اخبار صوتی بازار آهن مراجعه کنید.
تولید آهن آلات با استفاده از روش کوره بلند
تولید آهن آلات با استفاده از روش سنتی دارای سابقه طولانی است. اولین کوره بلند در سال 1600 میلادی در انگلستان ساخته شد و استفاده تجارتی با روش گرم کردن هوای ورودی از سال 1800 میلادی آغاز گردید. در روش تولید فولاد با استفاده از روش سنتی (کوره بلند) سنگ آهن پس از استخراج از معدن، خرد و به اندازه مورد نظر الک گردیده و به انبار سنگ آهن حمل می شود.
سنگ آهن خرد شده معمولا به همراه مقداری پودر کک به قسمت آلگومداسیون حمل و از آنجا وارد کوره بلند می گردد. شارژ کوره بلند به صورت لایه هایی از سنگ آهن ، کک و سنگ آهک انجام شده و سپس هوای داغ توسط لوله های دمش به داخل کوره دمیده می شود.
بدین ترتیب سنگ آهن احیا شده و در حین سرازیر شدن از کوره به علت گرمای زیاد ذوب می شود و در قسمت تحتانی کوره جمع می گردد. بعد از مدت زمانی ثابت آهن خام مذاب از کوره تخلیه و به همراه آهن قراضه به کنورتور حمل می گردد. در داخل کنورتور آهن خام مذاب در اثر دمیدن اکسیژن، درجه حرارت و ترکیبات لازم را به دست می آورد. فولادی که بدین ترتیب به دست می آید در قالب ریخته شده و به صورت شمش، بیلت و یا بلوم به کارخانه نورد حمل می گردد تا به شکل محصول نهایی در آید.
تولید آهن آلات با استفاده از روش احیا مستقیم (کوره الکتریکی)
در روش احیا مستقیم سنگ آهن در کنار ذغال احیا می شود و به صورت آهن اسفنجی در می آید. در گذشته آهن اسفنجی حاصله را چکش کاری کرده و فرم می دادند تا آهن آلات مورد نظر به دست آید. این روش همان طور که قبلا اشاره شد اولین روش تولید آهن از سنگ آهن می باشد و استفاده از روش احیا مستقیم در مقیاس وسیع و با استفاده از تکنولوژی پیشرفته امروزی در حقیقت از توجه به این روش قدیمی نشات می گیرد.
استفاده از کوره احیا مستقیم برای اولین بار در سال 1869 میلادی صورت گرفت و استفاده تجارتی از آن با استفاده از گاز طبیعی از سال 1952 آغاز گردید. برای تولید فولاد با استفاده از روش احیا مستقیم سنگ معدن تغلیظ شده را از ابتدا به گندله تبدیل می نمایند و پس از جدا نمودن گندله های ریز از آن بقیه را به واحد را به واحد احیا مستقیم منتقل می کنند. در آنجا بدون آنکه حالت جامد گندله تغییر کند آن را احیا نموده به عبارت دیگر اکسیژن اکسیدهای آهن را از آن جدا می نمایند.
آهن اسفنجی حاصله از احیا مستقیم با درصدی از آهن قراضه جهت ذوب وارد کوره های قوس الکتریکی می گردد. در این مرحله ناخالصی موجود در آهن اسفنجی که در حقیقت در سنگ معدن تغلیظ شده موجود بوده است همراه با مقدار کمی اکسید آهن به صورت سرباره از فولاد مذاب جدا می گردد. فولاد به دست آمده را می توان نظیر تولید فولاد از طریق کوره بلند با ماشین های ریخته گری مداوم و یا با روش ریخته گری با قالب به صورت مناسب برای ارسال به کارخانه نورد به صورت مناسب در آورد.
تعریف واژه فولاد چیست؟
کلمه فولاد به انواع بیشمار از آلیاژهایی گفته می شود که عنصر اصلی آن ها را آهن تشکیل می دهد. کربن نیز به عنوان مهمترین ماده آلیاژی فولاد محسوب می گردد. هرچند که ممکن است در انواع مختلف فولاد مواد آلیاژی دیگری نیز به میزان کم و زیادتر یافت شود.
فولاد زنگ نزن چیست؟
این نوع فولاد در واقع همان فولاد معمولی است که ورقه نازکی از ضد رنگ بر روی یک یا دو طرف آن قرار داده شده است.
روش های تولید فولاد کدامند؟ فولاد به دو روش کوره بلند و احیای مستقیم تولید می گردد.
