مقاله کامل آهن و فولاد

آهن و فولاد
وضعيت جهاني مواد اوليه براي توليد آهن و فولاد
انتخاب شيوه هاي توليد آهن و فولاد به روش كوره قوس الكتريكي و غيره مي تواند به نوع كميت ذخاير مواد اوليه در دسترس و عيار آنها بستگي داشته باشد . همچنين انتخاب فرايندهاي احياي مستقيم در كوره هاي تنوره دار ،‌كوره ها ي دوار،‌بسترهاي سيال و غيره نيز به نوع سنگ آهن و عيار آهن در دسترس بستگي دارد،‌زيرا در روشهاي احياي مستقيم سنگ آهن و نيز نوع و كيفيت مواد اوليه مي تواند در كيفيت آهن اسفنجي، چدن و فولاد توليدي و در نتيجه مصرف انرژي، مواد ،‌استهلاك كوره ها و بازده آنها در فرايند توليد آهن و فولاد تأثير داشته باشد.
تركيب گاز خروجي نيز خود متأثر از نوع سنگ آهن و بازده گاز احياكننده بوده و مي تواند در فرايند توليد گاز در برخي از روشها در طول كاتاليزورهاي مصرفي مؤثر باشد.
ماده اوليه براي ساخت و توليد گندله
براي گندله سازي سنگهاي آهن خرد و آسيا شده با دانه بندي بين صفر و صد ميكرون در سطح جهان به عنوان خوراك گندله عرضه مي گردد. اين ماده اوليه در صورت آسياكردن تكميلي در مدتي كوتاه براي واحدهاي احياي مستقيم مانند مجتمع هاي فولاد اهواز و مباركه كه مجهز به تجهيزات گندله سازي هستند، باري مناسب بشمار مي آيند. در برخي از فرايندهاي احياي مستقيم از گندله خام و خام سخت شده نيز استفاده مي شود.
ماده اوليه براي ساخت و توليد كلوخه
سنگهاي آهن تجاري با دانه بندي زير 10 ميليمتر (معمولا 6 ميليمتر) براي كاربرد در كوره بلند و واحدهاي احياي مستقيم در سطح جهاني به عنوان خوراك كلوخه عرضه مي گردد. اين مواد براي استفاده در كوره بلند مستقيماً به بار اوليه دستگاه كلوخه سازي اضافه مي شود و براي استفاده در روشهاي احياي مستقيم مي‌تواند بعد از آسيا شدن مجدد به مواد بار اوليه گندله نيز اضافه گردد.
در مجتمع هاي احياي مستقيم مجهز به واحدهاي گندله سازي خوراك كلوخه براي گندله سازي نيز مناسب است بخصوص كه حمل و نقل اين ماده نسبت به خوراك گندله سهلتر و تلفات نسبي آن در حمل و نقل كمتر است،‌مضافاً به اينكه تجهيزات ويژه اي براي حمل و نقل لازم ندارد.
گندله طبيعي
سنگهاي آهن با ابعادي حدود 6 تا 7 ميليمتر نيز در بازارهاي بين المللي عرضه مي گردد . اگر دانه بندي سنگهاي 15 ميليمتر باشد به عنوان گندله طبيعي عرضه مي شود. اين ماده پيش از مصرف سرند شده و پس از حذف نرمة آنها مي تواند در كوره هاي احياي مستقيم مورد استفاده قرار گيرد.
به علت سطوح خاص اين سنگها بويژه گوشه هاي تيز دانه هاي آن ونيز سختي پايينتر آن نسبت به گندله هاي پخته ، در كوره نرمه بيشتري توليد مي كند. گندله هاي طبيعي را نيز مي توان پس از خرد و آسيا كردن به بار اوليه كلوخه سازي اضافه كرد.
4ـ1ـ مرغوبيت جهاني سنگ آهن براي احياي مستقيم
همانطور كه پيش از اين اشاره شد ،‌در انتخاب سنگهاي آهن براي فرايندهاي احياي مستقيم توجه به آناليز شيميايي در اولويت قرار دارد. كيفيت سنگهاي آهن از نظر ناخالصي ها در طيف وسيعي قرار دارند. سنگهاي آهن با عيار بالا و با تركيبات بازي در اولويت قرار دارند.
4ـ2ـ وضعيت جهاني آهن قراضه
در اغلب روشهاي احياي مستقيم مانند روشهاي ميدركس، پوروفر، اج ـ واي ـ ال و قائم به علت ويژگي آهن اسفنجي توليدي، ذوب آن جهت پالايش به تنهايي مقدور نيست، لذا بايد يا دربار كوره بلند و يا در كنورتور و يا در حوضچه مذابي از آهن قراضه در كوره قوس و يا به بار مذاب كوره القايي اضافه شود.
با توجه به افزايش ريخته گريهاي مداوم و كاهش ضايعات آنها نسبت به ريخته گريهاي غير مداوم و افزايش توليد فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي و افزايش نسبي مصرف آهن قراضه در آنها، ميزان قراضه برگشتي بمرور كاهش مي يابد.
مضافاً به اينكه وجود ناخالصيهاي غير مجاز و تنوع قراضه ها شرايط كار با آنها را بمرور مشكلتر مي سازد . كمبود آهن قراضه براي كنورتور مي تواند بوسيله آهن اسفنجي جبران گردد زيرا هم تركيب آهن اسفنجي يكنواختر و هم درجه فلزي آهن بالاتر است و لذا آهن اسفنجي براي كاربرد به جاي آهن قراضه ، مجاز و مطلوب مي باشد.
با توجه به اينكه توليد يك تن فولاد خام در روش سنتي حدود 58/2 تن سنگ آهن ، سنگ آهك و كك لازم دارد،‌حال آنكه همين مقدار فولاد خام را با حدود يك تن قراضه با مقدار محدودي مواد آلياژي مي توان توليد كرد، ارجهيت توليد فولاد از آهن قراضه نسبت به توليد آن از مواد اوليه معدني مشخص مي شود.
ميانگين مصرف آهن قراضه براي توليد 723 ميليون تن فولاد خام طي دهه 1990 ميلادي بالغ بر 9/327 ميليون تن بوده است (‌رديف 2 جدول 5ـ1) ،‌يعني حدود 50 درصد فولاد خام توليدي، از طريق مصارف آهن قراضه توليد شده است، لذا هرچه مواد اوليه كمتري براي توليد فولاد مورد نياز باشد، متناسباً استخراج حمل و نقل، فرآوري مواد كمتر و در نتيجه مواد آلوده كننده كمتري به محيط زيست وارد خواهد شد.
علاوه بر صرفه جوييهاي فوق،‌تأمين انرژي براي كلوخه سازي ،‌گندله سازي ،‌كك سازي و غيره را نبايد از نظر دور داشت. مجموع صادرات و واردات آهن قراضه 10 كشور در دهة 1990 ميلادي در جدول 6 آمده است. از داده هاي اين جدول و مقايسه آن با ارقام جدول 1ـ5 مي توان دريافت كه در دهه 1990 ميلادي :
ـ مجموع صادرات و واردات آهن قراضه اين كشورها ( ستون 12 ، جدول 1ـ6) ،‌از صادرات و واردات جهاني آهن قراضه (‌رديف 3 و 1ـ5) كمتر است. اختلاف اين دو صادرات و واردات آهن قراضه ساير كشورها مي‌باشد.
ـ آمريكا بين كشورهاي صادر كننده آهن قراضه، بيشترين سهم را دارد و پس از آن كشورهاي اروپايي و بالاخره شوروي سابق عمده ترين صادر كننده در بلوك شرق بوده اند.
ـ در بين كشورهاي وارد كننده آهن قراضه ،‌ايتاليا و اسپانيا عمده ترين واردكنندگان آهن قراضه بوده اند و كشورهاي تركيه،‌كره جنوبي ،‌هندوستان و تايوان در مقامهاي بعدي قرار دارند و ميزان واردات آنها بمرور افزايش يافته است.
ـ‌با توجه به روند صعودي توليد فولاد خام در كشورهاي رو به رشد (رديفهاي 1 و 2 جدول 1ـ5) و برخورداري از ريخته گريهاي مداوم و توليد نسبي قراضه كمتر، كمبود آهن قراضه اين كشورها آنها همه ساله افزايش يافته است به طوري كه ميزان واردات آهن قراضه اين گروه كشورها از 647/4 ميليون تن در سال 1981 ميلادي به 372/10 ميليون تن در سال 1990 افزايش يافته است (رديفهاي 2 تا 4 جدول 1ـ5) . در اين گروه كشورها در سال 1990 ميلادي 254/14 ميليون تن آهن اسفنجي توليد و بجاي آهن قراضه مصرف شده است.
سنگ آهن و مشخصات آن
سنگ آهن مهمترين ماده اوليه براي توليد آهن و فولاد مي باشد. به طور كلي قسمت عمده سنگ آهن در روش سنتي توليد آهن و فولاد (كوره بلند / كنورتور) و فقط قسمت جزئي از آن در ساير روشها بخصوص احياي مستقيم مصرف مي شود ،‌به طوري كه از كل مقدار سنگ آهن كه در جهان مورد استخراج قرار مي‌گيرد، كمتر از 10 درصد آن به منظور كاربرد در روش احياي مستقيم و بيش از 90 درصد آن در كوره بلند مصرف مي گردد.
مشخصات لازم براي سنگ آهن با توجه به نوع مصرف و منطقه توليد و تهيه، متفاوت مي باشد. مثلاً سنگ آهني كه بخوبي در روش سنتي قابليت كاربرد دارد ممكن است به هيچ وجه قابل مصرف در روش هاي احياي مستقيم نباشد و يا مشخصات لازم براي مصرف خاك سرخ در رنگ سازي كاملاً متفاوت از مصارف متارلوژي آن است. بدين ترتيب ملاحظه مي شود كه نه تنها مشخصات لازم براي سنگ آهن در مصارف مختلف و همچنين نقاط مختلف يكسان نيست حتي در مورد هر كوره بلند و يا روش احياي مستقيم بايد مشخصات سنگ آهن با نوع كوره ، ظرفيت ، ارتفاع آن و غيره مطابقت داشته باشد. در جدول 2ـ1 مواد اصلي لازم براي توليد يك تن فولاد را نشان مي دهد.

فایل : 50 صفحه

فرمت : Word