نگاهی به فرآیند زنجیره تولید فولاد

فولاد، آلیاژی از آهن است که حاوی کربن و مقدار کمی سیلیکون، فسفر، گوگرد و اکسیژن می­‌باشد. مقدار مشخصی از کربن در این محصول سبب شده‌­است تا فولاد از آهن سخت­‌تر باشد اما به شکنندگی چدن نیز نباشد. در واقع، می­ توان ترکیبات این آلیاژ را برای رسیدن به خواص مختلف تغییر داد و برای موارد مختلف استفاده نمود. به دلیل استحکام و کشش نهایی زیاد و قیمت مناسب، از آن در صنایع مختلفی نظیر ساختمان­‌سازی، ساخت ابزارها، خودروسازی، تجهیزات، ابزارآلات سازه­ های زیرساختی و… بصورت عمده استفاده می­‌شود. در حقیقت می­‌توان در ساخت کوچک‌ترین ابزار تا پل­های عظیم صنعتی ردپایی از فولاد را یافت.

معرفی فرآیند زنجیره تولید فولاد از ابتدای استخراج تا تبدیل شدن به محصول نهایی

فرآیند زنجیره تولید فولاد به مراحل تولید فولاد از استخراج سنگ آهن تا تولید شمش فولاد گفته می شود. به طور کلی این زنجیره شامل استخراج سنگ آهن از معدن و سپس تبدیل آن به کنسانتره و ورود آن به بخش فولادسازی و در نهایت ورود به بخش نورد می باشد. در ادامه به تفصیل مراحل این زنجیره از ابتدا تا محصول نهایی می پردازیم.

فرآیند زنجیره تولید فولاد از چهار مرحله تشکیل می شود:

• معدن و استخراج سنگ آهن

• فرآوری

• فولادسازی

• نورد

مرحله اول معدن و استخراج سنگ آهن

اولین مرحله از فرآیند زنجیره تولید فولاد، استخراج سنگ آهن است و این ماده در مناطق مختلف ایران یافت می شود. سنگ آهن استخراج شده از معادن به صورت مستقیم قابل استفاده نیست. بلکه باید طی چندین مرحله فرآوری شده و به کنسانتره سنگ آهن و سنگ آهن دانه­‌بندی شده تبدیل شود. با توجه به پارامترهایی مانند عیار سنگ آهن و میزان عناصر متفرقه در کانسار استخراج شده، روش فرآوری تعیین می­‌شود. در واقع، سنگ آهن زیر بنای تولید محصولات فولادی است و ابتدا معادن سنگ آهن کشف می شوند و با استفاده از تجهیزات و ماشین آلات مختلف، این ماده استخراج می شود.

در فرآیند آهن سازی با توجه به پارامترهایی مانند عیار سنگ آهن و میزان عناصر متفرقه در کانسار استخراج شده، روش مناسب فرآوری تعیین می شود. از جمله کارخانه هایی که در حوزه استخراج سنگ آهن فعالیت می کنند عبارتند از:

• معدنی و صنعتی چادرملو 

• توسعه معدنی و صنعتی صبانور

• سنگ آهن گهرزمين

نکته ایی که باید به آن توجه داشته باشید این است که برخی از شرکت های سنگ آهنی علاوه بر استخراج این ماده، ماشین آلات فرآوری نیز در اختیار دارند و سنگ آهن خام را به محصولات دیگر تبدیل می کنند.

مرحله دوم فرآوری

پس از اینکه سنگ آهن از معدن استخراج شد، مرحله فرآوری و تغلیظ شروع می شود. در این مرحله پس از انجام فرآیندهای متعدد، دو نوع سنگ آهن بدست می آید:

• سنگ آهن دانه بندی شده: برای تولید سنگ آهن به روش دانه بندی شده ،سنگ آهن با عیار 50 درصد لازم است و پس از تامین آن، سنگ آهن توسط سنگ شکن و آسیاب خرد می شود و با استفاده از «سرند» به اندازه و سایزهای مختلف دانه بندی می شود و به خاطر همین موضوع است که به آن، سنگ آهن دانه بندی شده می گویند. پس از آن نیز با استفاده از روش های مغناطیسی و فیزیکی، سنگ آهن پرعیار تولید می شود.

لازم به ذکر است که سنگ آهن دانه بندی شده عیار پایینی دارد و به همین دلیل، فقط در تولید فولاد به روش کوره بلند مورد استفاده قرار می گیرد. تنها شرکتی که در ایران به روش کوره بلند فولاد تولید می کند، شرکت ذوب آهن اصفهان است.

• کنسانتره آهن: این روش به علت ایجاد عیارسازی بالا، بیشتر مورد استفاده قرار می­‌گیرد. در این روش شاهد مدل پیچیده‌­تری از فرآوری هستیم که شامل خردایش، آسیاب، عیارسازی و آب­گیری است. سنگ آهن در این روش برای رسیدن به ابعاد دلخواه وارد آسیاب می‌­شود. در این مرحله مواد برای مدت خاصی در داخل آسیاب نگهداری شده و خردایش به روش تر ادامه پیدا می­‌کند. برای خردایش به روش تر از هیدورسیلکون برای کنترل ابعاد دانه­‌بندی استفاده می­‌شود. پس از طی این مراحل ماده حاصله که به ابعاد بسیار ریز درآمده، وارد مرحله جدایش و پرعیارسازی خواهد شد. در مرحله جداسازی، ماده ه­ای معدنی وارد جداکننده­‌های مغناطیسی شده و کانی­‌های آهن­‌دار را از باطله جدا می­‌کند. این عملیات توسط یک ظرف استوانه­‌ای شکل مغناطیسی انجام شده که مواد مغناطیسی را جمع کرده و غلظت آهن را افزایش می‌­دهد. در صورتیکه که کانسار حاوی عناصری مانند گوگرد یا فسفر باشد، این مواد به روش فلوتاسیون از کنسانتره جدا می­‌شوند. به این فرآیند در زنجیره فولاد، گندله­‌سازی گفته می­‌شود.

 

مرحله سوم فولاد سازی

در مرحله سوم پس از طی مراحل یاد شده در فرآیند زنجیره تولید فولاد، کنسانتره خشک شده آماده ورود به مرحله فولادسازی است. در این مرحله مواد باید ابتدا به آهن مذاب و سپس فولاد تبدیل شوند. برای این کار از کوره­‌های بلند و روش­‌های مختلفی کمک گرفته می ­شود. فولاد به دست آمده در این مرحله هنوز دارای ناخالصی است و باید وارد مرحله­‌ی خالص سازی شود. در مرحله­‌ی خالص سازی فولاد، کیفیت فولاد توسط عناصر استفاده شده در متالوژری تعیین می­‌شود. در این مرحله عناصر اضافی و گازهای هیدورژن و نیتروژن حذف شده و عناصری مانند نیکل، کروم، منگنز و… جایگزین خواهند شد. در نهایت در پایان این مراحل از زنجیره فولاد، محصولی قابل حمل به نام شمش فولاد به دست می‌­آید.

مرحله چهارم نورد

آخرین مرحله از فرآیند زنجیره تولید فولاد، واحد نورد است. در این بخش، فولاد خام بدست آمده در مرحله قبل را تغییر شکل می دهند. مرحله نورد ممکن است به شکل نورد گرم یا نورد سرد باشد. روش های مختلفی برای نورد وجود دارد که از جمله آن ها می توان به استفاده غلتک برای شکل دهی ورق های فولادی و...اشاره کرد.

در واقع در مرحله نورد، محصولات نهایی مانند ورق، تیرآهن، نبشی، شمش و...به وجود می آید و سایر شرکت ها نیز از این محصولات برای تولید خود استفاده می کنند. به عنوان مثال، ورق تولید شده نهایی در شرکت فولاد مبارکه اصفهان در صنایع خودروسازی، تولید لوازم خانگی و....استفاده می شود.

توجه داشته باشید که برخی از شرکت های فعال در بازار سرمایه، فقط بخشی از این زنجیره را در اختیار دارند و برای تولید محصولات خود به شرکت های دیگر وابسته هستند و بخشی دیگر نیز، از چهار مرحله گفته شده ممکن است تعدادی از این واحدها را در دست داشته باشند. به عنوان مثال در بسیاری از کارخانه های تولید کننده، علاوه بر واحد فولادسازی، واحدهای نورد نیز وجود دارد و زنجیره تولید فولاد را تکمیل می کند.

 

جمع بندی:

در این مقاله سعی شد به فرآیند زنجیره تولید فولاد در کشور اشاره شود. دانستیم که برای تولید فولاد با کیفیت به تجهیزات و دانش پیشرفته ای نیاز است. فرآیند استخراج سنگ آهن از معادن تا تولید محصول نهایی (شمش، تیرآهن، ورق و...) را می توان به چهار بخش معدن و استخراج سنگ آهن، فرآوری، فولادسازی و نورد تقسیم کرد و هر چقدر این زنجیره تکمیل تر باشد، سودآوری آن بیشتر است. بنابراین شرکت های تولید کننده فولاد به دنبال تکمیل این فرآیند و بالا بردن حاشیه سود تولید محصولات خود هستند.