دانلود مقاله درباره آهن و فولاد

دانلود مقاله درباره آهن و فولاد

وضعیت جهانی مواد اولیه برای تولید آهن و فولاد
انتخاب شیوه های تولید آهن و فولاد به روش کوره قوس الکتریکی و غیره می تواند به نوع کمیت ذخایر مواد اولیه در دسترس و عیار آنها بستگی داشته باشد . همچنین انتخاب فرایندهای احیای مستقیم در کوره های تنوره دار ،‌کوره ها ی دوار،‌بسترهای سیال و غیره نیز به نوع سنگ آهن و عیار آهن در دسترس بستگی دارد،‌زیرا در روشهای احیای مستقیم سنگ آهن و نیز نوع و کیفیت مواد اولیه می تواند در کیفیت آهن اسفنجی، چدن و فولاد تولیدی و در نتیجه مصرف انرژی، مواد ،‌استهلاک کوره ها و بازده آنها در فرایند تولید آهن و فولاد تأثیر داشته باشد.

ترکیب گاز خروجی نیز خود متأثر از نوع سنگ آهن و بازده گاز احیاکننده بوده و می تواند در فرایند تولید گاز در برخی از روشها در طول کاتالیزورهای مصرفی مؤثر باشد.

ماده اولیه برای ساخت و تولید گندله
برای گندله سازی سنگهای آهن خرد و آسیا شده با دانه بندی بین صفر و صد میکرون در سطح جهان به عنوان خوراک گندله  عرضه می گردد. این ماده اولیه در صورت آسیاکردن تکمیلی در مدتی کوتاه برای واحدهای احیای مستقیم مانند مجتمع های فولاد اهواز و مبارکه که مجهز به تجهیزات گندله سازی هستند، باری مناسب بشمار می آیند. در برخی از فرایندهای احیای مستقیم از گندله خام   و خام سخت شده نیز استفاده می شود.

ماده اولیه برای ساخت و تولید کلوخه
سنگهای آهن تجاری با دانه بندی زیر ۱۰ میلیمتر (معمولا ۶ میلیمتر) برای کاربرد در کوره بلند و واحدهای احیای مستقیم در سطح جهانی به عنوان خوراک کلوخه   عرضه می گردد. این مواد برای استفاده در کوره بلند مستقیماً به بار اولیه دستگاه کلوخه سازی اضافه می شود و برای استفاده در روشهای احیای مستقیم می‌تواند بعد از آسیا شدن مجدد به مواد بار اولیه گندله نیز اضافه گردد.
در مجتمع های احیای مستقیم مجهز به واحدهای گندله سازی خوراک کلوخه برای گندله سازی نیز مناسب است بخصوص که حمل و نقل این ماده نسبت به خوراک گندله سهلتر و تلفات نسبی آن در حمل و نقل کمتر است،‌مضافاً به اینکه تجهیزات ویژه ای برای حمل و نقل لازم ندارد.

گندله طبیعی
سنگهای آهن با ابعادی حدود ۶ تا ۷ میلیمتر نیز در بازارهای بین المللی عرضه می گردد . اگر دانه بندی سنگهای ۱۵ میلیمتر باشد به عنوان گندله طبیعی عرضه می شود. این ماده پیش از مصرف سرند شده و پس از حذف نرمه آنها می تواند در کوره های احیای مستقیم مورد استفاده قرار گیرد.
به علت سطوح خاص این سنگها بویژه گوشه های تیز دانه های آن ونیز سختی پایینتر آن نسبت به گندله های پخته ، در کوره نرمه بیشتری تولید می کند. گندله های طبیعی را نیز می توان پس از خرد و آسیا کردن به بار اولیه کلوخه سازی اضافه کرد.

۴ـ۱ـ مرغوبیت جهانی سنگ آهن برای احیای مستقیم
همانطور که پیش از این اشاره شد ،‌در انتخاب سنگهای آهن برای فرایندهای احیای مستقیم توجه به آنالیز شیمیایی در اولویت قرار دارد. کیفیت سنگهای آهن از نظر ناخالصی ها در طیف وسیعی قرار دارند. سنگهای آهن با عیار بالا و با ترکیبات بازی در اولویت قرار دارند.

۴ـ۲ـ وضعیت جهانی آهن قراضه
در اغلب روشهای احیای مستقیم مانند روشهای میدرکس، پوروفر، اج ـ وای ـ ال و قائم به علت ویژگی آهن اسفنجی تولیدی، ذوب آن جهت پالایش به تنهایی مقدور نیست، لذا باید یا دربار کوره بلند و یا در کنورتور و یا در حوضچه مذابی از آهن قراضه در کوره قوس و یا به بار مذاب کوره القایی اضافه شود.
با توجه به افزایش ریخته گریهای مداوم و کاهش ضایعات آنها نسبت به ریخته گریهای غیر مداوم و افزایش تولید فولاد در کوره های قوس الکتریکی و افزایش نسبی مصرف آهن قراضه در آنها، میزان قراضه برگشتی بمرور کاهش می یابد.
مضافاً به اینکه وجود ناخالصیهای غیر مجاز و تنوع قراضه ها شرایط کار با آنها را بمرور مشکلتر می سازد . کمبود آهن قراضه برای کنورتور می تواند بوسیله آهن اسفنجی جبران گردد زیرا هم ترکیب آهن اسفنجی یکنواختر و هم درجه فلزی آهن بالاتر است و لذا آهن اسفنجی برای کاربرد به جای آهن قراضه ، مجاز و مطلوب می باشد.
با توجه به اینکه تولید یک تن فولاد خام در روش سنتی حدود ۵۸/۲ تن سنگ آهن ، سنگ آهک و کک لازم دارد،‌حال آنکه همین مقدار فولاد خام را با حدود یک تن قراضه با مقدار محدودی مواد آلیاژی می توان تولید کرد، ارجهیت تولید فولاد از آهن قراضه نسبت به تولید آن از مواد اولیه معدنی مشخص می شود.
میانگین مصرف آهن قراضه برای تولید ۷۲۳ میلیون تن فولاد خام طی دهه ۱۹۹۰ میلادی بالغ بر ۹/۳۲۷ میلیون تن بوده است (‌ردیف ۲ جدول ۵ـ۱) ،‌یعنی حدود ۵۰ درصد فولاد خام تولیدی، از طریق مصارف آهن قراضه تولید شده است، لذا هرچه مواد اولیه کمتری برای تولید فولاد مورد نیاز باشد، متناسباً استخراج حمل و نقل، فرآوری مواد کمتر و در نتیجه مواد آلوده کننده کمتری به محیط زیست وارد خواهد شد.
علاوه بر صرفه جوییهای فوق،‌تأمین انرژی برای کلوخه سازی ،‌گندله سازی ،‌کک سازی و غیره را نباید از نظر دور داشت. مجموع صادرات و واردات آهن قراضه ۱۰ کشور در دهه ۱۹۹۰ میلادی در جدول ۶ آمده است. از داده های این جدول و مقایسه آن با ارقام جدول ۱ـ۵ می توان دریافت که در دهه ۱۹۹۰ میلادی :
ـ مجموع صادرات و واردات آهن قراضه این کشورها ( ستون ۱۲ ، جدول ۱ـ۶) ،‌از صادرات و واردات جهانی آهن قراضه (‌ردیف ۳ و ۱ـ۵) کمتر است. اختلاف این دو صادرات و واردات آهن قراضه سایر کشورها می‌باشد.
ـ آمریکا بین کشورهای صادر کننده آهن قراضه، بیشترین سهم را دارد و پس از آن کشورهای اروپایی و بالاخره شوروی سابق عمده ترین صادر کننده در بلوک شرق بوده اند.
ـ در بین کشورهای وارد کننده آهن قراضه ،‌ایتالیا و اسپانیا عمده ترین واردکنندگان آهن قراضه بوده اند و کشورهای ترکیه،‌کره جنوبی ،‌هندوستان و تایوان در مقامهای بعدی قرار دارند و میزان واردات آنها بمرور افزایش یافته است.
ـ‌با توجه به روند صعودی تولید فولاد خام در کشورهای رو به رشد (ردیفهای ۱ و ۲ جدول ۱ـ۵) و برخورداری از ریخته گریهای مداوم و تولید نسبی قراضه کمتر، کمبود آهن قراضه این کشورها آنها همه ساله افزایش یافته است به طوری که میزان واردات آهن قراضه این گروه کشورها از ۶۴۷/۴ میلیون تن در سال ۱۹۸۱ میلادی به ۳۷۲/۱۰ میلیون تن در سال ۱۹۹۰ افزایش یافته است (ردیفهای ۲ تا ۴ جدول ۱ـ۵) . در این گروه کشورها در سال ۱۹۹۰ میلادی ۲۵۴/۱۴ میلیون تن آهن اسفنجی تولید و بجای آهن قراضه مصرف شده است.