ورق سیاه

ورق سیاه

ورق آهن ( ورق سیاه) یکی از ابتدایی ترین مقاطع تولیدی آهنی است که کاربرد گسترده ای در صنعت دارد. از این رو اشاره ای گذرا به فرآیند تولید آهن و سپس ورق آهنی ( با تمرکز بر فرآیندهای تولید ورق در شرکت فولاد مبارکه اصفهان) می نماییم.

تولید سنگ آهن

برای تولید یک تن آهن در یک کوره بلندنیاز به 1.75 تن سنگ آهن، 750 کیلوگرم زغال سنگ و 250 کیلوگرم آهک می باشد که 4.5 متر مکعب نیز هوا مصرف می کند. دمای هوا در مرکز کوره به 1600 درجه سانتیگراد می رسد. سنگ آهن عنصری فلزی است و 5 درصد از پوسته زمین را در بر گرفته است.

با استخراج سنگ آهن خام از زمین و جداسازی ناخالصی ها پودر تیره رنگ نقره ای - قهوه ای آهن به دست می آید. این عنصر به راحتی اکسید می شود و به تنهایی دوامی ندارد. از این رو برای افزایش استحکام آهن استحصال شده جهت استفاده در بخش هایی چون ساختمان سازی ، آلیاژ آن با استفاده از عناصر بسیاری تهیه می شود. این عناصر متفاوت و متداول ترین آنها نیکل و کروم است.

موارد مصرف

سنگ آهن ماده اولیه تولید فولاد است و 98 % سنگ آهن استخراج شده در جهان برای تولید فولاد به کار می رود. صنایع خودروسازی و ساخت و ساز و بخش های اصلی مصرف کننده فولاد هستند و در نتیجه میزان تقاضای فولاد در این بخش ها بر تقاضا و قیمت سنگ آهن تاثیر گذار است.

جایگزین ها

سنگ آهن مستقیمی ندارد ولی مصرف کننده اصلی آن یعنی فولاد جایگزین هایی دارد. از جمله جایگزین های فولاد، آلومینیوم است که در صنایعی چون خودروسازی استفاده از آن نسبت به فولاد پیشی گرفته است.همچنین در دیگر صنایع پلاستیک و شیشه جایگزین برای فولادها شده اند. اما از آنجایی که فلزاتی چون آلومینیوم برای تولید نیاز به مصرف بالاتر برق دارند و گران تر از فولاد است همچنان مصرفی فولاد رایجتر است.

تولید کننده ها

تولید کننده اصلی سنگ آهن کشور استرالیا است و پس از آن چین و برزیل و سپس روسیه و امریکا قرار دارند. در سال 1395 ایران با تولید حدود 38 میلیون تن سنگ آهن بعد از کانادا در رتبه دهم جهان قرار گرفت. نزدیک به 21 میلیون تن از سنگ آهن استخراج شده مورد مصرف کارخانجات داخلی قرار گرفته و 17 تن و 200 هزار تن صادر گردید.

فرآیند تولید 

سنگ آهن دپو شده در انبار مواد اولیه سورت شده و به واحد گندله سازی منتقل می شود. سنگ آهن دانه درشت پس از ورود به آسیاب های گندله سازی از سایز 95 درصد کمتر از یک میلی متر به سایز 75-80 درصد زیر 45 میکرون می رسد. در ادامه سنگ آهن آسیاب شده با سنگ آهن ریزدانه ، بنتونیت و آب مخلوط شده و بعد از آماده سازی به دیسک های تشکیل گندله خام ارسال می گردد. در دیسک های گندله سازی مخلوط یاد شده به گندله خام با سایز 25 - 55 میلیمتر تبدیل شده و پس از سرند کردن گندله ها با سایز 8-16 میلیمتر وارد کوره پخت می گردد. در کوره پخت گندله خام پس از عبور مراحل خشک کردن ، پیش گرم ، پخت و خنک کاری به استحکام مناسب جهت استفاده در فرآیند احیاء مستقیم رسیده و از کوره پخت خارج می گردد. گندله اکسیدی تولید شده در ادامه جهت مصرف به واحد احیاء مستقیم ارسال می شود. 

واحد احیای مستقیم

در واحد احياء مستقيم ، گندله اکسیدی به آهن اسفنجی تبدیل می شود. گندله اکسيدي توليد شده در واحد گندله سازي، پس از کنترل خواص شيميايي و فيزيکي از بالا وارد کوره احياء شده و در دماي حدود 800 درجه سانتيگراد و در تبادل با گاز احياء کننده که از سمت پائين به طرف بالا  در جريان است اکسيژن خود را از دست مي دهد.
 
ناحیه فولادسازی
 
ناحيه فولادسازي در کارخانجات مختلف معمولا شامل واحدهاي توليدي بشرح زیر است:
  1.  واحد حمل مواد Material handling
  2. واحد كوره هاي قوس الكتريكي  Electric arc furnace
  3. واحد متالورژي ثانويه و آماده سازي پاتيل  Ladle furnace treatment and Ladle Total service
  4. واحد ريخته گري مداوم تختال Continuous  Casting of slab
  5. واحد آماده سازي شمش Slab cooling and conditioning
الف) تحويل و توزيع مواد ورودي توسط نوار نقاله از ناحيه آهن سازي :
به منظور در دسترس بودن مواد و تضمين استمرار توليد آهن اسفنجي و افزودني ها همانند آهك ، دولوميت و.... توسط نوار نقاله از ناحيه آهن سازي به ناحيه فولادسازي منتقل و در سيلوهاي كوره قوس الكتريكي ذخيره مي گردند ، كه اين واحد وظيفه كنترل و زمانبندي عمليات شارژ توسط نوار نقاله ها و انجام عمليات اضطراري تجهيزات مربوطه را بعهده دارد .

ب ) توزيع مواد افزودني و مصرفي با سيستم هاي انبارداري :
دريافت ، انبارداري و توزيع حدود 24 نوع مواد در تناژها ، شكل و اندازه هاي مختلف در نقاط مختلف واحد توليد فولاد نيز توسط اين واحد انجام گرفته وهمچنين در كنترل موجودي مواد مذكور همكاري لازم با قسمتهاي مربوطه نمايد .

ج ) آهن قراضه :
آهن قراضه آماده مصرف پس از تائيد كنترل كيفي – ايمني فني از نظر مشخصات فني توسط تأمين كنندگان با كمپرسي به محل حوضچه هاي ناحيه اعزام و جهت ذخيره سازي در 17 حوضچه مربوطه به ظرفيت تقريبي 45000 تن تخليه مي گردد . سپس باتوجه به دستورالعملهاي مربوطه توسط جرثقيل در سبدهاي مخصوص بارگيري و توسط ماشين حمل به داخل كارگاه جهت شارژ به كوره هاي قوس الكتريكي انتقال داده مي شود .

د ) ضايعات :
با هدف مصرف مجدد ضايعات فولادي ، ضايعات توليد شده در ناحيه با مكانيزمهاي پيش بيني شده به قسمت برش قراضه منتقل و پس از آماده سازي به حوضچه قراضه ها جهت مصرف ارسال مي گردند .

واحد کوره های قوس الکتریکی
 
در این واحد ابتدا قاضه بارگیری شده به داخل کوره قوس تخلیه شده و سقف کوره بسته شده و عملیات ذوب آغاز می گردد. قراضه ها توسط قوس الکتریکی ذوب می شود. سپس شارژ آهن اسفنجی از سیلوهای ذخیره کوره به داخل آغاز می گردد. در این مرحله عملیات های زیر به طور همزمان انجام می شود:
  •  دمش اکسیژن
  • دمش گرافیت
  • شارژ آهک و دولومیت برای تولید سرباره پفکی
  • نمونه گیری و اندازه گیری دما
پس از ذوب کامل آهن اسفنجی مرحله تصفیه صورت می گیرد و تنظیمات نهایی دما و آنالیز با توجه به نتایج مورد نظر برای فولاد انجام می گیرد و در برخی موارد در صورت نیاز عملیات سرباره گیری از ذوب نیز صورت می پذیرد.
مرحله پایانی در عملیات کوره های قوس الکتریکی عملیات تخلیه (tapping) می باشد. در این مرحله پاتیل خالی مذاب که دمای پیش گرم آن با توجه به استاندارد تعیین شده است به زیر کوره هدایت شده و مقادیر مورد نیاز آلیاژ و مواد افزودنی مانند بوکسیت و آهک همزمان با تخلیه مذاب از کوره به پاتیل باگیری می شوند. ذوب تولید شده در پاتیل آماده تحویل به واحد کوره های پاتیلی می باشد.
 واحد کوره های پاتیلی
 
در واحد کوره های پاتیلی موادی چون فرومنگنز کربن بالا و کرین متوسط  ،فروسیلیسیم ، آهک و کلسیم آلومنات در مذاب وارد شده و فعالیت های زیر بر روی آن انجام می شود.
اکسیژن زدایی
سرباره سازی
تنظیم ترکیب شیمیایی
تنظیم دما و زمان تحویل به واحد ریخته گری مداوم
تصفیه یا حذف آخال های موجود در ذوب
 
 واحد ریخته گری
 
 وظیفه این واحد تبدیل فولاد مذاب به شمش تختال با کیفیت و تلرانس ابعادی مورد سفارش مشتری و همچنین خنک سازی و اصلاح شمش می باشد.
مشخصات تختال تولیدی در شرکت فولاد مبارکه اصفهان به شرح زیر می باشد:
عرض تختال تولیدی : از 650 میلیمتر تا 1880 میلیمتر
طول تختال تولیدی : تختال بلند 9.5 - 10 متر و تختال کوتاه 4.5 - 4.7 متر
ضخامت تختال تولید شده : 200 میلیمتر
 
واحد خنک سازی و اصلاح شمش

 

خنک سازی به دو صورت در این واحد بر اساس نوع تختال صورت می گیرد:

خنک سازی با هوا و خنک سازی با آب

تختال ها بعد از خنک سازی به واحد اصلاح تختال می روند، بعد از کنترل کیفی تختال ها به ناحیه نورد گرم منتقل می شوند

واحد نورد گرم 

در واحد نورد گرم تختال ها تا دمای 1280 درجه سانتی گراد در کوره های پیش گرم و پوسته زدایی نورد شده و ضخامت آنها به 16 تا 1.5 میلیمتر می رسد. ورق های نورد شده به صورت کلاف ( رول یا کویل) بسته بندی می شوند.

کلاف گرم در شرکت فولاد مبارکه با مشخصات فنی زیر تولید می شوند:

ضخامت : از 1.5 تا 16 میلیمتر

عرض رول : از 650 تا 1850 میلیمتر

وزن هر رول : از 5 تا 30 تن

کیفیت سطح : صافی سطح کمتر از IU-85

 

واحد تکمیل نورد گرم 

در این واحد عمیات حرارتی و برخی اعمال سفارشی بر روی ورق ها انجا می شود، اعمالی نظیر کاهش وزن رول ، بهبود خواص مکانیکی ، تسطیح ورق ، برش ورق و غیره