در صنایع مختلف از مواد شیمیایی متفاوتی استفاده می‌شود. چرا که نیاز هر صنعت با دیگری متفاوت است. مواد شیمیایی صنعت فولاد موادی هستند که باید مقاومت بالایی نسبت به دما داشته باشند. از این رو لازم است از مواد اولیه با کیفیت استفاده کنید. خرید مواد اولیه با کیفیت یکی از چالش‌های امروز تولید کنندگان صنایع فولاد در ایران به شمار می‌رود. البته لازم به ذکر است که بسیاری از این مواد شیمیایی در ایران تولید نمی‌شوند. بنابراین نیاز به واردات آن‌ها در شرایط تحریمی بیشتر احساس می‌شود.
پیشگامان شیمی یکی از شرکت‌های ارائه دهنده مواد اولیه شیمیایی صنعت فولاد در ایران می‌باشد. این شرکت به امروز به برسی بخش‌هایی که مواد شیمیایی موردنیاز این صنعت در آن استفاده می‌شوند می‌پردازد. از سوی دیگر روش‌های تولید فولاد از آهن خام، مواد شیمیایی موردنیاز پوشش دهی ورقه‌ها و خواص این مواد را مورد برسی قرار می‌دهد.
مواد شیمیایی صنعت فولاد در کدام بخش استفاده می‌شود؟
فولاد یکی از صنایع گسترده در ایران است که رونق بسیاری نیز دارد. این صنعت با وجود کارخانه‌های نسبتاً مجهزی که دارد؛ نیاز به مواد اولیه زیادی دارد. مهم‌ترین ماده اولیه‌‌ای که در این صنعت به کار گرفته می‌شود؛ آهن است. اما آهن به تنهایی نمی‌تواند تبدیل به فولاد شود. گازها و مواد زیادی هستند که باید به آن افزوده شوند تا بتوان گفت آهن تبدیل به فولاد شده است. همچنین در این میان می‌توان آهن را تبدیل به چند آلیاژ کاربردی دیگر نیز کرد که از محصولات جانبی صنعت فولاد به شمار می‌روند.
یکی از بخش‌هایی که در آن از مواد شیمیایی صنعت فولاد استفاده می‌شود؛ پاک سازی آهن است. در طبیعت کمتر ماده‌ای را می‌توان یافت که به طور کامل خالص باشد. آهن هم از این قائده مستثنی نیست. از جمله موادی که برای پاکسازی افزوده می‌شوند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- منگنز
- کروم
- نیکل
- تنگستن
- مولیبدن
- کربن
تولید آهن خالص
اولین چیزی که برای تولید فولاد لازم است؛ معمولاً گوگرد است. برای حذف گوگرد معمولاً پودر منیزیم به آهن مذاب دمیده می‌شود. پودر منیزیم با گودگرد واکنش داده و سولفید منیزیم تشکیل می‌دهد. این ماده روی آهن جمع می‌شود. سپس می‌توان آن را به سادگی حذف کرد.
برای حذف کربن می‌توان از آهن‌های قراضه استفاده کرد. با این روش علاوه بر کمک به طبیعت، عملیات بازیافت ساده‌تر می‌شود. آهن‌های قراضه مقادیر کمی اکسیژن درون خود دارند. در صورتی که مقدار اکسیژن آن‌ها کم بود؛ می‌توان اکسیژن را نیز به عنوان یک ماده شیمیایی تولید فولاد به آن افزود. اکسیژن در کنار کربن تشکیل کربن دی اکسید می‌دهد. این ماده یک گاز است که به راحتی خارج می‌شود.
فسفر و سیلیکون نیز از جمله موادی هستند که با واکنش با اکسیژن و آهک از آهن خالص حذف می‌شوند. البته به یاد داشته باشید که گازی که این مواد تولید می‌کنند اسیدی و خطرناک است. اما استفاده از این دو مواد شیمیایی بسیار مفید است. چرا که خود آن‌ها نیز با تشکیل سرباره روی آهن، قابل حذف هستند.
با تمام این موارد به یاد داشته باشید که برای تولید آهن‌های مختلف و محصولات گوناگون، نیاز به نسبت‌های مختلف این مواد در کنار یکدیگر دارید. برای مثال آهنی که با بالاترین خلوص باشد، آهن فرفوژه نامیده می‌شود. این آهن استحکام نسبتاً کمی دارد و برای تولید نرده‌های تزئینی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این در حالی است که اگر مقدار کمی کربن داشته باشیم؛ فولاد ملایم خواهیم داشت که برای تولید بدنه خودرو و کشتی به کار گرفته می‌شود.
البته تولید فولادهای مختلف علاوه بر اینکه به مواد اولیه شیمیایی صنعت فولاد و میزان آن‌ها وابسته است؛ به روش‌های تولید فولاد نیز مربوط است. در ادامه به برسی تعدادی از این روش‌ها که از دیگران مرسوم‌تر هستند می‌پردازیم.
تولید فولاد از آهن خام روش‌ها و نیازها
در برسی روش‌های تولید فولاد از آهن خام باید در نظر داشته باشید که فولادها نیز انواع متفاوتی دارند. هر فولادی را برای هر کاربردی نمی‌توان به کار گرفت. برای مثال میزان مقاومتی که در فولاد مورد استفاده در صنایع هواپیمایی بسیار بیشتر از مقاومت فولاد ساختمانی است. این در حالی است که فولاد به کار رفته در جلیقه‌های ضدگلوله لازم است نرم اما محکم باشند! از این رو دو روش کلی برای تولید فولاد در ایران به کار گرفته می‌شود. روش‌های خرد دیگری نیز هستند که به دلیل تولید ناچیز، از ذکر آن‌ها خودداری کرده ایم.
مواد شیمیایی صنایع فولاد
روش کوره بلند
اگر به کارخانه‌های تولید فولاد با روش کوره بلند دقت کرده باشید؛ تاسیسات بلند و گسترده‌‌ای خواهید دید. این تاسیسات، همانند تاسیسات نفتی لوله‌های بلند و سر به فلک کشیده‌‌ای دارند. یکی از مهم‌ترین مواد شیمیایی صنعت فولاد که در این روش استفاده می‌شود؛ زغال سنگ و سنگ آهک است. این مواد در کنار آهن از محفظه بالایی درون کوره‌ها (لوله‌های بلند) ریخته می‌شود.
هوایی که از پایین این مواد به درون لوله‌ها دمیده می‌شود؛ هوای پیش گرم است که دمای بالایی دارد. ۶ تا ۸ ساعت بعد از اضافه شدن این مواد است که مواد به پایین لوله‌ها می‌رسند. محصولات در کف کوره جمع می‌شوند. این محصولات چدن مذاب و سرباره هستند. زمانی که وقت برداشت محصول می‌رسد؛ باید در فواصل زمانی معینی اقدام به برداشت کنید. این کار موجب افزایش کیفیت محصول و ماندگاری بیشتر کوره می‌شود. با این روش و انجام عملیات‌های نگهداری، تا ۱۰ سال می‌توان از کوره‌ها استفاده کرد.
از این روش به منظور تولید چدن مذاب و سرباره استفاده می‌شود. در صورتی که در سر کوره از سنگ آهن و مقدار کمی قراضه فولادی استفاده کنید؛ می‌توانید فولاد تهیه کنید. البته هوای گرم دمیده شده از کف نیز باید اکسیژن خالص باشد.
کوره قوس الکتریکی
در این روش نیاز به مقدار زیادی ضایعات فولادی داریم. این ضایعات با جریان الکتریکی زیادی ذوب می‌شوند. در این وضعیت تکنسین‌ها مقداری از آلیاژهای دیگر را اضافه می‌کنند تا فلز مذاب به نسبت فولادی خود که دیگر آلیاژها را تشکیل می‌دهند برسند. حال نوبت به تصفیه فولاد می‌رسد که با کمک اکسیژن صورت می‌گیرد. در کوره‌های تولید فولاد، کوره را در اکسیژن منفجر می‌کنند. در این هنگام اکسید کلسیم و فلورید کلسیم به کوره اضافه می‌کنند.
مواد شیمیایی صنعت فولاد که در این روش به کار گرفته می‌شوند؛ بیشتر جای فولاد را در ضایعات می‌گیرند تا بتوان آن را تصفیه کرد. سپس فولاد ته نشین می‌شود و ضایعات روی فولاد را می‌گیرند. این روش امروزه متداول‌ترین روش تولید فولاد است که در ایران و چهان به کار گرفته می‌شود. چرا که زمان تولید با این روش بسیار کاهش می‌یابد. با این روش می‌توان ۱۵۰ تن فولاد را در ۹۰ دقیقه تولید کرد. همچنین کوره‌های مدرن نیاز کمتری به نگهداری دارند.
روند کلی صنایع تولید فولاد در صنایع
توضیحی که درباره روش‌های مختلف تولید فولاد دادیم بسیار کوتاه و مختصر بود. این در حالی است که صنعت فولاد خود یک دنیای کامل است. از این رو باز به طور مختصر به برسی روند تولید فولاد می‌پردازیم. طبیعی است که در اولین مرحله لازم است تمام ناخالصی‌ها از آهن یا از قراضه‌ها گرفته شود. بخش بزرگی از مواد شیمیایی صنعت فولاد در این بخش مصرف می‌شود.
در مرحله بعدی نوبت به تولید آهن اسفنجی می‌رسد. البته این مرحله به «آهن اسفنجی» مشهور شده است. در حالی که منظور آن ذوب کردن آهن است. در این بخش است که نوع فولاد و میزان خلوص آن تعیین می‌شود. تصفیه و ریخته گری نام مرحله بعدی است. در این مرحله فولاد مذاب است که در تانک‌های بزرگ ریخته می‌شود. فرآیند تصفیه یک فرآیند خاص و گسترده است که از حوصله این مقاله خارج است.
در اینجاست که نوبت به انجام این عملیات می‌شود. فرآیند نورد گرم آخرین فرآیندی است که در این بخش روی فولاد صورت می‌گیرد. در نظر داشته باشید که این‌ها همه مراحل ابتدایی تولید فولاد است. بنابراین می‌توان محصول نورد گرم را هم به عنوان یک ماده آماده فروش و هم یک محصول نیمه کامل در نظر گرفت.
مواد شیمیایی صنعت فولاد و پوشش دهی ورقه‌ها
در بسیاری از موارد مشاهده می‌شود که فولادهای تولید شده نیاز به یک ورقه به منظور پوشش دارند. این ورقه‌ها با کاربردهای متفاوت به کار گرفته می‌شوند. معمولاً از این ورقه‌ها به منظور افزایش کیفیت و دوام ورقه‌های فولادی استفاده می‌شود. در این مرحله نیز به طور گسترده از مواد شیمیایی صنعت فولاد استفاده می‌شود. اما رعایت اصل کیفیت بسیار حیاتی به نظر می‌رسد.
مواد شیمیایی صنایع فولاد
قلع از جمله اصلی‌ترین مواد شیمیایی است که در این مرحله به کار گرفته می‌شود. البته در برخی مدل‌ها به جای قلع از ورق‌های گالوانیزه استفاده می‌کنند. در صورتی که از ورق‌های گالوانیزه استفاده کنید؛ می‌توانید فولاد با رنگ‌های مختلف داشته باشید. در تولید این رنگ‌ها نیز به طور گسترده از مواد شیمیایی استفاده شده است.
از جمله اصلی‌ترین مواد شیمیایی این صنعت می‌توان به اکسیژن، اکسید آهن، قلع، اکسید کلسیم، فرو سیلیسیم و در مدل‌های جدیدتر به ترکیبات شیمیایی CaFe2 و Cao اشاره کرد. به منظور اطلاعات بیشتر درباره مواد شیمیایی صنعت فولاد، می‌توانید با کارشناسان پیشگامان شیمی در ارتباط باشید.
منابع: .irsteel
سوالات متداول
بهترین مواد شیمیایی برای صنایع تولید فولاد کدام مواد هستند؟
- اکسیژن
- قلع
- منیزیم
- آهک
صنایع تولید فولاد چطور کار می‌کنند؟
به طور کلی دو روش تولید فولاد کوره بلند و کوره قوس الکتریکی به کار گرفته می‌شوند. هر کدام از این روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند.
انواع فولاد کدام اند؟
- فولاد گالوانیزه
- فولاد ملایم
- فولاد فرفوژه
- فولادهای ضد زنگ
- فولادهای مقاوم در برابر گرما
- فولادهای با پوششهای متفاوت از قبیل آلومینیوم و سرب
