شرکت خشکه و فولاد پایتخت

کوره قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace) که به صورت مخفف EAF نامیده می شود. کوره ای است که مواد فلزی با استفاده از یک قوس الکتریکی ذوب می شود.

این کوره ها اندازه های متفاوتی داشته و در ایران به صورت کوره های قوس الکتریکی سنتی. (تخلیه از ناودان) و EBT (تخلیه از کف) استفاده می گردند.

دمای ذوب و تخلیه در این کوره ها در حدود 1600 درجه. و در بعضی از کوره های آزمایشگاهی گاهی به 2000 درجه سانتی گراد می رسد.

مهم ترین مواد اولیه برای تولید فولاد و چدن در کوره های قوس الکتریکی. عبارتند از: آهن قراضه، آهن اسفنجی، شمش چدن کوره بلند، فروآلیاژهای آهک و فلورین می باشد. در ایران عمدتاً از آهن قراضه و از آهن اسفنجی به صورت گندله یا خشته استفاده می گردد. که می تواند به دلیل فراوانی واحدهای احیای مستقیم. با توجه به در دسترس بودن منابع گاز طبیعی در ایران باشد.

نوع دیگری از ماده شارژ کوره در برخی کشورها، تغذیه مداوم آهن اسفنجی خشته شده گرم است. کوره های قوس الکتریکی، از طریق ذوب شدن بار کوره توسط قوس الکتریکی. ایجاد شده بین الکترود های گرافیتی و بار فلزی، کار می کنند. در این روش، ابتدا آهن اسفنجی تولید شده در فرآیند احیای مستقیم. درون کوره قوس الکتریکی ریخته می شود تا ذوب گردد. دمای این کوره ها به حدی است. که در همان ذوب اولیه فولاد با درصد کربن نسبتاً پایین تولید می شود. سپس فولاد تولید شده درون کوره پاتیلی ریخته می شود تا در آنجا عملیات آلیاژ سازی انجام شود. این عملیات شامل تنظیم کردن میزان کربن، اضافه کردن عناصر آلیاژی و یکدست سازی ترکیب فولاد است.

تاریخچه فرآیند اختراع و ساخت کوره های قوس الکتریکی امروزی به قرن نوزدهم باز می گردد. اختراع اولیۀ کورۀ قوس الکتریکی بوسیلۀ همفری دیوی (Humphry davy) در سال 1808 اتفاق افتاد. همفری دیوی توانست یک قوس الکتریکی با نور شدید و دمای بالا بوجود آورد. البته اکتشاف آقای دیوی در آن زمان توجه زیادی را به خود جلب کرد. اما این اکتشاف برای چندین سال در حد یک کنجکاوی علمی باقی ماند. و هیچ کس نتوانست آن را به صورت عملی به کار گیرد.

اما بالاخره در سال 1878 فردی به نام ارنست ویلیام زیمنس (William Siemens) اولین کورۀ قوس الکتریکی را ساخت. او توانست در یک آزمایش 2 کیلوگرم آهن قراضه را ظرف 20 دقیقه بوسیله قوس الکتریکی ذوب کند. که در آن زمان موفقیت بزرگی بود و در سال های بعد سبب تحول چشمگیری در صنعت ذوب آهن شد.

کوره های اولیه

اما پل هرولت (Paul Heَroult) اولین کورۀ قوس الکتریکی تجاری را در سال 1900 در شهر لپراز فرانسه ساخت.

فولادسازان آمریکایی بسرعت متوجۀ مزیت های ذوب الکتریکی شدند. و به همین منظور از هرولت دعوت کردند که بازدیدی از امکانات کشور آنها داشته باشد. بعد از آن به کمک پل هرولت در سال 1907 اولین کوره قوس الکتریکی. در کارخانه شرکت فولادسازی هالکوم (Halcomb) در نیویورک نصب شد.

در ابتدا دستیابی به قوس الکتریکی به علت عدم تأمین برق بسیار محدود و گران بود. به تدریج با توسعۀ صنعت برق، کوره های قوس الکتریکی نیز توسعه پیدا کردند. و بتدریج کوره های بزرگ تری ساخته شدند. که بزرگترین آن تا کنون توسط شرکت دانیلی ایتالیا با وزن 420 تن ساخته شده. که کارخانه فولادسازی توکیو در سال 2010 راه اندازی کرده است.

اجزای ساختمان کوره های قوس الکتریکی

بدنۀ کوره

کوره های قوس الکتریکی اساساً یک حمام بزرگ و کم عمق با بدنۀ فولادی هستند. که با مواد نسوز مقاوم در برابر حرارت پوشش داده می شوند.

همچنبن دما در این کوره ها بسیار بالا است. (حدود 3000 درجه سانتی گراد) و تقریباً هیچ ماده نسوزی تحمل چنین دمایی را ندارد. به همین علت با کاهش دماف بدنه و سقف این کوره ها را با لوله های آبگرد می پوشانند.

بطور کلی بدنۀ کوره های قوس الکتریکی از سه بخش اصلی تشکیل شده است. که عبارتند از: کف یا بوته (heats) دیوار جانبی (shell) و سقف (roof).

• سقف کوره (roof): بصورت یک کلاهک است و معمولاً به گونه ای طراحی می شود. که هم سبک باشد و هم استحکام لازم را داشته باشد. در سقف کوره های قوس الکتریکی معمولاً سه سوراخ قرار دارند که این سه منفذ محل عبور الکترودها هستند. در کوره های قوس الکتریکی معمولاً سقف به گونه ای طراحی می شود که همراه با الکترودها قابل حرکت باشند.
• دیوار جانبی کوره (shell): عموماً به صورت استوانه ای هستند. و با مواد نسوز و همچنین لوله های آبگرد پوشیده شده است.
• کف یا بوته کوره (heats): حالت قوسی شکل دارد. و برعکس سقف آن عمقش نسبتاً کم و سطح آن زیاد است. تا فصل مشترک مذاب با سرباره بیشترین مقدار باشد.

تجهیزات الکتریکی

تجهیزات الکتریکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهندۀ کوره های قوس الکتریکی می باشد. که از سه قسمت تشکیل شده است.

1. کلید قطع و وصل مدار
2. راکتور و ترانسفور ماتور
3. تنظیم کننده های الکترود

کلید قطع و وصل مدار

به خاطر مصرف خیلی زیاد انرژی در کوره های قوسی. این کوره ها به یک منبع الکتریکی فشار قوی متصل می شوند. در این میان کلید خودکار وظیفۀ حساس و مشکلی دارد. زیرا که در هر ذوب کوره حدود 5 یا 6 دفعه برق قطع می گردد. در نتیجه ضروری است که از یک کلید قطع و وصل فوق العاده مقاوم استفاده شود.

راکتور و ترانسفورماتور

راکتور برای پایین آوردن نوسان ها و افزایش ناگهانی ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد. راکتور از یک سیم پیچ ساده که جریان الکتریکی از آن عبور می کند تشکیل شده است. جریان عبور کننده از سیم پیچ، ولتاژی را القا می کند. که سبب ایجاد یک جریان مخالف در سیم پیچ مجاور می شود. به این ترتیب راکتور وارد خط شده و جلوی جریان را می گیرد. و در نتیجه باعث پایین آمدن نوسان ها می شود.

در قسمت دیگر مدار، ترانسفورماتور قرار گرفته است. که مهم ترین قسمت تجهیزات الکتریکی می باشد.

ترانسفورماتور اساساً یک وسیلۀ الکترومغناطیسی است. که میزان و جهت تغییر ولتاژ یک منبع جریان متغیر را. به میزانی که برای دستگاه مورد نیاز باشد، تنظیم می نماید. ترانسفورماتور نیز اساساً از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل می شود. این دو سیم پیچ دارای یک مدار مغناطیسی مشترک هستند. که آن دو را به هم متصل می نماید.

تنظیم کننده های الکترود.

در حین ذوب اعمال حداکثر توان کوره ضروری است. زیرا که قراضه ها داخل حمام مذاب ریخته شده اند و مقاومت شارژ کوره دائماً تغییر می کند. علاوه بر این الکترودها فرسوده می شوند و کم کم طول قوس بیشتر می شود.

طول قوس، قدرت ورودی کوره را تعیین می کند. به همین دلیل وسایل و تجهیزات فراوانی برای اندازه گیری آن ساخته شده است. که به آنها تنظیم کننده گفته می شود.

این تجهیزات میزان اختلاف توان مطلوب ورودی را با قدرت وارده اندازه گیری می کنند. و برای تطابق دقیق آنها و همچنین طول قوس مطلوب. الکترودها را بالا و پایین می برند و در نتیجه قدرت ورودی یکنواخت می شود.

الکترودها

یکی دیگر از اجزای اصلی کوره های قوس الکتریکی الکترودها هستند. کار الکترودها انتقال جریان از بازوهای الکترود به بار کوره از طریق ایجاد قوس الکتریکی می باشد.

الکترودهای گرافیتی و زغالی از مهم ترین مواد مصرفی در کوره های قوس الکتریکی هستند. این الکترودها تأثیر زیادی در کیفیت مذاب و البته تولید محصول داشته. و از نظر اقتصادی نیز سهم قابل توجهی از هزینه ها را به خود اختصاص می دهند. برای تولید مذاب با کیفیت باید از الکترودهای با خواص مشخصی استفاده کرد.

همچنین یک الکترود خوب باید خواصی به شرح زیر داشته باشد

• هدایت الکتریکی خوب
• مقاومت مکانیکی بالا
• مقاومت در مقابل اکسایش به ویژه در درجه حرارت بالا
• حاوی حداقل مواد مضر مانند گوگرد و …
• تهیه ارزان قیمت آنها

در صنعت معمولاً براساس میزان تولید فولاد و فروآلیاژهای مورد نیاز. از سه نوع الکترود استفاده می شود که به ترتیب عبارتند از:

• الکترودهای زغالی
• الکترودهای گرافیتی
• الکترودهای زینتر شده

الکترودها به دو شیوۀ زیر مصرف می شوند:

1. مصرف جانبی ناشی از اکسایش که به لاغر شدن ستون الکترود (به سوی نوک آن) می انجامد.
2. مصرف نوک الکترود/

داده های فراوانی دربارۀ سایش نوک و جوانب الکترود یافت می شود. که عموماً این داده ها را براساس آهنگ سایش برحسب کیلوگرم گرافیت در ساعت بر متر مربع بیان می شود.

همانطور که گفته شد در حین عمل ذوب در کوره قوس الکتریکی. الکترودها به دلایل مختلف از جمله اکسیداسیون، تصعید و شکستگی، از بین می روند. در نتیجه تعویض مرتب الکترودها ضروری می باشد. به همین جهت بخش انتهایی هر یک از الکترودها دارای یک سرپیچ گرد مخروطی شکل است. که داخل آن می توان یک مغزی پیچ داد. به همین ترتیب الکترودها به یکدیگر پیچ شده و به طور پیوسته در داخل مذاب مصرف می شوند.

نکته ای که در ارتباط با اتصال الکترودها باید توجه داشت این است که اگر اتصال الکترودها سست باشد. جریان به جای اینکه از تمام الکترود باعث افت زیاد انرژی الکتریکی میشود. به این ترتیت سست بودن اتصال الکترودها باعث افت زیاد انرژی الکتریکی می شود. البته باید توجه داشته باشیم که بیش از حد محکم کردن الکترودها. نیز منجر به شکاف برداشتن آن در ناحیه گردن می شود. که به هیچ عنوان برای ما مطلوب نمی باشد. در نتیجه می توان گفت، اهمیت اتصال های محکم در صرفه جویی انرژی الکتریکی می باشد.

مراحل ذوب آهن و فولادسازی در کوره های قوس الکتریکی

مواد مصرفی اولیه

دو ماده اصلی در کورۀ قوس الکتریکی، آهن قراضه و آهن اسفنجی می باشند. ابتدا در کوره مقداری آهن قراضه شارژ می کنند. و آن را به وسیله ایجاد قوس الکتریکی ذوب می نمایند. و سپس آهن اسفنجی در کوره شارژ می نمایند. خواص فیزیکی قراضه در عملیات ذوب کوره های قوس الکتریکی اثر مهمی دارد. عدم انتخاب صحیح مواد اولیه ممکن است منجر به شکستن الکترودها یا سرریز شدن فولاد مذاب یا حتی انفجار گردد. در عمل سعی می شود از انواع قراضه در کوره استفاده شود. تا معایب به حداقل برسد و عملیات کوره بهینه باشد.

گذشته از مواد اولیه آهن دار که بخش اصلی شارژ کوره های قوس الکتریکی را تشکیل می دهند. مواد دیگری به عنوان کمک ذوب، سرباره زا. روان ساز با موادی جهت آلیاژ کردن یا تصحیح ترکیب نهایی مذاب مورد نیاز می باشند. گاهی اوقات افزودن کربن نیز جهت تنظیم آنالیز نهایی ذوب یا برای بالا بردن مقدار کربن فولاد لازم است.

کمک ذوب ها که مهمترین آنها آهک است جهت تشکیل سرباره ها و اثر گذاشتن بر واکنش های شیمیایی. در مراحل مختلف تصفیه متالورژیکی به کوره افزوده می شوند. عناصر آلیاژ کننده که اکثر آنها مواد فلزی هستند جهت رسیدن به ترکیب نهایی دلخواه به ذوب افزوده می شوند. موادی که قسمت زیادی از عناصر آلیاژی را دارند فروآلیاژ نامیده می شوند. علاوه بر این مواد، مواد دیگری از قبیل فرومنگنزهای کم کربن. و پرکربن و فروسیلیکومنگنز و فروسیلیسیم و سایر فروآلیاژها نیز افزوده می شوند.

یکی دیگر از مواد مصرفی در کوره، عناصر آلیاژکننده هستند. این عناصر که معمولاً در تولید فولادهای کربنی کم آلیاژ، پر آلیاژ و فولاد های زنگ نزن مصرف می شود. شامل سیلیکون، منگنز، نیکل، کروم و مولیبدن هستند. این عناصر را به صورت ترکیبی با سایر عناصر به فولاد مذاب می افزایند. که معمولاً ترکیب با آهن انجام می گیرد. گاهی اوقات نیز از آلیاژهای دوتایی یا سه تایی که مقدار آهن آن کم است. مثل فروسیلیکو منگنز استفاده می شود.

فرآیند ذوب گرفتن آهن

برای ذوب و جداسازی مواد و تصفیه از دو روش اسیدی و بازی استفاده می شود. در روش اسیدی که آستر کوره نیز باید متناسب با آن انتخاب شود. آهن قراضه و مواد خام بایستی درصد گوگرد و فسفر پایین داشته باشند. زیرا امکان جدا کردن این مواد در این روش وجود ندارد. هزینه پایین مواد نسوز و دوام بیشتر آسترها و مصرف کمتر انرژی. و سیالیت و روانی بیشتر مذاب و سیالیت کم سرباره از مزایای این روش می باشد. ولی مصرف قراضه های مخصوص کاربرد آن را بسیار محدود نموده است. در این روش مواد شارژ به همراه مقداری مواد کربن زا به کوره ریخته می شود. و هیچ نوع مواد سرباره زا به کوره افزوده نمی گردد. و پس از عملیات ذوب مقداری ماسه و در مواردی 1 الی 3 درصد سنگ آهک به آن می افزایند.

در روش بازی نیز کوره با آستر مناسب بایستی انتخاب گردد روش بازی روشی آسان تر برای ساخت فولاد است. و با استفاده از تخلیه سرباره می توان باعث کاهش گوگرد و فسفرزدایی تا میزان بسیار زیاد گردید. و تبدیل نارمرغوب ترین قراضه به فولاد مرغوب را امکان پذیر می سازد. این روش ممکن است به صورت یک سرباره ای یا دو سرباره ای انجام گیرد.

در مجموع روش بازی مورد استفاده بیشتری دارد. و استفاده از مواد سرباره زا چون آهک و روان ساز چون فلوئوراسپار در آن معمول است. در مجتمع فولاد مبارکه اصفهان از این روش استفاده می گردد.

همانطور که قبلاً نیز گفته شد برای انجام ذوب و طریقه عملی استفاده از گندله احیا شده. داشتن یک حوضچه مذاب آهن در آغاز و شارژ آهن اسفنجی بدان است. این حمام مذاب در ابتدا توسط قراضه ها تشکیل می شود. در هر کوره سه الکترود از سقف کوره عبور کرده. و بر بالای مذاب و در داخل آن قرار می گیرد. در حالی که هر یک از الکترود به یک فاز جریان برق متصل می گردند. جریان از هر الکترود به داخل بار کوره جریان می یابد. و منجر به ایجاد حرارت زیاد و در نتیجه ذوب مواد کوره می شود.

الکترود بسته به کیفیت بار و میزان بار حرکت عمودی نوسانی به بالا و پایین دارند. که در نتیجه طول قوس ایجاد شده تغییر کرده و مقدار حرارت لازم برای ذوب تنظیم می گردد. در ابتدا جریان بالا با ولتاژ بالا جهت استفاده از حداکثر انرژی اعمال می گردد. با برقراری جرقه و ذوب قراضه ها. در هنگامی که درجه حرارت به 1550 برسد شارژ آهن اسفنجی به کوره آغاز می شود. و به تدریج ولتاژ نیز به مقدار مطلوب کاهش می یابد. در این خلال آهک و فلوئورین جهت تشکیل سرباره به کوره افزوده می شوند. اگر بخواهیم در ارتباط با فرایند ذوب، جمع بندی شود، می توان فرآیند ذوب را در سه مرحله خلاصه شود.

1. معمولاً مرحله شروع ذوب با ولتاژ متوسط قوس الکتریکی آغاز می شود. تا از صدمه زدن قوس به سقف جلوگیری شود.
2. وقتی الکترودها به داخل بار وارد شدند، ولتاژی انتخاب می شود که حداکثر انرژی ورودی را به کوره بدهد.
3. وقتی حوضچه مذاب ایجاد شد، میزان ولتاژ را به مقدار متوسط کاهش می دهند. تا از آسیب رساندن تشعشع به آسترهای نسوز جلوگیری شود. به محض اینکه سه چهارم بار ذوب شد. یا حوضچه فرورفت، روش معمول این است که الکترودها را بالا می کشند. و قراضه های گداخته شده باقیمانده را که در قسمت های دیگر کوره موجودند. با هم (مذاب) مخلوط کنند، که این کار را بوسیلۀ میله مخصوص و یا جابجا کردن قراضه ها. و یا بوسیله لوله مخصوص دمش اکسیژن انجام می دهند.
4. ارتباط با ما:
   ۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
   ۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
   تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
   فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

کوره های بلند در چین از حدود سده پنجم پیش از میلاد وجود داشته اند. در سده های میانه در اروپا نیز این گونه کوره ها ساخته شد. و در سده 15 از استان نامور در بلژیک به مناطق دیگر گسترش یافت. سوخت به کار رفته در این کوره ها زغال سنگ بود.

کوره بلند

بزرگترین کوره بلند ایران به حجم 2000 متر مکعب و در ذوب آهن اصفهان احداث شده است.

کوره های بلند در دو نوع زنگ دار و بدون زنگ ساخته می شوند. فناوری ساخت کوره های بلند در ایران سابقاً توسط تحاد جماهیر شوروی (سابق). و اخیراً توسط شرکت بوسکو کره جنوبی وارد ایران شده است.

کوره های روسی اساساً زنگ دار و کوره های کره ای با فناوری جدیدتر و بدون زنگ ساخته می شوند. در کوره های بدون زنگ شارژ مواد توسط تجهیزات دوار صورت گرفته. و باعث می شود مواد با نظم زیادی در کوره انباشته شود. لذا جریان هوای دم کوره به صورت یکنواخت در بین مواد نفوذ کرده. و نهایتاً مصرف کُک کمتری به همراه خواهد داشت.

انواع کوره بلند

کوره های بلند با حجم از 70 متر مکعب تا 5000 متر مکعب طراحی می شوند.

کوره های بلند مدرن

کوره بلند مدرن آهن

سیستم cowper stove برای پیش گرم کردن هوای ورودی در کورۀ بلند بخش مهمی از روش مدرن تولید آهن است. کوره های مدرن بسیار کارآمد هستند. که از جملۀ دلایل آن استفاده از سیستم بازیابی برای استفاده از گرمای گازهای خارج شده از کورۀ بلند. افزایش فشار هوا و اینجکت پودر کک می باشد. علت دیگر آن افزایش مقدار اکسیژن ورودی به کوره است. این عوامل باعث افزایش تولید آهن، مقدار گازهای گرما زا و حجم کک مورد استفاده در کوره شده است. بزرگترین سیستم کورۀ بلند آهن در جهان در کرۀ جنوبی قرار دارد که 6000 متر مکعب حجم دارد. این کوره می تواند در حدود 5650000 تن در سال آهن تولید کند. این یک جهش بزرگ در تولید آهن نسبت به کوره های بلند قدیمی در قرن 18. که حدوداً 360 تن در سال آهن تولید می کردند.

کورۀ بلند مدرن سرب

کوره های بلند در حال حاضر به ندرت در ذوب سرب استفاده می شوند. کوره های بلند سرب بسیار کوتاه ترا ز کورۀ بلند آهن هستند و از نظر شکل هندسی مکعب مستطیلی هستند. ارتفاع کلی آن در حدود 5 تا 6 متر است. کوره های بلند مدرن سرب فاقد دیواره جانبی با پوشش نسوز هستند. و پایۀ کوره از مواد نسوز (آجر نسوز ریخته گری) ساخته شده است.

HOT BLAST

Hot blast مهمترین پیشرفت در کارایی و بازده کورۀ بلند. و یکی از مهمترین فناوری های توسعه یافته در انقلاب صنعتی بوده است. این فناوری توسط جیمز باومومنت و ویلسون تاون در سال 1828 اختراع شد. که با پیش گرم کردن گاز ورودی به وسیلۀ سوزاندن گازهای نسوختۀ خروجی مصرف کک را به شدت کاهش داد. و هم چنین باعث افزایش ظرفیت کورۀ بلند به علت کاهش حجم سوخت شد.

فرآیند مدرن تولید آهن در کورۀ بلند

انتقال مواد اولیه

کوره های مدرن برای افزایش کارایی. مانند مخزن های ذخیره سازی سنگ معدن مجهز به مجموعه ای از تجهیزات پشتیبانی هستند. مواد اولیه توسط اتومبیل های انتقال سنگ معدن به مجتمع انبار منتقل می شود. مواد اولیه توسط یک ماشین Container که از وینچ یا تسمه نقاله استفاده می کند. به بالای کورۀ بلند آورده می شود.

شارژ کوره

روش های مختلفی برای شارژ کورۀ بلند وجود دارد. بعضی از کوره های بلند از سیستم زنگ دوتایی استفاده می کنند. که در آن از دو زنگ برای کنترل ورود مواد اولیه به داخل کورۀ بلند استفاده می شود. هدف از استفاده از این زنگ ها به حداقل رساندن اتلاف گازهای داغ از کوره. و به تبع آن از دست رفتن انرژی است. کوره های بلند به صورت مداوم. به وسیلۀ لوله های آبگرد که در اطراف آن قرار دارد خنک کاری می شود. ابتدا مواد اولیه در زنگ بالا یا زنگ کوچک تخلیه می شوند سپس زنگ کوچک بسته می شود. تا از خروج گازهای داغ جلوگیری شود.

زنگ بزرگ باز می شود و با استفاده از مکانیزم خاصی که دارد. مواد اولیه را به طور یکنواختی در کوره بخش می کند. سیستم دیگری که برای شارژ کورۀ بلند وجود دارد استفاده از سیستم “bell less” است. این سیستم از چند دریچه برای فراهم کردن مواد اولیۀ کوره استفاده می کند. این دریچه ها در کنترل میزان ورود مواد اولیه به کورۀ بلند. دارای دقت بیشتری نسبت به سیستم زنگ دوتایی است. که از این طریق باعث افزایش کارایی کورۀ بلند می شود.

فرآیند درون کوره

کورۀ بلند آهن به شکل یک برج بلند (به ارتفاع 30 تا 80 متر) است. که دیوارۀ داخلی آن آجر نسوز و دیوارۀ خارجی آن از ورقه های فولادی ساخته می شود. تا امکان اضافه کردن مواد اولیه به صورت پیوسته وجود داشته باشد. زیر امکان خاموش کردن کوره برای کوتاه مدت وجود ندارد. و اگر کوره ای روشن شود تا چند سال باید به طور مداوم کار کند. کوره های بلند به صورت مداوم به وسیلۀ لوله های آبگرد. که در اطراف آن قرار دارد خنک کاری می شوند. به این ترتیب آهن و سنگ آهک و کک با دستوری دقیق از بالای کوره وارد می شود.

برای مدتی از زغال سنگ استفاد شد که بعلت وجود گوگرد که باعث شکننده شدن آهن می شد منسوخ شد. هوای گرم (با دمایی بین 800 تا 1200 درجۀ سانتی گراد) از پایین توسط شیپورک های دمنده (tuyeres) وارد. و با کک یا همان کربن ترکیب می شود و باعث تولید منوکسید کربن می شوند. و گرمای زیادی تولید میکند. شیپورک های دمنده هوای گرم به داخل کوره در لایه خارجی دارای پوششی از سرامیک. و در لایۀ داخلی دارای پوششی از مس (به علت ضریب انتقال حرارت بسیار خوب) هستند. که در معرض جریان آب به منظور خنک کاری قرار دارند.

برخی از کوره های بلند ایران:

• کوره های بلند ذوب آهن اصفهان که سه هستند، هر کدام با ظرفیت تولید 800000 و 1400000 تن در سال.
• کورۀ بلند شرکت فولاد میبد با ظرفیت تولید 1400000 تن در سال.
• کورۀ بلند فولاد زرند کرمان.
• ارتباط با ما:
  ۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
  ۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
  تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
  فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶
•  

روش تولید فرو سیلیسیم

در حال حاضر تولید سیلیسیم فلزی و فرو سیلیسیم در دنیا. تنها با استفاده از روش کوره های الکتریکی قوس مخفی صورت می گیرد. در این روش مواد اولیه ای که قبلاً اشاره شد با دانه بندی مشخص. پس از مخلو ط شدن توسط لوله های بار دهی یا ماشین باردهی. بطور مداوم به داخل کوره شارژ می شوند. پس از گذشت زمان معینی که با توجه به توان و جریان الکتریکی مصرفی کوره می باشد. بین 2 تا 4 ساعت فلز تولید شده از جراهای تخلیه کوره به داخل پاتیل تخلیه شده. و به مسیرهای بعدی که ریخته گری می باشد انتقال می یابند. کوره های قوس الکتریکی تولید فرو آلیاژها از نظر الکتریکی تقریباً مشابه کوره های فولاد سازی می باشند. ولی از نظر ابعاد و طراحی شکل کوره تفاوت های زیادی با این نوع کوره ها دارند.

تولید فرو سیلیسیم در دنیا و ایران

یکی از پیشگامان این تکنولوژی در دنیا شرکت Elkem نوروژ و SmS Demag آلمان می باشند. که نوروژ در اروپا با بیشترین میزان تولید فروسیلیسیم ربته نخست را دارد. اما هم اکنون کشور چین بالاترین میزان تولید فروسیلیسیم در دنیا را دارد و بعد از آن کشورهای برزیل، روسیه، هند و … می باشند. در ایران نیز نخستین کارخانه صنعت فرو آلیاژ در سال 1372 با فناوری الکم نوروژ. در شهرستان ازنا استان لرستان راه اندازی شد.

دومین کارخانه تولید فروسیلیسیم در سمنان و با ظرفیت تولید 25000 تن در سال کار می کند. در مجموع کل تولید این دو واحد صنعتی به حدود سالانه 100 هزار تن می می رسد. نزدیک به دو سال است که سومین واحد تولید فروسیلیسیم در شهرستان ملایر استان همدان. با ضرفیت 12000 تن در سال نیز راه اندازی گردیده است. در حال حاضر چند واحد کوچک در اشتهارد و کاشان و … نیز به تولید فروسیلیسیم مشغول می باشند.

مواد احیا کننده

احیا سیلیس در کوره توسط کربن انجام می شود. از مواد کربنی متنوعی در فرآیند تولید فرو سیلیسیم می توان استفاده کرد. ولی خواص عمومی مواد مناسب به شرح زیر می باشد.

میزان خاکستر آن در کمترین حالت باشد. بالا بودن میزان خاکستر باعث افزایش ناخالصی های محتوی در محصول می گردد. استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی آنها زیاد بوده تا در حین حمل و نقل. شارژ به کوره و در حین عبور از مناطق مختلف حرارتی خرد نشود. در غیر این صورت تخلخل شارژ و متعاقب آن قابلیت نفوذ گاز کاهش می یابد مقاومت الکتریکی بالایی داشته باشند. دارای قدرت واکنش پذیری زیادی باشند.

با توجه به ویژگی های ذکر شده موادی که در این فرایند قابل استفاده می باشند عبارتند از:

• کک متالورژیکی
• کک نفتی
• کک گاری
• زغال سنگ
• زغال قهو ه ای
• زغال چوبی
• تراشه چوب

هر یک از این مواد تنها برخی از خواص لازم را دارا می باشند. و مجموعه ویژگی ها در هیچ یک از مواد بالا به تنهایی وجود ندارد.

مواد حامل سیلیسیم

تا کنون بیش از دویست نوع کانی مختلف حاوی سیلیس شناسایی شده است. ولی مهمترین کانی هایی که در فرایند تولید فرو سیلیسیم مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

• کوارتزیت
• کوارتر

کوارتر و کوارتزیت مورد استفاده در تولید فرو سیلیسیم باید دارای ویژگی های زیر باشد:

• میزان اکسید سیلیسیم در آن حداقل 97 درصد باشد.
• میزان ناخالصی های موجود از جمله آلومینا، اکسید کلسیم در حداقل مقدار ممکن و کمتر از نیم درصد باشد.
• نقطه ذوب بالایی داشته و پس از ذوب نیز گرانروی آن زیاد باشد.
• دارای پایداری حرارتی بالایی باشد.

از میان ویژگی های بالا پایداری حرارتی و نقطه ذوب از اهمیت زیادی برخوردار است.

انواع مواد اولیه مصرفی

در فرآیند تولید فروسیلیسیم مواد اولیه متنوعی استفاده می شود. ولی به طور کلی می توان این مواد را در سه گروه دسته بندی کرد.

1- مواد حامل سیلیسیم

2- مواد احیا کننده

3- مواد حامل آهن

با توجه به این که فرایند تولید فروسیلیسیم یک فرایند بدون سرباره می باشد. تقریباً تمامی عناصر موجود در مواد اولیه را وارد محصول می شوند. بنابراین یکی از مهم ترین ویژگی هایی که در کلیه مواد مشترک می باشند خلوص بالای مواد می باشد. با بالا رفتن ناخالصی های موجود در مواد، درصد ناخالصی های موجود. در محصول از جمله آلومینیوم و کلسیم افزایش می یابد. ویژگی های مشترک دیگر، یکنواختی ترکیب شیمیایی هر یک از مواد است که باید در کلیه محموله ها رعایت شود.

ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

اینستاگرام: folad_paytakht

فرو سیلیسیم-Ferrosilicon- آمیژان

فرو سیلیسیم (Ferrosilicon) آمیژانی است. از آهن و سیلیسیم که در کوره قوس الکتریکی و در گریدهای مختلف. از جمله 10 الی 90 درصد تولید می گردد. که منظور از عدد میزان سیلیسیم موجود در آمیژان می باشد. اما گریدهای مورد نیاز صنعت به خصوص صنایع فولاد سازی 70 الی 75 درصد می باشد. از جمله عناصر دیگر که در این آمیژان وجود دارد و جزء عناصر ناخواسته می باشد.

می توان به تیتانیوم، کروم، کربن، گوگرد، آلومینیوم، فسفر نام برد. و معمولاً اکثر فولادسازها با درصد آلومینیوم زیر 2 درصد در خواست می نمایند. فرو سیلیسیم تولیدی در سه سایز (اندازه) به بازار مصرف ارایه می شود: 1-10 تا 60 میلی متر 2-3 تا 10 میلی متر 3- 0 تا 3 میلی متر که هر یک از صنایع با توجه به نوع مصرف از سایز مورد نیاز استفاده می کنند. بعنوان مثال در صنایع فولادسازی و ریخته گری مداوم بیشتر از اندازه 10 تا 60 میلی متر استفاده می شود.

موارد استفاده فرو سیلیسیم

این آمیژان در صنایع فولاد سازی و ریخته گری بعنوان اکسیژن زدا و تنظیم کننده ترکیب شیمیایی. با توجه به گرید فولاد و در زمان تخلیه مذاب از کوره به پاتیل. یا در حین عملیات متالورژی ثانویه استفاده می شوند. از دیگر موارد استفاده در صنایع چدن سازی به عنوان جوانه زا یا تولید چدن های پر سیلیسیم. و به صورت فروسیلیکو منیزیوم. به عنوان عامل نشکن ساز در چدن های نشکن مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین از این محصول در کارخانجات تولید فروسیلیکو منیزیوم و فرو سیلیکو منگنز نیز استفاده می شود.

وانادیم چیست؟-Vanadium-فولاد کربنی

وانادیم (Vanadium) یک عنصر شیمیایی با نماد V و عدد اتمی 23 است. این عنصر یک فلز واسطه سخت، خاکستری-نقره ای و شکل پذیر است. این عنصر به صورت فلز خالص به ندرت در طبیعت یافت می شود. اما پس از جداسازی مصنوعی، تشکیل لایه اکسید (غیرفعال سازی). تا حدودی فلز آزاد را در برابر اکسیداسیون بیشتر مقاوم می کند.

آندرس مانوئل دل ریو با تجزیه و تحلیل یک ماده معدنی جدید حاوی سرب. ترکیبات وانادیم را در مکزیک کشف کرد. که وی آن را «سرب قهوه ای» نامید. اگرچه وی در ابتدا تصور می کرد. که ویژگی های آن به دلیل وجود عنصر جدیدی است. اما بعدها توسط شیمیدان فرانسوی Hippolyte victor collet-Descotils به اشتباه متقاعد شد. که این عنصر فقط کروم است. سپس در سال 1830 نیلز گابریل سفستروم کلریدهای وانادیم را تولید کرد. و ثابت کرد که یک عنصر جدید وجود دارد. و با الهام از نام الهه زیبایی و باروری اسکاندیناوی، وانادیس (فریجا)، نام آن را «وانادیم» گذاشت.

این نامگذاری بر اساس طیف گسترده ای از رنگ های موجود در ترکیبات وانادیم و زیبایی آنها بود. بعدها کانی سرب دل ریو نیز به دلیل محتوای وانادیم آن، وانادینیت نامگذاری شد. در سال 1867 هنری انفیلد روزکو توانست عنصر خالص را بدست آورد.

Vanadium به طور طبیعی در حدود 65 ماده معدنی و در ذخایر سوخت فسیلی وجود دارد. در چین و روسیه از سرباره گدازگری فولاد تولید می شود.

کشورهای دیگر آن را مستقیماً از مگنیتیت، گرد و غبار دودکش روغن سنگین. یا به عنوان محصول جانبی استخراج اورانیوم تولید می کنند. این ماده عمدتاً برای تولید آلیاژهای فولادی خاص مانند فولاد تندبر و برخی از آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود. مهمترین ترکیب صنعتی Vanadium، وانادیم پنتاکسید، به عنوان کاتالیزور برای تولید اسید سولفوریک استفاده می شود. باتری اکسایشی – کاهشی وانادیمی ممکن است. در آینده برای ذخیره انرژی یک کاربرد محسوب شود.

در تعداد کمی از موجودات زنده مقادیر زیادی از یون های وانادیم پیدا شده است. که احتمالاً یک توکسین است. اکسید و برخی نمک های دیگر Vanadiumسمیت متوسطی دارند. به خصوص در اقیانوس، Vanadium توسط برخی از اشکال حیات به عنوان مرکز فعال آنزیم ها استفاده می شود. مانند وانادیم بروموپراکسیداز برخی از جلبک های اقیانوس.

مشخصات وانادیم

وانادیم یک فلز با سختی متوسط، شکل پذیر و به رنگ آبی – فولادی است. رسانای الکتریکی و عایق حرارتی است. برخی منابع، Vanadium را «نرم» توصیف می کنند. شاید به این دلیل که شکل پذیر و انعطاف پذیر بوده و شکننده نیست. وانادیم از اکثر فلزات و فولادها سخت تر است. مقاومت خوبی در برای خوردگی دارد. و در برابر قلیاها و اسیدهای سولفوریک و هیدروکلریک پایدار است. در دمای حدود 630 درجه سلسیوس (933 کلوین) در هوا اکسید می شود. هر چند حتی در دمای اتاق نیز یک لایه غیر فعال بر روی آن شکل می گیرد.

فلز وانادیم از طریق یک فرآیند چند مرحله ای بدست می آید. که با تفت دادن سنگ معدن خرد شده با NaCl یا Na2Co3 در حدود 850 درجه سلسیون شروع می شود. تا به سدیم متاوانادات (NaVO3) تبدیل شود. یک محلول آبی از این عصاره اسیدی می گردد. تا «کیک قرمز» که یک نمک پلی وانادات است، ایجاد گردد. این نمک پلی وانادات توسط فلز کلسیم کاهش داده می شود. در تولید مقیاس کم به عنوان یک روش جایگزین، از هیدروژن یا منیزیم برای کاهش Vanadium پنتاکسید استفاده میشود. بسیاری از روشهای دیگر نیز استفاده می شود. که در همه آنها وانادیوم به عنوان محصول جانبی فرایندهای دیگر تولید می شود. خالص سازی وانادیوم توسط فرآیند میله کریستالی که توسط آنتوان ادوارد ون آرکل و یان هندریک دو بوئر. در سال 1925 توسعه یافته است، امکانپذیر است.

تقریباً 85% وانادیم تولید شده به عنوان فِرو وانادیم .(آلیاژی از آهن و Vanadium. که درصد Vanadium در آن در حدود 35 تا 85 درصد است. و برای افزودن وانادیم به فولاد مذاب استفاده می شود). برای افزودن به فولاد استفاده می شود. افزایش قابل توجه استحکام در فولاد حاوی مقادیر کمی وانادیم در اوایل قرن 20 کشف شد. وانادیم، نیتریدها و کاربیدهای پایدار تشکیل می دهد. و در نتیجه باعث افزایش قابل توجه مقاومت فولاد می شود.

از آن زمان به بعد، فولاد وانادیمی برای ساخت محورها، قاب های دوچرخه. میل لنگ، چرخ دنده ها و سایر اجزای مهم مورد استفاده قرار گرفت. دو گروه از آلیاژهای فولاد وانادیمی وجود دارد. آلیاژهای فولاد پُر کردن وانادیمی حاوی 0.15% تا 0.25% وانادیم هستند. و درصد Vanadium فولادهای تندبر (Hss) %1 تا 5% است. برای فولادهای تندبر می توان سختی بالای HRC 60 را بدست آورد. از فولاد ابزارها استفاده کرد. آلیاژهای متالورژی پودر حاوی 18% درصد Vanadium هستند. محتوای بالای کاربیدهای وانادیم در این آلیاژها مقاومت در برابر سایش را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. یکی از کاربردهای این آلیاژ ساخت ابزارها و چاقوها است.

آلیاژ یا هم جوشه چیست؟

آلیاژ معمولاً خواصی متفاوت از عناصر تشکیل دهنده خود دارد. بسته به میزان همگنی در اختلاط عناصر، هم جوشه می تواند تک فاز یا جند فازی باشد. هدف از هم جوشه سازی، تغییر و بهبود خواص ماده مانند چقرمگی، استحکام، سختی و و غیره است. ویژگی های فیزیکی هم جوشه با نمودار فازی توصیف می شود.

معمولاً هم جوشه ها بر اساس درصد وزنی عناصر موجودشان گزارش می شوند. بر اساس تعداد عناصر، هم جوشه را دوتایی، سه تایی و غیره می نامند. برای بیان یک هم جوشه مشخص با دامنه متغیر از درصد عناصر، اصطلاح سیستم بکار می رود. مثلاً ، فولاد سیستم آلیاژی دوتایی از آهن و کربن است. که در این سیستم آلیاژی دامنه کربن بین 0.02 تا 2.14 درصد قابل تغییر است.

ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶

اینستاگرام: folad_paytakht

برش کاری بوسیله پلاسما جت

در این روش قوس الکتریکی بین الکترود مرکزی تنگستن و سطح قطعه کار. باعث بوجود آمدن حوضچه مذاب با دمای بالا می گردد. و فشار جت هوای اطراف قوس باعث خارج شدن مذاب از محل شیاربرش می گردد. در این روش قوس بسیار متمرکز و قوی که بوسیله سیستم (HV-HF) بوجود می آید. باعث یونیزه شدن هوای فشرده و برقراری قوس بین نوک الکترود و سطح قطعه کار می گردد.

بدلیل حرارت زیاد و فشردگی قوس در محل برقراری قوس، شیار عمیقی همراه با حوضچه مذاب تشکیل می گردد. و فشار جت هوا در اطراف قوس موجب خارج شدن مذاب از درون این شیار می شود.

کاربرد برش کاری با پلاسما جهت انواع فلزات صنعتی مانند آهن، آلومینیوم، مس و تیتانیوم و آلیاژهای آنها می باشد.

سرعت برش کاری برای ضخامت های کم با این روش بسیار زیاد تر از اکسی سوخت می باشد.

نکته

در مورد جوشکاری فولادهای سخت که به روش پلاسما برش کاری شده اند در محل برش می بایست تمیز کاری انجام شود تا حوضچه جوش از ترک های بوجود آمده در حین برش کاری تخلیه گردد.

برای کاهش دود و بخارات فلزی موجود در این روش. می توان قطعه برش داده شده را در زیر سطح آب (در عمق 2-3 میلی متر) قرار داد.

برش کاری بوسیله الکترود کربنی

در این روش الکترود کربنی را به قطب + و قطعه کار را به قطب – متصل می کنند. هوای فشرده به سر نگهدارنده (انبر) الکترود متصل می شود. و این هوا باعث خارج شدن مذاب از حوضچه جوش می گردد. در این روش با زاویه دادن به الکترود کربنی عملیات شیار زنی نیز قابل انجام است. و بوسیله عمود نگه داشتن انبر و الکترود عملیات برش کاری انجام می گردد.

نکته

قطر الکترود کربنی از 0.5 تا 15 میلی متر متغیر است. و سطح مقطع آن چهار گوش و گرد موجود است. و بعد از شیار زنی با این روش می بایست عملیات تمیز کاری را روی سطح قطعه انجام دهیم.

نکته

از این روش معمولاً برای برش کاری و شیار زنی بر روی آلیاژهای فولادی کم کربن استفاده می شود. و جریان در این روش ها ممکن است تا 1000 آمپر افزایش یابد.

ارتباط با ما:
۰۹۱۲۱۲۲۴۲۲۷
۰۹۳۷۱۹۰۱۸۰۷
تلفن: ۰۲۱۶۶۸۰۰۲۵۱
فکس: ۶۶۸۰۰۵۴۶