کاربرد آهن اسفنجی

آهن اسفنجی از پرکاربرد ترین محصول در فولاد سازی می باشد و به تنهایی استفاده زیادی از آن نمی شود و از آن برای تهیه آهن نرم استفاده می شود. همچنین با گران شدن ضایعات آهن و به وجود آمدن مشکلات زیست محیطی اهمیت آهن اسفنجی را پر رنگ تر کرده است...

آهن اسفنجی

آهن اسفنجی از پرکاربرد ترین محصول در فولاد سازی می باشد و به تنهایی استفاده زیادی از آن نمی شود و از آن برای تهیه آهن نرم استفاده می شود. همچنین با گران شدن ضایعات آهن و به وجود آمدن مشکلات زیست محیطی اهمیت آهن اسفنجی را پر رنگ تر کرده است. این محصول درصد بالایی از مواد اولیه برای فراهم آوردن ذوب مورد نیاز واحدهای تولید فولاد را تامین می کند و به جای بهره گیری از ضایعات که قیمت بیشتری نسبت به آهن اسفنجی دارند از آن استفاده می شود. از مهم ترین کاربرد هایی که آهن اسفنجی دارد، در کوره های القایی می باشد، به همین دلیل آهن اسفنجی جایگزین قراضه شد. از آن جایی که آهن اسفنجی تحول بزرگی را در ریخته گری صنعت فولاد ایجاد اما استفاده از آن باید همراه با دانش و آموزش های فنی لازم باشد، زیرا این محصول به تنهایی استفاده نخواهد شد.

آهن اسفنجی و کاربرد های آن :

در ایران از روش احیای مستقیم استفاده می شود، به علت اینکه سرعت تولید با استفاده از آهن اسفنجی برای تولید فولاد بیشتر است. از نظر اقتصادی مبلغ مورد نیاز برای راه اندازی یک واحد کوره بلند نسبت به یک واحد احیای مستقیم و کوره الکتریکی در ظرفیت های متناظر بالاست. محدودیت های زیست محیطی روش کوره بلند نسبت به روش احیای مستقیم بیشتر است. آهن اسفنجی نسبت به آهن خام عیار بالاتری دارد. در فرآیند احیای مستقیم می توان از گاز طبیعی بدون حذف ناخالصی های آن استفاده کرد.

آهن اسفنجی را می توان به صورت آهن گرم کلوخه شده در آورده، که این کار به سهولت حمل و نقل آن کمک می کند. بریکت ها هم در واقع همان آهن اسفنجی می باشند ولی در هنگام تولید به شکل تکه های بزرگ قالب گیری و فشرده شده اند که در دو نوع بریکت نرمه آهن اسفنجی، بریکت سرد تولید می شود. آهن اسفنجی برای تولید آهن و فولاد و مواد معدنی (منگنز، فروآلیاژ، آلومینیا، آهک) ، مواد شوینده و بهداشتی، کود های شیمیایی و تولید مواد شیمیایی مثل تولید سولفات ها، کربنات ، کلرید ها ، برومید ها و... استفاده می شود. آهن اسفنجی برای تولید اسلب ،  شمش  و  میلگرد  به کار می رود. از آنجایی که این محصول ، یک ماده ی خام برای تولید دیگر محصولات می شود، می تواند کاربردهای گوناگون داشته باشد.

تاریخچه تولید آهن اسفنجی و فولاد :

آهن  به عنوان کاربردی ترین عنصر بشر، جزئی جدایی ناپذیر از زندگی انسان محسوب میشود. مزایای محصولات فولادی به گونه ای می باشد که باعث تولید رونق تولید و رشد کیفیت زندگی بشر شد. تحقیقات گوناگون در رابطه با فولاد و آهن سبب شد تا این عنصر در زندگی بشر بسیار پرکاربرد شود. کیفیت فولاد روز به روز افزایش یافت و محصولات قدیمی فولادی جای خود را به محصولات جدید واگذار کردند. فولاد به عنوان عنصری با استحکام بالا شناخته شد که سبب شد نوع نگرش مهندسان نسبت به محصولات فولادی تغییر کند.

اگر بخواهیم تاریخچه تولید فولاد را مورد بررسی قرار دهیم، تاریخ دقیق و معینی را نمی توانیم ذکر کنیم. ولی میتوان تاریخچه  تولید فولاد را اینگونه بیان کرد که تولید فولاد بسته به نیاز بشر از همان ابتدا آغاز شد و به تدریج پیشرفت کرد. اما اگر بخواهیم  تاریخچه تولیدات آهن اسفنجی را تخمین برنیم میتوانیم بگوییم که:  آهن اسفنجی از سال 1389 کاربردی بودن خودرا به طور شگفت انگیزی نمایان کرد.

بزرگ ترین تولیدکنندگان آهن اسفنجی کدام کشورها هستند؟

به طور کلی نمی توان بزرگترین  تولیدکنندگان آهن اسفنجی  دنیا را مثال زد. تولید آهن اسفنجی به گونه ای است که نمی شود بگوییم کدام کشورها برای اولین بار این نوع فولاد را تهیه کرده اند. شواهد بدست آمده از این فولاد به کشور چین برمیگردد و تا 500سال قبل از میلاد مسیح این فناوری در کوره های بلند برای تولید چدن به کار گرفته میشد. خوشبختانه طی آمارهای 10سال اخیر نام کشور ایران را می توان جزو 10 کشور برتر در حوزه تولید آهن اسفنجی دید.

مزایای استفاده از آهن اسفنجی :

آهن اسفنجی از مزایای زیادی برخوردار می باشد؛ از جمله مزایایی که می توان نامبرد، به کار گیری آن در کارخانه ها است که موجب میشود سرمایه  اولیه و هزینه عملیات را در احیای  سنگ آهن  کاهش دهیم. به گونه ای که اگر از این فرآیند در کارخانه ها به صورت یکپارچه محصولات فولادی را تهیه بکنیم، به صرفه تر است. کشورهای درحال توسعه که منابع  زغال سنگ  محدودی دارند، با استفاده از این روش می توانند عملکرد خود را بهبود بخشند.

آهن اسفنجی همانند چدن ، از 90 تا 99 درصد آهن خالص تهیه شده است که این مورد بستگی به کیفیت سنگ آهن دارد. برای کاهش استفاده از ضایعات آهن این عنصر فولادی نیز گزینه ی خوبی می باشد و بر کوره های الکتریکی کاربردی مهم دارند.

معایب آهن اسفنجی :

آهن اسفنجی به عنوان آهنی که احیا میشود می تواند در اثر عوامل گوناگون دچار اکسیداسیون شود و زنگ زدگی به وجود آورد. از معایب دیگر آهن اسفنجی این است که در حالت خمیری بودن، امکان مشتعل شدن را دارد.

روش های تولید آهن اسفنجی :

آهن اسفنجی به دو صورت تولید میشود:

1. روشهای مبتنی بر گاز

2. روشهای مبتنی بر زغال سنگ

در هر دو روش می توانیم بگوییم که هدف خارح کردن اکسیژن موجود در سنگ آهن می باشد که در این روش آهن اسفنجی کمتر دچار خوردگی میشود. تولید آهن با فرآیند احیای مستقیم، یعنی به صورتی که آهن اسفنجی تولید می شود می تواند در صرفه جویی انرژی به ما کمک کند. زیرا حرارت و سوخت کمتری را نسبت به کوره های بلند سنتی مصرف می کند. آهن اسفنجی اغلب در  کوره های قوس الکتریکی  تهیه می شود.

علت افزایش استفاده از آهن اسفنجی :

استفاده از آهن اسفنجی روش سریع تر از  قراضه آهن  را به همراه دارد. هزینه های راه اندازی بعضی از کوره ها زیاد می باشد. برای مثال ظرفیت یک واحد کوره بلند در مقایسه با کوره های الکتریکی بالاتر است.

منابع کک های متالورژی در ایران به صورت محدود است و به همین خاطر برای جلوگیری از واردات زغال سنگ کک شو برای تولید فولاد از آهن اسفنجی استفاده میشود. برای تولید آهن اسفنجی گاز به عنوان ماده ای احیا کننده عمل می کند و دیگر نیاز به زغال سنگ کک شو نمی باشد. آهن اسفنجی نیز عیار بالاتری نسبت به آهن خام می تواند داشته باشد. البته بستگی به نوع فرآیند تولید کیفیت را باید در نظر گرفت.

آهن اسفنجی در کوره ها به وسیله ی گاز طبیعی تولید می شوند که این گازها به علت نداشتن ناخالصی، جایگزین مناسب تری برای زغال سنگ محسوب می شوند.

انواع آهن اسفنجی :

اگر بخواهیم برای آهن اسفنجی عیاری را در نظر بگیریم یا این محصول را همانند دیگر محصولات فولادی بسنجیم که چند نوع می توان داشته باشد؛ آهن اسفنجی به آهن اسفنجی پرکربن ، آهن اسفنجی کم کربن و آهن اسفنجی کربن متوسط تقسیم بندی خواهد شد. نوع های مختلف آهن اسفنجی بسته به نوع آلیاژ و میزان حرارت دهی کوره محاسبه میشود و باتوجه به آلیاژ سنگ اهن مورد استفاده و میزان حرارت کوره این محصول با تغییر نوع مواجه می شود. پر استفاده ترین نوع آهن اسفنجی ، آهن اسفنجی کم کربن می باشد.