وبلاگ در باره تغییر صنعت فولاد به کوره‌های قوس الکتریکی سبز

تکامل روش‌های تولید فولاد نه تنها بر کارایی صنعتی تأثیر می‌گذارد، بلکه نقش مهمی در پایداری زیست‌محیطی جهانی ایفا می‌کند. با تشدید چالش‌های زیست‌محیطی و افزایش تقاضای بازار، صنعت فولاد چگونه این فشارها را برای دستیابی به توسعه پایدار مدیریت خواهد کرد؟

فولادسازی در درجه اول به دو فرآیند اصلی متکی است: آهن‌سازی در کوره‌های بلند و فولادسازی در کوره‌های قوس الکتریکی. این روش‌های متمایز هر کدام نقش حیاتی در تولید کارآمد فولاد ایفا می‌کنند.

فناوری کوره بلند به قرن چهاردهم بازمی‌گردد، زمانی که نسخه‌های اولیه تنها یک تن آهن در روز تولید می‌کردند. علیرغم گذشت قرن‌ها پیشرفت‌های تکنولوژیکی، اصول اساسی عملکرد کوره بلند بدون تغییر باقی مانده است. این فرآیند شامل احیای سنگ آهن با استفاده از کک، سنگ آهن و سنگ آهک در دماهای بالا برای تولید چدن مذاب است.

کک به عنوان یک جزء ضروری در عملیات کوره بلند عمل می‌کند. تولید سنتی کک شامل خرد کردن و آسیاب کردن زغال سنگ قبل از حرارت دادن آن تا حدود 1800 درجه فارنهایت (982 درجه سانتی‌گراد) در کوره‌های کک عاری از اکسیژن است. در طی این فرآیند 18 تا 24 ساعته، ترکیبات فرار آزاد می‌شوند و کک متخلخل و پرکربن باقی می‌ماند.

این ماده بادوام و متراکم انرژی (حاوی 90-93٪ کربن) هم نفوذپذیری و هم انرژی حرارتی مورد نیاز برای احیای سنگ معدن را فراهم می‌کند. قابل ذکر است، بسیاری از عملیات‌ها اکنون کک را با گاز طبیعی تکمیل می‌کنند تا انتشار کربن را کاهش دهند - گامی مهم به سوی پایداری زیست‌محیطی.

فناوری کوره قوس الکتریکی (EAF) که در اواخر قرن نوزدهم توسعه یافت، اکنون بر تولید فولاد ایالات متحده تسلط دارد و بیش از 70٪ از تولید را به خود اختصاص داده است. برخلاف کوره‌های بلند، EAFها ضایعات فولادی، آهن احیا شده مستقیم و/یا چدن را با استفاده از قوس‌های الکتریکی به جای احتراق ذوب می‌کنند.

فناوری EAF مزایای زیست‌محیطی برتری را با استفاده اولیه از مواد بازیافتی ارائه می‌دهد و وابستگی به سنگ آهن بکر را کاهش می‌دهد. این فرآیند به راندمان انرژی بالاتر و کنترل آسان‌تر انتشار گازهای گلخانه‌ای در مقایسه با روش‌های سنتی دست می‌یابد.

آینده صنعت فولاد در نوآوری پایدار نهفته است. تحولات کلیدی عبارتند از:

• فناوری‌های پیشرفته صرفه‌جویی در انرژی مانند سیستم‌های EAF بهینه شده و احتراق غنی شده با اکسیژن
• روش‌های تولید پیشگامانه مانند متالورژی مبتنی بر هیدروژن و زیست توده
• تولید هوشمند شامل هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ

آهن‌سازی در کوره بلند شامل شش مرحله دقیق است:

1. بارگیری: بارگیری دقیق سنگ آهن، کک و سنگ آهک
2. احتراق: تزریق هوای گرم، کک را مشتعل می‌کند و گرما و گازهای احیا کننده تولید می‌کند
3. احیا: تبدیلات شیمیایی پیچیده، اکسیدهای آهن را به آهن فلزی تبدیل می‌کند
4. ذوب: آهن مایع در پایه کوره جمع می‌شود
5. تشکیل سرباره: ناخالصی‌ها با شار ترکیب می‌شوند تا سرباره قابل حذف را تشکیل دهند
6. تخلیه: حذف دوره‌ای آهن مذاب و سرباره

عملیات کوره قوس الکتریکی شامل چهار مرحله کلیدی است:

1. بارگیری: بارگیری ضایعات فلزی و سایر مواد خام
2. ذوب: قوس‌های ولتاژ بالا بار را مایع می‌کنند
3. تصفیه: تنظیمات شیمیایی و حذف ناخالصی‌ها
4. تخلیه: انتقال فولاد مذاب برای ریخته‌گری

صنعت فولاد به عنوان یک بخش صنعتی حیاتی که با چالش‌های زیست‌محیطی قابل توجهی روبرو است، باید انتقال خود را به تولید پایدار تسریع بخشد. از طریق نوآوری‌های تکنولوژیکی و بهینه‌سازی فرآیند، فولادسازان می‌توانند تأثیرات زیست‌محیطی را کاهش دهند و در عین حال بهره‌وری را حفظ کنند - اطمینان از اینکه این ماده همچنان سنگ بنای زیرساخت‌های مدرن باقی می‌ماند و در عین حال به تعهدات آب و هوایی عمل می‌کند.