آهن آلات

روش های تولید فولاد خام

فولاد یا پولاد، آهنی آلیاژی است که در ترکیبات خود ۰/۰۲۵ تا ۲ درصد کربن داشته باشد. فولادهای آلیاژی همیشه با فلزهای دیگری نظیر: کرم، مولیبدن، چدن، گوگرد و … همراهند. ویژگی هایی نظیر استحکام، قابلیت بازیافت، رنگ پذیری، اتصال سریع و قیمت سبب شده که بیش از ۹۰ درصد تولید جهانی فلزات به انواع فولادها اختصاص یابد. فولادها عمدتا به دو دسته کربنی و آلیاژی طبقه بندی می شوند که روش های تولید فولاد خام در زیر بررسی می گردد.

روش تولید فولاد

در صنایع آهن آلات و ذوب آهن دو روش مرسوم برای تولید فولاد وجود دارد که از هر دو روش در ایران استفاده می شود.

– تولید فولاد در کوره بلند (BF)

کوره بلند دارای ارتفاع 30 تا 80 متری است که دیواره ی داخلی آن از آجر نسوز و دیواره ی خارجی آن از ورق فولادی ساخته می شود. ظرفیت تولید کوره بلند مدرن 5.650.000 تن در سال است. به صورت ساده وظیفه کوره بلند احیای اکسیدهای آهن و ذوب آهن خام و تفکیک آن از ناخالصی ها است. برای تولید فولاد در کوره بلند ابتدا سنگ آهن هایی که بر اثر انفجار از معادن استخراج شده اند را با دستگاه سنگ شکن به ابعاد زیر 25 میلی متر تبدیل و سرند می کنند. سپس به همراه کک، سنگ آهک و آگلومره از بالای کوره تزریق می کنند.

سوخت کوره بلند

در هنگام عملیات ذوب هوای داغ از پایین نیز به داخل کوره دمیده می شود تا سنگ آهن احیا شود. مواد مذاب به دست آمده همان محصول آهن خام است. حاصل فرآیند کوره ی بلند چدن است (Pig Iron) است که دارای خلوص 95 درصدی است. در مرحله بعدی آهن خام در یک مبدل به فولاد مذاب تبدیل می شود، با خروج کربن و سایر ناخالصی های آن به کمک اکسیژن، فولاد خام به دست می آید.

» نوشته مرتبط: تیرآهن لانه زنبوری چیست

مواد خام 7 تا 8 بعد به کف کوره رسیده و محصولات نهایی یعنی چدن مذاب و سرباره تشکیل می شوند. چدن تولید شده در کوره بلند مقرون به صرفه و با کیفیت ترین نوع در بین روش ها به شمار می آید.

فرآیند تولید آهن در کوره ی بلند

بخشی از واکنش های شیمایی مهمی که در کوره بلند رخ می دهد شامل موارد زیر است:

واکنش های شیمیایی در کوره ی بلند

شرکت ذوب آهن اصفهان یکی از تولید کنندگان عمده فولاد در کوره بلند است که ظرفیت سالانه تولید 2.200.000 فولاد را دارد. شرکت فولاد میبد با ظرفیت کوره 1.400.000 و زرند کرمان در رتبه های بعدی قرار دارند.

در این کوره بلند سنگ آهن و کک به عنوان انرژی شارژ و مورد ذوب و احیا قرار می‌گیرد و تبدیل به چدن می شود که با دمیدن اکسیژن و افزودن آلیاژهای مختلف به فولاد مورد نظر تبدیل می‌شود. این روش ۸۵ درصد تولید دنیا را در بر می گیرد.

– تولید فولاد در کوره قوس الکتریکی ( احیای مستقیم سنگ آهن ) (EAF)

یکی از روش های قابل رشد تولید فولاد استفاده از کوره قوس الکتریکی است که طی آن ابتدا محصولی به نام آهن اسفنجی تولید شده و سپس تبدیل آن به فولاد انجام می گیرد. در این کوره مواد فلزی با استفاده از یک قوس الکتریکی ذوب می‌شود. بدنه‌‌ی کوره، تجهیزات الکتریکی شامل ترانسفورماتور، راکتور و یا الکترود از قیمت های اصلی این کوره محسوب می شوند.

کوره قوس الکتریکی

بازیافت و ذوب مجدد آهن قراضه در کوره الکتریکی یکی از ویژگی های این روش است. با توجه به قیمت قراضه که منطبق با قیمت جهانی فلزات است می توان از آهن اسفنجی نیز جهت خوراک کوره اسفاده نمود. آهن اسفنجی از عملیات احیای مستقیم سنگ ‌آهن تهیه می شود که دارای عیار بالا بوده و جایگزین بسیار مناسبی برای قراضه جهت ذوب است.

آهن اسفنجی به دو روش احیای گازی (Gas Based) یا احیای زغال سنگی (Coal Based) تولید می گردد. در کشوری نظیر ایران که سرشار از منابع گازی است روش گازی مرسوم تر است. روش گازی نیز بر پایه مدل هایی نظیر میدرکس و HYL هستند. به طور کلی به دلیل هزینه راه اندازی کمتر و میزان آلایندگی پایینتر احیای مستقیم محبوبیت بالایی دارد.

» نوشته مرتبط: فولاد ساختمانی چیست

کوره بلند یا کوره قوس الکتریکی ؟

روش های تولید فولاد خام در بالا بیان شد. لازم است بدانید که حدود 60 درصد فولاد تولید شده در جهان به روش کوره بلند انجام می شود و حدود 30 درصد نیز با روش احیای مستقیم با کوره قوس الکتریکی تولید می شود. کوره بلند برای تناژ بالا توجه اقتصادی دارد.البته راه اندازی کوره بلند هزینه به مراتب بیشتری به روش احیای مستقیم دارد. یکی از مزیت های اصلی ذوب در کوره قوس الکتریکی استفاده از آهن قراضه به عنوان مواد اولیه تولید فولاد است که فرآیند کار را تسریع می بخشد، اما ماده اصلی در کوره بلند، کک است که عمدتا وارتی است.

یکی از محصولات به روش قوسی آهن اسفنجی است که عیار بسیار بالایی نسبت به آهن خام تولید شده در کوره بلند دارد. باید در نظر گرفت که چدن تولیدی در کوره های بلند بهترین و با کیفیت ترین چدن تولیدی هستند. در خروجی کوره بلند به دلیل فعل و انفعالاتی که رخ می دهد آلودگی های زیست محیطی بیشتر از احیای مستقیم در کوره قوسی است.

پروفیل های ساختمانی نظیر میلگرد، ناودانی ،نبشی و انواع تیر آهن IPE را با کمک بازیافت دوباره قراضه در احیای مستقیم با کوره قوسی تولید و به چرخه فروش در می آورند.

تولید کننده گان فولاد در ایران

طبق گزارش انجمن جهانی فولاد در سال ٢٠١٩، تولید فولاد خام ایران نسبت به مدت مشابه سال قبل ٣٠ درصد افزایش یافته است که ١٠ برابر رشد تولید فولاد خام در جهان است. فولاد مبارکه، فولاد کاویان، فولاد خوزستان، گروه ملی صنعتی فولاد ایران، شرکت گروه صنعتی سپاهان، گروه ملی صنعتی فولاد ایران از عمده تولید کنندگان فولاد در کشور هستند. در مسیر هدف چشم ‌انداز  سال ۱۴۰۴ در روش های تولید فولاد خام سهم کمی برای تولید با کوره بلند پیش‌بینی شده است و سهم عمده در اختیار روش احیا مستقیم یا قوس الکتریکی است.

آهن قراضه چیست

آهن قراضه (Scrap) دور ریزهای پروفیل های آهنی نظیر تیر آهن، میلگرد، نبشی و یا بقایای ماشین آلات و قطعات صنعتی هستند که برای استفاده مجدد به کارخانجات ذوب آهن برگردانده می شنود تا در کوره آب شده و آماده تبدیل به محصولات و شمش های آهنی شود.

بازیاف کردن سبب کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای نیز می شود و از هدر رفتن منابع طبیعی و سرمایه‌های ملی جلوگیری می‌کند. از طرفی مصرف مواد خام و سوخت و ساز انرژی را کاهش می‌دهد.

انواع آهن قراضه

سرچشمه مواد بازیافتی یا در ساختمانی هستند یا منشا صنعتی دارند. فلزات مستعمل را به دو بخش: دست اول، شامل ضایعاتی که تمامی فلزی هستند و دسته دوم، شامل غیر فلزی ها نظیر سربی، چدنی، حلبی و … تفکیک می کنند. در بازار خرید و فروش، آهن آلات قراضه را در دو نوع ویژه و سوپر ویژه تقسیم بندی می کنند.

– قراضه ویژه

قراضه هایی که از دل بقایای تخریب ساختمانی مانند میلگرهای تو کار، انواع پروفیل و لوله های تاسیسات، تیرآهن های به کار رفته در ستون و سقف، بیرون کشیده می شود و به نوعی دست دوم هستند و استفاده شده است قراضه ویژه نامیده می شود. این ضایعات با توجه به وزن قیمت گذاری و می شود.

– قراضه سوپر ویژه

در بسیاری از موارد برای ساخت و ساز ساختمان یا ساخت ماشین آلات صنعتی بخشی از پروفیل ها نظیر لوله، میلگرد، نبشی و … را برش داده که تکه های باقیمانده را آهن قراضه سوپر ویژه می نامند. این دست از آهن ها نو هستند و تنها پرتی کار محسوب می شوند.

» نوشته مرتبط: تیرآهن لانه زنبوری چیست

آهن قراضه چیست

بازیافت فلزات قراضه

خرید و فروش آهن های دست دوم به شکل قراضه تجارتی پر سود است که تولیدکنندگان صنایع فولادی برای به چرخش درآوردن تولید بدان نیازمند هستند. برای تولیدات مختلف و ذوب قراضه به کوره با درجه حرارت بالا نیاز است.

– قراضه های سبک

در کارگاه های تهیه قراضه از ماشین هایی نظیر چنگک مکانیکی، گیوتین، انواع خردکن سنگین، آهنرباهای الکترونیکی و پرس استفاده می شود. فلزاتی که کوچکت و نازکتر هستند به کمک پرس به شکل مکعب هایی بسته بندی می شوند.

– قراضه های سنگین

آهن آلات سنگین تر نظیر تیر آهن، پلیت هایی با ضخامت 1 سانتی متر و سایر فولادهای ضخیم ابتدا توسط هوا برش به قطعات کوچک تبدیل شده تا قابل ورود به دستگاه های خرد کن باشد و سپس توسط پرس به مکعب های فلزی فشرده شده تبدیل می گردند.

برای استفاده مجدد از فلزات ناخالصی های غیر فلزی آن را جداسازی می کنند و فلزات ظریف تر را به صورت خرد یا نازک شده پرس و بسته بندی می کنند. در نهایت همه ی آهن های بازیافتی را برای شارژ کوره به آن منتقل می کنند. حرارت کوره معادل 2000 درجه سانتی گراد است. برای تزریق به کوره ابتدا از آهن های ظریف تر استفاده می شود تا مذاب تشکیل شده و دمای کوره بالا رود تا با وارد کردن قراضه های ضخیم تر زمان ذوب کاهش پیدا کند. در حین ذوب، مواد افزودنی برای ایجاد درصد ترکیبات استاندارد به کوره اضافه می گردد. بعد از ذوب قراضه های تزریق شده، نمونه ای از محتویات کوره به واحدهای سنجش و کنترل کیفیت ارسال می گردد. از مواد داخل این کوره می توان انواع شمش و پروفیل های آهنی نظیر ناودانی، میلگرد، نبشی و … را قالب ریزی نمود.

• مطلب پیشنهادی:

طرح بازیافت آهن قراضه و تولید شمش و میلگرد

» نوشته مرتبط: فولاد ساختمانی چیست

مزایای تبدیل آهن قراضه

به دلیل اینکه آهن قراضه از ضایعات خود آهن آلات تولید شده است چیزی در حدود 75 درصد انرژی کمتری نسب به تبدیل از سنگ آهن نیاز دارد تا دوباره به فولاد تبدیل شود. از طرفی نبود معادن سنگ آهن طبیعی در بسیاری از کشورها، سبب شده است به فکر خرید ضایعات آهن باشند تا صنعت تولید فولاد خود را سرپا نگه دارند.

نبود آگاهی در نحوه بازیافت صنعتی قراضه سبب این نگاه شده است که فلزات برای این کار به میزان کافی وجود ندارد در حالی که در بازیافت صنعتی ارتباطی به مقدار آن ندارد، بلکه پایین بودن هزینه تولید و سود سرشار از مزیت های این فرایند است. به نظر می رسد با توجه به قرار گیری کشور ایران در همسایگی چندین کشور جنگ زده منبعی خوبی از آهن آلات قراضه را در دسترس داشته باشد، هرچند برخی نگاه ها سبب شده است که از ورود این ضایعات به دلیل امکان آلودگی شیمیایی به کشور جلوگیری شود.

وضعیت قراضه آهنی در ایران

در ایران میزان تولید آهن قراضه حدود 1.6 میلیون تن در سال است. میزان جمع‌ آوری این ماده اولیه در سراسر کشور بسیار کمتر از مصرف کارخانه‌های ذوب است. به عبارتی دیگر نیاز کارخانه‌ها 4 تا 5 میلیون تن در سال است، این در حالی  است که میزان جمع شده در سطح کشور کمتر از 50 درصد نیاز است. بر اساس سند افق چشم‌ انداز سال 1404 قرار است تولید فولاد کشور به رقم 55.000.000 تن در سال برسد. بنابراین برای رسیدن به چنین هدفی باید بیش از 20 تن قراضه در اختیار کارخانه‌های فولادی قرار بگیرد.

خریداران عمده قراضه های فلزی در ایران افراد دوره گرد و وانتی ها هستند که این محصول را با کمترین قیمت مانند کالایی بی ارزش و بدون ظابطه خریداری می کنند و به کارگاه های تفکیک آهن قراضه می فروشند. متاسفانه نبود اتحادیه سراسری قراضه فروشان سبب شده است که راه برای سود جویان در این عرصه هموار شود و مشکلات زیادی را متوجه این بخش کند. اگر تفکیک و جمع اوری قراضه ها مکانیزه و شناسنامه دار بود، مراکز ذوب کشور به راحتی محتوای کوره های خود را با قراضه و سنگ آهن تامین می کردند.

خرید و فروش آهن قراضه

به دلیل ارزشمندی این کالا و همچنین تامین خوراک کارخانجات ذوب آهن و تولید شمش های پروفیل فولادی بازار انواع قراضه داغ است. این کالا به صورت کیلویی و با توجه به خلوص، کیفیت و قیمت به روز آهن آلات قیمت گذاری می شود.

تیرآهن لانه زنبوری چیست

ساخت اسکلت برای بناهای ساختمانی و تجاری یا با بتن انجام می گیرد یا تمام فلز که هرکدام مزایا و معایب خود را دارد. ساختمان های فلزی نیز با انواع تیر آهن ساخته می شوند. وزن پایین، اجرای سریع، مقاومت بالا در زلزله از ویژگی های بارز استفاده از استراکچر فلزی است. تیرآهن لانه زنبوری CPE یکی از انواع کاربردی تیر است که با توجه به سفارش انجام می شود.

تعریف تیرآهن لانه زنبوری | تیرآهن شبکه

تیر آهن لانه زنبوری (Castellated Beam) از همان جنس، وزن و اندازه تیرهای معمولی هستند که وسط آن به صورت شش ضلعی (در مواردی دایره ای) خالی شده است. علت این اقدام تحمل لنگر خمشی بیشتر در کنار خیر کمتر تیر در تحمل بار است. این تیرها در اجرای سقف های تیرچه و بلوک کاربرد بسیاری دارد. شباهت این شش ضلعی به لانه زنبور علت نامگذاری این نوع تیرآهن است.

اتصالات تیرها به ستون، راه پله ها و تیغه کشی های داخلی از موارد استفاده این نوع تیر به شمار می آید.

ساخت تیرآهن شبکه ای

روش تولید تیر آهن شبکه ای در ایران عمدتا به صورت برش به کمک دستگاه گیوتین و سپس جوشکاری قوس الکتریکی قطعات جدا شده است که به روش کوپال معروف است. روش دوم نیز استفاده از برش گاز استیلن و اکسیژن است که برنول نامیده می شود. این روش از دقت بهتری برخوردار است.

در ابتدا جان تیرآهن نرمال را به کمک شابلون شش ضلعی خط کشی می کنند و سپس دور این خطوط را برش می دهند. این برش کاری در امتداد طول تیر با فواصل معین صورت می گیرد تا در نهایت تیر از وسط به دو نیم تقسیم شود. سپس با جای گذاری به اندازه نصف عرض شش ضلعی دو بخش را جوشکاری می کنند.

» نوشته مرتبط: تفاوت آهن و فولاد

نحوه ساخت تیرآهن شبکه ای CPE

در مواردی برای ساخت تیرآهن CPE جهت افزاش عرض تیر برای تامین تحمل بار خمشی بیشتر، بین دو قسمت تیر جدا شده، در محل ضلع بالایی شش ضلعی ها، Spacer Plates جوشکاری می کنند. دقت این جوشکاری اهمیت به سزایی در استحکام دارد.

ایجاد زائده های تو خالی در تیر آهن به سفارش مشتری انجام می شود و دارای اجرت کار است. برای دریافت قیمت تیرآهن و اجرت لانه زنبوری کردن می توانید با مجموعه نگین فولاد السا تماس حاصل نمایید.

افزایش عرض تیر آهن شبکه ای

قیمت تیرآهن شبکه

تو خالی کردن تیر مستلزم پرداخت اجرت است که با توجه به سایز دریافت می گردد. کیفیت برش و جوشکاری از موارد مهمی است که در تیرهای لانه زنبوری میبایست مورد توجه قرار گیرد.

» نوشته مرتبط: فولاد ساختمانی چیست

مزایا و معایب تیرآهن لانه زنبوری

ایجاد مقاطع تو خالی در جان تیر سب می شود تیر با ظرفیت بیشتر داشته باشید و در نتیجه مقاومت خمشی این بخش از سازه افزایش چشم گیری پیدا کند. در حقیقت جان تیر در مان قسمت‌های توخالی شش ضلعی قرار دارد، در نتیجه باعث خواهد شد که از وزن سازه به میزان زیادی کاسته شود. با کاهش این وزن، مولفه‌های نیروی زلزله که ارتباط مستقیم با وزن سازه دارد نیز کم می‌شوند. در نتیجه ساختمان ایمن ‌تر خواهد بود. این تیرها در اجرای سقف های تیرچه و بلوک کاربرد بسیاری دارند. عبور برخی تاسیات و لوله ها از وسط تیر نیز از دیگر محاسن این روش است.

به کمک شبکه کردن می توان تیر IPE18 که دارای عرض 18 سانتی متر است به عرض 27 سانتی متر افزایش داد.

• مطلب پیشنهادی:

مدلسازی تیر آهن لانه زنبوری در ایتبس به همراه بیان علت ممنوعیت تیر لانه زنبوری

از جمله معایب تیر شبکه ای همین سوراخ های متعدد در طول است که فاقد مصالح فولادی هستند. باید در نظر گرفت که افزایش نسبت عرض تیرآهن نسبت به ضخامت جان سبب لهیدگی جان می شود. از دیگر معایب می توان به جوشکاری کارگاهی و اغلب غیر اصولی برای اتصال دو طرف تیر اشاره کرد. باید توجه نمود که جوشکاری سبب تاب برداشتکی آهن می شود و تغییر خواص آهن را در پی خواهد داشت. تیر شبکه ای CPE در مقابل نیروی برش ضعیف هستند و می بایست در محل اعمال بارهای متمرکز مثل دو سر تیر بایستی جان را با ورق تقویت کرد.

در صورتی که نیاز به ایجاد سوراخ در جان تیر آهن باشیدباید این سوراخ خارج از نواحی دو انتهای تیر و در نیمه میانی طولی دهانه باشد و اطراف سوراخ بایستی تقویت گردد که مقاومت خمشی و برشی تیر تضمین گردد.

محاسبه وزن تیر آهن لانه زنبوری

برای محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری با طول مورد نظر کافیست از فرمول زیر استفاده کنید:

محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری

تیرآهن نرمال چیست

تیر آهن یکی از پر کاربردترین فولاد ساختمانی محسوب می شود. روش تولید این نوع پروفیل نوردکاری است و فرم دهی آن به کمک غلطک های نورد ایجاد می گردد. تولیدکنندگان آهن آلات، تیر آهن را در طول 12 متری به بازار عرضه می کنند. با توجه به بهای آهن و نیاز مشتریان گرامی شرکت نگین فولاد السا انواع تیرآهن نرمال را به مشتریان خود عرضه می کند. مقصود از تیر آهن نرمال اندازه های کمتر از شاخه 12 متری است که در طول دلخواه مشتری برش زده و تحویل می گردد. البته برخی تولید کنندگان تیر را در شاخه های 6 و 8 متری نیز عرضه می کنند. روش های برش تیرآهن مختلف است که کارگاه های برش یکی از روش های مقتضی و مناسب کار را انتخاب و از آن استفاده می کنند. عموما استفاده از اره نواری و اره آتیشی مرسوم ترین روش محسوب می شود.

» نوشته مرتبط: روش های برش تیرآهن

برندهای تیرآهن نرمال

تیر آهن نرمال عرضه شده در شرکت نگین فولاد السا از بهترین برندهای مطرح داخلی شامل: ذوب آهن اصفهان، فایکو، آریا ذوب، اهواز، بناب و … هستند.

برای دریافت آخرین قیمت تیرآهن نرمال در بازار تهران می توانید با شماره های مندرج در سایت یا به منوی قیمت ها مراجعه فرمایید.