برچسب: فولاد سازی

واحد فولادسازی و ریخته گری مداوم

واحد فولادسازی و ریخته گری مداوم

ناحیه فولاد سازی و ریخته گری 

ناحيه فولادسازي يكي از نواحی مجتمع های توليدي فولاد است . وظيفه اصلي اين ناحيه توليد شمش فولادي جهت تأمين ماده اوليه مورد نياز ناحيه نورد گرم به مقدار و كيفيت توافق شده با آن ناحيه توليدي مي باشد .

ناحيه فولادسازي در شرکت فولاد مبارکه اصفهان شامل واحدهاي توليدي بشرح ذيل مي باشد :

  1. واحد حمل مواد Material handling
  2. واحد كوره هاي قوس الكتريكي Electric arc furnace
  3. واحد متالورژي ثانويه و آماده سازي پاتيل Ladle furnace treatment and Ladle Total service
  4. واحد ريخته گري مداوم تختال Continuous  Casting of slab
  5. واحد آماده سازي شمش Slab cooling and conditioning

واحدحمل مواد

وظيفه واحد حمل مواد تخليه آماده سازي بارگيري ، ذخيره سازي و توزيع كليه مواد اوليه و افزودني فرآيند توليد فولاد در كوره هاي قوس الكتريكي و متالورژي ثانويه مطابق با مشخصات فني تعيين شده مي باشد .

اهم فعاليتهاي قسمت :

  1. تحويل گيري و ذخيره سازي مواد
  2. بارگيري مواد در سيلوها جهت مصرف در كوره قوس
  3. انتقال و توزيع مواد جهت كوره هاي قوس ومتالورژي ثانويه
  4. بازيافت ضايعات فولادي و آماده سازي آهن قراضه
  5. كنترل قراردادهاي خريد مواد مستقيم

الف) تحويل و توزيع مواد ورودي توسط نوار نقاله از ناحيه آهن سازي 

به منظور در دسترس بودن مواد و تضمين استمرار توليد آهن اسفنجي و افزودني ها همانند آهك ، دولوميت و…. توسط نوار نقاله از ناحيه آهن سازي به ناحيه فولادسازي منتقل و در سيلوهاي كوره قوس الكتريكي ذخيره مي گردند ، كه اين واحد وظيفه كنترل و زمانبندي عمليات شارژ توسط نوار نقاله ها و انجام عمليات اضطراري تجهيزات مربوطه را بعهده دارد .

ب ) توزيع مواد افزودني و مصرفي با سيستم هاي انبارداري 

دريافت ، انبارداري و توزيع حدود ۲۴ نوع مواد در تناژها ، شكل و اندازه هاي مختلف در نقاط مختلف واحد توليد فولاد نيز توسط اين واحد انجام گرفته وهمچنين در كنترل موجودي مواد مذكور همكاري لازم با قسمتهاي مربوطه نمايد .

ج ) آهن قراضه 

آهن قراضه آماده مصرف پس از تائيد كنترل كيفي – ايمني فني از نظر مشخصات فني توسط تأمين كنندگان با كمپرسي به محل حوضچه هاي ناحيه اعزام و جهت ذخيره سازي در ۱۷ حوضچه مربوطه به ظرفيت تقريبي ۴۵۰۰۰ تن تخليه مي گردد . سپس باتوجه به دستورالعملهاي مربوطه توسط جرثقيل در سبدهاي مخصوص بارگيري و توسط ماشين حمل به داخل كارگاه جهت شارژ به كوره هاي قوس الكتريكي انتقال داده مي شود

د ) ضايعات 

با هدف مصرف مجدد ضايعات فولادي ، ضايعات توليد شده در ناحيه با مكانيزمهاي پيش بيني شده به قسمت برش قراضه منتقل و پس از آماده سازي به حوضچه قراضه ها جهت مصرف ارسال مي گردند . 

واحد كوره هاي قوس الكتريك

اين واحد شامل ۸ عد كوره قوس الكتريك با ظرفيت توليدي ۱۸۰ تن فولاد مذاب در هرمرحله توليد باتوان ترانسفورمر ۹۰  MVA مي باشد.در ابتدا قراضه بارگيري شده در سبد توسط جرثقيل هاي موجود در اين واحد به داخل كوره قوس تخليه و سپس سقف كوره بسته مي گردد و  عمليات ذوب شروع مي گردد . در اين مرحله به كمك قوس الكتريكي قراضه ها ذوب مي گردند به اين مرحلة علميات ( سوراخكاري) boaring مي گويند سپس شارژ آهن اسفنجي از سيلوهاي ذخيره كوره به داخل شروع مي شود .ميزان قراضه شارژ شده به كوره توسط سبد حدود ۴۰ الي ۵۰ تن مي باشد و ميزان آهن اسفنجي شارژ شده به داخل كوره حدود ۱۷۰ تن براي هر ذوب مي باشد سرعت شارژ آهن اسفنجي از ۵۰۰ تا  ۳۲۰۰ كيلوگرم در دقيقه با توجه به شرايط ذوب متغير مي باشد . به اين مرحله ذوب (Melting ) مي گويند كه درآن  فعاليتهاي زير بصورت همزمان انجام مي شود :

  1. دمش اكسيژن
  2. دمش گرافيت
  3. شارژ آهك و دولوميت جهت توليد سرباره پفكي
  4. نمونه گيري و اندازه گيري دما

پس از ذوب كامل آهن اسفنجي مورد نياز ، مرحله تصفيه (refining ) صورت مي گيرد و تنظيمات نهايي دما و آناليز با توجه به نتايج آزمايشگاه در اين مرحله صورت مي گيرد و در مواقع لزوم عمليات سرباره گيري از ذوب نيز صورت مي گيرد .

 مرحلة آخر در عمليات كوره هاي قوس عمليات تخليه ( Tapping ) مي باشد در اين مرحله پاتيل خالي مذاب كه دماي پيشگرم  آن مطابق با دستورالعملهاي توليدي مي باشد به زير كوره هدايت شده و مقادير مورد نياز فروآلياژ و مواد افزودني مانند بوكسيت و آهك همزمان با تخليه مذاب از كوره به داخل پاتيل بارگيري شده و ذوب توليدي در پاتيل مذاب آماده تحويل به واحد بعدي  ميگردد. زمان كل ذوب از تخليه ذوب قبلي تا تخليه ذوب بعدي حدود ۱۵۰ دقيقه به طول مي انجامد و اين عمليات بطور مداوم در اين واحد در جريان مي باشد .

واحد كوره هاي پاتيلي

اين واحد شامل ۴ كوره پاتيلي با توان ترانسفورمر ۳۰MVA مي باشد و هر كوره پاتيلي داراي ۶ سيلو (Bin ) با ظرفيت ۹ متر مكعب بوده كه موادي چون فرومنگنز كربن بالا و كربن متوسط ، فروسيليسيم ، آهك و كلسيم آلومينات در آنها ذخيره مي گردد .
اهم فعاليتهايي كه بر روي هر ذوب در LF صورت مي گيرد به صورت زير است :

  1. اكسيژن زدايي
  2. سرباره سازي
  3. تنظيم آناليز شيميائي
  4. تنظيم دما و زمان تحويل به واحد بعدي ( ريخته گري مداوم )
  5. تصفيه يا حذف آخالهاي موجود در ذوب

اكسيژن زدايي

جهت حذف اكسيژن محلول در ذوب پس از اندازه گيري ميزان اكسيژن مقدار مورد نياز آلومينيم به ذوب اضافه ميگردد .

 سرباره سازي به اهداف زير صورت ميگيرد :

افزايش راندمان حرارتي قوس

  1. جذب آخالهاي ذوب توسط سرباره
  2. سولفور زدايي بهتر
  3. كاهش خوردگي نسوز خط سرباره پاتيل
  4. جلوگيري از اكسيداسيون مجدد آلومينيم محلول در ذوب
  5. افزايش بازده و تنظيم راحتتر تنظيم آناليز شيميايي
  6. تميز بودن پاتيل بعد از تخليه ته پاتيل
  7. كاهش آلودگي صوتي

تنظيم آناليز شيميائي ذوب

پس از مراحل بالا و نمونه گيري از مذاب با توجه به آناليز شيميائي دريافت شده مواد مورد نياز به ذوب محاسبه و اضافه مي گردد .

تنظيم دما و زمان تحويل به واحد ريخته گري مداوم

دماي خروج ذوب از LF بر پايه دماي انجماد نوع فولاد توليدي محاسبه و از طريق سيستم اطلاعاتي به اطلاع اپراتور رسانده مي شود اپراتور جهت افزايش دما بايستي ميزان Tap ولتاژ ترانس ، نوع مواد افزوده شده به ذوب ، ميزان وضعيت سرباره پاتيل ، چگونگي دمش آرگون در پاتيل و…. را مدنظر قرار دهد و پاتيل مذاب را در زمان مناسب كه حدود ۲۰ دقيقه قبل از ريخته گري مي باشد ، از اين واحد خارج نمايد . 

تصفيه ذوب

يكي از وظايف مهم قسمت متالورژي ثانويه حذف ناخالصيها در حد امكان مي باشد و انواع ناخالصيها  عبارتند از :

  1. ناخالصيهاي اكسيدي (MgO , SiO2, Al2O3  و…. )
  2. ناخالصيهاي كاربيدي ، نيتريدي ، سولفيدي
  3. ناخالصيهاي فلزي و يا عنصر آلياژي كه بيش از ميزان نياز در ذوب موجود باشد .
  4. گوگرد و فسفر
  5. گاز مضر ( هيدروژن ، نيتروژن ، اكسيژن )

واحد ريخته گري

وظيفه اين واحد تبديل فولاد مذاب به شمش تختال با كيفيت استاندارد ابعاد مورد سفارش مشتري و تحويل آن به واحد خنك سازي و اصلاح شمش مي باشد . اين واحد داراي چهار ماشين ريخته گري دو خطه از نوع قوسي به شعاع ۵/۱۰ متر بوده و مشخصات ابعادي محصول توليدي به شرح زير مي باشد :
عرض تختال توليدي : از ۶۵۰ ميليمتر تا حداكثر ۱۸۸۰ ميليمتر
طول تختال توليدي : در دو نوع تختال بلند ۱۰- ۹٫۵  متر و تختال كوتاه  ۴٫۵الی-۴٫۷۵ متر
ضخامت تختال توليدي : ۲۰۰ ميليمتر

 پاتيل مذاب بعد از تنظيم دما و آناليز شيميائي در بخش متالورژي ثانويه توسط جرثقيلهاي سقفي ۳۰۰ تن به واحد ريخته گري منتقل مي شوند كه هر ذوب داراي يك شمارة ۶ رقمي بوده كه كليه اطلاعات ذوب از جمله آناليز شيميايي ، دماها ، زمانها ، كيفيت و … از طريق اين شماره در سيستم  MIS قابل رديابي مي باشد در واحد ريخته گري مداوم پاتيل مذاب ابتدا بر روي برج پاتيل گردان قرار مي گيرد وپس از اتصال سيلندرهيدروليكي به دريچه كشوئي پاتيل و تنظيم تانديشكار روي خطوط ريخته گري جريان مذاب از پاتيل به تانديش با بازكردن دريچه كشوئي شروع ميگردد و سپس با بازكردن استوپر جريان مذاب به داخل قالب برقرار مي گردد و با توقف چندين ثانيه اي ذوب در قالب جهت تشكيل پوسته منجمد شده اوليه ، استارت ريخته گري مداوم شروع مي شود و با گذر شمش تشكيل يافته در قالب و در ادامه از مابين غلتكهاي  همراه با پاشش آب بر روي سطوح آنها جبهة انجماد در داخل شمش رشد نموده و در نهايت با رسيدن شمش به طول متالورژيكي ، بطور كامل در سطح مقطع تختال انجماد حاصل مي شود و در ادامه با رسيدن

  شمش به قسمت برش طول تختال  و با در نظر گرفتن حداقل ضايعات در انتهاي ريخته گري برش داده مي شود و پس از خروج تختال از ماشين برش بوسيلة ماشين شماره زني يك شماره ۹ رقمي جهت شناسايي و قابل رديابي بودن تختال بر روي آن حك مي گردد .
با پايان ذوب اول ، ذوب دوم كه بر روي بازوي ديگر برج پاتيل گردان قرار دارد گردانده شده و بر روي تانديش قرار ميگيرد و بلافاصله پاتيل باز مي شود تا تداوم و پيوستگي ريخته گري حفظ شود . ذوبهاي متوالي بطور متوسط حدود بيش از ۵ ذوب در يك عمليات به شمش تختال تبديل شده و تختالهاي توليدي جهت خنك سازي واصلاح به واحد بعدي تحويل داده مي شوند .

واحد خنك سازي واصلاح شمش

در اين واحد به دو صورت و براساس نوع تختال توليدي خنك سازي صورت ميگيرد :

  1. خنك سازي با هوا
  2. خنك سازي با آب

تختال هايي كه براساس كيفيت  نياز به خنك سازي با هوا دارند توسط جرثقيل هاي سقفي به قسمت مربوطه منتقل و پس از گذشت ۷۲ ساعت تختال خنك شده به قسمت اصلاح تختال ارسال ميگردد .

 تختال هايي كه نياز به خنك سازي آب دارند توسط ميز غلطكي هاي موجود به دو تانك خنك سازي انتقال داده شده و توسط دو جرثقيل به صورت اتوماتيك به داخل تانك شارژ شده و تختال خنك  شده (پس از حداقل۲۰دقيقه ) از تانك خارج و به قسمت اصلاح تختال ارسال ميگردد .
در قسمت اصلاح تختال ، تختالها توسط بازرسين كنترل كيفي بررسي و در صورت وجود عيوب سطحي آنها را مشخص مي نمايند سپس اپراتورهاي واحد اسكارف توسط مشعلهاي دستي اين عيوب را برطرف مي نمايند و پس از تائيد نهايي واحد كنترل كيفي تختالها به ناحيه نورد گرم انتقال داده مي شوند ولي در صورت عدم تطابق با برنامه پذيرش ناحيه نورد گرم تختالها در انبار نگهداري و به تدريج به ناحيه نوردگرم فرستاده مي شوند .

مزایای استفاده از آهن اسفنجی

مزایای استفاده از آهن اسفنجی

استفاده از آهن اسفنجی در کوره های القایی

کمبود روز افزون ضایعات فلزی، مشکلات متعددی را برای واحدهای کوچک و بزرگ فولادی منجر شده است که با جایگزینی درصدی از شارژ فلزی کوره با آهن اسفنجی با بریکت، میتوان به حل این معضل پرداخت.

کاربرد و مزایای استفاده از آهن اسفنجی در کوره القایی به شرح ذیل میباشد :

تولید فولاد با کیفیت بهتر

با جایگزینی آهن اسفنجی بجای قراضه، میزان مس، کروم، تنگستن، سرب، قلع و روی و سایر عناصر مزاحم و مضر در فولاد مذاب کاهش یافته و کیفیت و خواص مکانیکی محصولات تولیدی افزایش می یابد.

کاهش قیمت تمام شده فولاد

طبق ارزیابی های انجام شده، قیمت تمام شده فولاد خام، در کوره های القایی با شارژ ترکیبی قراضه و آهن اسفنجی، بین ۵ تا ۱۰ درصد، کمتر از قیمت تمام شده فولاد با شارژ ۱۰۰ درصد قراضه می باشد که بسته به شرایط کارفرما و در اختیار گذاشتن امکانات و نجهیزات، متغیر می باشد.

کاهش مدت زمان بین دو تخلیه

سهولت و سرعت انبارسازی، انتقال و شارژ آهن اسفنجی و عدم نیاز به تجهیزات و ماشین آلات سنگین در مقایسه با قراضه، علاوه بر کاهش قیمت تمام شده، موجب کاهش زمان بین دو تخلیه می شود.
ماهیت ناهمگون قراضه و عدم امکان شارژ مداوم آن موجب نوسان توان مصرفی در کوره گشته که علاوه بر افزایش زمان بین دو تخلیه، آسیب پذیری کوره را افزایش میدهد.

افزایش عمر نسوز کوره در صورت استفاده صحیح

ماهیت ناهمگون قراضه و سقوط یکباره آن به داخل کوره، منجر به آسیب دیدگی نسوز کف کوره و سایش جداره کوره می گردد، در نتیجه عمر نسوز کوره، کاهش می یابد. با توجه به تمهیداتی که در نحوه شارژ آهن اسفنجی در نظر گرفته شده و ماهیت یکنواخت آن نه تنها عمر نسوز کوره را کاهش نمیدهد، بلکه افزایش نیز می یابد.

امکان تعدیل عناصر مزاحم و خنک کردن مذاب

گوگرد و فسفر کمتر در آهن اسفنجی نسبت به آهن قراضه، امکان کاهش و تعدیل درصد آن ها را در حد قابل ملاحظه ای فراهم می سازد.

مزایای مصرف آهن اسفنجی نسبت به آهن قراضه در کوره های برقی

‏با توجه به افزایش روز افزون مصرف فولاد در دنیا، تامین بار آهنی و مواد اولیه همواره مورد نیاز فولاد سازیهای جهان می باشد که در این راستا، تولید و مصرف آهن اسفنجی سهم قابلی توجهی را به خود تخصیص داده است.

‏برخی از مزایای تردید ناپذیر مصرف آهن اسفنجی در مقایسه با آهن قراضه

‏تحقق آنالیز شیمیایی استاندارد محصولات فولادی در صورت استفاده از آهن اسفنجی در کوره های برقی

‏الف- استمرار یکنواختی آنالیز در محصول
‏ب- گوگرد و فسفر کمتر در آهن اسفنجی نسبت به آهن قراضه

همچنین با مصرف و شارژ توام آهن اسفنجی و قراضه در کوره های قوس الکتریکی و القایی از میزان ناخالصی ها و عناصر گو گرد و فسفر در حد قابل ملاحظه ای کاسته می شود. با دقیق کردن ترکیب شارژ آهن اسفنجی و قراضه نیاز به عملیات تصفیه مذاب کمتر شده و در نتیجه عملیات متالوژیکی در داخل کوره آسانتر انجام شده و بهره وری کوره بالا می رود.

ج- با جایگزینی آهن اسفنجی به جای قراضه

میزان مس، کروم، تنگستن، سرب، قلع و روی و سایر عناصر مزاحم و مضر در چدن و فولاد مذاب کاهش یافته و کیفیت و خواص مکانیکی محصولات ریخته گری و فولادی افزایش می یابد.

د-کاهش میزان نیتروژن

در مذاب فولاد باعث می شود تا تختال و شمش های با کیفیت بمراتب بهتر جهت تولید ورق های گرم ، وایر و انواع محصولات دیگر تولید گردد.
مس نیتروژن
شارژ قراضه ۰.۲ درصد ۸۰ppm
شارژ آهن اسفنجی ۰.۰۵ درصد ۲۲ppm

انبارسازی، انتقال، شارژ، عملیات تولید ذوب در صورت استفاده از آهن اسفنجی

‏الف- سهولت انبار سازی، انتقال و شارژ آهن اسفنجی در کوره برقی و عدم نیاز به تجهیزات و ماشین آلات سنگین نظیر جرثقیل و لودر برای متریال هندلینگ‏
ب- امکان شارژ مداوم آهن اسفنجی گرم در کوره های برقی و به تبع آن کاهش مصرف انرژی و زمان ذوب،‏تغذیه مستمر آهن اسفنجی به کوره های برقی فولاد سازی در مقایسه با شارژ صد در صد قراضه در همان شرایط امکان افزایش قدرت الکتریکی ورودی به کوره را بالاتر برده و نتیجتا زمان ذوب کاهش یافته و راندمان تولید فولاد را افزایش می دهد. به دلیل ماهیت ناهمگون قراضه و تغییر پیوسته طول قوس بین الکترود و قراضه شارژ شده به کوره، نوسانات شدید و هارمونیکهای مزاحم و فیلکرهای زائد کار کرد کوره های برقی و پایداری شبکه انتقال قدرت را مختل می نماید.
‏شارژ مستمر آهن اسفنجی موجب می شود تا برق مصرفی حدود ۱۵ کیلو وات در ساعت به ازاء هر تن مصرف آهن اسفنجی ‏و با استفاده از ترانسفورماتورهایUHP ‏ کاسته شود.
ج- مصرف مستمر آهن اسفنجی باعث می شود تا کوره های برقی عملیات سرباره گیری به آسانی صورت گیرد.
د- عدم نوسان برق مصرفی در کوره های برقی

بهبود مصارف، زمان ها، میزان خطرات و میزان آلودگی های ایجاد شده با توجه به مصرف آهن اسفنجی

  1. تأمین بخشی از انرژی الکتریکی مورد نیاز در کوره های برقی به وسیله کربن موجود در آهن اسفنجی ‏یکی دیگر از مواردی که باعث کاهش انرژی مصرفی به ازای هر تن تولید می شود، کربن موجود در آهن اسفنجی است. با شارژ آهن اسفنجی و با کربن مناسب (معمولأ بیشتر از۱/۵ درصد) ‏انرژی مصرفی حدود ۵ کیلو وات ساعت کاهش می یابد.
  2.  کاهش میزان شکست الکترود و سایش دیواره آن در کوره های قوس الکتریکی (EAF)

Kwh/ton درصد آهن اسفنجی
۴۲۱ ۱۰۰درصد آهن قراضه
۳۷۵ ۲۵درصد آهن اسفنجی
۳۷۷ ۳۰درصد آهن اسفنجی
۳۸۰ ۳۵درصد آهن اسفنجی
۳۹۳ ۴۰درصد آهن اسفنجی
۳۹۹ ۴۵درصد آهن اسفنجی
۴۰۸ ۵۰درصد آهن اسفنجی

استفاده از آهن اسفنجی در مقایسه با قراضه به دلایل مشروحه ذیل موجب کاهش مصرف الکترود می شود:
سقوط قراضه منجر به افزایش شکستگی الکترود می شود که در زمان استفاده از آهن اسفنجی این اتفاق رخ نخواهد داد.‏
با استفاده از آهن اسفنجی به دلیل میزان بالای منوکسید کربن (CO) در کوره باعث کاهش اکسیداسیون الکترود می گردد.

  1. کاهش آسیب دیدگی نسوز کف وجداره کوره و همچنین پانلهای آبگرد دیواره و سقف در کوره های قوس الکتریکی و القایی.
  2. کاهش خطرات آلود گی های اطراف کوره های ذوب (ناشی از انفجار قراضه های مرطوب و آلوده به روغن و مخازن و محفظه های بسته و یا گالوانیزه که احتمال خطرات ناشی ازبخارات روی، سرب، قلع و سایر فلزات وجود دارد)
  3. مصرف پایین اکسیژن
  4. با مصرف آهن اسفنجی و با توجه به ورود اکسیژن از اکسیدهای احیا نشده آهن به کوره، میزان اکسیژن تزریقی به کوره کاهش می یابد.اکسید آهن احیا نشده در آهن اسفنجی به حدی کافی است که می تواند نیازهای سرباره به اکسیدهای آهن را تامین نماید.
  5. نظر به اینکه قراضه دانسیته ظاهری کمتری نسبت به آهن اسفنجی دارد لذا مصرف آهن اسفنجی باعث کاهش تعداد سبدهای آهن قراضه شارژ شده به کوره شده و باعث کاهش زمان ذوب و افزایش راندمان کوره های برقی خواهد شد.