به گزارش ایراسین، در طول تاریخ، صنعت فولاد به‌طور مداوم به‌دنبال نوآوری‌های فناورانه برای توسعه محصولات موردنیاز هر دوره بوده است. دستاوردها و فناوری‌های سال‌های گذشته در بسیاری از خطوط تولید و محصولات جدید مورد استفاده قرار گرفته‌اند. محصولات فولادی نوآورانه که با قیمتی پایین‌تر از طریق فرایندهای سازگار با محیط‌زیست تولید می‌شوند، جایگاه خود را به‌عنوان مواد اساسی در صنعت مستحکم می‌کنند. اگر نوآوری در محصولات فولادی رخ نمی‌داد، پیشرفت‌های زیادی در صنعت خودرو، کشتی‌سازی و انرژی غیرممکن بود. در ادامه، محورهای اصلی توسعه فناوری‌های جهانی فولاد پیرامون فرایندها و محصولات نوآورانه در صنعت فولاد را بررسی می‌کنیم.
فرایندهای آهن‌سازی
فرایندهای احیا بر اساس هیدروژن
«فرایند تولید فولاد مبتنی بر هیدروژن»، با استفاده از هیدروژن (H) به‌جای زغال‌سنگ و گاز طبیعی به‌عنوان عوامل احیاکننده، در مرحله تحقیق و بعضاً پیاده‌سازی‌های نیمه‌صنعتی است. به‌طورکلی، سنگ‌های معدنی حاوی آهن در ترکیب خود آهن و اکسیژن دارند (Fe۲O۳، Fe۳O۴). اگر زغال‌سنگ به‌عنوان عامل احیاکننده برای جداسازی اکسیژن استفاده شود، انتشار دی‌اکسید کربن در این فرایند اجتناب‌ناپذیر است. با استفاده از گاز طبیعی به‌عنوان عامل احیاکننده نیز انتشار دی‌اکسید کربن کمتر است، ولی باز وجود خواهد داشت. بااین‌حال، اگر هیدروژن جایگزین کربن به‌عنوان عامل احیاکننده شود، واکنش با اکسیژن منجر به تولید آب می‌شود و در نتیجه فرایند آهن‌سازی بدون انتشار مستقیم CO۲ خواهد بود. با این وجود، مسائل فنی و مالی در مورد تأمین مقدار زیادی هیدروژن موردنیاز فرایند در حال تحقیق و بررسی است. به‌عنوان یک راه‌حل ممکن، انرژی هسته‌ای در حال حاضر در نظر گرفته شده است.
فرایند FINEX
FINEX یک فرایند نوآورانه آهن‌سازی است که پارادایم مرسوم «تولید فلز مذاب در کوره بلند» را تغییر داده است. این فرایند برای تولید فلز مذاب با استفاده از سنگ‌آهن ارزان‌قیمت پودری و زغال‌های ارزان‌قیمت و نیز بر پایه نفت طراحی شده است و در نتیجه باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های سرمایه‌گذاری و فراوری سوخت و در عین حال کاهش میزان مواد آلاینده تولیدشده می‌شود. کارخانه FINEX که برای اولین بار در جهان توسط POSCO تجاری شده است، با ظرفیت تولید سالانه ۱.۵ میلیون تن، از زمان راه‌اندازی آن در سال ۲۰۰۷ با موفقیت کار کرده است. علاوه بر این، کارخانه‌های دیگری در نقاط دیگر دنیا در حال ساخت یا راه‌اندازی هستند.
فرایندهای ریخته‌گری تختال‌های نازک و مستقیم ورق
صنعت فولاد با اصلاح فرایندهای تولید در یک رویه مستقیم و متوالی به سمت صنعت دوستدار محیط‌زیست در حال تحول است. بنابراین فرایندهای جدید سازگار با محیط‌زیست در صنعت فولاد که به‌طور قابل‌توجهی مصرف انرژی را کاهش می‌دهند، در حال توسعه است. یکی از معروف‌ترین موارد «ریخته‌گری تختال نازک» است که تولیدکننده «تختال نیمه‌نازک»، به‌عنوان محصول واسطه، در نازک‌ترین شکل ممکن به‌منظور به حداقل رساندن پیش‌گرمایش موردنیاز است. همچنین در مواردی فناوری ریخته‌گری مستقیم ورق با میزان کمی نورد بعدی یا بدون نورد بعدی در حال توسعه است. در این زمینه فناوری‌های متعددی در شرکت‌های مختلف توسعه داده شده که هریک دارای خصوصیات و محصولات مربوط به خود هستند. مثلاً در POSCO فرایندی به نام CEM یا (Compact Endless cast-rolling Mill) توسعه داده شده است. همچنین غیر از کاهش مصرف در فرایند نورد گرم، با استفاده از این فرایندها، مصرف انرژی در فرایندهای ریخته‌گری قبلی تا ۵۰ درصد کاهش می‌یابد.
ورق‌های صنعت خودرو
صنعت خودرو که از نظر مصرف محصولات تخت فولادی یکی از بزرگ‌ترین بخش‌هاست، در حال رسیدن به اوج توسعه خودروهای دوستدار محیط‌زیست است. راندمان موتور هم‌زمان با کاهش وزن خودرو به‌منظور بهبود راندمان سوخت افزایش یافته است؛ بنابراین محصولات فولادی تخت در خودرو که بیشترین سهم وزن خودرو را به خود اختصاص می‌دهند باید سبک شوند. یکی از بهترین راه‌حل‌ها برای این مسئله در مقایسه با وضعیت فعلی، استفاده از فرایند شکل‌دهی پرس داغ (HPF) است.
در این راستا فولادهای جدیدی توسعه یافته که دارای استحکام و قابلیت شکل‌پذیری کافی بدون هزینه‌های هنگفت است. یکی از شناخته‌شده‌ترین این موارد PosM است که توسط شرکت POSCO توسعه یافته است. ورق PosM Steel که مخلوطی از آهن، منگنز و آلومینیوم است، در مقایسه با محصولات تخت معمولی خودرو، ۳ تا ۴ برابر قوی‌تر و حدود ۳۰ درصد سبک‌تر است. مثلاً، حدود ۱۳۰ کیلوگرم از بدنه خودروی مفهومی «EOLAB» که اخیراً توسط رنو توسعه یافته، کاهش پیدا کرده است. کاهش وزن این خودرو را قادر می‌سازد تا بیش از ۱۰۰ کیلومتر با هر لیتر سوخت حرکت کند. در پاسخ به تجاری‌سازی خودروهای الکتریکی جدیدتر، فولاد الکتریکی نوآورانه با راندمان الکتریکی بالا در حال توسعه است.
محصولات فولادی در بخش انرژی
محصولات فولادی نوآورانه در بخش انرژی نیز به‌سرعت در حال گسترش است. با توجه به توسعه میدان‌های نفتی در اعماق دریا، رقابت برای بهره‌برداری از منابع غیرمتعارف، مانند نفت و گاز شیل در اوج خود قرار دارد. بر اساس گسترش تقاضای طراحی و ساخت تأسیسات تولید و ذخیره‌سازی معلق (Floating Production Storage and Offloading) در بخش انرژی، این نوع تجهیزات در حال توسعه است . محصولات فولادی برای استخراج و تولید انرژی که در تأسیسات فراساحلی استفاده می‌شوند، دارای کیفیت بالا و استانداردهای ایمنی سخت‌گیرانه‌ای هستند، زیرا باید شرایط سخت و شدید در اعماق دریا و مناطق قطبی را تحمل کنند.
به‌منظور رعایت استانداردهای سخت‌گیرانه، فولادهای آلیاژی که استحکام و چقرمگی ضربه را حتی در دمای بسیار پایین حفظ می‌کند، در دست توسعه است. قابل ذکر است که فولاد تازه اختراع‌شده با منگنز بالا محصولی پیشرفته با افزایش ۲۵ درصدی محتوای منگنز است. تغییر ترکیب شیمیایی این فولاد انبساط حرارتی، قابلیت ماشین‌کاری و شکل‌پذیری آن را بهبود بخشیده است؛ بنابراین، فولاد مورد بحث می‌تواند به‌طور چشمگیری ظرفیت ذخیره‌سازی مخازن LNG را افزایش دهد.
ارسال نظر