تبلیغات
مهندسی متالورژی - كارخانه‌های فولادسازی آینده: پیش به سوی عدم آلودگی زیست‌محیطی
 
مهندسی متالورژی
All the best for you
 
 

با این‌كه در بحران اقتصادی اخیر سرمایه‌گذاری‌ اندكی توسط فولادسازان آمریكای‌شمالی صورت پذیرفت اما سیر تكاملی پیشرفت‌های فنی فولادسازی كماكان استمرار دارد و هنوز هم این سرمایه‌گذاری می‌تواند منجر به دگرگونی یا حتی تكامل تدریجی صنعت شود.

نایب رئیس بخش تكنولوژی‌های تولید و محیط‌زیست انجمن آهن و فولاد آمریكا در واشنگتن اظهار داشت:روند پیشرفت‌های تكنولوژیكی در صنعت تحت تاثیر سیاست‌های زیست‌محیطی در هر كشور قرار گرفته است.

وی افزود: هرچه به جلو می‌رویم هزینه مصرف انرژی در كشور افزایش می‌یابد، از این رو ما باید تكنولوژی‌هایی را ابداع كنیم كه در آنها بتوان از انرژی‌های زائد استفاده كرد. همچنین ما به جذب كربن و تجزیه آن می‌اندیشیم و در تكنولوژی‌های ذوب و ریخته‌گری به دنبال كاهش مصرف بیش از اندازه انرژی هستیم.

وی می‌افزاید: به دلیل هزینه بالای كربن در 3 یا 4 سال آینده زیان‌هایی را در برخی از نقاط متحمل خواهیم شد، بنابراین شركت‌های ما به دنبال این هستند كه چگونه انرژی كمتری را مصرف كنند، چگونه انتشار گاز دی‌اكسیدكربن را كاهش دهند، چگونه بیشتر بازیافت كنند و اگر یك تكنولوژی پایدار برای تجزیه كربن در بخش‌های تولید انرژی وجود داشته باشد، این كربن می‌تواند به بخش فولادسازی منتقل شده و مصرف شود.

 این قبیل موضوعات مهمترین مسائل مورد تمركز ما هستند، علاوه بر آن پیشرفت‌های فنی مستمر در راستای ایجاد محصولاتی بهتر برای مشتریان در دست بررسی هستند.

مدیرعامل و رئیس شركت SMS Siemag LLC نیز اظهار می‌دارد كه حقیقتا در 5 تا 10 سال گذشته تكنولوژی كارخانه‌های فولادسازی شكوفا شده است، این امر نشان می‌دهد كه اتوماسیون پیشرفته حاصله به فولادسازان این امكان را می‌دهد تا به صورت پویایی فرآیندهای تولید را برای دستیابی به یك محصول بهینه تنظیم كنند.

سخنگوی شركت زیمنس كورپ از نیویورك اظهار داشت كه این استمرار در بكارگیری تكنولوژی‌های جدید حتی در بحران‌های اقتصادی جهانی نیز حقیقت دارد. در نتیجه ركود اقتصادی در جهان تقریبا اكثر پروژه‌های كاری ما شامل مواردی مانند قابلیت اعتماد به تجهیزات، ایمنی و همچنین رعایت قوانین زیست‌محیطی می‌شوند.

قابلیت اطمینان به‌ویژه زمانی شدت یافت كه بسیاری از واحدهای صنعتی نیاز داشتند تا با همین تجهیزات به فعالیت خود ادامه دهند تا به سرمایه‌های لازم برای جایگزینی تجهیزات جدید دست یابند.

بنابر گزارش كمیته فنی انجمن تكنولوژی آهن و فولاد (AIST) بزرگترین پیشرفت‌های تكنولوژیكی در 5 سال گذشته در زمینه ریخته‌گری تسمه، اتوماسیون فرآیندها (فناوری كامپیوتری، حس‌گرها، اتوماسیون، تحلیل داده‌ها و مدل‌سازی) و پیشرفت‌هایی در زمینه فولادهای فوق مقاوم و مدرن، حاصل شده است.

یكی از بزرگترین پیشرفت‌ها در ریخته‌گری تسمه چارلوت كارولینای شمالی بر پایه تكنولوژی Castrip شركت نوكور است كه دو واحد فولادسازی در آمریكا در حال حاضر از این روش‌ها استفاده می‌كنند.


كنترل بیشتر

مدیر تكنولوژی متالورژی كارخانه سوراستال در آمریكای‌شمالی با تایید این اظهارات بیان می‌كند كه كنترل فرآیند و اتوماسیون زمانی كه در زمینه پیشرفت‌های تكنولوژیكی كارخانه‌های فولادسازی (به‌ویژه كوره‌های بلند) مطرح می‌شوند تبدیل به دو واژه جادویی می‌‌شوند.

این موضوع زمانی اهمیت پیدا كرد كه چند سال پیش شركت سوراستال دیربورن كوره بلند C خود را بازسازی كرد. اضافه كردن سیستم‌های كامپیوتری بیشتر برای بهبود كنترل عملیات كوره بلند این امكان را برای ما فراهم آورد تا بهره‌وری آن را افرایش دهیم. سوراستال در حال حاضر به واسطه استفاده از تكنولوژی تزریق زغال‌سنگ به صورت پودر (PCI) به توانایی كاهش انتشاركربن در كوره بلند دست یافته است.

كاهش در مصرف نیز وجود دارد، نه تنها در زمینه برخی از حس‌گرها بلكه در رابطه با شبیه‌سازی فرآیند به صورت آفلاین (off-line) یا مدل‌سازی كامپیوتری تا به فولادسازان كمك كند كه هر آنچه را برای تحول در هر جنبه‌‌ای از فرآیند فولادسازی نیاز دارند، فراگیرند.

مدیر برنامه‌های راهبردی تكنولوژی انجمن آهن و فولاد آمریكا اظهار داشت كه یكی از پروژه‌های تجاری موفق براساس توسعه و تحقیق مشترك بین AISI و وزارت انرژی ایالات متحده به عنوان بخشی از طرح تكنولوژی صنعتی (ITP)، پروژه مدل كامپیوتری از یك كارخانه ریخته‌گری گرم تسمه بود.

وی افزود: این پروژه روشی است برای فولادسازان كه به‌صورت آفلاین كارخانه خود را به منظور تولید انواع مختلف محصولات فولادی طراحی كنند و همچنین بتواند به راحتی یك فرآیند ریخته‌گری گرم تسمه را شبیه‌سازی كرده، دما را محاسبه كرده، نیروها، ریز ساختار و خواص مكانیكی نهایی فولاد را نیز مشخص كند.

تحقیقات انجام شده برای دیگر مدل‌سازی‌های كامپیوتری مربوط به ITP توسط پروفسور چن ژیان‌ژو، مدیر دپارتمان مهندسی مكانیك دانشگاه Purdue توضیح داده شد.

 مطالب وی شامل مدل‌سازی بخش‌های فوقانی یك كوره بلند بود كه فولادسازان تا سال 2015 بتوانند مصرف PCI را از 300 پوند به 500 پوند در هر تن خالص از چدن مذاب تولید شده افزایش دهند كه این امر منتج به ایجاد یك پتانسیل برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی به میزان 85 كیلووات ساعت به ازای تولید هر تن چدن مذاب خواهد شد.

این مدل به صورت تجربی در آزمایشگاه دانشگاه Purdue مورد آزمایش قرار گرفته است. این تكنولوژی طی 3 تا 5 سال آینده به بهره‌برداری تجاری خواهد رسید.

از دیگر پروژه‌های مهم ITP، كار بر روی یك كوره بوته‌ای دوقلوی عمودی است كه توسط پروفسور لوو، از دانشكده مهندسی علم مواد دانشگاه مك‌مستر شرح داده شد كه پیش‌بینی می‌شود با استفاده از 30 درصد انرژی مصرفی كمتر نسبت به دیگر روش‌ها، اكسیدآهن را به گندله‌های آهن اسفنجی تبدیل كند.
لوو در ادامه اظهار داشت كه این تكنولوژی قبلا تنها در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده بوده و بعد از آن به صورت آزمایشی به عنوان یكی از تجهیزات كارخانه US Steel در 24 ماه آینده مورد استفاده قرار خواهد گرفت.


حذف كربن

صنعت فولاد آمریكای‌شمالی به كمك AISI پروژه‌های تحقیقاتی بلندمدت را با نام طرح دستاورد دی‌اكسیدكربن آغاز كرد كه مجموعه‌ای از تكنولوژی‌ها در راستای ایجاد تغییراتی در روش‌های تولید فولاد از قبیل فولاد‌سازی بدون استفاده از عنصر كربن است.

 دو پروژه مهم در این مجموعه از تكنولوژی‌ها عبارتند از: تولید چدن با استفاده از الكترولیز اكسید مذاب (MOE) كه توسط محققان انجمن تكنولوژی دانشگاه ماساچوست ارائه شده و دیگری پروژه تولید چدن به وسیله ذوب‌كنندگی جرقه هیدروژن است كه توسط یكی از محققان دانشگاه یوتا ارائه شده است.

پروژه MOE یك شكل نهایی الكترولیز مذاب نمك است كه به‌منظور تولید برخی از فلزات از قبیل آلومینیوم، منیزیم، لیتیوم، سدیم و فلزات خاكی نادر مورد استفاده قرار ‌گرفته است. به هر حال در روش MOE از آندهای بدون كربن استفاده می‌شود، بدین مفهوم كه در این پروژه هیچ‌گونه دی‌اكسیدكربنی تولید نمی‌شود (تنها چدن مذاب و اكسیژن از سنگ‌آهن به‌دست می‌آید).

یكی از مشكلات موجود در این تكنولوژی هزینه بالای آن است كه به گفته محقق آن به‌طور قابل‌توجهی بالاتر از زمانی است كه از كوره بلند و كوره دمشی بازی برای تولید فولاد كربنی استفاده می‌شود.

هر چند وی اظهار داشت كه اگر قوانین تغییرات اقلیمی جدید منتج به مالیات بسیار بالا برای كربن شود، تمامی محاسبات اقتصادی به هم خواهند خورد.

وی افزود كه MIT در حال حاضر امكان اجرای ایده MOE را به كمك اعتبارات مالی AISI بررسی كرده، در بخش اول طرح یك كوره آزمایشگاهی احداث خواهد شد و در نهایت یك كوره در مقیاس صنعتی ساخته شد.
وی معتقد است كه صنعتی كردن این پروژه حداقل 10 سال به طول خواهد انجامید.

این پروژه می‌تواند منتج به ایجاد انقلابی در تكنولوژی تولید چدن شود كه این امكان را فراهم می‌آورد تا فولاد بدون استفاده از كك تولید شود و از این رو با توجه به گاز مصرفی به‌عنوان عامل احیای سنگ‌آهن، این روش به میزان قابل‌توجهی موجب كاهش مصرف انرژی توسط كوره و میزان انتشار گاز دی‌اكسیدكربن می‌شود.

در این كوره از سنگ آهن نرمه به جای گندله استفاده می‌شود و در مقایسه با 5 تا 7 ساعت فرآیند احیا در كوره‌های بلند سنتی در این روش سنگ‌آهن می‌تواند به سرعت احیا شود. همچنین این كوره می‌تواند كوچكتر از یك كوره بلند سنتی باشد.

به صورت ایده‌آل می‌توان از گاز هیدروژن به عنوان عامل احیا استفاده كرد، اما همان‌طور كه می‌دانیم چنین حجم بالایی از گاز هیدروژن به آسانی در دسترس قرار نمی‌گیرد و باید هزینه گزافی را صرف كرد.

تلاش‌های بسیاری برای تولید اقتصادی هیدروژن شده است. زمانی كه هیدروژن در مقیاس بزرگ تولید می‌شود بسیار پرهزینه است.

به هر حال این تكنولوژی می‌تواند با استفاده از گازهای طبیعی اصلاح شده یا گازهای مصنوعی به كار خود ادامه دهد. هنگامی كه از هریك از این گازها استفاده می‌كنیم، انتظار می‌رود كه راندمان كوره در مصرف انرژی نسبت به یك كوره بلند سنتی 40 درصد افزایش یابد. اگر گاز هیدروژن مصرف شود آنگاه ما هیچ‌گونه انتشار گاز دی‌اكسیدكربن نخواهیم داشت.

با گازهای طبیعی اصلاح شده نیز پیش‌بینی می‌شود كه میزان انتشار CO2 تا بیش از 60 درصد نسبت به یك كوره بلند كاهش یابد.

در صورت استفاده از گازهای مصنوعی نیز میزان انتشار تا 40 درصد كاهش می‌یابد.
دانشگاه یوتا قبلا اثبات كرد كه در صورت استفاده از هیدروژن، گازهای طبیعی اصلاح شده یا گازهای مصنوعی میزان مصرف مواد اولیه پودری سریعا كاهش خواهد یافت. اما در حال حاضر آنها باید نشان دهند كه این وضعیت در مقیاس‌های واقعی نیز قابل اجرا خواهد بود.

در ابتدا آنها در مقیاس آزمایشگاهی این تكنولوژی را طراحی كرده و به دنبال آن یك كارخانه آزمایشی در مقیاس صنعتی ایجاد كردند. تولید تجاری این طرح نیز سال‌ها زمان خواهد برد.

با توجه به تجزیه كربن، انجمن آهن و فولاد آمریكا اخیرا یك تكنولوژی جدید ابداع كرده است كه برخی از وعده‌ها را محقق ساخته است. تحقیقات انجام شده در زمینه حذف گاز كربن در سال 2010 برای ما از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

تكنولوژی‌های خاصی وجود دارند كه انجمن آهن و فولاد آمریكا می‌تواند بر روی آنها سرمایه‌گذاری كند كه منتج به تولید مفید فولاد به همراه حذف انتشار گازی CO2 خواهد شد.

دو مانع كوتاه‌مدت برای نصب تكنولوژی‌های جدید، بحران اقتصادی كنونی و عدم قطعیت در رابطه با قوانین زیست‌محیطی هستند.

از آنجایی كه انجمن می‌داند كه نیازمند سرمایه‌گذاری بالایی برای این تجارت است، نیازمند تصمیم‌گیری در رابطه با سیاست‌های اقلیمی است زیرا هزینه هنگفتی صرف تحقیقات در این زمینه شده است.


تكنولوژی‌هایی برای رشد صنعت فولاد


تا این زمان صنعت فولاد هیچ‌گاه مشكلی را در رابطه با تكنولوژی‌های پیشرو نداشته است. صنعت فولاد همواره دلگرم به تكنولوژی بوده و برای بلندمدت نیز تكنولوژی همواره پیشگام خواهد بود و احتمالا در این روند تغییری صورت نخواهد پذیرفت.

واقعا كارخانه‌های فولادسازی آینده چگونه خواهند بود؟ ما فكر می‌كنیم آنها تركیبی از تلاش و حقیقت خواهند بود و همچنین در آنها از تكنولوژی‌های موجود در كنار تكنولوژی‌های جدید استفاده خواهد شد.

كارخانه‌های آینده شامل تكنولوژی‌هایی هستند كه كمك شایانی به كاهش انتشار گازهای مضر خواهند كرد و دربرگیرنده فرصت‌هایی برای زدودن كربن و همچنین محبوس كردن یا مصرف آن برای ایجاد دیگر محصولات جانبی هستند، اما ما فكر می‌كنیم اكثر انواع تركیبات ساختاری برخلاف آنچه كه ما در حال حاضر در مسیر آن حركت می‌كنیم، در آن وجود خواهد داشت.

ما همواره نیاز خواهیم داشت تا فولاد را ذوب كنیم، آن را شكل داده و خنك كنیم و مطمئن باشیم كه به سطح كیفی و خواص مكانیكی مورد لزوم خود دست یافته‌ایم. اما این امر احتمالا به وسیله پیوند چندین فرآیند مجزا با یكدیگر محقق خواهد شد به طوری كه آنها بدون هیچ‌گونه عیبی فعالیت كنند و حتی از كنترل رایانه‌ای و حس‌گر‌های بیشتری استفاده شود.

قطعا یكی از راه‌هایی كه یك كارخانه فولادسازی در آینده را متفاوت از آنچه كه ما در حال حاضر می‌بینیم خواهد كرد این است كه هیچ‌گونه دی‌اكسیدكربنی از آن انتشار نخواهد یافت یا میزان انتشار آن در حد بسیار اندكی خواهد بود.

 احتمالا آن كارخانه‌ها دارای سیستم‌های بازیافت وسیع خواهند بود و بسیاری از گازهای خروجی را جمع‌آوری كرده و در دیگر بخش‌های تجهیزات مورد استفاده قرار خواهند داد و این به معنی بهینه شدن میزان مصرف انرژی و افزایش راندمان سیستم خواهد بود.



كمال‌الدین غفوری
منبع: متال بولتن




نوع مطلب :
برچسب ها :
لینک های مرتبط :


دوشنبه 10 اردیبهشت 1397 07:41 ب.ظ
Great article.
شنبه 18 شهریور 1396 09:17 ق.ظ
It's awesome in support of me to have a web page, which is
beneficial designed for my know-how. thanks admin
چهارشنبه 27 اردیبهشت 1396 07:30 ق.ظ
Fine way of explaining, and fastidious paragraph to get information regarding my
presentation subject, which i am going to deliver in institution of higher
education.
پنجشنبه 24 فروردین 1396 07:41 ب.ظ
magnificent publish, very informative. I ponder why
the opposite experts of this sector don't understand this.
You should continue your writing. I'm sure, you have
a huge readers' base already!
شنبه 19 فروردین 1396 08:06 ب.ظ
Hi there everyone, it's my first pay a quick visit at this website, and paragraph
is genuinely fruitful designed for me, keep up posting
these types of posts.
شنبه 19 فروردین 1396 01:08 ق.ظ
Thank you for the good writeup. It in fact was a amusement account it.
Look advanced to far added agreeable from you! However, how could we communicate?
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


درباره وبلاگ



مدیر وبلاگ : محمد مسگران
مطالب اخیر
نویسندگان
جستجو

آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :