عناصر همراه با آهن قراضه
عناصری که همراه با آهن قراضه وارد فولاد می شوند ، می توانند از لحاظ تاثیر بر کیفیت فولاد به دو دسته عناصر و مواد مفید و مواد غیرمفید و مضر تقسیم کرد .
عناصر غیر مفید
مواد زائد موجود در قراضه عبارتند از مواد یا آلیاژهای نامطلوب در ترکیب قراضه . به این مواد زائد، عناصر ناخواسته نیز می گویند. عناصر ناخواسته را میتوان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:
• عناصر ناخواسته ای که قابل جدا کردن از فولاد مذاب نیستند.
• عناصر ناخواسته ای که میتوان آنها را درطول روند فولادسازی جدا کرد.
عناصر مفید
برخی از عناصرآلیاژی همراه آهن قراضه مانند کروم ، نیکل ، مولیبدن برای تولید فولادهای آلیاژی مفید هستند. لذا اگر هدف از ذوب قراضه ، تولید فولاد آلیاژی حاوی مقداری از عناصر فوق الذکر باشد می توان کمبود آنها را در شارژ کوره ها از طریق افزایش آنها در قراضه جبران کرد. اما اگر هدف تولید فولاد کم بوده و مقدار این عناصر نیزدر قراضه زیاد باشد. استفاده از این نوع قراضه ها مطلوب نبوده و بایستی قراضه مناسب از نظر کمیت و کیفیت برای شارژ در کوره انتخاب شود. برای مصرف مطلوب آهن قراضه ، شناخت خواص فیزیکی – شیمیایی ، دسته بندی براساس ترکیب شیمیایی و سازماندهی محل انباشت انواع قراضه در انبار قراضه فولادسازی ، لازم است . اندازه گیری ترکیب شیمیایی آهن قراضه بوسیله آزمایشگاه (یا در صورت موجود بودن ،اسپکترومتر) و ارزیابی مرغوبیت آهن قراضه از وضعیت ظاهری آن توسط متخصصین ممکن می باشد.
ترکیب شیمیایی قراضه معمولا بصورت تخمین اولیه و یا توسط عرضه کنندگان قراضه ارائه می شود مع هذا نمونه برداری و بازرسی صحیح حتی از پرس ها و قراضه های فله لازم است . برای کنترل کمی و کیفی قراضه لازم است که محل انباشت قراضه های مختلف بطور دوره ای تغییر یابد زیرا احتمال می رود که در اثر انباشت طولانی قراضه زنگ زدگی آن افزایش یابد.
برای تامین مداوم آهن قراضه یک واحد فولادسازی فضای نسبتا گسترده ای برای انبار کردن لازم است . قراضه می تواند از داخل و خارج کشور تامین شده که عامل تعیین کننده میزان تامین قراضه در درجه اول قیمت آن می باشد. برای تامین قیمت قراضه با کیفیت خوب ، لازم است که قراضه عرضه شده قبلا مورد بازدید قرار گیرد و مواد واجسام مطلوب آن شناخته شود به این ترتیب می توان از خیلی عوارض نامطلوب بعدی جلوگیری کرد. وظیفه کنترل کنندگان قراضه این است که کل محموله را به دقت بازبینی کنند و ببینند که نوع قراضه ارسالی با نوع قراضه مورد توافق تطبیق می کند یا خیر و میزان مواد مضره آن در چه سطحی است . که احتمال کاهش قیمت و یا حتی برگشت ومرجوع نمودن قراضه وجود دارد.
مواد مضر و غیرمطلوب
در قراضه دو گروه مواد نامطلوب وجود دارد :
موادی که براساس خصوصیت های خود می توانند برای کوره و پرسنل خطرناک باشند.
موادی که دراثر انحلال در فولاد و یا سرباره ، کیفیت فولاد را پائین می آورند.
موادی که می توانند برای کوره و پرسنل خطرناک باشند مانند ظروف توخالی سربسته مثل کپسول های آتش نشانی و گاز ، باک بنزین ، مخازن فشار و محور دیفرانسیل اتومبیل ها باشند. محتویات این ظروف می توانند در کوره ایجاد انفجار کنند. لذا قراضه باید فاقد این محفظه ها باشد و یا اینکه محفظه ها دارای دو حفره برای خروج گاز باشند. همچنین قراضه های آغشته به روغن زیاد و قیر در کوره شعله شدیدی ایجاد می کند. چوب و بتن نیز به علت عدم هدایت الکتریکی واحتمال شکستن الکترودها درصورت قرارگرفتن در زیر الکترودها نباید جزو شارژ فلزی باشند. در شارژ قراضه های جنگی نیز بایستی با احتیاط کامل عمل نمود.
اپراتور جرثقیل واحد قراضه باید سعی کند که از ریخته شدن مواد ممنوع به داخل سبد قراضه جلوگیری کند. از جمله این مواد میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• سیلندرها و یا لوله های بسته.
• ترمز و لنت ترمز.
• فیلترهای روغن حاوی روغن.
• مواد آزبستی.
• موتورهای الکتریکی با سیم پیچ مسی.
• مواد قابل انفجار.
این مواد میتوانند شرایط بسیار خطرناکی را ایجاد کنند.
علاوه بر این اپراتورهای جرثقیل باید قراضه را از نظر دارا بودن قطعات بزرگ چوبی یا مخلوط سیمان نیز کنترل کنند. در صورتکیه این مواد بداخل کوره راه پیدا کنند، همانند نارسانا عمل کرده و مشکل ساز خواهند بود. مواد نارسانا در کوره از اصلی ترین عوامل شکست الکترود بشمار می آیند.
وجود بتن درون قراضه
در تمام فولادسازی های مجهز به انبار قراضه و عملیات جداسازی قراضه، حسگرهایی برای تشخیص مواد رادیواکتیو وجود دارد. وجود مواد رادیواکتیو در محوطه قراضه منجر به هزینه های پاکسازی زیادی می گردد.
باسکول قراضه مجهز به دیتکتورهای تشخیص پرتوهای رادیواکتیو
با بصدا درآمدن زنگ اخطار وجود مواد رادیواکتیو، تمام فعالیتهای مربوط به شارژ سبد و قراضه را باید متوقفکرد. قبل از شروع مجدد عملیات، میباید تمام قراضه های موجود در محوطه رابازرسی وکنترل کرد.
تاثیر ناخالصی های قراضه در سرباره کوره قوس
برخی عناصر نامطلوب در شارژ جذب سرباره می شوند.اجسامی که بلافاصله وارد سرباره می شوند عبارتند از : ماسه ، مواد غیرفلزی ، سوخته فلزات ، رنگ و لعاب. و چون در فرآیند فولادسازی ، ویژگی سرباره از نظر متالورژیکی مهم است لذا صحیح نیست که سرباره محل تجمع اجزای نامطلوب و مضر قراضه باشد. اگر ترکیب سرباره توسط مواد همراه قراضه تغییر کند ، لازم است که به تناسب آن کیفیت سرباره نیز توسط مواد افزودنی تنظیم شود. در این صورت در موارد زیر هزینه فولادسازی افزایش می یابد.
الف : هزینه مواد افزودنی لازم مانند آهک
ب : هزینه استهلاک بیشتر نسوز کوره به خاطر خوردگی بیشتر آن مواد از طریق سرباره .
ج : هزینه مصرف بالاتر انرژی .
د : هزینه اضافی به علت بازده و راندمان کمتر شارژ فلزی. زیرا بجای آهن قراضه موادی در کوره شارژ شده که با اشغال حجم مفید کوره توسط سرباره بیشتر ، تولید آهن کمتر می نماید.
از جمله عناصر مضری که بلافاصله به سرباره منتقل نمی شوند اما در روند ذوب و پالایش باید به سرباره انتقال یابند عبارتند از: فسفر ، گوگرد ، همه فلزات سبک ، کروم و همه فلزاتی که به عنوان مواد آلیاژی غیرضروری در شارژ هستند . انتقال این مواد به سرباره نیز با هزینه هایی مانند موارد فوق الذکر همراه است. اجسامی که در کوره به مقدار زیاد تبخیر می شوند مانند سرب و روی ، باعث مصرف انرژی بیشتر شده و به نسوز کوره زیان می رسانند ضمن اینکه با انتقال گاز خروجی باعث آلودگی محیط زیست می شوند.
عناصر نجیب
موادی که در فولاد حل شده و از آن جدا نمی شوند مانند مس ، قلع ، نیکل و مولیبدن جزء عناصری می باشند که نجیب تر از آهن هستند . این عناصر براحتی با اکسیژن ترکیب نشده و از فولاد مذاب خارج نمی شوند. در صورتیکه مقدار هر یک از این عناصر از حد مجاز تعیین شده برای محصول تجاوز کند، بایستی با افزودن قراضه تمیز یا آهن اسفنجی ذوب را رقیق کرد یا پس از تخلیه ذوب کوره مقداری از ذوب پاتیل دیگر را به آن افزود و به این طریق آن را اصلاح نمود. باید دانست در هر دو حالت هزینه ها بالا رفته و ممکن است تأثیر قابل توجهی برروی تولید کوره داشته باشد.
عناصر نجیب
لیست عناصر ناخواسته جداشدنی را می توانید در جدول مقابل مشاهده کنید . تمامی این عناصر با اکسیژن واکنش داده و موادی جامد، مایع یا گازی تشکیل میدهند که میتوانند با سرباره ترکیب شده و نهایتاً از کوره خارج شوند. علیرغم اینکه درصد بالایی از این مواد میتوانند بر روی عملکرد کوره و نیز هزینه عملیاتی تأثیر بگذارند ، اما میتوان مقدار آنها را در مذاب و به هنگام پالایش کنترل کرد.
عناصر کاهش پذیر در قراضه
مس و قلع موجود در آهن قراضه
مس و قلع خواص مکانیکی فولاد را به شدت کاهش می دهند این عناصر به دلیل غیرقابل تفکیک بودن از فولاد زیان آورند. زیرا در فرآیند تولید و مصرف فولاد به صورت مداری بسته در گردش می باشند . لذا برای فولادسازان بسیار مهم است که مقدار درصد این عناصر را در قراضه بدانند تا به تناسب آنها نسبت عناصرنامطلوب قراضه را با افزودن قراضه تمیز و یا آهن اسفنجی به شارژ فلزی ، کاهش دهند.
در قراضه های غیرآلیاژی مقدار مس ۰٫۳۵ درصد و قلع ۰٫۰۰۳ درصد می باشد. مقدار ناچیز مس در فولاد قابلیت شکل پذیری سرد فولاد مانند کشش عمیق و پرس را پائین می آورد. اغلب عوارض مس در تغییر شکل گرم فولاد بوجود می آید زیرا با افزایش مس قابلیت پاره شدن و ترک برداشتن فولاد افزایش می یابد. اگر فولاد بجز مس ، قلع نیز داشته باشد حساسیت فولاد در مقابل ترک برداشتن افزایش می یابد. به علت آثار زیان آور مس و قلع ، باید الکتروموتورها ، استارتها ، سیمها ، کابلهای مسی ، کلید ، لوله و ظروف قلع اندود از قراضه جدا شوند. با این وجود بعضی از فولادهای ساختمانی ، مانند تیرآهن ، می توانند ۰٫۵ درصد مس داشته باشد.
گوگرد آهن قراضه
گوگرد در فولاد مذاب به مقدار نسبتا زیاد حل می شود، سولفیدها در دمای زیر ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد ، یعنی دمای نورد ذوب می شوند و فولاد با ترک برداشتن سرد یا گرم آسیب پذیر می شود که برای اجتناب از این عارضه میزان گوگرد در فولاد تا حدممکن باید پائین باشد مقدار گوگرد در فولاد معمولا از ۰٫۰۳ درصد نباید افزایش یابد لذا باید قراضه واحدهای کک سازی و برج های پالایشگاه که مقادیر بالائی گوگرد دارند با حساسیت خاصی شارژ شود ضمنا لاستیک اتومبیل ها که حاوی گوگرد بسیار بالایی است از قراضه مصرفی جدا شود.
در قراضه اگر مقدار درصد کربن، گوگرد و فسفر بیشتر باشد ، هزینه پالایش بالا می رود. این افزایش هزینه به ازای هرتن فولاد توسط این عناصر ناخواسته بصورت زیر مشخص می شود :
الف : طولانی تر شدن زمان پالایش
ب : مصرف بیشتر آهک
ج : مصرف بیشتر انرژی
د : مصرف بیشتر اکسیژن
ه : مصرف بیشتر الکترود و استهلاک بیشتر نسوز.
سرب و روی
سرب و روی گرچه در فولاد مذاب عملا وجود ندارند اما در روند ذوب فولاد مشکلاتی ایجاد می کنند ، چون برای محافظت مصالح فولادی از خوردگی عنصر روی مصرف می شود. لذا روی میتواند همراه قراضه باشد. یک منبع دیگر برای ورود عنصر روی همراه قراضه مصرف قراضه های برنج دار است . سرب معمولا از طریق رنگهای محافظ همراه آهن قراضه است . همچنین سرب می تواند بصورت فلز مثلا از طریق لوله ، واشرهای آب بندی و صفحات باطری ، همراه قراضه باشد . این اجزاء باید از قراضه جدا شوند. چون سرب از نظر وزن مخصوص سنگین تراز فولاد است درصورت عدم اکسایش می تواند در کف کوره جمعشده ، در باریکترین درزها مواد نسوز نفوذ کند و از طول عمر نسوز بکاهد.
چدن
استفاده از چدن قراضه برای تولید فولاد در کوره های قوس الکتریکی امکان پذیر است. به علت اختلاف در ترکیب شیمیایی چدن و آهن قراضه، روند ذوب و پالایش در صورت مصرف این دو ماده اولیه متفاوت است . به علت بالا بودن کربن چدن، تزریق اکسیژن برای کربن زدایی لازم است . توضیح اینکه در این روند مقداری انرژی تولید می شود که کاهش مصرف برق را در فرآیند ذوب و پالایش به همراه دارد. فسفر چدن نسبت به فسفر آهن قراضه بالاتر می باشد. کیفیت قراضه مصرفی در کوره قوس الکتریکی بسیاری از پارامترهای مربوط به کوره را تحت تأثیر قرار می دهداز جمله مصرف برق، مصرف الکترود و همچنین شکستن الکترود .
نویسنده : مهندس مهران محمدی
دیدگاهتان را بنویسید