تولید میلگرد از ضایعات آهن : مراحل  + نکات مهم

^{تولید میلگرد از ضایعات فولادی یک فرآیند صنعتی پیشرفته است که در آن انواع قراضه‌های فولادی شامل خودروهای فرسوده، لوازم خانگی از رده خارج و ضایعات تولیدی کارخانجات فولاد به عنوان ماده اولیه به کار می ‌روند. هدف اصلی این فرآیند  تبدیل ضایعات فلزی به میلگردهای فولادی با مشخصات فنی و خواص مکانیکی استاندارد است که در صنایع ساختمانی و عمرانی به عنوان عضو سازه‌ای بتن مسلح کاربرد دارند.}

^{به گفته اعتبار نوین : میلگردها به شکل میله ‌های فولادی آجدار یا ساده تولید می‌ شوند و اغلب به صورت شاخه ‌ای با طول استاندارد ۱۲ متر در بازار موجود هستند. آج‌های روی میلگرد نقش بسیار مهمی دارند، زیرا باعث چسبندگی بهتر با بتن شده و از لغزش میلگرد داخل بتن جلوگیری می‌ کنند. شکل مقطع میلگرد معمولاً دایره‌ ای است، اما آج‌ ها می ‌توانند به صورت مارپیچ، جناقی یا مرکب طراحی شوند تا میزان مقاومت کششی و عملکرد سازه‌ ای بهینه شود.} 

^{این روش ضمن کاهش وابستگی به منابع معدنی محدود، میزان مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ‌ای را نسبت به فرآیند های سنتی تولید فولاد به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.}

مرحله	توضیح	تجهیزات/روش‌ها	هدف
جمع‌آوری و آماده‌سازی ضایعات	جمع‌آوری ضایعات فولادی از منابع مختلف و دسته‌بندی بر اساس نوع و کیفیت	جرثقیل‌های مغناطیسی، دستگاه‌های خردایش (شریدر)، تجهیزات تمیزکاری	حذف مواد غیر فلزی، کاهش آلودگی و آماده‌سازی برای ذوب
ذوب در کوره قوس الکتریکی (EAF)	ذوب ضایعات فولادی با انرژی الکتریکی و ایجاد قوس	کوره قوس الکتریکی، الکترودهای گرافیتی	تبدیل ضایعات به فولاد مذاب
متالورژی ثانویه و پالایش مذاب	تنظیم ترکیب شیمیایی، حذف ناخالصی‌ها و گاززدایی	کوره پاتیلی (Ladle Furnace)، تجهیزات گاززدایی تحت خلاء	بهبود خواص مکانیکی و کیفیت فولاد
ریخته‌گری مداوم (Continuous Casting)	تبدیل فولاد مذاب به شمش‌های فولادی (بیلت/بلوم)	تاندیش، قالب‌های مسی و آبگرد، سیستم خنک‌کاری	تولید شمش‌های نیمه‌تمام برای نورد
گرمادهی و نورد گرم (Hot Rolling)	شکل‌دهی شمش‌ها به ابعاد و مشخصات میلگرد	کوره پیش‌گرم، غلتک‌های نورد، غلتک‌های آج‌زن	رسیدن به ابعاد و شکل نهایی میلگرد با آج مناسب
خنک‌کاری و عملیات حرارتی	کنترل تنش‌های داخلی و بهبود خواص مکانیکی	خنک‌کاری با هوا یا آب، عملیات تمپرینگ	افزایش چقرمگی و کیفیت نهایی میلگرد
کنترل کیفیت و تست	بررسی خواص مکانیکی و شیمیایی میلگرد	آزمون کشش، خمش، آنالیز شیمیایی، تست غیرمخرب	اطمینان از انطباق با استانداردهای ملی و بین‌المللی

^{مراحل تولید میلگرد از ضایعات}

^{فرآیند تولید میلگرد از ضایعات فولادی یک جریان صنعتی منظم و چند مرحله ‌ای است که از جمع ‌آوری ضایعات آغاز می ‌شود و تا تولید محصول نهایی ادامه می‌یابد. ابتدا ضایعات فولادی شامل خودروهای فرسوده، لوازم خانگی از رده خارج و ضایعات کارخانجات جمع ‌آوری و بر اساس نوع و کیفیت دسته ‌بندی می‌شوند و سپس مواد غیر فلزی و آلاینده‌ها حذف شده و خرد می ‌شوند. در مرحله ذوب  ضایعات وارد کوره قوس الکتریکی (EAF) شده و با استفاده از انرژی الکتریکی به مذاب تبدیل می‌ شوند، در ادامه متالورژی ثانویه شامل پالایش شیمیایی، همگن‌ سازی و گاززدایی روی مذاب انجام می‌گیرد تا ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مورد نظر حاصل شود.}

^{سپس فولاد مذاب در فرآیند ریخته‌ گری مداوم به شمش‌ های فولادی تبدیل شده و شمش‌ها پس از گرمادهی به دمای نورد، از میان غلتک ‌های نورد عبور داده می ‌شوند تا به ابعاد و شکل نهایی میلگرد برسند. در نهایت میلگردها تحت عملیات خنک‌ کاری کنترل شده و آزمون ‌های کنترل کیفیت قرار می‌ گیرند تا محصولی با استانداردهای بین ‌المللی و قابلیت استفاده در سازه‌های بتنی آماده عرضه شود.}

^{انبار و آماده‌ سازی ضایعات}

^{اولین مرحله  جمع ‌آوری و آماده‌ سازی ضایعات فولادی است. در این مرحله، ضایعات از منابع مختلف جمع‌آوری و بر اساس نوع و کیفیت دسته‌بندی می‌شوند. آماده‌سازی شامل جدا سازی مواد غیر فلزی، حذف آلودگی‌ها و خردایش ضایعات به قطعات کوچک ‌تر است تا راندمان ذوب افزایش یافته و کیفیت مذاب بهبود یابد.}

 ^{تجهیزات مورد استفاده شامل جرثقیل ‌های مغناطیسی، دستگاه‌ های برش و خردایش و سیستم‌ های تمیزکاری ضایعات است. اصول عملکرد این تجهیزات بر پایه مغناطیس، مکانیک شکست مواد و روش ‌های جداسازی فیزیکی استوار است.}

 ^{کوره قوس الکتریکی (EAF)}

^{کوره قوس الکتریکی قلب فرآیند تولید میلگرد از ضایعات محسوب می‌شود. با عبور جریان الکتریکی از الکترودهای گرافیتی و ایجاد قوس بین الکترود و ضایعات، دمایی بالغ بر ۱۶۰۰–۱۸۰۰ درجه سانتی ‌گراد ایجاد می ‌شود که باعث ذوب کامل فلز می‌گردد. مراحل ذوب شامل شارژ ضایعات، اکسیداسیون ناخالصی‌ ها و کاهش آن ‌ها با افزودن مواد کاهنده است. این فرآیند انعطاف‌ پذیری بالایی در استفاده از انواع ضایعات دارد و مصرف انرژی نسبت به کوره‌های بلند بهینه ‌تر است.}

^{متالورژی ثانویه و پالایش مذاب}

^{مذاب خروجی از EAF معمولاً نیازمند پالایش ثانویه برای دستیابی به ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مطلوب است. تجهیزات اصلی شامل کوره پاتیلی (Ladle Furnace) و سیستم‌ های گاززدایی تحت خلأ هستند. در این مرحله  ترکیب شیمیایی به دقت کنترل می ‌شود و ناخالصی‌ ها از طریق دمش گاز آرگون و حذف گازهای محلول مانند هیدروژن و نیتروژن از مذاب خارج می‌شوند.}

 ^{ریخته ‌گری مداوم (Continuous Casting)}

^{مذاب پالایش‌ شده به ریخته‌ گری مداوم منتقل می ‌شود تا به شکل شمش‌ های فولادی (بیلت یا بلوم) با ابعاد مشخص تبدیل گردد. این فرآیند شامل ریختن مذاب از پاتیل به تاندیش و هدایت آن به قالب‌ های مسی آبگرد است. انجماد تدریجی مذاب و کنترل دقیق دما و سرعت ریخته‌ گری موجب تولید شمش‌های یکنواخت و عاری از عیوب می‌شود.}

 ^{نورد گرم (Hot Rolling)}

^{شمش‌ های فولادی پس از پیش ‌گرم شدن در کوره‌ها، از میان غلتک‌های نورد عبور داده می‌شوند تا به شکل میلگردهای نهایی درآیند. مراحل نورد شامل کاهش مقطع تدریجی، ایجاد آج سطحی و کنترل دقیق دما و سرعت غلتک‌ ها است تا خواص مکانیکی و ابعاد میلگردها مطابق استاندارد باشد.}

 ^{خنک‌ کاری و عملیات حرارتی}

^{پس از نورد، میلگردها تحت خنک ‌کاری کنترل‌ شده قرار می ‌گیرند تا تنش‌های داخلی کاهش یافته و خواص مکانیکی مطلوب حاصل شود. در برخی موارد، عملیات حرارتی مانند تمپر کردن برای بهبود چقرمگی و کاهش تنش‌ها انجام می‌شود.}

 ^{کنترل کیفیت و تست‌ها}

^{کنترل کیفیت در تمام مراحل تولید اهمیت ویژه‌ای دارد. آزمون‌های غیرمخرب و مخرب شامل بازرسی چشمی، آزمون کشش، خمش و آنالیز شیمیایی به منظور اطمینان از تطابق میلگردها با استانداردهای ملی و بین‌المللی انجام می‌شوند.}

 

^{چالش‌ های تولید میلگرد از ضایعات آهن}

^{تغییرپذیری کیفیت ضایعات}

^{کیفیت ضایعات فولادی به عنوان ماده اولیه برای تولید میلگرد به شدت متغیر است و شامل انواع فولاد ها، آلیاژها و سطح‌ های آلوده مختلف می‌شود. این تغییرپذیری می‌تواند ترکیب شیمیایی مذاب را تحت تاثیر قرار دهد و کنترل دقیق خواص مکانیکی محصول نهایی را دشوار کند.}

^{به همین دلیل جدا سازی و دسته ‌بندی دقیق ضایعات در ابتدای فرآیند از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و نقش مستقیم در کیفیت و یکنواختی میلگرد تولیدی دارد.}

^{حضور عناصر مزاحم در ضایعات}

^{برخی عناصر غیرمطلوب مانند مس، قلع و نیکل ممکن است در ضایعات فولادی موجود باشند و به سختی از مذاب جدا شوند. حضور این عناصر می‌تواند خواص مکانیکی و چقرمگی میلگرد را کاهش دهد و فرآیند ذوب را پیچیده ‌تر کند. استفاده از متالورژی ثانویه و افزودنی‌های کنترل‌ کننده در مرحله پالایش مذاب، راهکاری مهم برای کاهش اثرات این عناصر مزاحم است.}

^{مصرف انرژی بالا در EAF}

^{کوره‌های قوس الکتریکی (EAF) برای ذوب ضایعات انرژی بسیار بالایی مصرف می‌ کنند و بخش عمده ‌ای از هزینه‌ های تولید میلگرد را تشکیل می‌دهند. بهینه ‌سازی فرآیند ذوب، استفاده از سیستم‌های شارژ پیشرفته و بهره ‌گیری از فناوری‌ های بازیافت انرژی، راهکارهای مؤثری برای کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌ وری در این مرحله هستند.}

^{انتشار گازهای گلخانه ‌ای}

^{فرآیند ذوب در EAF منجر به تولید گازهای گلخانه ‌ای، به ویژه دی‌ا کسید کربن، می‌شود که اثرات زیست‌ محیطی قابل توجهی دارد. استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر، کنترل دقیق فرآیند و فناوری‌های کاهش آلاینده‌ ها، اقداماتی ضروری برای کاهش انتشار گازهای مضر و تطابق با استانداردهای زیست‌محیطی است.}

^{مدیریت سرباره و غبارات}

^{سرباره و غبارات تولیدی در فرآیند EAF حجم زیادی دارند و اگر به‌درستی مدیریت نشوند، مشکلات زیست ‌محیطی و اقتصادی ایجاد می‌کنند. توسعه روش‌های بازیافت و استفاده مجدد از این مواد نه تنها اثرات زیست‌ محیطی را کاهش می ‌دهد بلکه می ‌تواند منابع جانبی ارزشمندی برای تولید مجدد فولاد فراهم کند.}

^{رقابت اقتصادی با تولید از سنگ آهن}

^{قیمت ضایعات فولادی در بازارهای جهانی نوسانات زیادی دارد و گاهی تولید میلگرد از سنگ آهن اقتصادی ‌تر می‌شود. حفظ رقابت ‌پذیری تولید میلگرد از ضایعات مستلزم بهینه ‌سازی فرآیند، کاهش هزینه‌ های انرژی، بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته و مدیریت هوشمند مواد اولیه است تا در شرایط مختلف بازار تولید مقرون ‌به ‌صرفه باقی بماند.}

^{نکات کلیدی برای بهینه‌ سازی}

• ^{بهبود آماده ‌سازی ضایعات}
• ^{بهینه ‌سازی عملکرد EAF}
• ^{بهره‌ گیری از متالورژی ثانویه کارآمد}
• ^{استفاده از فناوری‌ های نوین ریخته‌ گری و نورد}
• ^{بازیافت و استفاده مجدد از مواد جانبی}
• ^{توسعه فناوری‌ های کاهش آلودگی}
• ^{آموزش نیروی انسانی متخصص}

^{انواع میلگرد تولید شده از ضایعات آهن}

^{میلگرد A1 (ساده / نرم)}

^{میلگرد A1 که به میلگرد ساده یا نرم معروف است، سطحی صاف و بدون آج دارد و انعطاف ‌پذیری بسیار بالایی ارائه می‌دهد. این نوع میلگرد از ضایعات فولادی بازیافت شده تولید می‌شود و مقاومت تسلیم نسبتاً پایینی دارد که باعث می ‌شود بتوان آن را به راحتی خم کرد و شکل داد. به دلیل ویژگی‌های نرم و شکل ‌پذیر بودن، A1  عمدتاً در خاموت ‌ها، اتصال‌های غیر باربر و بخش‌های داخلی ستون و تیرهای بتنی استفاده می‌شود و برای سازه‌ هایی که نیاز به مقاومت کششی بالا ندارند، مانند ساختمان‌ه ای سبک یا پروژه‌ های کم‌ارتفاع، مناسب است.}

^{میلگرد A2 (نیمه‌سخت / آج ساده)}

^{میلگرد A2 سطحی آج ‌دار با نقوش ساده دارد که چسبندگی آن به بتن را افزایش می ‌دهد و مقاومت تسلیم آن نسبت به A1 بیشتر است، معمولاً در حدود ۲۵۰ تا ۳۰۰ مگاپاسکال.}

 ^{این میلگرد انعطاف ‌پذیری قابل قبولی دارد و خم‌ کاری آن نسبتاً آسان است، بنابراین در تیرها و ستون‌های سبک و متوسط ساختمان کاربرد فراوان دارد. میلگرد A2 برای بتن‌های مسلح پروژه‌ های مسکونی و تجاری مناسب است و با افزایش چسبندگی به بتن، عملکرد سازه را در برابر نیروهای کششی بهبود می‌بخشد.}

^{میلگرد A3 (آج مارپیچی / آج دوکی)}

^{میلگرد A3 دارای آج‌ های مارپیچی یا دوکی شکل است که به ‌طور چشمگیری چسبندگی آن به بتن را افزایش می‌ دهد و مقاومت تسلیم آن حدود ۳۵۰ تا ۴۰۰ مگاپاسکال است. این نوع میلگرد سخت ‌تر و مقاوم ‌تر از A1 و A2 است و برای کاربرد های با بارگذاری متوسط تا بالا مناسب می‌باشد. میلگرد A3 معمولاً در تیرها، ستون‌ها و سقف‌های بتنی با بارگذاری زیاد، سازه‌ های صنعتی و پل‌ها به کار می ‌رود و به دلیل مقاومت بالای خود، نقش مهمی در افزایش ایمنی سازه‌های بتنی ایفا می‌کند.}

^{میلگرد A4 (آج مضاعف / فوق سخت)}

^{میلگرد A4 با آج‌های برجسته و مضاعف، چسبندگی بسیار بالا با بتن ایجاد می‌کند و مقاومت تسلیم آن بین ۴۰۰ تا ۵۰۰ مگاپاسکال قرار دارد. این میلگرد سخت و مقاوم بوده و انعطاف ‌پذیری پایینی دارد، بنابراین خم‌کاری آن به ابزارهای تخصصی نیازمند است. A4}

^{عمدتاً در پروژه‌ های سنگین ساختمانی و صنعتی، پل‌ها و سازه‌های مقاوم در برابر زلزله کاربرد دارد و در مناطقی که شرایط محیطی سخت است، به دلیل دوام بالا و مقاومت کششی عالی، یکی از بهترین گزینه‌ها محسوب می‌شود.}

^{میلگرد خاص یا آلیاژی از ضایعات}

^{میلگردهای خاص تولید شده از ضایعات فولادی شامل انواع مقاوم به خوردگی یا با ترکیب شیمیایی ویژه هستند که برای کاربردهای صنعتی یا پروژه‌های عمرانی حساس طراحی شده‌اند. این میلگردها با استفاده از ضایعات با کیفیت بالا و فرآیندهای کنترل شده تولید می‌شوند تا ویژگی‌های مکانیکی و دوام مطلوب را ارائه دهند. کاربرد اصلی این میلگردها در سدها، نیروگاه‌ها، صنایع نفت و گاز و سایر پروژه‌های حساس است که مقاومت بالا در برابر خوردگی، سایش و نیروهای مکانیکی سنگین مورد نیاز است.}

^{نتیجه ‌گیری}

^{تولید میلگرد از ضایعات یک فرآیند پایدار و علمی در صنعت فولاد است که امکان تولید محصول با کیفیت بالا و کاهش اثرات زیست ‌محیطی را فراهم می‌کند. با سرمایه‌ گذاری در فناوری‌ های نوین و بهینه ‌سازی فرآیند، می ‌توان مزایای اقتصادی و زیست‌ محیطی این روش را افزایش داد و نقش آن را در آینده صنعت فولاد تقویت کرد.}