نوآوری در تولید فولاد: ارتقای کارایی و کیفیت

برای چندین دهه فولاد بخش عمده ای از فرآیندها و سازه های صنعتی را تشکیل می داد که زیرساخت ها، حمل و نقل و بیشتر فرآیندهای تولید به آن وابسته بودند. با این حال، صنعت فولاد هنوز پیشرفت های قابل توجهی در کارایی، جنبه های زیست محیطی و کیفیت نداشته است. با توجه به این مشکلات، تغییرات عمیقی در فرآیندهای تولید فولاد رخ داده است که پیشرفت هایی را برای استفاده از فولاد ایجاد کرده است. این نوآوری ها علاوه بر افزایش عملکرد سازمانی باعث افزایش کیفیت فولادهای تولیدی نیز می شود. این دانشنامه به بررسی روش های نوآوری در تولید فولاد، ارتقای کارایی و کیفیت می پردازد.

۱. فولادهای پیشرفته با استحکام بالا (AHSS)

تغییر در تولید فولاد شاید یکی از رویدادهای انقلابی باشد که در گذشته اخیر در صنعت فولادسازی رخ داده است. AHSS قرار است قوی تر و انعطاف پذیرتر از فولاد معمولی باشد. این فولادها به ویژه در خودروسازی که وزن وسایل نقلیه باید بدون به خطر انداختن ایمنی وسایل نقلیه کاهش یابد، مفید هستند. AHSS به ساختارهای خودرویی سبک تر و قوی تر کمک می کند. و از این رو راندمان سوخت و حداقل انتشار را افزایش می دهد.

۲. فناوری کوره قوس الکتریکی (EAF).

تکنیک‌های ایجاد شده فولادسازی که شامل مسیر کوره بلند می‌شود، انرژی زیادی مصرف می‌کنند و منجر به ردپای کربن بالا می‌شوند. صنعت فولاد از آنجایی که یک سیستم پایدار است، با استفاده از فناوری EAF چهره جدیدی پیدا کرده است. EAF ها از برق برای ذوب ضایعات فولاد استفاده می کنند به این معنی که استفاده از مواد خام بسیار کم است و انتشار گازهای گلخانه ای کمترین میزان را دارد. همچنین در تولید انعطاف‌پذیرتر است، زیرا، برای مثال، یک EAF را می‌توان به راحتی بر روی خط قرار داد یا بسته به نیاز آن را خاموش کرد.

۳. ریخته گری مداوم

یکی دیگر از پیشرفت هایی که تغییرات بزرگی را در عمل فولادسازی ایجاد کرده است، مفهوم ریخته گری پیوسته است. در اینجا مواد نورد مانند بیلت، بلوم یا دال از فولاد مذاب تولید می شود و برای نورد بیشتر در کارخانه های تکمیل آماده می شود. این روش باعث صرفه جویی در زمان گرمایش و سرمایش می شود زیرا از چندین چرخه در خط تولید جلوگیری می کند و در نتیجه انرژی مورد نیاز برای فرآیند کاهش می یابد. ریخته‌گری پیوسته همچنین از طریق کاهش عیوب مانند تخلخل و تفکیک در میان سایر موارد، به کیفیت محصول نهایی فولاد کمک می‌کند.

۴. اتوماسیون و رباتیک

استفاده از مکانیزم های اتوماسیون و رباتیک در ساخت فولاد نیز بهبود یافته است زیرا به بهبود دقت در تولید کمک می کند.

کاربردهای فعلی ربات ها شامل عملیات هایی مانند جوشکاری، برش و عملیات حمل و نقل مواد است که قبلاً به نیروی انسانی نیاز داشت و اغلب با احتمال بالای خطای انسانی همراه بود. سیستم‌های رایانه‌ای همچنین می‌توانند فرآیندهای تولید را در زمان واقعی پیگیری و مدیریت کنند تا محیط مطلوب را حفظ کنند یا تلفات را به حداقل برسانند. بنابراین تولیدکنندگان می توانند محصولات فولادی پیشرفته تری را تهیه کنند که تمایل کمتری به تغییر دارند و این امر با هزینه کمتری انجام می شود.

۵. دیجیتالی شدن و صنعت ۴.۰

این در صنعت فولاد اتفاق می افتد که در آن تغییر در پذیرش دیجیتالی شدن و صنعت ۴ اتفاق می افتد. برخی از فناوری‌های هوشمندی که سیستم‌های تولیدی را قادر می‌سازند عبارتند از: سیستم‌های تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده و دوقلوهای دیجیتال برای بررسی سلامت و عملکرد تجهیزات فردی. صنعت ۴. ۰ همچنین داده‌های بزرگ و هوش مصنوعی را که در آن داده‌های تولید به‌دست می‌آیند و تجزیه و تحلیل می‌شوند تا روندها را تعیین کرده و تصمیم مناسبی در مورد چگونگی بهبود فرآیند اتخاذ کند، ترکیب می‌کند.

۶. چاپ سه بعدی با فولاد

یکی دیگر از پیشرفت‌هایی که در تولید فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد، استفاده از ساخت افزودنی یا چاپ سه بعدی است زیرا به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی با اشکال هندسی پیچیده بسازند که با تکنیک‌های سنتی ساخته نمی‌شوند. مزیت این فناوری این است که می تواند به صورت انعطاف پذیر طراحی شود، هدر رفت مواد را کاهش می دهد و تولید قطعات و اجزای آن زمان کوتاهی می برد. کاربردها در صنایع هوافضا و تجهیزات پزشکی نشان می دهد که قطعات فولادی پرینت سه بعدی فرصت تولید قطعات سبک وزن با استحکام بالا با مواد ضایعات کمی را ارائه می دهد.

۷. نوآوری های زیست محیطی

از آنجایی که صنعت فولاد در زمینه پایداری جدی است، چندین نوآوری زیست محیطی در گذشته اخیر انجام شده است. یکی از آنها در تولید فولاد است که در آن هیدروژن می تواند به عنوان یک عامل کاهنده عمل کند و این امر به طور قابل توجهی انتشار کربن را کاهش می دهد. علاوه بر این، بهبود کارایی در فرآیندهای بازیافت، شرکت‌های بازیافت را قادر می‌سازد تا از فولاد قراضه بازیافتی بیشتری در تولید استفاده کنند تا مواد اولیه. این‌ها نوآوری‌های خاصی هستند که به ویژه برای تولیدکنندگان فولاد که می‌خواهند در دستور کار تغییرات آب و هوایی جهانی قرار بگیرند و اثرات نامطلوب بر محیط‌زیست را به حداقل برسانند، مهم هستند.

۸. کنترل کیفیت پیشرفته

در تولید فولاد از اهمیت بالایی برخوردار است و پیشرفت تکنولوژی اخیر امکان تولید فولاد با خواص مکانیکی مناسب را فراهم کرده است.

در فرآیندهای تولید، با استفاده از تست اولتراسونیک و بازرسی ذرات مغناطیسی، سازندگان قادر به شناسایی عیوب در اولین مرحله آن هستند. در عین حال، فرآیندهای ارزش افزوده مانند نورد کنترل‌شده و عملیات حرارتی تضمین می‌کنند که محصولات فولادی برای مقاصد مختلف دارای مشخصات سختگیرانه مختلفی مانند صنایع ساختمانی و خودروسازی هستند.

۹. توسعه آلیاژ

یکی دیگر از مرزهای تولید که در فرآیند تولید فولاد در حال بررسی است، استفاده از آلیاژهای جدید فولادی است. این منطقه ای از تولید است که با رشد کارایی و همچنین بهبود کیفیت محصولات مشخص می شود. برای مثال با افزودن عناصر آلیاژی؛ کروم، نیکل و مولیبدن تولید کنندگان فولاد قادر به دریافت کیفیت های بهبود یافته مانند مقاومت در برابر خوردگی، افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش هستند. آنها به ویژه در کاربردهای با کارایی بالا، جایی که معمولاً انتظار می‌رود فلزات در شرایط شدید به عنوان مثال در بخش نفت و گاز عمل کنند، مفید هستند.

نتیجه گیری

تحولات در فرآیندهای تولید فولاد کلید پیشرفت در قابلیت استفاده و کیفیت کلی است که صنعت برای جامعه ارائه می دهد. درست از زمان پذیرش مواد جدید با استحکام بالا تا اتوماسیون، فناوری‌های اطلاعات و رویکردهای سازگار با محیط زیست، صنعت فولاد در حال تغییر است. بسیاری از این پیشرفت ها نه تنها خواص محصولات فولادی و عمر آنها را بهبود می بخشد، بلکه پایداری فرآیند تولید را نیز ارتقا می دهد. با توسعه بیشتر صنعت ساخت و ساز در حال پیشرفت، فولاد به عنوان یک ماده ضروری برای ساخت و ساز دنیای آینده باقی خواهد ماند.

منبع: Steel Technology
برای مشاهده دانشنامه‌های بیشتر در زمینه فولاد و آهن آلات کلیک کنید