آهن اسفنجی چیست؟ بررسی جامع مزایا و کاربردها

آهن اسفنجی به عنوان یک نوع خاص از آهن با ساختار متخلخل و ویژگی‌های منحصر به فرد، نقش بسزایی در صنعت فولادسازی و تولید فولاد ایفا می‌کند. این نوع آهن از فرآیند احیای سنگ آهن به دست می‌آید و از مزایا و ویژگی‌های منحصر به فردی برخوردار است که آن را به یک گزینه استراتژیک در تولید فولاد تبدیل کرده است.

در این مقاله از شرکت فولاد هفت، به تعریف آهن اسفنجی و روش تولید آن، مزایا و کاربردهای آن در صنایع مختلف، از جمله فلزات، خودروسازی و ساخت ماشین‌آلات، پرداخته خواهد شد. همچنین، درجه‌بندی‌ها و گریدهای مختلف این نوع فولاد با توجه به درصد آهن و ترکیبات آن نیز بررسی خواهد شد.

آهن اسفنجی چیست؟

آهن اسفنجی، نوعی آهن با ساختار متخلخل و مقدار زیادی آهن است که از فرآیند احیای سنگ آهن در کوره احیای مستقیم (DRF) به دست می‌آید. در این فرآیند، سنگ آهن به شکل کلوخه، گندله یا ذرات ریزتر به کوره افزوده می‌شود و با استفاده از گازهای احیاکننده از کک یا گاز طبیعی، به این آهن تبدیل می‌شود. سنگ‌های اکسید آهن با این فرآیند، کربن را جذب کرده و سطحی با سوراخ‌های متعدد ایجاد می‌شود که این آهن را به نام “آهن اسفنجی” معروف ساخته است.

تاکنون حدود 5 درصد از تولیدات جهانی فولاد از طریق استفاده از آهن‌های اسفنجی انجام شده است و این نسبت در حال افزایش است. در طول فرآیند احیای مستقیم آهن، اکسیژن از آهن حذف می‌شود تا آهن خالص‌تری حاصل شود. آهن اسفنجی به عنوان یکی از مواد خام اساسی در تولید فولاد محسوب می‌شود و جایگزین مناسبی برای قراضه آهن و کوره بلند است.

تاریخچه آهن اسفنجی به خاورمیانه، مصر و اروپا برمی‌گردد و از روش‌هایی چون Bloomery و کوره بلند برای تولید آهن اسفنجی در چین نیز استفاده شده است. در مقایسه با روش‌های سنتی، روش احیای مستقیم آهن از نظر مصرف سوخت و بازدهی بهتر است. همچنین، کارخانه‌های استفاده‌کننده از این روش از نظر اقتصادی کارآمدتر هستند و نیاز به سرمایه اولیه کمتری دارند.

در نهایت، کارخانه‌های استفاده‌کننده از آهن اسفنجی به دلیل کارآمدی این روش و کاهش سرمایه اولیه، به‌طور گسترده‌تر از آنچه که از کوره بلند استفاده می‌کنند، در تولید فولاد اقدام می‌کنند.

مزایای این محصول

استفاده از آهن اسفنجی در صنایع مختلف، به دلیل مزایای فراوانی که دارد، به یک انتخاب استراتژیک و موثر تبدیل شده است. آهن اسفنجی، که حدود 5 درصد از بازار آهن‌آلات جهان را تشکیل می‌دهد، از ویژگی‌ها و مزایای منحصر به فردی برخوردار است که به توسعه صنایع مختلف کمک می‌کند.

یکی از مهمترین مزایای استفاده از آهن‌های اسفنجی این است که بهترین جایگزین برای استفاده از ضایعات آهن محسوب می‌شود. این مواد بازیافتی، که از طریق فرآیند استخراج و تصفیه مجدد به دست می‌آید، منجر به حفظ منابع طبیعی و کاهش آلودگی زیست‌محیطی می‌شود.

همچنین، کوره‌های القایی یا واحدهای احیای مستقیم که از آهن اسفنجی استفاده می‌کنند، دارای هزینه کمتری نسبت به کوره‌های بلند هستند. این ویژگی موجب صرفه‌جویی در هزینه‌های تولید می‌شود و ارتقاء بهره‌وری صنعتی را تسهیل می‌کند.

آهن‌های اسفنجی علاوه بر این، از عیار و خلصوص بیشتری نسبت به سایر محصولات آهنی برخوردارند. این ویژگی باعث افزایش کیفیت و استحکام محصولات نهایی می‌شود. همچنین، انتقال و حمل‌ونقل این آهن به شکل آهن گرم کلوخه‌شده (HBI) بسیار آسان و بدون دردسر است که باعث کاهش هزینه‌ها و زمان مرتبط با حمل مواد می‌شود.

راهبرد تولید آهن‌های اسفنجی به روش مستقیم نیز از مزایای قابل توجهی برخوردار است. می‌توان با استفاده از گاز طبیعی به عنوان منبع انرژی، بدون نیاز به جداسازی ناخالصی‌ها، فرآیند تولید را سریع‌تر و کارآمدتر نمود.

صرفه اقتصادی بالای آهن‌های اسفنجی امکان تجربه بازدهی بالا را در تولید فراهم می‌کند. این مزیت اقتصادی به تدریج باعث جلب توجه تولیدکنندگان و کارخانه‌ها شده و از اهمیت این ماده در صنعت آهن‌آلات حکایت می‌کند. در نتیجه، استفاده از این آهن به عنوان یک راهکار موثر و سازنده در صنعت‌های مختلف، اقتصادی و زیست‌محیطی می‌تواند بهبود و پیشرفت چشمگیری را ایجاد کند.

کاربردهای آهن اسفنجی

آهن اسفنجی باعث ایجاد تحولات مهم در صنعت و تولید فولاد شده و در جایگزینی آهن قراضه در تولید شمش و محصولات فولادی به‌کار می‌رود. این نوع آهن می‌تواند در کوره‌های القایی به‌عنوان جایگزین مناسبی برای آهن ضایعاتی استفاده شود. امروزه، تا ۵۰ درصد از آهن موردنیاز در کوره‌های القایی از نوع اسفنجی تولید می‌شود.

یکی از کاربردهای اصلی این آهن، در ریخته گری فلزات مختلف می‌باشد. این آهن در فرآیند ریخته‌گری به شکل بیلت، اسلب و میلگرد تولید می‌شود، که این مواد نه‌تنها در ساخت سازه‌های فلزی بلکه در صنعت‌های مختلف نظیر ساخت و ساز، خودروسازی و ساخت ماشین‌آلات نیز به‌کار می‌روند.

برخی از مزایای بریکت این آهن شامل کاهش مشکلات حمل و نقل، سهولت در ذخیره‌سازی و مقاومت بالا در برابر ساییدگی و زنگ‌زدگی می‌باشد. بریکت گرم که در دمای بالاتر از ۶۵۰ درجه سانتی‌گراد تولید می‌شود، به‌عنوان یکی از پرکاربردترین انواع بریکت‌ها شناخته می‌شود. بریکت‌های سرد و نرمه نیز در دمای محیط تولید می‌شوند و از لحاظ مواد مورد استفاده تفاوت دارند.

استفاده از آهن اسفنجی به عنوان جایگزین مناسب آهن قراضه نه‌تنها به اقتصاد سبب می‌شود بلکه نیز به حفظ منابع طبیعی و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می‌کند. این تحولات در صنعت فولادسازی نه‌تنها به بهبود فرآیند تولید بلکه به بهره‌وری بیشتر از منابع مواد اولیه نیز منجر شده است.

گریدهای این محصول

در جدول زیر، انواع گرید فولاد اسفنجی با توجه به متن ارائه شده آورده شده‌اند: