صنعت آهن و فولاد در یکصد سال آینده

صنعت آهن و فولاد در یکصد سال آینده

مترجم : محسن جزمی – مدیر بازرسی فنی ،اتوماسیون وابزاردقیق شرکت فولادمبارکه اصفهان

مرجع : مجله Metal Magazine منتشره توسط PRIMETALS درسپتامبر2016 با عنوان:

"Iron and Steel Making ,One Hundred Years From Now"

نیلز بور دانمارکی و برنده جایزه  نوبل جمله جالبی دارد و میگوید "پیش بینی، مشکل است به خصوص در مورد آینده " ،  بنابراین پیش بینی در مورد صنعت آهن و فولاد در صدسال آینده یعنی در 2116 میلادی براستی کاری مشکل است .

فرض کنید جامعه وتمدن بشری درصد سال آینده به پیشرفت روبه جلو  خود همچنان  ادامه می دهد و دنیا در خصوص فولاد با موارد زیر روبرو خواهد بود:

• کل فولاد تولید شده از سنگ آهن از آغاز بحث متالورژی که به صدها سال قبل بر میگردد از 150 بیلیارد تن فراتر خواهد رفت .
• با در نظر قراردادن این حجم بزرگ فولاد که در صد سال آینده در دسترس می باشد ، بیش از دوسوم فولاد تولید شده در هر سال از بازیافت و پردازش قراضه های آنها در کوره های ذوب الکتریکی حاصل خواهد شد.
• راندمان انرژی بهترین فن آوریهای تولید فولاد با روش الکتریکی موجود، نزدیک 90% می باشد که با آنچه بصورت تئوری انتظار می رود  برابری  خواهد کرد .
• اتلاف حرارتی تقریباً قابل صرف نظر می باشد . ضایعات جامد بر روی زمین دیگر انباشته نخواهد شد . اما بصورت کامل در فرآیند های تولید بازیافت می شوند یا توسط صنایع دیگر بکار گرفته می شوند.
• تمامی  مواد حاصل از تولیدات انبوه کاملاً ذخیره ،مونتاژ ، ردیابی و قابلیت استفاده  مجدد خواهند داشت
• تولید آهن و فولاد از سنگ آهن دست نخورده (بکر)، بطور عمده بر اساس متالوژی احیای مستقیم خواهد بود . فن آوریهای ذوب بروش احیاء مانند Corex و Finex ،فن آوری غالب خواهند بود و در همان حال هنوز از کوره های بلند استفاده خواهد شد و بهینه سازی  آنها ادامه پیدا خواهد کرد.هرچند اغلب کارخانجات بر اساس فن آوریهای احیاء مستقیمی طراحی وتجهیز
  می شوند که از انواع گازهای احیایی و انواع منابع انرژی استفاده میکنند .
• کل دی اکسید کربن (CO₂) تولیدشده برتن فولاد ، اگر براساس  روش ارزیابی دوره عمر  ISO انجام شود ،کمتر از یک چهارم آن در 2016 میلادی خواهد بود .
• فولادسازان از بنگاههای اقتصادی با شهرت خوب در زمینه بازیافت ، تولید با ارزش افزوده با حداقل رد پا در محیط زیست شناخته می شوند.
• فولاد بصورت  Just-In-Time (JIT) تولید خواهد شد . فرآیندی پیوسته از تولید فولاد مذاب بکار گرفته خواهد شد که تعداد مراحل مورد نیاز برای تولید  را به حداقل خواهند رساند و عمده تولیدمحصولات تخت و طویل نورد گرم  بصورت ریخته گری مستقیم و نورد خواهد بود .فرآیند نورد سرد ، بازپخت ، پردازش و تکمیل نورد کاملاً بصورت یک خط تولید پیوسته برای عمده محصولات فولادی انجام خواهد شد.این کار با بکارگیری فناوریهای بسیار ویژه که بخشی از یک کسب وکار پیچیده مراکز خدماتی فولاد است، امکانپذیر خواهد شد.
•  بکارگیری نیروهای عملیاتی (کارگران )  در مناطق پرخطر نورد فولاد چیزیست متعلق به گذشته ، چونکه این مشاغل کاملاً توسط  روباتها اشغال خواهند شد. علاوه بر این ، روباتهای مجهز به دست ماشینی، تمامی رویه های روتین که نیاز به تغییر سریع دارند  را انجام خواهند داد و همچنین وظایف استاندارد شده  نگهداری و تعمیرات شامل جابجایی و انتقال اجزای سنگین را بعهده خواهند گرفت .
• عملیات تولید و نگهداری و تعمیرات کارخانجات آهن  وفولادسازی کاملاً از راه دور و از طریق مراکز عملیات متمرکز کنترل خواهند شد. عملیات تولید توسط ویدئوهای متصل به کامپیوتر ، دستگاههای قابل حمل و عینکهای واقعیت مجازی پایش می شوند .
• نگهداری و تعمیرات پیشگویانه و پیش فعال (بازدارنده ) کاملاً بصورت  بهینه شده  و فراگیر بکار گرفته خواهند شد ، بنابراین توقفات پیش بینی نشده پیش نخواهد آمد.  این مهم  به خصوص حاصل خدماتی است که بواسطه بکارگیری فنآوریهای گسترش یافته یادگیری  ماشین(Machine Learning) ،ذخیره سازی حجیم داده ها  (Data Mining)، محاسبات  ابری (Cloud) و روشهای بدون نقص پیش بینی خرابیها و روشهای پیشگویانه محقق خواهند شد.
• زوایای پنهان متالوژی مایع و جامد که پیش از این به افسانه و جادو شبیه بود، به میزان زیادی کشف رمز خواهد شد .متالوژی ، فن آوری و عملیات کارگاهی  با استفاده از ابزارهای ریاضی- فیزیک -سایبری پیشرفته   در آبشاره ای یکپارچه شده از مدلهای کامپیوتری پشت سرهم ، شبیه سازی و مدل می شوند.
• عیب یابی کل نگر (Holistic Diagnostics)، پیش بینی کیفیت  و نسخ تجویز شده   فولاد برای ارزیابی وضعیت کارگاههای تولیدی ، پارامترهای مرتبط با انرژی ، کیفیت تولید تروپروسس و واسطه های تغذیه ای مورد نیاز برای دستیابی به خواص هدف گذاری شده فولاد تولیدی بکارگرفته خواهند شد .
•  بیش از 10000  گریدهای اصلی فولاد (در مقایسه با 3500 گرید فولاد تولیدی در 2016 )تولید خواهند شد.خواص کلیدی فولاد در سایه بکارگیری گسترده «نانو –آلیاژ » و «فن آوری های کوانتوم» درمقایسه با فن آوریهای استفاده شده در میکرو چیپ های های 2016 مانند ساختارهای میکرونی سیلیکون وژمانیوم ، بصورت چشمگیری اصلاح می شوند.
• حداکثر قدرت تسلیم ، سختی و سفتی و قابلیت چکش خواری فولاد در طی صد سال دو برابر خواهد شد و تقریباً کیفیت ایده آل فولاد ، فناوری جدید خواهد بود.
• اجزای فن آوری نه فقط  دیگر راه حلهای مکاترونیک-همزیگر(Mechatronic-Symbiotic)   که با حسگرهای جاسازی شده  در داخل  تجهیز میشوند خواهد بود ، که بصورت خودگردان مانند موم در دسته زنبوران عمل می کنند .
• هریک از اجزا بصورت انفرادی وضعیت خودرا هرلحظه و درصورت نیاز برخط پایش ، اطلاع رسانی یا اعلام هشدار  به مراکز کنترل از راه دور خواهند کرد و زنجیره تأمین را برای تعویض خودکار ، برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات و سفارشات قطعات یدکی و مصرفی فعال می کنند .
•  در سایه همکاری نزدیک شرکای صنعتی در سطح جهانی و توسعه مستمر تولیدات فولادی با ارزش افزوده ، فولاد هنوز بصورت رقابتی در بازار بعنوان یک فاکتور شاخص برای پیشرفت و شکوفایی در صدسال آینده باقی خواهند ماند .