برنامه تولید ۵۵ میلیون تن فولاد در سال ۱۴۰۴ هرچه که بوده، حسب گزارش‌ها، منجر به رسیدن به ظرفیت اسمی حدود ۳۴ میلیون تن فولاد در سال ۱۳۹۷ و حدود ۳۸ میلیون تن در سال جاری (۱۳۹۸) شده است و در سال ۱۳۹۹ پیش‌بینی می‌گردد به حدود ۴۴ میلیون تن برسد که البته باید منتظر ماند و دید.

حدود ۱۹ میلیون تن نیز طرح نیمه‌کاره در دست اجرا است. مشکلات تأمین سنگ‌آهن، مسائل زیرساختی، مداخله دولت در قیمت‌گذاری و تحریم‌ها شاید جلوی رشد بیشتر تولید فولاد را در کشور بگیرد. لذا شاید وقت آن رسیده که به جای تولید با کمیت بیشتر، به تولید با کیفیت بیشتر و ارزش‌افزوده بیشتر فکر و برنامه‌ریزی گردد.
از حدود ۳۴ میلیون تن ظرفیت اسمی فولاد در سال ۱۳۹۷، سهم فولادسازان القایی حدود ۷ میلیون تن بوده است که با در نظر گرفتن ظرفیت تولید واقعی ۲۵ میلیون تنی کل صنعت فولاد، با توجه به تولید حدود ۵ میلیون تن فولاد توسط فولادسازان القایی، باید گفت حدود ۲۰ درصد سهم تولید فولاد در ایران توسط کوره‌های القایی تولید می‌شود. این ۲۰ درصد سهم تولید، در حدود ۱۰۰ کارخانه فولاد القایی، که در سراسر ایران پراکنده هستند، تولید می‌شود.

فولادسازان القایی امکان محدودی برای صادرات محصولات خود دارند. از طرفی تأمین آهن‌اسفنجی و قراضه به چالشی بزرگ برای این بخش صنعت فولاد تبدیل شده است.
البته این چالش‌ها از قبل پیش‌بینی شده بود و گروه پاترون در مقالاتی که در سال‌های گذشته منتشر نموده، راهکارهایی از جمله توسعه عمودی و تولید آهن‌اسفنجی با روش کوره تونلی و یا تولید فولادهای کیفی با ارزش‌افزوده بیشتر را پیشنهاد داده بود.
در خصوص تولید فولادهای با ارزش‌افزوده بالاتر، دو نوع محصولی که امکان تولید آنها در کارخانه‌های فولادسازی با کوره القایی وجود دارد، فولادهای آلیاژی کم آلیاژ یا کم کربن و نیز فولاد زنگ نزن (استنلس‌استیل) هستند. معمولا برای تولید فولادهای آلیاژی از کوره تصفیه پاتیلی یا LRF استفاده می‌گردد.
این تجهیز در متالورژی ثانویه برای صنعت فولاد ایران کاملا شناخته شده است و تمام کارخانجات فولادسازی با کوره‌های قوس‌الکتریکی این تجهیز را دارند. با توجه به آنکه معمولا فضای کارخانجات القایی محدود است، یک چالش اساسی جانمایی تجهیزات جدید است.
هم‌چنین کارخانجات القایی نیازمند توان برق کافی برای استفاده از کوره پاتیلی هستند. ضمن آن که تولید گاز خنثی نیز در کارخانجات القایی انجام نمی‌شود و نیاز به یک واحد تولید گاز نیز هست.
خوشبختانه با کاهش قیمت الکترود گرافیتی و با توجه به آنکه کوره‌های پاتیلی از الکترودهای گرافیتی با قطر کم استفاده می‌کنند، امروزه چالش بزرگی در این زمینه وجود ندارد.
ضمنا با در نظر گرفتن ظرفیت جرثقیل‌ها و ماشین ریخته‌گری مداوم، لازم است ظرفیت کوره پاتیلی متناسب با ظرفیت بزرگترین پاتیل‌های موجود در نظر گرفته شود.
هم‌چنین با توجه به آنکه شعاع ماشین ریخته‌گری فولادسازان القایی معمولا ۴ یا ۶ متر است، بهتر است برای تولید محصولات کیفی، مقاطع کوچک‌تر تولید شوند و ماشین ریخته‌گری از ریخته‌گری باز به ریخته‌گری بسته تبدیل شود یعنی از شرود برای انتقال مذاب از پاتیل به تاندیش و از نازل‌های زیرذوبی برای انتقال مذاب از تاندیش به قالب استفاده شود.
بیشترین مصرف فولادهای آلیاژی کم آلیاژ گریدهای CK22، ۵۵Cr3، CK45 و ۴۲CrMo4 و خانواده‌های آنها هستند و در تولید آنها فروآلیاژهایی نظیر فروکروم یا فرومولیبدن مصرف می‌شود.
به طور معمول و بسته به طراحی سازندگان، یک کوره تصفیه پاتیلی ۲۰ تنی حدود ۳ الی ۵ مگاولت آمپر توان برق نیاز دارد. هم‌چنین به حدود ۵ تا ۱۰ مترمکعب گاز خنثی در ساعت نیاز است.
ولتاژ ورودی خط برای ترانسفورماتور این کوره‌ها نیز همان ۲۲ کیلوولت معمول کارخانجات القایی است. قیمت یک کوره تصفیه پاتیلی بسته به طراحی، تکنولوژی و کیفیت تجهیز می‌تواند بین ۶۰۰ هزار دلار تا یک میلیون و ۵۰۰ هزار دلار (از چینی تا اروپایی) باشد.

فرآیند تولید که در فوق توضیح داده شد در نمودار شماتیک شماره (۱) به طور ساده نشان داده شده است. از این روش در کارخانجات متعددی در جهان استفاده می‌شود که نمونه‌های آن به قرار زیرند:
کارخانه فولاد OEM در عربستان با تولید ۳۰۰ هزار تن بیلت در سال با استفاده از دو ست کوره القایی ۲۵ تنی ۱۴ مگاواتی، کارخانه فولاد JSPL در هندوستان با تولید ۱۲۰ هزار تن بیلت در سال با استفاده از یک ست کوره القایی۳۰ تنی ۱۶ مگاواتی و کارخانه فولاد SULB در عربستان با تولید ۲۲۰ هزار تن بیلت در سال با استفاده از یک ست کوره القایی ۳۵ تنی ۱۸ مگاواتی.
موضوع دیگری که به آن می‌پردازیم تولید فولاد زنگ نزن یا استنلس‌استیل با استفاده از کوره‌های القایی است. در این فرآیند نیاز به کوره AOD یا Argon Oxygen Decarburization یا کربن‌زدایی توسط آرگون و اکسیژن، که به آن کانورتر هم می‌گویند، است.
فرآیند تولید این روش در نمودار شماتیک شماره (۲) به طور ساده نشان داده شده است.

کارخانه VIRAJ در هندوستان با استفاده از دو ست کوره القایی ۲۵ تنی ۱۸ مگاواتی از این روش برای تولید ۳۰۰ هزار تن بیلت در سال استفاده می‌کند.
با توجه به مزایای اقتصادی و قابلیت اطمینان کوره‌های کانورتر، امروزه در دنیا از این کوره برای تولید دامنه وسیعی از فولادهای مخصوص و زنگ نزن استفاده می‌شود.
کیفیت بالا و تولید فولاد تمیز، حذف مؤثر کربن، سیلیس و گوگرد، سطح پایین هیدروژن و نیتروژن در مذاب و عدم استفاده از توان برق در این کوره‌ها، از ویژگی‌های این روش هستند.
روش کار این کوره‌ها به این ترتیب است که پس از تخلیه مذاب با دمای حدود ۱۵۵۰ درجه سانتی‌گراد از پاتیل به کوره کانورتر، مخلوط گاز شامل اکسیژن، از طریق دو یا سه نازل در مذاب دمیده می‌شود.
پس از کربن‌زدایی و گوگردزدایی و سرباره‌گیری، مذاب در پاتیل تخلیه می‌شود تا پاتیل ذوب به ماشین ریخته‌گری مداوم منتقل گردد. این کوره امکان کاهش کربن تا ۰٫۰۱۵ درصد و امکان کاهش گوگرد تا ۰٫۰۰۵ درصد و نیز امکان کاهش فسفر تا ۰٫۰۲۰ را با استفاده از حدود ۱۵ تا ۲۵ مترمکعب اکسیژن بر هر تن فولاد به همراه گاز آرگون یا نیتروژن، فراهم می‌سازد.
لازم به توضیح است که معمولا برای یک کوره ۲۰ تنی کانورتر، نیاز به تأمین اکسیژن، نیتروژن و آرگون، هر کدام با حدود ۲۰ تا ۴۰ نرمال مترمکعب در دقیقه با فشار حدود ۲۰ بار است.
با استفاده از این تجهیز می‌توان فولادهای زنگ نزنی چون SS316 یا SS304 یا SS201 و حتی فولادهای آلیاژی را تولید نمود. تغییراتی نیز در واحد ریخته‌گری مداوم، چنانچه در بخش قبلی توضیح داده شد مورد نیاز خواهد بود.
قیمت یک ست کوره کانورتر می‌تواند بین یک تا چهار میلیون دلار (از چینی تا اروپایی) باشد که با در نظر گرفتن تجهیزات جانبی و اتوماسیون سطح ۲ ممکن است تا ۸ میلیون دلار (سازندگان اروپایی) باشد.
شکل زیر نمای یک کوره کانورتر را نشان می‌دهد.

یک نکته بسیار مهم که برای فولادسازان با کوره القایی حائز اهمیت است آن است که با توجه به مصرف بسیار بالای آهن‌اسفنجی در کوره‌های القایی و بالا بودن کربن که به معضل بزرگی برای این بخش صنعت تبدیل شده، کوره کانورتر این مزیت بزرگ را ایجاد می‌کند که حتی بدون نیاز به تولید استنلس استیل یا فولادهای آلیاژی، می‌توان مذاب را در دمای پایین‌تر تخلیه نمود (که این موضوع منجر به افزایش تولید و کاهش مصرف انرژی کوره‌های القایی می‌شود) و در کوره کانورتر کربن بالای مذاب را پایین آورد و همزمان آلیاژسازی و سرباره‌گیری نمود. کوره کانورتری که برای این منظور می‌تواند به کار رود نیازمند تجهیزات جانبی پیچیده یا اتوماسیون سطح ۲ نیست و هزینه کمتری را نیز در بر دارد.
با در نظر گرفتن همه شرایط، میزان سرمایه‌گذاری، بهای تمام شده و قیمت فروش می‌توان اقتصادی بودن پروژه‌های فوق‌الذکر را بررسی نمود.
طبق آمار ISSF، میزان تولید فولادهای استنلس استیل در جهان بیش از ۵۰ میلیون تن در سال است که حدود نیمی از آن توسط چین تولید می‌شود. اما تجارت جهانی فولادهای استنلس استیل حدود ۲۰ میلیون تن در سال است که ایران می‌تواند نقش پر رنگی در این میان ایفا کند. در عین حال کوره‌های کانورتر صرفا برای تولید فولادهای استنلس استیل به کار نمی‌روند و می‌توان گریدهای مختلف فولادهای آلیاژی گرید بالا را با آن تولید نمود.
در پایان با توجه به توضیحات ارایه شده، توصیه می‌گردد با توجه به شرایط کشور، مازاد تولید داخل و نیاز به صادرات محصولات فولادی، پروژه‌های اینچنینی جهت تولید فولاد با ارزش‌افزوده بالاتر که در مقیاس‌های کوچک توجیه‌پذیر باشد، تا قبل از اینکه دیر شود، در نظر گرفته شود.
بی‌تردید بسیاری منتظر حرکت یک مجموعه جهت پیشگامی و تغییر هستند تا آنها نیز الگوبرداری کنند اما همیشه پیشگامان تغییر، بیشترین عایدی را داشته‌اند.
به امید پیشگامی صنعت فولاد کشور در منطقه و جهان و موفقیت‌های بیش از پیش این صنعت عزیزمان.
لازم به ذکر است در این مقاله از اطلاعات منتشر شده در مقاله پریمتالز (ABP که در کنفرانس فولاد خاورمیانه متال بولتن ۲۰۱۹ امارات ارائه شده) و نیز اطلاعات شرکت UHT سوئد و شرکت Tenova ایتالیا استفاده شده است.