نگاهی به آخرین فناوریهای صنایع ریخته گری و ذوب فلزات در نمایشگاه متک آلمان

[XMEHRDADX 7514]

معدن و توسعه: در نمايشگاه ريخته‌گري و ذوب فلزات «متك» آلمان كه چندي پيش برگزار شد، بازديدكنندگاني از 83 كشور از اين نمايشگاه بازديد كردند كه بيش از نيمي (54 درصد) از آنها از مجموع 79 هزار نفر بازديدكننده غير آلماني بودند.

 

بنا به گزارش متال بولتن، شركت‌هاي بزرگ بين‌المللي سازنده كارخانه‌هاي ذوب فلزات براساس استراتژي‌هاي تدوين شده خود بدنبال تغيير جغرافياي تقاضا براي احداث كارخانه‌هاي جديد در كشورهاي در حال توسعه بوده و مي‌خواهند به نيازهايي چون تعمير و نگهداري، بازسازي و افزايش عمر ناوگان عظيم كارخانه‌هاي متالورژي كه در حال بهره‌برداري هستند، پاسخگو باشند.

 

در جهت مقابل اين طيف پيوسته بايد به بعضي از بازارهاي آسيايي كه نسبت به هزينه سرمايه‌اي حساس هستند توجه كرد، در حالي‌كه كارخانه‌هاي پيشرفته و كاملا اتوماتيك محصولات كيفي آهني و غيرآهني در غرب و بخصوص چين همچنان نيازمند حمايت هستند. همه سازندگان فناوري چه كوچك و چه بزرگ همواره سبد محصولات و خدمات خود را با نياز بازارها هماهنگ مي‌كنند.

 

اصطلاح كاهش مصرف انرژي در همه جاي نمايشگاه به چشم مي‌خورد كه اين كاهش در همه زمينه‌‌‌هاي هزينه‌هاي سرمايه‌اي، هزينه‌هاي بهره‌برداري، مصرف مواد اوليه و انرژي و كاهش آلودگي محيط‌زيست از اهميت بيشتري برخوردار است و در اين راستا سازمان‌دهندگان نمايشگاه براي رسيدن به يك فناوري كارآمد توليد به ابتكار ecoMetals اشاره مي‌كنند. 28 كشور درگير در اين مساله سعي داشتند نمايش دهند كه فناوري ارايه شده آنها به نحو مطلوبي از انرژي استفاده مي‌كنند و يا مصرف منابع براي توليد را به حداقل مي‌رساند، بعنوان مثال در دنباله اين گزارش به تفصيل در مورد فناوري‌هاي جديد مانند كاهش مصرف انرژي و مواد اوليه، ارتقاي بهره‌وري و به قابليت پايداري صنعت كه در اين نمايشگاه مطرح بود، اشاره خواهد شد. سوال اين است كه آينده صنعت ريخته‌گري و فولادسازان چگونه خواهد بود؟ در اين خصوص بانك صنعتي آلمان IKB پيش‌بيني مي‌كند كه به‌طور مستمر سالانه توليد چدن، آلومينيوم و مس ريخته‌گري تا سال 2015 رشد خواهد داشت كه كشورهاي آسيايي در اين رشد بدليل رشد توليد خودرو پيشگام خواهند بود. اين بانك تخمين مي‌زند كه توليد جهاني چدن، آلومينيوم و مس ريخته‌گري به ترتيب به حدود 95 ميليون، 16 ميليون و 2 ميليون تن تا سال 2015 خواهد رسيد، در حالي‌كه اين مقادير در سال 2009 در پايين‌ترين سطح نامطلوب خود يعني 70 ميليون، 10 و 5/1 ميليون تن بود. رئيس فدراسيون فولاد آلمان در افتتاحيه نمايشگاه «متك» اظهار داشت: معتقدم كه در سال 2011 بهبود پايدار خواهد بود و پيش‌بيني مي‌شود كه امسال تقاضاي جهاني فولاد به 36/1 ميليارد تن برسد كه نسبت به سال 2010 حدودا 6 درصد افزايش خواهد داشت.

 

آخرين اطلاعات منتشره توسط سازمان جهاني فولاد (Worldsteel) كه در 20 ژوئيه گذشته انتشار يافت نشان مي‌دهد كه توليد جهاني فولاد خام در شش ماهه اول امسال به 8/757 ميليون تن رسيد كه 6/7 درصد بالاتر از مدت مشابه آن در سال قبل است. بهره‌برداري از ظرفيت توليد فولاد خام در جهان در ماه ژوئن 2011 به 8/82 درصد رسيد كه 2/1 درصد بالاتر از ماه مي و 5/2 درصد بالاتر از ژوئن 2010 است. با يك نگاه اجمالي به چهار سال آينده يعني المپيك بعدي فولاد و فلزات نشان مي‌دهد كه صنايع آهن و غيرآهني تا آن زمان زياد تغيير خواهند كرد، اما پس از بحران بازار در سال 2007 ديگر هيچ‌كس روي اين صنايع حساب نمي‌كند.

 

 

فرضيه كاهش مصرف انرژي با طراحي كوره قوس الكتريك

 

فولادسازي قوس الكتريك همواره بدنبال رسيدن به سه دستاورد به شرح زير بوده: كاهش مصرف انرژي، كاهش هزينه‌هاي بهره‌برداري و كاهش آلودگي محيط‌زيست. براي رسيدن به اين اهداف و ساير اهداف زيمنس فوست آلپين بخشي از كارآمدترين فناوري‌هاي كوره قوس الكتريك كنوني خود را با بخشي از فناوري‌هاي جديد تركيب كرده تا فرضيه كوانتومي كوره قوس الكتريك Simetal را خلق كند.

 

اين طرح يك فرآيند شارژ قراضه نو، سيستم كارآمد پيش‌گرمايي، طرح جديد نوساني براي پوسته پايين‌تر و سيستم بهينه تخليه با سيفون انتهايي دارد. يك كوره مرجع با وزن تخليه يكصد تن كه در هر بار تخليه فاصله زماني آن 33 دقيقه است و 35/1 تن فولاد خام توليد مي‌كند. مصرف انرژي الكتريكي آن kwh280 در هر تن است كه بسيار كمتر از كوره‌هاي قوس الكتريك قديمي بوده و با مصرف پايين‌تر الكترود و اكسيژن 20 درصد از هزينه توليد فولاد آن كم مي‌شود. سيستم كوانتومي در اطراف كوره بلند ساخته مي‌شود كه برخلاف كوره قوس الكتريك سنتي ضرورتي ندارد كه سقف را بالا زده و الكترودها را براي شارژ كنار بزنيم. قراضه توسط گازهاي خروجي از فرآيند ذوب پيش‌گرم مي‌شود كه بشدت مصرف انرژي را كاهش مي‌دهد.

 

يك قيف قراضه را از يك ايستگاه شارژ در انبار قراضه به بارگير انتقال مي‌دهد كه ديگر به جرثقيل و سبد نيازي وجود ندارد. يك آسانسور قراضه را به سيستم حامل، انتقال مي‌دهد كه انگشتي‌هايي دارد كه با فاصله مساوي روي كوره قرار گرفته‌اند. گاز خروجي از ذوب كه در زير قراردارد از فضاهاي بين انگشتي‌ها گذشته و قراضه را پيش‌گرم مي‌كند. در صورت نياز مي‌توان فرآيند شارژ را كاملا اتوماتيك كرد. شكل ذوزنقه‌اي بارگير و سيستم حامل قراضه، توزيع قراضه را آسان‌تر كرده و توزيع گاز خروجي را بهبود بخشيده و انتقال حرارت را بهينه مي‌سازد. پس از آنكه قراضه گرم شد، انگشتي‌هاي سيستم حامل باز شده و قراضه به حمام مذاب ريخته مي‌شود كه حداكثر ظرفيت آن 70 تن است. انگشتي‌ها پس از آن براي شارژ مرحله بعدي قراضه بسته مي‌شود. اين سيستم به‌گونه‌اي طراحي شده كه در تخيله آن سرباره وجود ندارد. وقتي برق كوره برقرار شود شارژ، تخليه و پر شدن مجدد لوله تخليه مذاب به‌طور خودكار انجام مي‌شوند. اين كار موجب كاهش زياد زمان تخليه شده و بهره‌وري آن افزايش پيدا مي‌كند. سيستم همزن از زير آرگون، انتقال گرما از حمات مذاب به قراضه پيش‌گرم شده و هموژنيزه شدن مذاب را سرعت مي‌بخشد.

 

برق‌رساني مداوم به حمام مذاب در حال بهره‌برداري، بهره‌وري را افزايش داده و و مانع مشكلات شبكه مانند لرزش (Flicker) مي‌شود. حركات تخليه (Tapping) و حذف سرباره فقط توسط جداره كوره انجام مي‌شود.

جداره كوره را براحتي مي‌توان حمل و نقل كرد. تزريق كننده‌هاي اكسيژن و زغال فقط روي سقف نصب شده‌اند كه لوله‌گذاري و نصب لازم روي جداره كوره را كاهش مي‌دهد. اين سيستم به‌گونه‌اي طراحي شده كه هيچ‌گونه هوا وارد آن نمي‌شود و سيستم گردوغبارزدايي دارد كه 30 درصد از ميزان آلودگي محيط كم مي‌كند.

 

 

روش سبز براي آب‌بندي قطعات ريخته‌گري

 

در حالي‌كه توليدكنندگان قطعات دايكاست آلومينيوم سعي مي‌كنند كه مانع خلل و فرج در قطعات ريخته‌گري شوند، اما در دايكاست با حجم بالا نمي‌توان خلل و فرج (porosity) را كاملا حذف كرد، چنين خلل و فرجي در مواقعي در مراحل بعدي اندودكاري سطحي قطعات دايكاست ايجاد مشكلات مي‌كند و اگر اين قطعات تحت فشار قرار گيرند اين خلل و فرج ايجاد نشتي مي‌كند. اگرچه توليدكنندگان قطعات ريخته‌گري بزرگ و پيچيده بخصوص اگر قطعات حساس خلل و فرج داشته باشند ذوب و ريخته‌گري مجدد آن هزينه در برخواهد داشت. اين قطعات حساس شامل موتور، محفظه كمپرسور و قطعات جعبه دنده و قطعات دايكاست آلومينيومي آب‌بندي شده هستند كه عمدتا در صنايع خودروسازي استفاده مي‌شوند تا عمر مفيد آن افزايش پيدا كند.

 

شركت اولتراسيل كه عرضه‌كننده درزبند تقويت‌كننده قابل بازيافت و سيستم‌ها و خدمات استحكامي و تقويت‌كننده قطعات ريخته‌گري است، اظهار مي‌دارد كه اولين درزگير قابل بازيافت در جهان تحت عنوان UltrasealMXZ را ابداع كرده كه 90 درصد اين ماده درزبند (Sealant) را مي‌توان بازيافت كرد.

 

درزبندهاي قابل بازيافت اين شركت يعني Rexeal100 و Ultraseal MXZ مورد تاييد استانداردهاي نظامي آمريكا در 220 درجه حرارت قرار گرفته است. اين شركت در حال حاضر يك سيستم تقويت‌كننده يا درزبند حلقه بسته را ابداع كرده كه فاضلاب خروجي را كاهش مي‌دهد.

 

سيستم بازيافت درزبند Ultraseal تا 90 درصد درزبند (Sealant) و تمامي آب مصرف شده در طول شست‌وشو را بازيافت و مايع را جدا كرده و بلافاصله درزبند را به فرآيند استحكام‌بخش بازمي‌گرداند. سيستم بازيافت آب آن مربوط به مدول و ولكانش آب گرم است كه نيازي به زهكشي دوره‌اي نداشته و تانك‌هاي وولكانش آب گرم (hot Cure) را تميز كرده و بدينوسيله از زمان توليد كم مي‌كند. در روش بازيافت آب به‌طور مرتب آب از تانك وولكانش آب گرم به واحد تقطير پمپ مي‌شود كه در آنجا آب قبل از بازگشت به تانك وولكانش آب گرم تصفيه مي‌شود. واحد تقطير سيستم بازيافت انرژي براي كاهش هزينه‌هاي بهره‌برداري دارد و مقدار كمي (كمتر از يك درصد حجم آب فرآيند) فاضلاب توليد شده اتوماتيك‌وار جمع‌آوري شده و بيرون ريخته‌ مي‌شود.

 

 

اندازه‌گيري و مديريت كيفيت سطح

 

ضرب‌المثل معروفي است كه مي‌گويد: اگر مي‌خواهي فرآيندي را خوب بشناسي بايد بتواني از طريق سيستم‌هاي بازرسي سطحي دقيقا آن را ارزيابي كني. با تحولات مستمر در سيستم‌هاي نرم‌افزاري و سخت‌افزاري در سال‌هاي اخير كنترل عيوب سطحي و طبقه‌بندي آن بسيار دقيق‌تر و معتبرتر شده، اما اين آگاهي نيز قوت مي‌گيرد كه حجم، فرآيند و ارايه اطلاعات بدست آمده توسط آنها بايد با نيازهاي نوع كاربر آن براي رسيدن به بالاترين ارزش حاصل از انتخاب نصب آن هماهنگي داشته باشد.

 

شركت ايزراپارسي تك از يك فناوري جديدي براي كنترل سطح ورق تحت عنوان "Surface Master" استفاده مي‌كند.

 

نسخه استاندارد آن براي يك كاربرد مشخصي استفاده مي‌شود. طراحي پيشرفته آن توانايي بيشتري دارد كه مي‌توان آن را با شبكه‌هاي بازرسي تركيب كرده كه امكان نظارت بر كل خطوط و فرآيند چندگانه را ميسر مي‌سازد، نسخه پيشرفته‌تر آن مي‌تواند فناوري‌هاي بازرسي و خدمات كامل را براي شركت مهيا سازد. ميزان تشخيص عيب توسط اين روش 98 يا بيشتر تخمين زده شده و ميزان دسترسي آسان به اين سيستم بيش از 8/ 99 درصد است.

 

اين سيستم طبقه‌بندي فوري دارد كه اطلاعات و دانش از پيش برنامه‌ريزي شده طبقه‌بندي كننده عيوب سطحي است كه 70 درصد عيوب (معمول‌ترين درصد) را تشخيص مي‌دهد. براي افزايش ميزان كنترل عيب و طبقه‌بندي آن از يك طبقه‌بندي كننده چندگانه توأما استفاده مي‌شود تا عيوب خطي ويژه را شناسايي كرده و نيز تضمين مي‌كند كه عيوب كاذب نيز كنترل شده‌اند.

 

مي‌توان براساس نتايج كنترل و طبقه‌بندي هشدارهاي لازم را به اپراتورها داد تا آنها اقدامات لازم را براي بهبود عملكرد فرآيند اتخاذ كنند، اما ابزارهاي جديد گزارش‌دهي و آناليز كنوني نيز مي‌تواند به ديگر كاركنان و مديران اين كارخانه اين امكان را بدهد كه اطلاعات مفيد را براي تصميم‌گيري جمع‌آوري كنند. اطلاعات بدست آمده مي‌تواند عملكرد يك كارخانه و فرآيندهاي آن را طي دوره‌هاي وسيع زماني و روندهاي آن را مشخص كند.

 

يك كتابخانه نرم‌افزاري خبره اين اطلاعات (data) را به اطلاعاتي تبديل مي‌كند كه مي‌توان براي تصميم‌گيري از آن (براساس عواملي چون كيفيت كلاف) استفاده كرد.

 

سيستم مديريت كيفيت (QMS) ايزراپارسي تك از نتايج بازرسي براي نظارت بموقع بر كيفيت و هشدارهايي كه روي هر خط توليد خاصي، چندين خط متوالي يا در كل شركت كار مي‌كند، استفاده مي‌كند. علاوه بر اين، به‌گونه‌اي طراحي شده كه به برنامه‌ريزي و بهينه‌سازي توليد نيز كمك مي‌كند.

 

از دوربين‌هاي سريع، نورپردازي LED و توانايي تركيب ماتريكس و دوربين‌هاي خطي و يا طول موج چندگانه نيز براي افزايش دقت عملكرد سيستم بازرسي سطح در تعدادي از نقاط واحدهاي نورد تسمه گرم فولادي و فرآيندهاي پايين‌دستي استفاده مي‌شود. در حال حاضر شركت ايزراپارسي تك براي كنترل سريع معايب از بازرسي سه بعدي استفاده مي‌كند. بعضي از عيب‌هاي مشخص شده را مي‌توان توسط سنگ‌زني يا برش با شعله ترميم كرد. اسلب‌هاي غيرقابل ترميم را مي‌توان كنار گذاشته و از نورد بيهوده آن جلوگيري كرد.

 

اطلاعات همزمان دوبعدي و سه بعدي به ثبت مي‌رسد و براي پيدا كردن ترك‌هاي طولي، لبه‌اي عرضي و سه پايه و نيز آثار نوسانات شديد به يكديگر مرتبط مي‌شوند. اين سيستم مي‌تواند تا 1100 درجه سانتيگراد ميزان حرارت اسلب، آب و بخار كار كند. علاوه بر اين، بايد در نقطه‌اي قرار گيرد كه ديد تشكيل پوسته روي سطح اسلب را كور نكند. با توجه به تقاضاي خاص مشتري نرم‌افزار اين سيستم مي‌تواند مشخص كند كه آيا هر اسلب را مي‌توان براي فرآيند بيشتر استفاده كرد يا خير.

 

 

بلبرينگ‌هاي جديد

 

در گوشه‌اي از نمايشگاه شركت تيمكن بلبرينگ‌هاي جديد خود با ظرفيت‌هاي بالا را به نمايش گذاشته بود كه تركيبي از خواص بلبرينگ‌هاي سيلندري قديمي با بلبرينگ‌هاي كروي يا گرد بوده و طراحي جديد دارد كه براي قطعات پايه خط نورد در ريخته‌گري‌هاي پيوسته استفاده مي‌شود.

 

فناوري ADAPT اين شركت بلبرينگ‌هاي با ظرفيت بالا است كه شامل مجموعه‌اي از يك حلقه داخلي، حلقه بيروني و غلتك يا نگهداري آن است. اين نگهدارنده غلتك‌ها را در حالتي نگه مي‌دارد كه ايجاد يك مجموعه واحدي مي‌كند كه طي سوار كردن يا پياده كردن غلتك صدمه‌اي به آن نمي‌زند. طراحي اختصاصي آن به‌گونه‌اي است كه سطح پروفيل داخلي طوقه خارجي و پروفيل غلتك‌هاي بلبرينگ در تركيب با حلقه داخلي استوانه‌اي به بلبرينگ استحكام و انعطاف‌پذيري بالايي را مي‌بخشد. با استفاده از اين طراحي مي‌توان شناوري محوري همزمان و غيرهم امتدادي تا 5/0 درجه (بدليل خمش شافت را ميسر ساخت كه اين امكان را مي‌دهد كه غلتك‌ها با رينگ استوانه داخلي همطراز شدند.

 

گفته‌ مي‌شود كه شكل هندسي داخلي آن توزيع استرس تماس را بهبود بخشيده و پايداري غلتك را افزايش داده و در نتيجه عمر آن را بالا مي‌برد. پروفيل‌هاي جديد طوقه خارجي غلتك‌هاي بلبرينگ اين امكان را مي‌دهد كه خود را با بارهاي متغير خط منطبق كرده و قابل تطابق با اندازه‌هاي مختلف و ظرفيت ماشين ريخته‌گري است و اگر با غلتك‌هاي كامل استفاده شود ظرفيت بار را به حداكثر مي‌رساند. قطعات قابل تفكيك بلبرينگ براحتي قابل نصب، تعويض و بازرسي است. اين بلبرينگ‌ها در كارخانه‌ فولادسازي لينز اتريش مورد آزمايش قرار گرفته كه نتيجه رضايتبخش بوده است. پيش‌بيني مي‌شود كه توليد سواري در آسيا (بدون چين) در سال 2011 به حدود 75 ميليون دستگاه برسد كه پس از آن آمريكاي‌جنوبي با 36 ميليون دستگاه، نفتا با 34 ميليون دستگاه، اروپاي‌شرقي و مركزي با 20 ميليون و اروپاي‌غربي با 15 ميليون دستگاه توليد سواري در رده‌هاي بعدي قرار خواهند داشت و تا سال 2015 اين روند افزايش توليد ادامه خواهد داشت.

 

لازم به ذكر است كه هر چهار سال يكبار نمايشگاه‌هاي متك، جيفا، ترم پروسس و نيوكست در دوسلدورف آلمان برگزار مي‌شود كه به المپيك صنايع ريخته‌گري و متالورژي معروف هستند.