مصنع الصلب

مصنع الصلب أو مصنع الصلب هو منشأة صناعية لتصنيع الصلب . قد يكون مصنعًا متكاملًا للصلب يقوم بجميع مراحل صناعة الصلب من صهر خام الحديد إلى المنتج المدرفل، ولكنه قد يكون أيضًا مصنعًا يتم فيه تصنيع منتجات الصب نصف المصنعة من الحديد الزهر المنصهر أو من الخردة .

منذ اختراع عملية بسمر ، حلت مصانع الصلب محل مصانع الحديد ، التي كانت تعتمد على طرق التكرير أو التصفية . وظهرت طرق جديدة لإنتاج الصلب لاحقاً: من الخردة المصهورة في فرن القوس الكهربائي ، ومؤخراً، من عمليات الحديد المختزل المباشر .

في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، كان مصنع بارو هيماتيت للصلب، الواقع في بارو إن فورنيس بالمملكة المتحدة، أكبر مصنع للصلب في العالم . أما اليوم ، فيقع أكبر مصنع للصلب في العالم في غوانغيانغ بكوريا الجنوبية . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

يضم مصنع الصلب المتكامل جميع الوظائف اللازمة لإنتاج الصلب الأساسي:

• صناعة الحديد (تحويل الخام إلى حديد سائل)،
• صناعة الصلب (تحويل الحديد الزهر إلى فولاذ سائل)،
• الصب (تصلب الفولاذ السائل)،
• الدرفلة الخشنة/درفلة البليت (تقليل حجم الكتل)
• تشكيل المنتج (الأشكال النهائية).

المواد الخام الرئيسية لمصنع متكامل هي خام الحديد والحجر الجيري والفحم (أو فحم الكوك). تُشحن هذه المواد على دفعات في فرن الصهر ، حيث تتفاعل مركبات الحديد الموجودة في الخام وتطلق الأكسجين الزائد لتتحول إلى حديد سائل. على فترات زمنية متباعدة، يُستخرج الحديد السائل المتراكم من فرن الصهر، ويُصب إما في قوالب حديد خام أو يُوجه إلى أوعية أخرى لمزيد من عمليات صناعة الصلب. تاريخيًا، مثّلت عملية بسمر تقدمًا كبيرًا في إنتاج الصلب الاقتصادي، ولكنها استُبدلت الآن تمامًا بعمليات أخرى مثل فرن الأكسجين الأساسي .

يُصب الفولاذ المنصهر في قوالب كبيرة تُسمى الكتل . وخلال عملية الصب، تُستخدم طرق مختلفة، مثل إضافة الألومنيوم ، بحيث تطفو الشوائب الموجودة في الفولاذ إلى السطح حيث يمكن قطعها من الكتلة النهائية.

نظراً لتكلفة الطاقة والإجهاد الهيكلي المصاحبين لتسخين وتبريد أفران الصهر، فإن هذه الأفران الأساسية لصناعة الصلب تعمل عادةً في حملات إنتاج متواصلة لعدة سنوات. حتى خلال فترات انخفاض الطلب على الصلب، قد لا يكون من الممكن تبريد فرن الصهر، على الرغم من إمكانية تعديل معدل الإنتاج.

تُعدّ المصانع المتكاملة منشآت ضخمة لا يكون بناؤها اقتصادياً إلا عند بلوغ طاقتها الإنتاجية مليوني طن سنوياً فأكثر. وتشمل المنتجات النهائية التي تُصنع في المصانع المتكاملة عادةً مقاطع هيكلية كبيرة، وألواحاً سميكة، وشرائح، وقضباناً سلكية، وقضبان سكك حديدية ، وأحياناً منتجات طويلة مثل القضبان والأنابيب .

يُعد التلوث الناتج عن تصنيع فحم الكوك ، وهو منتج وسيط أساسي في اختزال خام الحديد في الفرن العالي، أحد المخاطر البيئية الرئيسية المرتبطة بمصانع الصلب المتكاملة.

قد تعتمد المصانع المتكاملة أيضاً بعض العمليات المستخدمة في المصانع الصغيرة، مثل أفران القوس الكهربائي والصب المباشر، لتقليل تكاليف الإنتاج.

تُعتبر مصانع الصلب الصغيرة تقليديًا منتجًا ثانويًا للصلب؛ إلا أن شركتي نوكور (إحدى أكبر شركات إنتاج الصلب في العالم) وشركة كوميرشال ميتالز (CMC) تستخدمان هذه المصانع حصريًا. وعادةً ما تحصل هذه المصانع على معظم الحديد من خردة الصلب، المعاد تدويرها من السيارات والمعدات المستعملة أو من مخلفات التصنيع. ويُستخدم الحديد المختزل المباشر (DRI) أحيانًا مع الخردة للمساعدة في الحفاظ على التركيب الكيميائي المطلوب للصلب، على الرغم من أن تكلفة الحديد المختزل المباشر عادةً ما تكون باهظة جدًا لاستخدامه كمادة خام أساسية في صناعة الصلب. ويحتوي مصنع الصلب الصغير النموذجي على فرن قوس كهربائي لصهر الخردة، وفرن مغرفة أو فرن تفريغ للتحكم الدقيق في التركيب الكيميائي، ووحدة صب مستمر للشرائح أو القوالب لتحويل الصلب المنصهر إلى شكل صلب، وفرن إعادة تسخين، ووحدة درفلة .

في الأصل، كانت مصانع الصلب الصغيرة مُخصصة لإنتاج منتجات القضبان فقط، مثل قضبان تسليح الخرسانة ، والصفائح، والزوايا، والقنوات، والأنابيب، وقضبان السكك الحديدية الخفيفة. ومنذ أواخر ثمانينيات القرن الماضي، ساهم نجاح تطبيق عملية صب الشرائح المباشرة في جعل إنتاج الشرائح في هذه المصانع ممكنًا. غالبًا ما تُنشأ مصانع الصلب الصغيرة في مناطق لا توجد بها مصانع أخرى لإنتاج الصلب، وذلك للاستفادة من الأسواق المحلية، والموارد، أو انخفاض تكلفة العمالة. وقد تتخصص هذه المصانع، على سبيل المثال، في صناعة لفائف القضبان المستخدمة في سحب الأسلاك ، أو الأنابيب، أو في إنتاج قطاعات خاصة للنقل والزراعة.

تتفاوت طاقات مصانع الصلب الصغيرة: فبعضها قد ينتج ما يصل إلى 3 ملايين طن سنويًا، بينما يتراوح الحجم النموذجي بين 200 ألف و400 ألف طن سنويًا، وقد تنتج بعض المصانع القديمة أو المتخصصة ما لا يقل عن 50 ألف طن سنويًا من المنتج النهائي. فعلى سبيل المثال، تنتج شركة نوكور سنويًا حوالي 9.1 مليون طن من صفائح الصلب من مصانعها الأربعة، و6.7 مليون طن من قضبان الصلب من مصانعها العشرة، و2.1 مليون طن من ألواح الصلب من مصنعيها.

بما أن فرن القوس الكهربائي يمكن تشغيله وإيقافه بسهولة وبشكل منتظم، فإن المصانع الصغيرة يمكنها بسهولة تلبية طلب السوق على منتجاتها، حيث تعمل وفق جداول زمنية على مدار 24 ساعة عندما يكون الطلب مرتفعًا، وتقلل الإنتاج عندما تكون المبيعات منخفضة.

• مسبك
• قائمة منتجي الصلب
• صناعة الصلب

• ماكغانون، هارولد إي. (محرر) (1971). صناعة وتشكيل ومعالجة الفولاذ: الطبعة التاسعة . بيتسبرغ، بنسلفانيا: شركة الولايات المتحدة للصلب.

• الفيديو الأول من سلسلة فيديوهات قناة السفر لأعمال هومستيد
• معرض صور شامل لجميع أساليب الإنتاج في أمريكا الشمالية وأوروبا
• تاريخ مصانع الصلب في اسكتلندا ( مؤرشف بتاريخ ٢٢ يوليو ٢٠١٨ في أرشيف الإنترنت)
• تاريخ مصانع الصلب في اسكتلندا
• اتجاهات القدرة على إنتاج الجودة في أفران القوس الكهربائي 1980-2010