دو روش اصلي فولادسازي، يکي کوره بلند و کوره اکسيژني قليايي و ديگري کوره قوس الکتريکي است.
مهمترين مواد اوليه مورد نياز يک کارخانه فولادسازي نيز شامل سنگآهن،
زغالسنگ، سنگ آهک وآهن قراضه هستند. مواد اوليه مورد نياز در روش نخست
بهطور ميانگين 725 کيلوگرم سنگآهن، 645 کيلوگرم زغالسنگ، 150 کيلوگرم
سنگ آهک و 138 کيلوگرمآهن قراضه براي توليد يک تن فولاد خام است. در روش
دوم مواد اوليه داخل يک کوره الکتريکي شارژ ميشوند. مواد اوليه مورد نياز
اين روش عبارتند از،آهن قراضه اوليه ياآهن احياي مستقيم و الکتريسيته.
ميزان مصرف ميانگينآهن قراضه در اين روش 1050 کيلوگرم، زغالسنگ 65
کيلوگرم و سنگ آهک 43 کيلوگرم براي توليد يک تن فولاد خام است.
سنگآهن
سنگآهن يکي از فراوانترين عناصر فلزي موجود در زمين است.
اکسيد آن حدود پنج درصد از پوسته زمين را شامل ميشود. کانيهاي معدني رايج
سنگآهن عبارتند از هماتيت که 70 درصدآهن داشته و مگنتيت که 72 درصدآهن
دارد. ميانگين عيار آن در يک کانيآهن حدود 60 تا 65 درصد است. بزرگترين
معادن سنگآهن در جهان در کشورهاي برزيل، استراليا، چين، هند، آمريکا و
ايالات متحده قرار دارند و ميزان موجود سنگآهن در کل معادن جهان 800
ميليارد تن تخمين زده ميشود که حاوي 230 ميليارد تنآهن است. ميزان کنوني
ذخائر سنگآهن در جهان که آماده بهرهبرداري است، 160 ميليارد تن است.
سنگآهن برحسب ميزان عيارآهن و مقدار مواد تشکيلدهنده مطلوب يا زائد آن
صرفنظر از آهن، در کيفيتهاي مختلف در بازار به فروش ميرسد. از سال 2003
به بعد ميزان تقاضاي جهاني براي سنگآهن با نرخ سالانه بيش از 12 درصد
افزايش يافت که از دلايل عمده آن افزايش در ميزان مصرف سنگآهن چين است، در
حاليکه نرخ افزايش تقاضا در ديگر کشورها روند آهستهتري را داشت.
در
انتهاي سال 2010 هر تن سنگآهن با قيمت 168/5 دلار در هر تن در بازارهاي
جهاني به فروش رسيده و اين ميزان در ماه ژانويه سال 2011 با افزايش
قابلتوجهي به 179/6 دلار در هر تن افزايش يافته است. در ادامه قيمت اين
محصول نوساناتي داشته و درنهايت قيمت آن در ماه ژوئن 2011 به 170/9 دلار در
هر تن رسيد.
زغالسنگ و کک
زغالسنگ نيز يکي ديگر از مواد اوليه کليدي در توليد
فولاد است. کک با استفاده از فرآيند کربورايزينگ زغالسنگ – حرارت دادن
زغالسنگ در غياب اکسيژن در درماي بسيار بالا- ايجاد ميشود و يک عامل
احياي اوليه براي سنگآهن است. کک سنگآهن را بهآهن مذاب اشباع شده از
کربن احيا ميکند که به آن چدن مذاب نيز ميگويند.
با استفاده از
تکنولوژي PCI يا تزريق پودر زغال در فرآيند تزريق ذرات ريز زغالسنگ به
داخل کوره بلند ميتوان حدود 30 درصد در مصرف زغالسنگ صرفهجويي کرد.
کاربرد فرآيند PCI از 17 ميليون تن در سال 1995 به 24 ميليون تن در سال
2004 افزايش يافت. هرچند استفاده از فرآيند تزريق پودر زغالمحدود شده، اما
به واسطه نيازهاي عملياتي امکان تزريق 200 کيلوگرم پودر زغال بهازاي هر
تن چدن مذاب فراهم آمده است. سالانه 592 ميليون تن زغالسنگ يا 12 درصد از
کل مصرف زغالسنگ سخت براي توليد فولاد استفاده ميشود. در حال حاضر
بهدليل نبود عرضه به واسطه شرايط اقليمي بهويژه در استراليا و همچنين
موانع لجستيکي، بازار زغالسنگ با کمبود مواجه شده است. ميزان ذخائر جهاني
زغال ککشو نيز حداقل براي 100 سال تخمين زده ميشود. با شروع سال 2011
قيمت زغالسنگ حرارتي به يکباره با افزايش قابلتوجهي مواجه شد، اما در
ادامه روند نزولي را داشته، بهطوري که در ماه ژانويه هر تن زغالسنگ
حرارتي با قيمت 141/9 دلار بهازاي هر تن به فروش رسيده، اما اين ميزان در
ماه ژوئن گذشته به 127/8 دلار بهازاي هر تن رسيد.
آهن قراضه
آهن قراضه نيز يکي از وروديهاي مهم در کورههاي
فولادسازي است که تمام روشهاي فرآيند فولادسازي نيازمند اين ماده هستند.
فولاد يکي از اندک فلزات مغناطيسي است. از اينرو جداسازي آن از توده مواد
زائد آسان است. حدود 80 درصد از فولاد پس از مصرف قابليت بازيافت دارد. در
بخشهاي مختلف، مقدار بازيافت فولاد براي ساختمانها بالغ بر 85 درصد،
براي خودروها 85 درصد، براي ماشينآلات 90 درصد و همچنين براي تجهيزات
الکتريکي و وسايل خانگي 50 درصد است. پيشبيني ميشود که با کاهش افت تقاضا
در سال 2012 عرضهآهن قراضه نيز کاهش يابد. فولاد بازيافتي (آهن قراضه)
را ميتوان از مواد زائد در کارخانههاي فولادسازي و ريختهگريها (ضايعات
داخلي) يا فرآيندهاي توليد پاييندستي (ضايعات صنعتي) و محصولات
بلااستفاده (ضايعات فرسوده) جمعآوري کرد. ميزان فراواني ضايعات آهني داخلي
يا صنعتي ارتباط نزديکي با مقدار کنوني توليد داخلي فولاد دارد، در
حاليکه ميزان فراواني ضايعات آهني فرسوده نيز با مقدار توليد فولاد در
گذشته، عمر متوسط محصول و کارايي برنامههاي بازيافت مواد، ارتباط مستقيم
دارد. کورههاي قوس الکتريکي را ميتوان با 90 تا 100 درصد و همچنين
کورههاي بازي دمشي را با بيش از 30 درصدآهن قراضه شارژ کرد. قيمتآهن
قراضه براي کيفيتهاي مختلف بسيار متغير است. در سال 2008 (مي و ژوئيه)
قيمت براي ضايعات فولادي ذوب سنگين به 520 دلار در هر تن رسيد، در حاليکه
قيمت ضايعات دم قيچي به ازاي هر تن به 600 دلار رسيد. ميزان استفاده
ازآهن قراضه نشان ميدهد که مصرف اين مواد به واسطه محدوديت دستيابي و
قيمت آنها و نه ظرفيت فرآوري در واحدهاي فولادسازي جهان، محدود شود، اما
با شروع سال 2011 هر تنآهن قراضه فولادي سنگين (HMS1 يکچهارم اينچ) با
قيمت 420 دلار به فروش رسيد و در ادامه روند صعودي به خود گرفت، بهطوري که
در ماه مارس به قيمت 461 دلار در هر تن رسيد که بالاترين مقدار از سال
2008 ميلادي است، اما قيمت اين محصول در ماههاي ميو ژوئن به ترتيب به 430
و 440 دلار به ازاي هر تن رسيد.