اکسیژن یکی از مهمترین عناصر شیمیایی مورد استفاده در صنایع مختلف است؛ اما بیشترین مصرف صنعتی اکسیژن در جهان، متعلق به صنعت فولاد است. بیش از ۵۵ درصد اکسیژن تولیدی دنیا تنها در فولادسازی مصرف میشود. این گاز بیرنگ و بیبو، پایه بسیاری از واکنشهای حرارتی و اکسیداسیونی است که مسیر تبدیل سنگ آهن به فولاد را ممکن میکند.
در این مقاله نقش اکسیژن در صنعت فولاد را کاملاً تخصصی، علمی و کاربردی بررسی میکنیم؛ از تولید فولاد تا برشکاری، جوشکاری و تولید گازهای فرعی در کورهها.
چرا اکسیژن در فولادسازی ضروری است؟
فولاد ترکیبی از آهن و مقدار کنترلشدهای کربن است. برای اینکه آهن خام به فولاد تبدیل شود، باید مقدار زیادی از کربن، فسفر، سیلیس، گوگرد و ناخالصیهای دیگر از آهن مذاب حذف شوند.
این فرآیند با کمک اکسیژن انجام میشود.
وقتی اکسیژن با آهن مذاب در کوره ترکیب میشود:
- کربن را به CO و CO₂ تبدیل میکند.
- گوگرد و فسفر را اکسید میکند.
- واکنشهایی بسیار گرمازا ایجاد میکند.
- دمای مذاب را افزایش میدهد.
- باعث بهتر شدن کیفیت و یکنواختی فولاد میشود.
بدون اکسیژن، صنایع فولادسازی عملاً وجود نخواهند داشت.
📌 بیشتر بخوانید: اکسیژن مایع چیست و چه کاربردی دارد؟
کاربردهای اصلی اکسیژن در صنعت فولادسازی
فولادسازی مدرن در چند مرحله انجام میشود که در هریک، اکسیژن نقش کلیدی دارد:
1. کوره بلند (Blast Furnace – BF)
اینجا آهن خام (چدن مذاب) تولید میشود. اکسیژن با افزایش دمای احتراق کک، باعث:
- ذوب بهتر بار کوره
- کاهش مصرف سوخت
- افزایش راندمان کوره
میشود.
2. کوره اکسیژن پایه (Basic Oxygen Furnace – BOF)
این مهمترین بخش فولادسازی است و ۶۷ درصد فولاد دنیا به روش BOF تولید میشود.
در این مرحله:
- به آهن مذاب اکسیژن خلوص بالا با سرعت زیاد دمیده میشود.
- واکنشهای شدید اکسیداسیونی رخ میدهد.
- کربن، سیلیس، گوگرد و فسفر حذف میشوند.
- فلز از چدن پرکربن به فولاد کمکربن تبدیل میشود.
3. متالورژی ثانویه (Secondary Metallurgy)
در این مرحله کنترل دقیقتر ترکیب و کیفیت فولاد انجام میشود. اکسیژن برای:
- تنظیم نهایی مقدار کربن
- تولید سرباره تصفیه
- اکسیداسیون کنترلشده ناخالصیها
بهکار میرود.
4. ریختهگری مداوم (Continuous Casting – CC)
در این مرحله اکسیژن برای:
- برش شمشهای گداخته
- تمیزکاری نازلها
- جلوگیری از انجماد ناخواسته لبهها
به کار میرود.
📌 بیشتر بخوانید: تفاوت اکسیژن مایع و اکسیژن گازی چیست؟ بررسی علمی، فنی و کاربردی برای صنایع و مراکز پزشکی
کاربرد اکسیژن در جوشکاری، برشکاری و عملیات حرارتی فولاد
اکسیژن تنها در کورهها استفاده نمیشود؛ بلکه در عملیاتهای بعد از تولید فولاد نیز کاربردهای گسترده دارد:
برش اکسیسوخت (Oxy-Fuel Cutting)
ترکیب اکسیژن خلوص بالا با سوختهایی مثل استیلن، پروپان و پروپیلن باعث ایجاد شعلهای میشود که:
- توان ذوب موضعی فلزات دارد.
- سرعت برش بسیار بالاست.
- کیفیت برش تمیز و دقیق است.
جوشکاری اکسیاستیلن
یکی از قدیمیترین روشهای جوشکاری که هنوز برای لولهکشی صنعتی و تعمیرات کاربرد دارد.
لحیمکاری و لحیمجوش
برای ایجاد شعلههای بسیار گرم در اتصال ورقها و قطعات کوچک.
آنيلينگ، تمپرینگ و پیشگرمایش فلزات
اکسیژن در عملیات گرمایی برای بالا بردن راندمان احتراق استفاده میشود.
📌 بیشتر بخوانید: استفاده از آرگون در جوشکاری؛ ویژگیها، کاربردها و ترکیب آرگون با چهار گاز تخصصی
اهمیت خلوص اکسیژن در فولادسازی و برشکاری
هرچه خلوص اکسیژن بالاتر باشد:
- دمای شعله بالاتر
- سرعت برش بیشتر
- کیفیت فولاد بهتر
- مصرف سوخت کمتر
خواهد بود.
استاندارد صنعتی اکسیژن:
حداقل خلوص مورد نیاز: 99.5٪
اگر خلوص به 98.5٪ برسد:
- سرعت برش تا 25٪ کاهش مییابد.
- مصرف اکسیژن تا 30٪ افزایش پیدا میکند.
- کیفیت واکنشها افت میکند.
به همین دلیل خرید اکسیژن صنعتی از تولیدکننده معتبر اهمیت حیاتی دارد.
📌 بیشتر بخوانید: گازهای جوشکاری؛ از انتخاب تا کاربرد در فرآیندهای MIG، TIG و برش حرارتی
اکسیژن چگونه تولید میشود؟
اکسیژن با دو روش اصلی تولید میشود:
1. روش کرایوژنیک (اصلیترین روش)
- هوا فشرده میشود.
- تا دمای حدود °C -190 سرد میشود.
- به مایع تبدیل شده
- در برج تقطیر اجزا جدا میشوند.
- اکسیژن مایع (LOX) ذخیره و سپس تبخیر میشود.
دمای اکسیژن مایع: °C -183
این روش بهترین کیفیت را برای صنعت فولاد فراهم میکند.
2. روش PSA (جذب سطحی)
برای تولید اکسیژن با خلوص پایینتر و کاربردهای کوچکتر.
📌 بیشتر بخوانید: چگونه گاز اکسیژن تولید میشود؟
چرا فولادسازان از اکسیژن مایع استفاده میکنند؟
- امکان حملونقل با حجم زیاد
- نگهداری طولانی
- خلوص بالا
- تولید سریع و بدون نوسان
جمعبندی پارسیاگاز
اکسیژن ستون اصلی صنعت فولادسازی است. از مرحله ذوب و پالایش تا مرحله نهایی تولید، اکسیژن نقش تعیینکننده در:
- کیفیت فولاد
- سرعت تولید
- کاهش هزینه انرژی
- راندمان کورهها
دارد.
اگر کارخانه شما نیاز به اکسیژن صنعتی با خلوص 99.5٪ و بالاتر دارد، پارسیاگاز تأمینکننده مستقیم و معتبر اکسیژن مایع و گازی برای صنایع فولاد، ذوب، ریختهگری و برشکاری است.
