گروه دانش بنیان پاترون، که تولیدکننده جرم های نسوز، ملات نسوز، جرم های نانو باند و قطعات ریختنی نسوز است، به منظور رفع خلاء برخورداری از مرجعی در صنعت فولاد در حوزه نسوز، اقدام به ترجمه کتابی با عنوان انتخاب مواد نسوز برای فولادسازی نمود.

خوشبختانه این کتاب مورد استقبال گسترده فولادسازان کشور قرار گرفته و آکادمی فولاد انجمن تولیدکنندگان فولاد ایران نیز اقدام به برگزاری دوره های آموزشی بر مبنای این کتاب و تدریس آقای دکتر نوری نمود.

 

در مقدمه این کتاب آمده است:

 

چرا از نسوز استفاده می‌شود؟ نسوزها چگونه انتخاب می‌شوند؟ فرآیند انتخاب نسوز را باید از کجا شروع نمود؟ این کتاب با این سؤالات آغاز شد به این دلیل که ما یک مهندس نسوز تازه‌کار داشتیم که من باید راه‌حلی برای آموزش او پیدا می‌کردم. از کجا باید شروع می‌کردم؟ من چندین کتاب داشتم که در مورد نسوزها نوشته شده بود، اما هیچ کدامشان شامل فرایندهای گام به گام و همه‌ی فاکتورها نبودند. بهترین کتابی که به یاد دارم مربوط به سال‌های جوانی من بود. این کتاب به نام “نسوزهای کارخانه فولاد[۱]” ۱۵ سال پیش از آنکه من کارم را در زمینه‌ی نسوز آغاز کنم، منتشر شده بود.

بنابراین تصمیم گرفتم که یک رویکرد اصولی داشته باشم و در ۲ تا ۴ سال اول در حین آموزش آن مهندس جوان مباحثه‌هایمان را ثبت کنم. این اساس کتابی است که در حال خواندن آن هستید.

پاسخ به سه سؤال اول، در یک کلمه بسیار پیچیده است. این پاسخ‌ها همواره بین مزایای رقابتی تولید، خرید و تأمین‌کنندگان تعادل برقرار می‌کنند. مهندس و انتخاب کننده مواد نسوز در جایگاهی است که باید تصمیم بگیرد که ماده مناسب برای هر کاربرد کدام است.

هدف این کتاب این نیست که برای هر سازه و فرایند یا بخشی از یک تجهیز، نسوزی را معرفی کند، در عوض هدف ارایه‌ی یک فرایند قدم به قدم است که نحوه انتخاب نسوز را آموزش می‌دهد.

این کتاب یک راهنما با اطلاعات کافی است که مبانی لازم برای انتخاب مواد نسوز را ارایه می‌دهد، اما دستیابی به یک عمق خوب درواقع نیازمند طراحی ماده از دیدگاه یک تولیدکننده‌ی نسوز است. در ۵ فصل اول کتاب توضیحاتی در مورد فرایندها ارائه خواهد شد و در ۵ فصل بعدی در مورد برخی از اصول کلیدی برای نسوزهای مصرفی در کارخانه‌های فولاد بحث می‌شود.

باید توجه داشت که مثال‌های بکار رفته در این کتاب فقط در مورد فولادسازی است، چراکه فرایندهای مرتبط با فولادسازی تا ۸۰% هزینه‌های صورت گرفته در کارخانه‌های فولاد را تشکیل می‌دهند (حدود ۵۰ درصد بازار جهانی نسوز). بااین‌حال فرایند توصیف شده در این کتاب را می‌توان برای کاربرد نسوز در هر صنعتی استفاده نمود.

پشتوانه‌ی این کتاب ۲۵ سال سعی و خطا، موفقیت و شکست، شیرینی و بله گاهی هم تلخی همراه با اشک بوده است که به تدوین یک روش درست و آزمایش شده برای کسب موفقیت منجر شده است. معیار موفقیت در انتخاب مواد نسوز مصرفی در تجهیزات فولادی دستیابی به بهترین تعادل بین همه‌ی زوایای نیازها بدون فدا کردن ایمنی و محیط زیست و درعین‌حال دستیابی به حداکثر عملکرد و حداقل هزینه به ازای هر تن تولید فولاد است، اگرچه البته این هدف کامل نبوده و همواره در حال تغییر است.

به‌صورت خلاصه، سه قاعده‌ی کلی وجود دارد که در طراحی و انتخاب نسوزها کاربردی هستند:

1. هرگز نمی‌توان کاملترین راه‌حل را انتخاب و طراحی نمود اما می‌توان به حالت بهینه دست یافت.
2. در صورت دستیابی به یک راه‌حل بهینه و سپس تغییر پارامترهای فرایند فولادسازی، باید طراحی دوباره از ابتدا صورت گیرد.
3. این فرایند همیشه هیجان انگیز است.

برای انتخاب‌کنندگان مواد نسوز در این محیط تخصصی، منحصربه‌فرد و چالش برانگیز بهترینها را آرزو دارم.

تام ورت

 

بخش هایی از این کتاب را در زیر میخوانید:

 

۱-۱-هدف از کاربرد نسوز

به‌طورکلی می‌توان گفت آستر نسوز، یک لایه‌ی محافظ برای تجهیزات فرآیند است و به فرآیند (هر فرآیندی اعم از فولادسازی، پتروشیمی، کوره آهک و غیره) این امکان را می‌دهد تا به پیش رفته و محصول موردنظر برای یک صنعت مشخص را تولید کند. بنابراین اهداف مورد انتظار از هر آستر نسوزی از نقطه‌ نظر تولیدی به شرح زیر است:

• عدم تأثیر مخرب بر روی فرآیند
• انطباق با عمر موردنظر تجهیزات
• انطباق با نرخ فرسایش موردنظر

عدم تأثیر مخرب بر روی فرآیند

• دیرگدازها به‌عنوان “پاشنه‌ی آشیل[۱]” فولادسازی و حتی گاهی “شر لازم[۲]” برای این صنعت نامیده شده‌اند، چرا که اگر خطایی صورت گیرد، اثرات آن‌ها بر فرآیند فولادسازی بسیار مخرب خواهد بود.
• اگر فرآیند فولادسازی بدون هیچ مشکلی پیش برود و طراحی نسوز نیز کاملاً با آن سازگار باشد، در این صورت احتمالاً هرگز مشکلی از ناحیه نسوز ایجاد نخواهد شد. (اگرچه موضوع هزینه همچنان یک معضل باقی می‌ماند).
• عدم تأثیر منفی بر روی فرایند وقتی موانعی در تولید وجود داشته باشد بسیار سخت‌تر است، چراکه این حالت به معنای عدم دستیابی به شرایط ایده‌آل است. بنابراین برای کاهش این اثرات می‌توان عمرهایی را به‌عنوان هدف در نظر گرفت.
• یک هدف اصلی، انطباق عمر نسوزها با چرخه‌های تعمیرات اساسی در فرآیندهای چالش‌برانگیز[۳] است. در هر جریانِ فرآیندی الگوهای منظمی برای تعمیرات ضروری تجهیزات وجود دارد. این الگوها باید شناسایی شده و بکار گرفته شوند.
• مثال اول: در فرایند فولادسازی با کنورتور (BOF) عمرهای سیستم تصفیه گاز[۴] و قطعات ریخته‌گری پیوسته توقفاتی را هر هشت هفته یک‌بار و توقفات اساسی را هر شش ماه یک‌بار موجب می‌شوند. بنابراین عمر نسوز قسمت کف کنورتور برای هشت هفته تنظیم می‌گردد و برای کاهش اثرات منفی بر تولید فولاد، تعویض نسوز آستر کوره نیز هر شش ماه یک‌بار صورت می‌گیرد.
• مثال دوم: در فرایند فولادسازی با کوره قوس الکتریکی (EAF)، عمر قالب در قسمت ریخته‌گری پیوسته به‌عنوان خروجی اصلی محصول مطرح است. مثلاً ۱۰۰۰ ذوب. بنابراین عمر قسمت کف کوره‌ی قوس الکتریکی برای رسیدن به ۱۰۰۰ ذوب هدف‌گذاری می‌گردد. در مواردی ممکن است عمر قالب‌ها تا ۱۲۰۰ ذوب نیز برسد که در اینصورت عمر نسوز کوره نیز باید متناسب با آن افزایش یابد. در غیر اینصورت با اینکه نیاز به تولید بیشتر است، ظرفیت تولید افت خواهد کرد.
• کاهش نرخ تعمیرات در فرایندهای چالش‌برانگیز:
• زمان تولید تلف شده در BOF یا خط ریخته‌گری، زمانی بحرانی است و برای همیشه از دست رفته است. در یک فرایند چالشی، ضررهای تحمیل شده به تولید معمولاً ۵ تا ۱۰ برابر کل هزینه‌های نسوز است.
• بنابراین طراحی لایه‌ی کاری نسوزِ مناسب برای این شرایط سخت باید با جزئیات بیشتری مشخص شود تا تعمیرات به حداقل رسیده و ظرفیت تولید افزایش یابد.
• در فرایندهای عادی، می‌توان از آستر نسوزی با کیفیت پایین‌تر و یا تعمیرات بیشتر استفاده نمود. (برای مثال یک کارخانه فولادسازی با چند کنورتور می‌تواند آستر نسوز ارزانتری را انتخاب کند و وقتی نسوز یک کوره فرسایش یافت از یک کوره جدید استفاده کند.)
• نسوزهای مورد استفاده در فرایندهای کاری معمولی نیز به گونه‌ای طراحی می‌گردند که مجموع هزینه‌های مالکیت[۵] (TCO) به حداقل برسد، با این‌حال در این مورد انعطاف‌پذیری بیشتری وجود دارد.
• قابلیت پیش‌بینی کردن در طراحی در همه‌ی موارد مطلوب است:
• هنگامی‌که عمر نسوز به‌شدت متغیر باشد (انحراف استاندارد بالا)، برنامه‌ریزی برای توقف تولید، تعمیرات و… بسیار سخت می‌شود که این امر هزینه‌های بیشتری را موجب می‌گردد.
• بدون قابلیت پیش‌بینی، کف BOF بین ۴۰۰ تا ۱۰۰۰ ذوب عمر می‌کند. این امر برنامه‌ریزی توقفات برای کنورتور و کوره بلند را مشکل ساخته و بنابراین تحمیل هزینه‌های بیشتر تعمیرات، مشارکت کمتر نیروی کار در امور، افزایش بخش‌های پیمانکاری، پرداخت حق بیمه‌ی بیشتر به کارکنان و غیره را به همراه دارد. با عمر ۱۰۰±۱۳۰۰ ذوب قابلیت پیش‌بینی بسیار زیاد است و سبب کاهش هزینه‌های تعمیرات می‌گردد.
• عمر پاتیل فولاد – توقفات زودهنگام باعث می‌شود تا پاتیل‌های کمتری در حال کار باشند و در برخی موارد فرایند فولادسازی به علت آماده نبودن پاتیل کند می‌شود، تاخیرهایی که ناخواسته هستند. این امر می‌تواند سبب قرار گرفتن پاتیل‌های بیشتری در فرآیند تولید گردد که به نظر خوب است ولی در عمل به دلیل سیکل‌های حرارتی بیشتر، اکسیداسیون بیشتر و قابلیت پیش‌بینی کمتر منجر به نرخ فرسایش بیشتری می‌گردد. طراحی بهینه ‌تنها راه‌حل است.

 

باید توجه داشت که نرخ‌های فرسایش هدف، بر اساس فرآیند تعمیرات مشخص می‌گردند:

برای مثال در مورد یک آجر ناحیه ترونیون در کنورتور:

هر ذوبmm/ 38/0 = 1200/(300-765) =نرخ فرسایش

*نرخ فرسایش هدف بوسیله نسوز تعیین نمی‌شود، بلکه توسط مالک فرایند مشخص می‌گردد.*

در تعیین نرخ فرسایش هدف، بازه خطر و ریسک نیز در نظر گرفته می‌شود. ضخامت هدف را می‌توان بر مبنای دوری از خطرِ صدمه و/یا تحمیل بار حرارتی بر پوسته‌ی فولادی تجهیزات تعیین نمود.

در پایان این بخش، مجدداً تاکید می‌شود که آستر نسوز، لایه‌ی محافظی برای تجهیزات فرآیند است و به فرآیند (هر فرآیندی اعم از فولادسازی، پتروشیمی، کوره آهک و غیره) این امکان را می‌دهد تا به پیش رفته و محصول موردنظر برای یک صنعت مشخص را تولید کند. بنابراین اهداف مورد انتظار از هر آستر نسوزی از نقطه‌نظر تولیدی به شرح زیر است:

• عدم تأثیر مخرب بر روی فرآیند
• انطباق با عمر موردنظر تجهیزات
• انطباق با نرخ فرسایش مورد نظر

 

۱-۲-مجموع هزینه‌های مالکیت (TCO)

مجموع هزینه‌های مالکیت (TCO) نوعی روش‌شناسی تحلیلی است که تمام هزینه‌های مرتبط با نسوزِ مورد استفاده از ابتدای فرآیند خرید تا فرآیند دفع نسوزهای باطله را در بر گرفته و حتی اثر نسوز بر خود فرایند را نیز شامل می‌شود.

در اینجا شش بخش اصلی وجود دارد:

• خرید نسوز اصلی
• هزینه‌های لجستیکی
• هزینه‌های نصب و تخریب
• هزینه‌های تعمیرات دیرگداز
• هزینه‌های مربوط به انرژی
• تأثیر بر فرایند

 

خرید مواد نسوز:

اولین و واضح‌ترین هزینه و یکی از مهم‌ترین مسائلی که باید به آن توجه شود هزینه‌ی خرید خود مواد نسوز است. گاهی اوقات قیمت‌های نسوز می‌توانند شوکه‌کننده باشند و مثلاً در مورد خرید نسوز برای آستر یک کنورتور قیمت‌ها می‌توانند در همان خرید اول به یک میلیون دلار هم برسند. بنابراین لازم است تا کسانی که مسئولیت خرید را دارند به این مسئله واقف بوده و فرایند خرید را به‌عنوان فرصتی مغتنم برای کاهش هزینه‌ها موردتوجه قرار دهند.

هزینه‌ی خرید با فرمول زیر محاسبه می‌گردد:

قیمت نسوز (دلار بر هر کیلوگرم) × مقدار مواد نسوز موردنیاز(kg)= قیمت کلی نسوز

وزن مواد موردنیاز تابعی از طراحی محل مصرف (کوره، پاتیل و..) است و تنها راه ممکن برای تغییر آن این است که ضخامت نسوز در بعضی از قسمت‌هایی که فرسایش کمتری دارند نازک‌تر در نظرگرفته شود، بدون اینکه خطری برای نواحی دیگر ایجاد گردد.

 

متغیر دیگر، قیمت مواد اولیه است که بوسیله‌ی نوع مواد انتخاب شده تحت تأثیر قرار می‌گیرد. (برای مثال دانه‌های ذوبی، خلوص مواد، تامین‌کننده و غیره). باید توجه داشت که مواد نسوز باید در درجه اول به‌گونه‌ای انتخاب شوند که با شرایط دمایی، مکانیکی و شیمیایی محل مصرف سازگاری داشته باشند (این موضوع در فصل بعد بحث خواهد شد) و برای کاهش هزینه، مساله‌ی قیمت کمتر به ازای هر کیلوگرم، نباید به‌تنهایی مدنظر قرار گیرد! این مسئله همیشه یک نقطه فشار کلیدی برای افرادی است که تصور آن‌ها از خرید نسوز، خرید یک کالاست نه یک ماده‌ی مهندسی.

همیشه باید بین کارکرد و قیمت توازن برقرار شود. وقتی خلوص ماده افزایش می‌یابد، قیمت آن به ازای هر کیلوگرم با شیب بسیار تندی بالا می‌رود. این حالت برای بیشتر مواد نسوز صدق می‌کند مانند MgO، گرافیت و غیره.

 

البته آخرین قسمت این پازل هزینه بر تن[۶] است که برای نسوزها به‌صورت زیر تعریف می‌شود:

 = هزینه بر تن

تناژ میانگین هر ذوب × تعداد ذوب گرفته شده=تناژ فولاد تولید شده

 

بنابراین برای کاهش هزینه بر تن تنها سه گزینه وجود دارد:

• کاهش هزینه‌های نسوز (همان‌طور که در بخش قبلی توضیح داده شد).
• افزایش تعداد زنجیرهی عملیات (کمپین) و یا تعداد ذوب در هر واحد تولیدی (عمر بیشتر) با توقفات کمتر.
• افزایش میانگین تناژ فولاد تولید شده در هر ذوب (این حالت معمولاً توسط ظرفیت کوره و پاتیل یا قدرت جرثقیل‌ها محدود می‌شود).

در حین طراحی هر سه گزینه مطرح بوده و بصورت پیوسته مورد استفاده قرار گرفته‌اند:

مثال اول :

طراحی مجدد مواد نسوز در کنورتور در نواحی دارای فرسایش کمتر یا در خط سرباره پاتیل (MgO با خلوص پایین‌تر، گرافیت با خلوص کمتر و غیره) موجب می‌شود با حفظ تعداد ذوب و تناژ تولید، هزینه‌ها کاهش یابند.

مثال دوم:

طراحی مجدد نسوز کف یک کوره‌ی قوس باعث می‌شود تا با یک تغییر در مدل آجرچینی با همان سایز آجر و با همان هزینه‌ها، تعداد ذوب از ۵۰۰ به ۱۲۰۰ افزایش یابد و بدین ترتیب هزینه بر تن کاهش می‌یابد.

مثال سوم:

طراحی مجدد یک پاتیل برای افزایش ظرفیت آن با نازکتر کردن لایه‌ی ایمنی و افزایش ضخامت پوسته‌ی پاتیل، بدون تغییر تعداد ذوب پاتیل و هزینه نسوز سبب کاهش هزینه بر تن می‌گردد.

امکان استفاده از تمامی گزینه‌های فوق وجود دارد، اگرچه برخی از آن‌ها بسته به طراحی خود کارخانه فولاد ممکن است با محدودیت‌های بیشتری مواجه باشند.

 

هزینه‌های لجستیکی

هزینه‌های لجستیکی مواردی هستند که به حمل ‌و نقل، انبارداری و مدیریت مربوط می‌شوند.

• هزینه‌های حمل ‌و نقل – این هزینه‌ها شامل انتقال محصولات نسوز از محل تولید مثل ژاپن، اروپا، چین یا کانادا و حمل آن به محل مصرف است. در حالت عادی معمولاً اینگونه تصور می‌شود که اگر شرکت تولیدکننده‌ی نسوز به کارخانه فولادسازی نزدیک باشد باعث کاهش هزینه‌ها خواهد شد ولی این امر همیشه درست نیست. برای مثال نمونه‌ای وجود داشت که در آن هزینه حمل بار آجر نسوزی که به‌وسیله کامیون از جنوب آمریکا به کانادا منتقل شده بود گران‌تر از محموله‌ای شد که از اروپا با کشتی به کانادا حمل گردید! هنگامی ‌که از یک شرکت نسوز درخواست پیشنهاد قیمت می‌شود، بهتر است بجای قیمت تحویل درب کارخانه نسوز یا بندر مبدأ (EXW یا FOB) قیمت تحویل درب انبار کارخانه (CFR، کارخانه فولادسازی) درخواست شود.
• هزینه‌های مدیریتی- این‌ها مواردی هستند که به کاغذبازی، مدیریت و غیره مربوط می‌شوند. اگر شما با یک تامین‌کننده کوچک با سیستم ساده معامله می‌کنید، این سیستم کاغذبازی بیشتری دارد و درنتیجه هزینه‌های بیشتری بابت سفارش پرداخت خواهید کرد. مثال خوب دیگر حالتی است که مواد نسوز به‌صورت پرداخت دلاری به ازای هر تن ($/t) یا محموله‌ای خریداری شوند، در این صورت تامین‌کننده نسوز مسئول بوده و شرکت فولادی لازم نیست حساب آن را داشته باشد، که این امر باعث می‌شود تا نیروی لجستیک کمتری لازم باشد و در هزینه‌ها صرفه‌جویی گردد.
• هزینه‌های انبارداری- با داشتن انبار بزرگی از موجودی نسوز در هر جای ممکن، این هزینه‌ها، هزینه‌های مالی مربوط به انبارداری هستند. بسیاری از تامین‌کنندگان نسوز، مواد خود را در انبارهای محلی ذخیره می‌کنند و باید هزینه‌هایی را بابت این موضوع بپردازند که به قیمت محصول اضافه می‌گردد. به نظر ایده‌آل‌ترین حالت آن است که مواد وقتی به کارخانه فولاد رسید در همان سالن تولید انبار گردد که این خود منجر به ایجاد هزینه خواهد شد. همچنین اگر مقدار محصولات نسوز انبار شده در سایت تولید زیاد گردد، به دلیل نبود جای کافی و نگهداری نامناسب می‌تواند سبب ایجاد مشکلات ایمنی گردد. حالت ایده‌آل این است که تولید‌کننده، مواد نسوز را پس از تولید حمل کرده و به‌محض رسیدن محصول به کارخانه‌ی فولادسازی بلافاصله مصرف گردد. یعنی محصول در جایی انبار نشود. با حذف هزینه‌های انبارداری این امر سبب کاهش هزینه‌ها می‌گردد، ولی از طرف دیگر این خطر وجود دارد که اگر موجودی نسوز صفر شود و به دلیل مشکلات تولید یا حمل‌ونقل تأمین نسوز به موقع صورت نگیرد، با کمبود آن یک مشکل جدی روی خواهد داد. برای مثال یک محموله_‌ی آجر کنورتور که از چین به آمریکا حمل شده بود، با اعتصاب کارکنان اسکله در بندر سیاتل متوقف گردید و نگرانی شدیدی را در کارخانه فولادسازی موجب شد، بطوریکه مجبور شدند تا رسیدن محموله‌ی آجر عمر نسوز کنورتور را با جرم پاشیدنی افزایش دهند.

هزینه‌های نصب و تخریب نسوز

هزینه‌های نصب و تخریب نسوز هزینه‌های نسوزکاری اولیه توسط گروه نصب‌کننده نسوز (چه داخلی باشند و چه پیمانکار) و نیز تخریب و دورریز نسوزهای باطله پس از مصرف به بیرون از سایت فولادسازی را شامل می‌شود.

• هزینه‌های نصب – این هزینه‌ها به نسوزچینی کوره مربوط می‌شوند که با فرمول پایه‌ی زیر قابل محاسبه است:

هزینه‌های نصب = تعداد افراد نصب کننده × نرخ حقوق به ازای هر ساعت کاری × ساعات کاری هر فرد

برای کاهش هزینه‌های این بخش تنها می‌توان راه‌هایی همچون انجام کار به روشی ساده‌تر، افزایش سرعت کار در جهت کاهش نیرو و یا استخدام کارگرانی با دستمزد پایین‌تر را مدنظر قرار داد. از نقطه‌نظر طراحی، یک کوره را می‌توان با انوع و اقسام آجر‌های مختلف و پنل‌ها طراحی نمود تا الگو‌های فرسایشی بهینه حاصل شده و یا سرعت آجرچینی افزایش یابد. به بعضی از قسمت‌های کوره باید توجه خاصی داشت، چراکه آستری از چند پنل با طراحی نامناسب می‌تواند منجر به افزایش زمان آجرچینی گردد. تعداد پنل‌های مورد استفاده بستگی دارد به اینکه آیا شرایط کاری کوره سخت است یا خیر.

مثال دیگری برای هزینه‌های نصب، کف پاتیل است که با استفاده از دو قطعه پیش‌ساخته (در مقایسه با تعداد زیادی آجر) می‌توان زمان نصب را کاهش داده و ایمنی کارگران را افزایش داد (توازن ایمنی، هزینه و سرعت).

• هزینه‌های تخریب – این‌ها هزینه‌هایی هستند که به تخریب نسوزهای استفاده شده مربوط می‌شوند. فرمول پایه‌ برای محاسبه‌ی این هزینه‌ها به شرح زیر است:

هزینه‌های تخریب = زمان موردنیاز برای تخریب برحسب ساعت × نرخ هزینه تخریب برای هر ساعت + تناژ نسوزهای باطله × نرخ دفع هر تن نسوز باطله

تنها راه ممکن برای کاهش هزینه‌ی تخریب انجام ساده‌تر و سریع‌تر کارهای مربوطه است تا زمان کمتری صرف شود. هزینه‌ی این بخش در مقایسه با کلّیت هزینه‌ها کم است و بنابراین خیلی به آن توجه نمی‌شود.

همچنین هزینه‌ی دفع نسوزهای باطله را نیز باید به این بخش اضافه نمود. بسیاری از نسوزهای باطله قابل بازیافت هستند و می‌توان آن‌ها را به فروش گذاشت (مثلاً آجر‌های باطله منیزیا -گرافیتی به‌عنوان یک محصول بازیافتی فروخته می‌شوند) و یا در محلی دپو نمود (اگر تقاضایی برای مواد بازیافتی وجود نداشته باشد، آن‌ها با صرف هزینه‌ای به ازای هر تن به محلی حمل شده و در آنجا دپو می‌شوند). با این‌حال هزینه‌ی دپو کردن می‌تواند قابل‌توجه باشد. یک مثال در این مورد آجر منیزیا – کرومیتی است که اکسید کروم موجود در آن در حین فولادسازی تغییر ظرفیت داده و به خطری برای محیط زیست تبدیل می‌شود و اگر در محلی معمولی دپو شود، می‌تواند به داخل آب‌های آزاد راه یابد. این ماده باید به‌عنوان یک باطله‌ی خطرناک دفع شود که این امر بسیار هزینه‌بر است. بنابراین این ماده را می‌توان از سیستم طراحی نسوز خارج نمود تا علاوه بر حذف هزینه‌های دفع آن، فواید زیست‌محیطی مثبتی نیز حاصل گردد.

 

هزینه‌های تعمیرات نسوز

شرایط عملیات فولادسازی می‌تواند بسیار متغیر بوده و فرسایش نسوز نیز از این پارامترهای فرآیندی تبعیت می‌کند. زمانی از مواد دیرگداز برای پچینگ و تعمیرات استفاده می‌شود که نرخ فرسایش نسوز بیشتر از مقدار مورد انتظار باشد. پچینگ[۸] یا تعمیر موضعی کمک می‌کند تا لایه‌ی کاری نسوز به عمر هدف موردنظر دست یابد.

این بخش مواد پاشیدنی[۹] و تعمیر موضعی را شامل می‌شود.

• هزینه‌ی نصب مواد

الف) تجهیزات:

• یک شرکت می‌تواند تجهیزات پاشش (گانینگ) و شاتکریت مختص خود را داشته باشد، با این‌حال اگر تجربه کافی برای استفاده از این تجهیزات در داخل مجموعه وجود نداشته باشد، می‌توان از خرید آن‌ها اجتناب نمود، زیرا کار تعمیرات بسیار گران و پیچیده است.
• گزینه دوم آن است که شرکت فولادسازی ماشین‌آلات مذکور را همراه با قرارداد خدمات کامل سرویس آن‌ها و تضمین دسترسی به آن‌ها به‌صورت کرایه یا استیجاری از تامین‌کنندگان مرتبط تهیه نماید.

ب) کارکنان

سه گزینه برای انتخاب کسانی که توانایی انجام گانینگ، شاتکریت و یا تعمیرات موضعی (پچینگ) را دارند وجود دارد:

• کارکنان داخلی – مزیت این حالت وجود گروهی از کارکنان است که دارای مهارت کافی برای نصب خواهند بود، اما عیب آن این است که نیروهای مذکور مازاد بوده و مسئولیتی در قبال فرایند فولادسازی ندارند.
• اپراتورها – عیب این مورد، نیاز به کسب مهارت توسط اپراتورهاست اما حُسن آن جلوگیری از توقف تولید است. اپراتورها معمولاً در قبال کوره مسئول هستند. این امر درواقع انگیزه‌ای است تا آن‌ها شرایط فرایند تولید را در حالت پایدار حفظ کنند تا بار کاری خودشان کمتر شود، در غیر این صورت می‌توانستند وقتی کوره توسط کارکنان داخلی یا پیمانکار گانینگ می‌شود، استراحت داشته باشند. در این حالت همچنین در هزینه‌ها نیز صرفه‌جویی می‌شود، چراکه در هر حال به اپراتورها حقوق پرداخت می‌شود و آن‌ها برای کار در آنجا حضور دارند.
• پیمانکاران – بعضی از شرکت‌های فولادسازی برای انجام تمامی تعمیرات پیمانکاران را به کار می‌گیرند. در این مورد هزینه‌ها بیشتر از زمانی است که آن‌ها از نیروهای خودشان برای انجام کار استفاده می‌کنند. همچنین در اینجا نیز منطق ذکر شده در فوق قابل‌اعمال است: یعنی اپراتورها اگر خودشان کار تعمیر کوره را انجام دهند، در قبال آن احساس مسئولیت بیشتری خواهند داشت.
• هزینه‌ی مواد نسوز مصرفی برای تعمیرات

این هزینه‌ها با فرمولی مشابه با بخش خرید مواد نسوز اصلی محاسبه می‌گردند:

هزینه‌ی خرید به‌صورت زیر بیان می‌گردد:

هزینه‌های نسوز = وزن مواد موردنیاز (کیلوگرم) × قیمت مواد اولیه (دلار بر هر کیلوگرم)

وزن مواد :

• باید بین تعمیر نسوز کوره و کاهش زمان موردنیاز تا راه‌اندازی مجدد آن تعادل وجود داشته باشد.
• اپراتور‌ها بصورت چشمی محل موردنظر برای پاشش جرم تعمیرات نسوز را تعیین می‌کنند. معمولاً اپراتورها صرف نظر از اینکه مقدار واقعی جرم تعمیراتی مورد نیاز چقدر است، محل مذکور را با چند کیسه مواد نسوز گانینگ می‌کنند.
• امروزه لیزر بهترین ابزار اپراتور است. لیزر نازک‌ترین مناطق آستر را مشخص کرده و اپراتورها نواحی موردنظر را گانینگ می‌کنند.

قیمت مواد نسوز ($/kg)

• متغیر دیگر، قیمت مواد اولیه است که بوسیله‌ی نوع مواد انتخاب شده تحت تأثیر قرار می‌گیرد. (برای مثال دانه‌های ذوبی، خلوص مواد، تامین‌کننده و غیره). باید توجه داشت که مواد نسوز باید در درجه اول به‌گونه‌ای انتخاب شوند که با شرایط دمایی، مکانیکی و شیمیایی محل مصرف سازگاری داشته باشند (این موضوع در فصل بعد بحث خواهد شد) و برای کاهش هزینه مساله‌ی قیمت کمتر به ازای هر کیلوگرم، به‌تنهایی نباید مدنظر قرار گیرد! تامین‌کنندگان نسوز ممکن است سعی کنند جرم‌های پاشیدنی را تغییر دهند و هر بار پس از تغییر مواد برای افزایش حاشیه سود خود قیمت را افزایش دهند. این هزینه‌های اضافی باید با آزمایشات کنترل شده تأیید شوند تا در عمل مقدار هزینه به ازای هر تن فولاد کاهش یابد.
• تنها راه برای توجیه افزایش قیمت بررسی این موضوع است که آیا تغییر نسوز در راستای بهبود خواص حرارتی، مکانیکی و شیمیایی (TMC) صورت گرفته و یا اینکه عمر آن افزایش می‌یابد؟

 هزینه‌های انرژی مصرفی برای نسوز

 خشک‌کردن و حرارت‌دهی:

هر لایه نسوز جدید باید برای حذف رطوبت، ناخالصی‌ها و رزین‌ها و آمادگی برای رسیدن به دمای فرایند پیش‌گرم شود.

هزینه نهایی انرژی= کل ساعات گرمایش × مقدار مصرف انرژی بر هر ساعت × هزینه هر واحد انرژی

مثال اول : خشک‌کردن پاتیل کنورتور

هزینه‌ی کلی انرژی (دلار) = ۴۰ ساعت خشک‌کردن × btu/hr 1000مصرف انرژی × $/btu 2= 80000 دلار (۸۰۰۰۰ دلار عدد واقعی نیست). بااین‌حال این عدد در مقایسه با کلیت هزینه‌ها کوچک است.

مثال دوم : حرارتی‌دهی کنورتور

مثال سوم: راه اندازی کوره‌ی قوس الکتریکی

 

اثرات نسوز بر فرایند فولادسازی

با مراجعه به بخش ۱-۱ در قسمت هدف وجود نسوز، مثال‌هایی از زمان‌های توقف فرایند فولادسازی و اثرات همراه با آن مشاهده می‌شود.

باید توجه داشت که هزینه‌های ناشی از اثرات نسوز بر فرایند فولادسازی معمولاً نسبت به هزینه‌های واقعی نسوز کم جلوه می‌کنند.

 

 

جهت مطالعه این کتاب لطفا آن را از گروه پاترون تهیه فرمایید و جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد این کتاب اینجا را کلیک نمایید.

 

 

[۱] -Achilles heel

[۲] – necessary evil

[۳]– Bottleneck processes

[۴] – gas cleaning

[۵] – Total cost of ownership

[۶] -Cost/tonne

[۷] -Campaign

[۸] -Patching

[۹] -Gunning

 

 

[۱]. Chestrs, Steel Plant Refractories, 1974