کورد وایر (Cored Wire) در فولادسازی 

چکیده
کورد وایر (Cored Wire) یکی از فناوری‌های کلیدی در متالورژی ثانویه فولادسازی است که به‌منظور تزریق دقیق، کنترل‌شده و با راندمان بالای عناصر فعال به مذاب فولاد توسعه یافته است. این فناوری نقش مهمی در گوگردزدایی، اکسیژن‌زدایی نهایی، اصلاح آخال‌ها و آلیاژسازی دقیق ایفا می‌کند. در این مقاله، ساختار، مکانیزم عملکرد، انواع کورد وایر، کاربردهای صنعتی، مزایا و محدودیت‌ها، پارامترهای مؤثر بر راندمان، محاسبات مصرف و ملاحظات عملیاتی بررسی شده و مطالب با اتکا به منابع معتبر بین‌المللی ارائه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها: Cored Wire، Secondary Steelmaking، Inclusion Modification، Desulfurization، Ladle Metallurgy

1- مقدمه
با پیشرفت فناوری فولادسازی و افزایش تقاضا برای فولادهای کیفی، آلیاژی و تمیز  (Clean Steel)، کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و آخال‌ها به یکی از چالش‌های اصلی تبدیل شده است. روش‌های سنتی افزودن فروآلیاژ به‌صورت فله‌ای، به‌دلیل اکسیداسیون شدید، راندمان جذب پایین و ناپایداری آنالیز، محدودیت‌های جدی دارند. بر اساس گزارش‌های ASM و  World Steel Association، توسعه فناوری‌هایی مانند کورد وایر، پاسخ مستقیم به این نیاز صنعتی است.

2- تعریف و ساختار کورد وایر
کورد وایر یک سیم فولادی کم‌کربن است که ماده‌ای فعال به‌صورت پودر یا گرانول درون آن محصور شده است و به‌وسیله تجهیزات تزریق، به عمق مذاب فولاد وارد می‌شود.

2-1-اجزای اصلی
•    غلاف فولادی (Steel Sheath): از جنس فولاد کم‌کربن، با وظیفه محافظت از ماده فعال در برابر اکسیداسیون زودهنگام.
•    ماده پرکننده (Filler): شامل ترکیباتی نظیر CaSi، CaFe، FeSi، FeS، کربن، منیزیم یا ترکیبات چندجزئی.

2-2- مشخصات فنی متداول
•    قطر اسمی: 9، 10، 13 میلی‌متر
•    یکنواختی پرشدگی: عامل کلیدی در راندمان تزریق
•    استحکام کششی: متناسب با سرعت و عمق تزریق

 

3- مکانیزم عملکرد کورد وایر
1.    سیم کورد وایر با سرعت کنترل‌شده به داخل فولاد تزریق می‌شود.
2.    غلاف فولادی در عمق مذاب ذوب شده و ماده فعال آزاد می‌گردد.
3.    آزادسازی در عمق، موجب کاهش تماس با اکسیژن و افزایش راندمان واکنش می‌شود.
4.    واکنش‌های شیمیایی در فاز مذاب یا در فصل مشترک مذاب–سرباره انجام می‌پذیرد.

 

4- انواع کورد وایر و کاربردهای آن

4-1-کورد وایر کلسیمی (CaSi، CaFe)
•    کاربرد: گوگردزدایی و اصلاح آخال‌ها
•    اثر متالورژیکی: تبدیل آخال‌های Al2O3 تیز و کشیده به آخال‌های کروی کلسیمی و بهبود چقرمگی فولاد

4-2-کورد وایر سیلیسیمی (FeSi)
•    کاربرد: اکسیژن‌زدایی نهایی و تنظیم دقیق سیلیسیم

4-3-کورد وایر گوگردی (FeS)
•    کاربرد: فولادهای ماشین‌کاری‌شونده  (Free-Cutting Steels)

4-4- کورد وایر کربنی
•    کاربرد: تنظیم دقیق کربن با حداقل افزایش ناخالصی

5- مزایای استفاده از کورد وایر
طبق گزارش های بیان شده در مقالات معتبر علمی مزایای استفاده از کورد وایر
•    راندمان جذب عناصر فعال تا 80–95٪
•    کاهش مصرف فروآلیاژ و هزینه‌های پنهان
•    کنترل دقیق آنالیز شیمیایی
•    بهبود خواص مکانیکی و قابلیت ریخته‌گری
•    کاهش گرفتگی نازل و عیوب انجمادی
می باشد

6- محدودیت‌ها و معایب
•    هزینه اولیه بالاتر نسبت به افزودن فله‌ای
•    نیاز به تجهیزات تزریق و نیروی انسانی آموزش‌دیده
•    توجیه اقتصادی کمتر در فولادهای ساختمانی ساده

7- پارامترهای مؤثر بر راندمان تزریق
•    عمق تزریق کورد وایر
•    سرعت تزریق
•    دمای مذاب فولاد
•    ترکیب و بازیسیته سرباره
•    کیفیت غلاف و یکنواختی پرکننده

8-  مقایسه کورد وایر با افزودن فله‌ای

9-مثال محاسباتی صنعتی
فرض: کاهش گوگرد 0.01٪ در 100 تن فولاد.
•    مقدار گوگرد قابل حذف: 10 کیلوگرم
•    راندمان کلسیم: حدود 60–70٪
•    مصرف کورد وایر CaSi: حدود 25 تا 35 کیلوگرم (بسته به عیار)

10- کنترل کیفیت و نکات عملیاتی
•    آنالیز شیمیایی یکنواخت پرکننده
•    کنترل رطوبت سیم‌ها
•    نگهداری در انبار خشک
•    ثبت پارامترهای تزریق برای تکرارپذیری فرآیند

11- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
کورد وایر یکی از ابزارهای کلیدی فولادسازی مدرن است که امکان تولید فولاد تمیز، با آنالیز پایدار و خواص مکانیکی مطلوب را فراهم می‌کند. اگرچه هزینه اولیه آن بالاتر است، اما بر اساس منابع معتبر بین‌المللی، در فولادهای کیفی و آلیاژی، استفاده از کورد وایر از نظر فنی و اقتصادی کاملاً توجیه‌پذیر است.

12- منابع (References)
1.    ASM Handbook, Volume 15: Casting, ASM International.
2.    Turkdogan, E.T., Fundamentals of Steelmaking, The Institute of Materials.
3.    The Making, Shaping and Treating of Steel, AISE.
4.    Ironmaking & Steelmaking Journal, Various Issues.
5.    World Steel Association – Secondary Metallurgy Reports.
6.    Voestalpine AG – Cored Wire Technical Documentation.
7.    SMS Group – Ladle Metallurgy Technical Papers.