مقدمه چالش‌های فولاد

محصول فولاد طویل را می‌توان به میله‌ی کیفیت تجاری(MBQ) و میله کیفیت مخصوص(SBQ) تقسیم کرد.

فولادهای MBQ در اندازه‌های مشخص با محدودیت‌های شیمیایی مناسب برای تامین مجموعه‌ای از خواص برای جایی که مصرف نهایی غیر بحرانی است تولید می‌شود.

MBQ از بیلت های بدون قید و شرط ساخته می‌شوند. این میله‌ها ممکن است کنترل‌های تلرانس آزادی داشته باشند و عیوب سطحی و داخلی در آن‌ها گسترده باشد و به خوبی اندازه‌گیری نشده باشند فرآیند ساخت بر روی آن نوع میله می‌تواند شامل عملیات از نوع ملایم فرآوری خمش ،شکل ‌دهی گرم، پانچکاری و جوشکاری باشد .هنجارهای کیفیت از نظر تخلخل داخلی ،درزهای سطحی نیز آزاد هستند.

میله‌ی کیفیت مخصوص یا همان SBQ اصطلاحی است که در صنعت محصول طویل استفاده می‌شود که در آن میزان تنش تضمین شده‌ای در کاربرد می‌تواند توسط فولاد برابر برآورده شود. آنها محصولات فولادی طویلی هستند که برای پاسخگویی به کاربردهای دشوار تولید می‌شوند.تلرانس تنش فولاد ارتقا می‌یابد که سطح بالاتری از ثبات و یکپارچگی را فراهم می‌کند. برای دستیابی به سطح مطلوب عملکرد ترکیب شیمیایی و تمیزی از نظر آخال ها فولاد جهت حصول خواص مکانیکی مطلوب بسیار مهم است در حالی که ترکیب شیمیایی به دست آمده مطابق اصول طراحی آلیاژ است.

فولاد ذاتی فرآیندهای تولید فولاد است و SBQ دارای حداقل ناهمگنی قابل قبول برای مشتری است. ناهمگنی در محصول فولاد شامل آخال‌های غیر فلزی، جدایش ماکرو، جدایش میکرو و جاهای خالی میکرو یا ناپیوستگی‌های است که در ریخته‌گری ایجاد شده و در طی فرایندهای بعدی تغییر شکل گرم ترمیم نیافته‌اند. در مورد میله کیفیت مخصوص  یک سطح پذیرش کمی شده و تضمین شده‌ی ناهمگنی در فولاد وجود دارد. از نظر کاربرد فولاد SBQ به دلیل میزان پایین‌تر مکان‌های منشا عیوب در شرایط بسیار پر بارگذاری شده به کار می‌رود. از این رو چند مورد قطعات حساس به تضمین بالای ایمنی بحرانی که در آنها الزامات استحکام ،عمر و دوام خستگی وجود دارند، در این گروه قرار می‌گیرند .قطعاتی که تحت اعمال بار چرخشی تابیدگی و خمشی هستند نیاز به فولادهای SBQ  دارند .فولادهای SBQ  از نظر یکنواختی متالوژیکی و دقت ابعادی در راس طیف کیفیت قرار دارند. برخی از کاربردهای نهایی این فولادها ممکن است به کیفیت سطح برتر یا محدودیت‌های شیمیایی مخصوص مشخصات متالوژیکی عملیات حرارتی یا تکمیل کاری سطح نیاز داشته باشند. کیفیت داخلی این فولادها از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا فعالیت‌های ماشین‌کاری و خمش در مراحل بعدی فرآوری این فولادها انجام می‌شود.

برای دستیابی به کیفیت متالوژیکی مطلوب فولاد باید تمیز باشد. این باعث می‌شود مسیر تولید این فولادها کمی پیچیده باشد. فولاد با تمیزی بالا از طریق مسیر فولادسازی یکپارچه یا از طریق یک فرآیند تصفیه ثانویه اضافه‌ی فولاد به دست میاد. در یک مینی میل ورودی‌های به کوره قوس الکتریکی دارای مواد آهن‌دار تمیزتر هستند.کیفیت و یکنواختی متالوژیکی داخلی با کاهش قابل توجه سطحی مقطع در طی فرآیند نورد به دست می آید. این فولادها به صورت شاخه‌هایی با طول برش ثابت یا به صورت کلاف‌های سیم مفتول تولید می‌گردد.

بخش‌های بازارSBQ

بخش‌های بازار SBQ شامل فولاد کربنی، فولاد میکرو آلیاژی، فولادهای کم آلیاژی عملیات حرارتی شده، فولادهای ابزار و قالب فولادهای پر آلیاژی، فولادهای خوش تراش، فولادهای سخت‌شونده‌ی سطحی و سخت‌شونده‌ی سطحی و فولادهای ضد زنگ می‌شود. فولادها گردهای وظیفه‌ای (برای انجام وظیفه‌ی خاص) هستند که به اشکال مختلفی شامل میله‌های با مقطع گرد چهارگوش (مربع) با گوشه‌های گرد، تسمه با گوشه‌های گرد، شش گوشه‌ها، لوله‌ها (تیوپ‌ها ) و اشکال خاص عرضه می‌شوند. این محصولات همچنین ممکن است شامل میله‌های فولادی نبرد گرم شده یا میله‌های فولاد نبرد سرد شده باشند. ابعاد دقیق خواص متالوژیکی و ترکیب شیمیایی فولادهای SBQ تضمین می شود. این فولادها دارای خواص مکانیکی برتر کیفیت سطح و داخلی بدون عیب (طبق استاندارد مربوطه) هستند.

محصولات خط تولید میله‌ی کیفیت مخصوص فولادی‌ها منطبق با الزامات ویژه‌ی مشتری از جمله موارد مرتبط با ترکیب شیمیایی،قابلیت چکش خوری، سختی ، نرمی (داکتیلیتی) و شرایط سطح فولاد است. فولادهای SBQ معمولا در طی فناوری بعدی ماشین کاری، فورج یا کشش سرد می‌شوند. گریدهای فولادی تحت عملیات حرارتی از قبیل سخت‌کاری مستقیم، کربن دهی، سخت‌کاری القایی و/ یا نیتروژن دهی قرار می‌گیرند. میله‌های SBQ به عنوان ماده‌ی اولیه‌ی ورودی برای فرج قالب بسته یا فرج قالب باز، ماشین کاری مستقیم،عملیات سرکاری، کشش سیم ،اکستروژن یا عملیاتا بعدی و غیره ارائه می‌شوند.

فولادهای آلیاژی SBQ میزان بحرانی سختی و یا سختی پذیری، استحکام، نرمی ،چقرمگی، مقاومت به سختی، مقاومت به خستگی، مقاومت به شکست، مقاومت به سایش، قابلیت ماشین کاری و شکل پذیری را تامین می‌کند. چند گرید برای کاربردهای دمای بالا که به استحکام در دمای بالا خستگی حرارتی، خزش، اکسیداسیون و غیره نیاز دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. بخش‌های بازار در ارتباط با موارد کاربردهای معمول فولاد SBQ نشان داده شده  اند. انواع مختلفی از قطعات ساخته شده از فولادهای SBQ ذکر شده فولادها شامل فولاد کربنی، فولاد آلیاژی و همچنین فولادهای ضد زنگ هستند. میله‌ها در بخش حمل‌ونقل، بخش انرژی، بخش‌های استراتژیک، دفاع هسته‌ای و هوافضایی، صنعت نفت و گاز، صنعت ابزار و قالب صنعت معدن و ماشین‌آلات صنعتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی های مورد نیاز در فولاد مخصوص:

فولادهای SBQ در هنگامی مورد نیازند که کیفیت خاص فولاد ورودی برای یک فرآیند ساخته همانند فرج گرم، فرج سرد، ماشین کاری، عملیات حرارتی و غیره مورد نیاز باشد. استفاده از میله‌ی کیفیت تجاری ممکن است به عدم موفقیت در دستیابی خواص هدف در کاربرد یا عیب بیش از حد در فرآوری منجر شود که ممکن است به خرابی قطعات بینجامد. فرآیند تولید SBQ باعث رفع تشکیل بیش از حد حفره‌ی انقباضی مرکزی ناهماهنگی ترکیب شیمیایی، عیوب سطحی و عیوب داخلی می‌شود. میله‌ها در هر مرحله از فرآیند تولید مورد بازرسی و آماده‌سازی قرار می‌گیرند. فراوانی از درجه‌ی عیوب سطحی تحت تاثیر ترکیب شیمیایی نوع فولاد به اندازه‌ی میله است. گریدهای گوگرددهی شده، برخی از فولادهای آرام شده‌ی کم کربن و فولادهای فرآوری شده با بور به عیوب سطحی بیشتر حساس هستند.

برخی از مصارف نهایی یا رویه‌های ساخت قطعات می‌توانند یک یا چند الزام اضافی را ایجاد کنند. این الزامات شامل سختی‌پذیری خاص، سالم بودن داخلی، درجه‌بندی آخل‌های غیرفلزی و وضعیت سطح و ریزساختار و خواص توصیف شده در استانداردها هستند.

مشخصات کیفیت برای میله‌هایی که فقط یکی از این الزامات خاص نیز برای آنها اعمال شود، الزامات محدودکننده‌ی کیفیتی است. الزامات محدودکننده می‌تواند یک  محدودیت خاص یا بیشتر باشند. الزامات محدودکننده چندگانه‌ی میوه‌های SBQ مواردی هستند که برای آنها دو یا بیشتر مورد الزامات محدودکننده اعمال می‌شوند.

میله‌های فولادی با کیفیت  SBQ را می‌توان از لحاظ روش اکسیژن‌زدایی به‌صورت جوشان با قالب اینگات درپوش دار، نیمه آرام شده یا کاملا آرام شده تولید کرد. علاوه بر این مشخصات، ممکن است نیاز به تعیین اندازه‌ی دانه آستنیتی، ریزساختار و خواص مکانیکی و ابعاد داشته باشند. اندازه‌ی دانه‌ی آستنیتی، ریز ساختار و خواص مکانیکی و ابعاد داشته باشد.

دامنه‌ی استحکام کششی در فولادهای SBQ مشابه موارد قابل استفاده برای فولادهای MBQ است، در حالی که می‌توان خواص مقاومت به شکست همانند ضربه یا چقرمگی شکست را افزایش داد. محدوده‌ی اندازه‌ی مشخصی برای فولادهای SBQ وجود ندارد. میله‌ها می‌توانند دارای مقطع مربع، گرد، بیضی، نیمه بیضی، نیمه گرد، هشت ضلعی و سایر اشکال خاص همانند مقطع نیمه تمام تیرآهن باشند.

مشتری نیاز به ارائه‌ پارامترهای کیفیتی خاص بسته به کاربرد نهایی خود با مقدار عددی بدون ابهام  پذیرش دارد. برخی از پارامترهای معمول مورد درخواست برای کیفیت فولاد SBQ  است.

تجهیزات معمول مورد نیاز پارامترهای حیاتی که باید کنترل شود و الزامات برای تعیین احراز فولاد در دسته‌بندی SBQ آورده شده اند. فولادهای SBQ باید قبولی انطباق با محدوده های باریک ترکیب شیمیایی و سطح بالاتر مشخصات مشتری را کسب کنند.

مشتری بیشتر از هزینه‌ی تولیدکننده‌ی SBQ  را از نظر عملکرد اساسی ارزیابی می‌کند. از نظر گرید می‌توان حتی فولادهای کربنی ساده را با درجات عملکرد بالاتری تولید کرد.

کد مقاله/4024

تکنیک‌های سنتی تولید آهن با توسعه‌ی فرآیندهای جدید که عمدتا با هدف کاهش هزینه‌ی سرمایه انجام می‌شوند، به چالش کشیده شده‌اند. Hismelt اخیرا اعلام کرد که یک کارخانه‌ی تجاری با ظرفیت 800 هزار تن در سال در Kwinana، استرالیای غربی می‌سازد. فرآیند موسسه‌ی آهن و فولاد آمریکا(AISI)، فرآیند ذوب تصفیه‌ی مستقیم سنگ آهن(DIOS) و فرآیند Romelt به مرحله‌ای پیش رفته‌اند که مرحله‌ بعدی یک کارخانه‌ نمایش یا تجاری است. در این فرآینده،ا محتوای گوگرد و فسفر بالاتر از محصول چدن خام مذاب کوره بلند پیش‌بینی شده است. اما از آنجا که روند مدرن حذف عمده‌ گوگرد و فسفر از چدن خام با عملیات سرباره قبل از تسویه در کوره‌ی بازی اکسیژن است، پیاده‌سازی این تکنولوژی‌های جدید می‌بایستی تاثیر اندکی بر تولیدکننده‌ فروآلیاژ داشته باشند.

محققینی  اظهار داشتند که ملاحظات اقتصادی و استراتژیک درمورد فولادسازی در دهه‌ی گذشته تغییر کرده و همچنان تغییر خواهد کرد. آنها نشان داده‌ند که فرآیند فولادسازی پیوسته IRSID یا کوره‌ی بهینه‌سازی انرژی ممکن است اساسا به‌دلیل هزینه‌های سرمایه‌ای پایین‌تر، جایگزین‌های عملی برای روش‌های سنتی کوره‌ بازی اکسیژنی (BOF) و کوره‌ی قوس الکتریکی (EAF) باشند. نشانه‌های اندکی وجود دارند از این که این فرآیندهای جدید جایگزین BOF و EAF در آینده‌ قابل پیش‌بینی خواهند شد؛ اما حتی اگر چنین شود تاثیر بر تولیدکننده‌ی فروآلیاژ کم خواهد بود.

تکنیک‌های جدید ریخته‌گری پیوسته تاثیر چشمگیرتری بر تامین‌کننده‌ فروآلیاژ خواهد داشت .ماشین‌های ریخته‌گری پیوسته اسلب نازک نسبت به ماشین‌های ریخته‌گری معمولی حساسیت بیشتری به ترکیب شیمیایی دارند. ترکیب شیمیایی فولاد باید در پهنه‌ باریکی کنترل شود تا از قابلیت ریخته‌گری و کیفیت محصول اطمینان حاصل شود و فرو آلیاژهای وارد شده در طی تصفیه‌ی ثانویه باید از نظر کیفیت همگانی و ناخالصی با الزامات دقیق و کیفیتی مطابقت داشته باشند. از طرف دیگر، از میکرو جدایش در طی انجماد در فرآیند تسمه‌ریزی (strip-casting) ممانعت می‌شود و در نتیجه، الزامات سختگیرانه‌ ترکیب شیمیایی فولاد تا حدودی کاهش می‌یابد.

روند مدرن در تولید فولاد با کیفیت، حذف سیلیسیم فسفر و گوگرد در چدن خام مذاب قبل از تصفیه‌ فولاد و افزودن عناصر آلیاژی در اواخر مسیر فرآوری ثانویه است. این رویه پیامدهای مهمی برای تولید کننده‌ فروآلیاژ دارد. با وجود روند به سمت تولید فولاد تمیز، بیشترین توجه معطوف به فرو آلیاژهای گرید بالاتر با آلودگی کمتر گوگرد، فسفر، نیتروژن ،اکسیژن و هیدروژن است. توزیع اندازه‌ی یکنواخت نیز مهم است. در فولادسازی مدرن، آلیاژی کردن به گونه‌ای انجام می‌شود که عناصر آلیاژی فعال در اثر اکسیداسیون مجدد یا واکنش با گوگرد یا نیتروژن از بین نروند.

در مرکز توجه توسعه‌ گریدهای جدید فولاد، کنترل دقیق خواص مکانیکی در پهنه‌های باریک قرار دارد. این هدف معمولا با تنظیم دقیق افزودن مواد آلیاژی حاصل می‌شود از آنجا که این افزودن‌ها معمولا در اواخر زنجیره‌ی تصفیه‌ ثانویه رخدادها انجام می‌شود، به فروآلیاژهای با خلوص بالا به همگن نیاز است. برای محصولات نوردی تخت، یکنواختی در کل تناژهای بزرگ، حتی برای عناصر جزئی، چالش فزاینده‌ای را مطرح می‌کند. آلیاژی کردن با افزودنی‌های کوچک تقسیم شده، در حدود چند گرم بر تن فولاد به‌عنوان یک نیاز شناخته شده است و افزودن کوچک تنها با استفاده از تکنیک‌ها تغذیه‌ی سیم کاملا امکان‌پذیر است.

تهیه‌ی آلیاژهای به‌طور خاص متناسب با روش‌های ویژه‌ هر کارخانه، مستلزم همکاری نزدیک بین تولیدکنندگان فروآلیاژ و کارخانه‌های فولاد مشتری آنهاست. به بیان یکی از محققین در فضای کسب‌وکار امروز، مشتریان انتظارات بیشتری از تامین‌کنندگان خود نسبت به گذشته دارند. وی پیشنهاد می‌کند که رویکرد چهار رده ای به سمت راه حلی کلی، تعامل موثر را ارتقا خواهد داد؛ عملکرد فیزیکی محصول؛ تحویل سریع و کارآمد محصول؛ پشتیبانی موثر مشتری و در آخر، داشتن ماموریت شرکتی در اولویت قرار دادن نیاز مشتری. الزامات فرو آلیاژی تولیدکننده‌ فولاد خاص کارخانه، فرآیند و محصولات فولادی است و اینکه تامین‌کننده فروآلیاژ درک عمیق و اساسی از الزامات فرآیند و محصول فولادسازان داشته باشد و در همکاری نزدیک با آنها برای راه‌حل‌های خاص کار کند از بالاترین اهمیت برخوردار است.

تولید فولاد:

هنری بسم فولادسازی پنوماتیک را در سال 1856 معرفی کرد و قیمت فولاد از 50 پوند برتن به 7 پوند برتن کاهش یافت و عصر فولاد آغاز شد و فولاد جایگزین آهن کار شده به‌عنوان ماده‌ی مهندسی شد. اندکی پس از آن که بسمر فرآیند خود را معرفی کرد کوره آتش‌دان باز قلیایی نیز معرفی شد و تا اواسط دهه‌ی 1960 بر تولید فولاد مسلط بود. کنورتور اکسیژنی با دمش بالا یا فرآیند بازی اکسیژنی در اواسط دهه‌ی 1950 توسعه یافت و بدن امکانات دمشق از پایین نیز اضافه شد. در چند دهه‌ی گذشته اخیر فرایندکوره‌ی آتش‌دان باز قلیایی تقریبا به‌طور کامل با فرآیندهای مختلف فولادسازی دمش اکسیژن از بالا و پایین یا ترکیبی جایگزین شد و به‌صورت سنتی فولاد مذاب در مجتمع‌های یکپارچه‌ی تولید فولاد با شروع سنگ آهن و کک یا مسیر کوره قوس الکتریکی با بازیافت قراضه تولید شد.

کیفیت فولاد تولیدشده در EAF توسط میزان باقی‌مانده‌ عناصر فلزی از قبیل مس، نیکل و قلع موجود در بار قراضه محدود می‌شود اما استفاده از آهن HBI  آهن اسفنجی و چدن خام مذاب باعث افزایش قابل توجهی دامنه‌ی کیفیت محصول شد، اکثر EAf مدرن از ترکیبی از مشت‌ها تزریق پودر ذغال و تزریق اکسیژن به‌عنوان مکمل انرژی الکتریکی ورودی استفاده می‌کنند. امروزه تولید فولاد در 1 سال بیش از مجموع این فلز در 10 سال تولیدشده است و فولاد در کارخانه‌های یکپارچه با فرآیند بازی اکسیژنی و در مینی مین‌ها از طریق تکنولوژی EAFتولید می‌شود. بطور سنتی کارخانه‌های یکپارچه‌ی فولاد بر بازار نوار ورق‌های فولادی با کیفیت بالا تسلط داشتند در حالی که مینی میل‌ها گریدهای معمولی را تولید می‌کردند و با معرفی ریخته‌گری اسلم نازک مرزهای تمایز تولیدکنندگان یکپارچه‌ی فولاد متمرکز بر بازار نورد محلات تخت از مینی میل ها که به طور سنتی محصولات طبیعی تولید می‌کردند از بین برده است. ریخته‌گری اسلم نازک به‌طور موثری بازار محصولات تخته نوردی را برای مینی میل‌ها باز می‌کند، زیرا با کوچک شدن اندازه‌ی دستگاه ریخته‌گری ضمن حذف نبرد مقدماتی هزینه‌های سرمایه به‌شدت کاهش می‌یابد. این انقلاب در فولادسازی با توجه به همان اندازه مهیج است که در تکنولوژی ریخته‌گری نوار 2 غلتکی بوده است.

ساده‌سازی بزرگ فرآیند نسبت به ریخته‌گری معمولی و اسلب نازک پیش‌بینی شده است. سرعت بالای انتقال حرارت و انجماد سریع که در دستگاه ریخته‌گری دو غلتکی اتفاق می‌افتد ریزساختاری متفاوت از هر فرآیند ریخته‌گری فولاد تولید می‌کند؛ مسئله‌ای که برای تولیدکننده‌ی فروآلیاژ از اهمیت اساسی برخوردار است این است که طیف گسترده‌ای از خواص مکانیکی را می‌توان از طریق یک ترکیب شیمیایی واحد با تغییرات سرعت ریخته‌گری نورد گرم و سرد  و عملیات حرارتی به دست آورد و از ماکرو_ جدایش ناخالصی‌ها در فرایند نوار ریزی در نرخ انجماد به بالا به‌طور قابل توجهی ممانعت می‌شود و ازاین‌رو ممکن است منتج به تلرانس بیشتری برای عناصر خانا خالصی شود که خواص مکانیکی محصولات فولادی فرآوری معمولی را تخریب می‌کنند کنترل دقیق خواص مکانیکی محصول فولادی بدون کنترل شیمیایی دقیق فولاد که در حال حاضر مورد نیاز این صنعت است. تاثیر انقلابی بر صنعت فولاد و به‌طور ضمنی همچنین بر صنعت فروآلیاژها خواهد داشت.

تکنولوژی‌های مدرن تولید فولاد:

بهبودهای چشمگیری در تکنولوژی فرآوری فولاد از طریق درک بنیادی مکانی و سرعت واکنش‌های فلز درباره گاز امکان‌پذیر شده است. روند فعلی در کارخانه‌های یکپارچه فولادسازی حذف عمده‌ی گوگرد و فسفر از فرآورده‌ شدن خام مدام کوره بلند قبل از انجام کربن‌زدایی در کنترل بازی اکسیژنی پس از کربن‌زدایی حذف هیدروژن تنظیم آلیاژ نهایی و همچنین حد و اصلاح خال‌ها ازطریق انواع تکنیک‌های تسویه ثانویه حاصل می‌شود. چدن خام مذاب تنها در صورتی می‌تواند فسفورزدایی شود که حاوی کمتر از 15 درصد Si باشد و به همین دلیل سیلیسیم‌زدایی قبل از فسفر‌زدایی حائز اهمیت است. مزایای اضافی حذف عمده‌ی سیلیسیم از چدن خام مذاب این است که حمله‌ی شیمیایی و پوشش نسوز بازی کنترل اکسیژنی BOF به کمترین میزان می‌رسد و حداقل مقدار مواد سرباره ساز مورد نیاز است؛ در نتیجه بهره‌دهی فرآیند به حداکثر می‌رسد و از طرفی دیگر کاهش محتوای سیلیسیم چدن خام مذاب مانع استفاده از ارزش حرارتی ناشی از اکسیداسیون سیلسیم می‌شود و ازاین‌رو ظرفیت ذوب قراضه‌ی کنتور بازی اکسیژن را کاهش می‌دهد.

در بعضی از کارخانه‌ها مراحل حذف سیلیسیم و فسفر در ظروف کنتور اکسیژن با اندازه‌ی کامل اتفاق می‌افتد و چدن مذاب حاوی کربن حاصل شده پس از جداسازی سربار فرآیند اولیه وارد کنورتور دوم برای حذف کربن با دمش اکسیژن منتقل می‌گردد. در این توالی سرباره ظرف دوم به‌عنوان سرباری اول برای مرحله‌ی اول استفاده می شود و محیط بسیار اکسیژن کننده در کنتور اکسیژن قابلیت حذف گوگرد این فرایند را محدود می‌کند از این رو گوگرد باید در چدن خام مذاب یا پس از دمش کربن در کورتو حذف شود. حذف گوگرد از فولاد بسیار پر هزینه است و از این رو تکنیک‌هایی برای انجام گوگردزدایی عمده‌ی شدن خام مذاب توصیه یافته بوده و بسته به مواد اولیه موجود محتوای گوگرد شدن خواب مذاب به طور معمول می‌تواند درصدی متغیر داشته باشد و از طریق گوگرد زدای بیرونی محتوای گوگرد را کمتر کند.

در کنتورهای دمش از پایین که یک دهه پس از ابداع کنتور اکسیژن بازی دمش از بالا توسعه داده شده‌اند، اکسیژن از طریق چند روند نصب شده در پایین مخزن مذاب وارد می‌شود. هر دمنده از دو لوله‌ی هم‌مرکز تشکیل شده که اکسیژن از لوله‌ی مرکزی و خنک‌کننده‌ هیدروکربنی ازطریق فضای بین لوله‌ها عبور می‌کند. با معرفی دمش ترکیبی دوران جدیدی در فولادسازی پنوماتیک اتفاق افتاد؛ این تکنیک که به‌طور گسترده‌ای برای فولادسازی کربنی به کار رفته شده است شامل یک لنس دمش از بالا و یک روش هم زنی از پایین است، تفاوت‌های چیدمانی در دمش ترکیبی اصولا در تویرهای پایین یا اجرای نفوذپذیر است؛ در مخزن دمش مخلوط واکنش اکسیژن کربن نزدیک‌تر به تعامل پیش می‌رود به‌دلیل هم‌زنی موثرتر که امکان تولید کنترل شده‌ی فولادهای بسیار کم کربن را فراهم می‌سازد و در عین حال مزیت سرعت واکنش بالا در دمش ترکیبی از بین نمی‌رود؛ درباره در این فرایند کمتر اکسیدی می‌شود و بهره‌دهی متالوژی بالاتر و بازیافت قابل ملاحظه‌ی بهتر منگنز منتج می‌گردد.

فرآیند دمش ترکیبی، این مقدار اضافی منگنز به‌صورت فرو منگنز اضافی به پاتیل شارژ می‌شود. به شرطی که مقدار سیلیسیم، فسفر و گوگرد شدن خام قبل از شارژ شدن خام مذاب به کنتور به میزان قابل توجهی کاهش یابد می‌توان به‌طور معمول 350 تن فولاد مذاب در 10 دقیقه در یک کنورتور بازی اکسیژنی مدرن کربن‌زدایی کرد. معرفی تصفیه‌ی پاتیلی به‌دنبال کربن‌زدایی در کنتور اکسیژنی یا کوره قوس الکتریکی تاثیر قابل توجهی بر فرآیند تولید فولاد داشته است. علاوه‌بر این اجرای تسویه‌ی پاتیلی فولادسازان با کوره قوس الکتریکی را ساخته است، تا کوره‌های خود به‌عنوان ذوب‌کننده سریع و بدون نیاز به انجام تصفیه در کوره استفاده کنند. به‌علاوه تصفیه پاتیلی و گازداری این امکان را برای فولادسازی فراهم می‌کند و از طریق بهبود دقت در ترکیب محصول و همچنین تمیزی آن توسط توانایی کنترل مورفولوژی آخال، کنترل بسیار دقیق‌تری بر خواص محصول نهایی اعمال کند.

ویژگی اصلی متالوژی ثانویه عبارتند از:

• کنترل دمای ذوب توسط گرم کردن طولانی از طریق تامین انرژی شیمیایی
• کربن‌زدایی نهایی و حذف موثر هیدروژن توسط عملیات خلا
• حذف گوگرد و فسفر در محدوده‌ی PPm با استفاده از سرباره‌های مصنوعی
• تنظیمات ترکیبی با تنظیم دقیق توسط فروآلیاژها
• اکسیژن‌زدایی و حذف آن‌ها با دمش گاز آرگون و شستشوی سرباره
• اصلاح مورفولوژی آخال با عملیات افزودن کلسیم

از مواد پر اهمیت، بازیابی بسیار زیاد اکسیژن‌‌زاها و افزودنی‌های فرو آلیاژی است که می‌توان با استفاده از عملیات خلا قابل تحقق شود.

گریدهای نوظهور در فولاد

سیستم گریدهای فولاد SAE یک سیستم شماره گذاری آلیاژ استاندارد برای گریدهای فولادی است (با نام: SAE J1086 – Numbering Metals and Alloys) که توسط SAE International ایجاد شده‌است.

در دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰، مؤسسه آهن و فولاد آمریکا (AISI) و SAE هر دو در تلاش برای استانداردسازی چنین سیستمی برای شماره گذاری فولادها بودند. این تلاش‌ها مشابه بود و به‌طور قابل توجهی با هم تداخل داشتند. برای چندین دهه این سیستم‌ها به یک سیستم مشترک که گریدهای فولاد AISI/SAE را تعیین می‌کرد، متحد شدند. در سال 1995 AISI نگهداری سیستم را برای آینده به SAE واگذار کرد، زیرا AISI هرگز هیچ‌کدام از مشخصات فنی را ننوشت.

امروزه در پیشنهاد قیمت‌ها و گواهینامه‌های صادر شده به هر دو عبارت SAE و AISI منتقل می‌شود و معمولاً تفاوت خاصی بین آنها نیست. برای مثال در یک گواهینامه صادرشده یک میله فلزی شاید  به “۴۱۴۰” به‌صورت”AISI 4140″ یا “SAE 4140”  تبدیل می شود.تقریباً در تمام فعالیت‌های صنعتی، درصورتی‌که لازم باشد طراح در گواهینامه گواهی شده باشد، (برای مثال “میله ۴۱۴۰ مطابق با ASTM-A108” یا “میله ۴۱۴۰ مطابق با AMS 6349”) هر دو مورد برابر و قابل قبول است.

مطابقت سیستم گرید فولاد SAE با سایر سیستم‌های شماره‌گذاری آلیاژها، مانند سیستم شماره‌گذاری واحد (UNS) ASTM-SAE، در جداول مراجعه-متقابل (cross-referencing) مشاهده می‌شود.

طبقه‌بندی عمده فولاد:                                             

سیستم AISI یک پیشوند حرفی است که برای نشان دادن ساخت فولاد استفاده می‌شود، پیشوند “C” نمایانگر کوره آتشدان روباز، کوره قوس الکتریکی یا کوره اکسیژن قلیایی است.

در دهه‌ی 2000 رویکردهای جدیدی برای توسعه‌ فولادی‌ها با استحکام بالا در اروپا مطرح شد که در آن مصرف فولاد با استحکام بالا افزایش پیدا کرده بود.

در صنعت ساخت و ساز فلزی بازارهای جدیدی برای سازه‌هایی که فولاد مخصوص آن‌ها است توسعه پیدا کرده‌اند و طراحی متالوژیکی با هدف کاهش میزان پروانه این فولادها زمینه استفاده از آلومینیوم و نیوبیوم برای دستیابی به ریز کردن دانه و وانادیوم برای سخت کردن رسوبی انجام می‌شود سختی این ضخامت را بهبود بخشد.

از طرفی در سال ۷۰، فولاد مبارکه در حدود ۱۰۰ گرید فولادی را تولید کرد، ولی هم‌اکنون توان طراحی و ساخت حدود ۵۳۰ گرید را به دست آورده است، و در این بازده زمانی گریدهای تولیدی‌اش از دسته گریدهای تجاری به سمت گریدهای خاص با ارزش‌افزوده بیشتر سوق پیدا کرده است.

همچنین در سال ۱۴۰۱ فولاد مبارکه توانست ۱۴ گرید خاص دیگر را نیز تولید کند که برخی از آنها از جمله فولاد زنگ‌نزن گریدهای ۳۰۴ و ۴۰۹ از پرکاربردترین گریدهای فولادی است که در عین حال ساخت آن نیازمند تکنولوژی و الزامات خاصی است.

امروزه نیازها و انتظارات مشتریان بسیار فراتر از استانداردها بوده است زیرا استانداردها حداقل‌ها را تعیین می‌کند. گذشته از این، خود استانداردها نیز به سمت سخت‌گیری بیشتر رفته و  در حال حاضر، استاندارد EN که استاندارد روز اروپا بوده و  در مقایسه با استانداردهای قبلی بسیار سخت‌گیرانه‌تر است و بسیاری از مشتریان حتی این استاندارد را نیز خاص‌تر و محدودتر می‌خواهند.