فولاد پس از نفت خام دومین ماده پرمصرف در کشورهای مختلف جهان بوده و کاربردهای بی شمار آن در صنایع مختلف غیرقابل انکار است. صنایعی نظیر ساختمان و انبوه‌سازی، خودروسازی، تولید قطعات، لوازم خانگی و ... از فولاد به عنوان مواد اولیه خود استفاده می کنند. در سال های اخیر رشد مصرف فولاد در کشورهای مختلف به شدت در رشد اقتصادی آنها موثر بوده است. تا جایی که گفته می‌شود هر یک درصد رشد مصرف فولاد در یک کشور، معادل رشد اقتصادی 0.85% آن کشور باشد.

پس صنعت فولاد به واسطه تاثیری که در توسعه کشورها دارد از صنایع استراتژیک هر کشور تلقی شده و تولید و مصرف فولاد یکی از شاخصه‌های کلیدی توسعه یافتگی کشورها به شمار می‌رود. همچنین به واسطه ارز آوری، این صنعت اهمیت بالایی در کشور ما دارد و اثرات مهمی در اقتصاد کشور می‌گذارد.

فولاد چیست؟

به آلیاژهای آهنی که بین دو هزارم درصد تا حدود دو درصد کربن داشته باشند، فولاد گفته می‌شود که می‌تواند شامل عناصر آلیاژی دیگری نظیر منگنز و ... نیز باشد؛ هرقدر میزان کربن موجود در فولاد کمتر باشد جنس آهن نرم‌تر و قابلیت چکش‌خواری آن بیشتر می‌شود. فولاد می‌تواند هزار برابر قوی‌تر از آهن باشد. با این حال، ارزش واقعی فولاد در بازیافت بی‌نهایت آن بدون افت کیفیت اصلی می‌باشد و صرف‌نظر از خلوص یا کاربرد، فولاد را همیشه می‌توان بازیافت کرد.

فولاد دربخش‌های مختلفی نظیر ساخت و ساز، خودروسازی، هوافضا و صنعت استفاده می‌شود و از آن برای ساخت پل‌ها، ساختمان‌ها، اتومبیل‌ها، کشتی‌ها، ابزارها، لوازم خانگی و بسیاری موارد دیگر استفاده می‌شود. به طور کلی اگر به دور و اطراف خود بنگرید حتما نشانه‌هایی از این عنصر را خواهید دید.

اصطلاحات زنجیره فولاد

سنگ آهن (Iron ore): نوعی سنگ معدنی حاوی رگه‌های آهن است که با فرایند ذوب و احیا، آهن آن جدا می‌شود و در اصطلاح با نماد شیمیایی Fe خوانده می‌شود. مهم‌ترین ماده اولیه برای تولید فولاد، سنگ آهن است. سنگ آهن پس از تبدیل به کنسانتره و سپس گندله به فولاد تبدیل می شود.

مقاله پیشنهادی: تحلیل بنیادی شرکت کچاد

گندله: به طور کلی گندله یعنی گلوله‌های تولید شده از نرمه سنگ آهن و سایر مواد افزودنی که در گام نخست، خام و سپس پخته شده و سخت می‌شود و برای احیا به روش سنتی تولید آهن یا روش‌های متعدد احیای مستقیم به کار می‌رود. در فرایند تبدیل کنسانتره به گندله برخی مواد به آن افزوده می‌شود، مانند هیدروکسید کلسیم که برای افزایش کیفیت و ویژگی متالوژیکی مکانیکی گندله به آن اضافه می‌شود.

آهن اسفنجی: آهن اسفنجی محصول احیای مستقیم سنگ آهن است و خوراک با عیار بالا برای ساخت اهن و فولاد می‌باشد که از احیای کانی‌های آهن طبیعی یا فراوری شده بدون رسیدن به دمای ذوب ، به دست می‌آید. آهن اسفنجی پس از ذوب و احیا در فولادسازی، در فرایند ریخته‌گری به شکل محصولات مورد نیاز در می‌آید و به سه شکل اسلب(تختال)، بیلت(شمش) و میلگرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

شمش: زنجیره فولاد وابستگی مستقیمی به شمش فولادی دارد. از فرآورده‌های میانی شمش فولادی در تولید میلگرد، تیرآهن، ورق فلزی و موارد دیگر استفاده می‌شود. فرآورده‌های میانی تولید فولاد که از شمش فولاد تولید می‌شود عبارت است از:

1. بیلت یا شمشه (Billet): بیلت برخلاف شمش طویل است و سطح مقطع ان دایره یا مربعی با عرضی کمتر از 15cm است. بیلت از طریق ریخته گری مستقیم، اکستروژن(بیرون رانی) و یا از طریق نورد شمش به دست می آید. از بیلت بیشتر برای تولید میلگرد و سیم استفاده می‌شود.

2. بلوم یا شمشال(Bloom):  اگر عرض بیلت بیش از 15cm یا سطح مقطع ان بیش از 230cm باشد آن را بلوم می‌نامند و به همین دلیل معمولا این دو کالا را در یک دسته (بلوم و بیلت) جاي مي‌دهند. از بلوم براي ساخت ريل، تير آهن و قوطي استفاده مي‌شود.

مقاله پیشنهادی: تحلیل بنیادی فولاد خوزستان

3. اسلب یا تختال (Slab): سطح مقطع اسلب بر خلاف بلوم و بيلت مربعي نيست بلكه مستطيل است. از اسلب براي ساخت ورق‌هاي فولادي و صفحه استفاده مي‌شود.

 ورق فولادي: ورق نوع مسطح فلز آهن است كه كاملا صاف و صيقلی می‌باشد. ورق ها به صوت كلی به دو شكل رول فرم وشيت فرم (برش شده) توليد و به به بازار عرضه ميگردند. در توليد ورق از دو نوع تكنولویی مختلف استفاده مي شود كه نام هاي نورد سرد و نورد گرم به انها اطلاق می شود. در نورد گرم محصول خروجی ورق سياه ناميده شده و در نورد سرد محصول خروجی ورق روغني خواهد بود. ورق روغنی (ورق سرد) از ورق سیاه (ورق گرم) تولید می شود.

مقاله پیشنهادی: تحلیل بنیادی فولاد مبارکه اصفهان

روش های تولید فولاد در جهان
 

تولید فولاد درکشورها عمدتا به دو روش کوره بلند و احیای مستقیم صورت می‌گیرد.

در روش کوره بلند، گندله به همراه آهک و کک (ذغال سنگ) وارد کوره بلند شده و پس از ذوب شدن در دمای بسیار بالا، آهن خام به دست می‌آید. سپس آهن خام در یک مبدل قرار گرفته و کربن اضافی و ناخالصی‌های آن گرفته می‌شود تا فولاد خام تولید گردد.

روش احیای مستقیم از دو بخش تولید آهن اسفنجی و سپس ذوب آن در کوره‌های الکتریکی و با استفاده از جریان بسیار قوی برق تشکیل می‌شود. در این روش ذرات اکسیدی آهن (سنگ آهن) در تماس با گازهای احیاکننده مثل هیدروژن و مونوکسیدکربن در دمای ۷۵۰ تا 9۰۰ درجه سانتی‌گراد احیا شده و به آهن اسفنجی تبدیل می‌شوند. سپس آهن اسفنجی به دست آمده در کوره‌های الکتریکی قرار گرفته و با استفاده از جریان بالای برق فرآیند ذوب و فولادسازی صورت می‌گیرد. از مزایای استفاده از این روش نسبت به کوره بلند عدم نیاز به ذغال سنگ(کک) به عنوان منبع حرارت و استفاده از جریان برق و کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی را می‌توان نام برد.
 
نهایتا پس از طی مراحل فوق و با استفاده از یکی از روش‌های کوره بلند یا احیای مستقیم، سنگ‌آهن استخراج شده از معادن تبدیل به شمش فولاد خام شده و برای تولید محصوالت بعدی آماده می‌شود

مواد مصرفی در زنجیره تولید فولاد

الکترود گرافیتی

الکترود گرافیتی اصلی‌ترین عنصر حرارتی در کوره های قوس الکتریکی محسوب می‌شود که در فرایند تولید فولاد از طریق ذوب ضایعات آهن، جهت ایجاد قابلیت حفظ سطح و تصفیه فولاد استفاده می گردد؛ در حال حاضر الکترود گرافیتی تنها محصول با هدایت الکتریکی بالا به شمار می‌رود که قادر به ایجاد گرمای بسیار در محیط کوره ذوب است. به طور کلی برای تولید هر تن آهن اسفنجی بین 2 تا 2.5 کیلوگرم الکترود به مصرف می‌رسد.

نسوزهای مصرفی

 نسوزها، موادي هستند كه در برابر حرارت، سايش، تأثيرات مكانيكي، شوک‌هاي حرارتي و حملات شيميايي مقاوم بوده وتغييرات ناشي از عوامل خارجي را بر بدنه كوره‌ها تحمل نموده و ضمن افزايش كاركرد آنها، راندمان توليد را نيز بالا مي‌برند.( این محصول در داخل کشور تولید می شود)

ضریب مصرف نسوزها بین 10 تا 20 کیلوگرم در هر تن تولید فولاد است که این رقم ممکن است در شرکت های مختلف تفاوت داشته باشد.

فروآلیاژها

فروآلياژها عبارتند از آلياژي از آهن همراه با يك يا چند عنصر مخصوص (مانند سيليسيم، كروم، منگنز، واناديم و ...) كه حداقل يكي از اين عناصر از نظر كميت بيشتر از مقدار آهن در آلياژ شكل گرفته باشند. علت استفاده از فروآلياژها افزودن عناصري نظير سيليسيم، منگنز، كروم، تنگستن، موليبدن، تيتانيم، نيكل و واناديم به فولاد مذاب با هدف تنظيم آناليز شيميايي و بهبود خواص مكانيكي فولاد می‌باشد.

میزان تولید فولاد در جهان

اگر ميانگين ميزان توليد فولاد ساليانه در اقتصاد جهاني در بازه های ده ساله در نظر گرفته شود، در تمامي اين دوران، توليد فولاد عليرغم مواجه شدن با نوسانات، بخصوص در سال‌هايي که بحران مالي جهاني رخ داده است روندی رو به رشد و صعودی داشته است. ميزان رشد ده ساله فولاد در دهه 60 و 50 ميلادی از بقيه دهه‌ها بيشتر بوده است و آمار حکايت از آن دارد که در دو دهه اخير نيز رشد فولاد قابل توجه و بيشتر از 45 درصد بوده است. با وجود اين رشد فولاد در دوره 2010 - 2019 در حدود 5.5 درصد بيشتر از دوره 2000 - 2009 بوده است. در جدول زیر  وضعيـت توليد فولاد به  تفکيک دهه بيان شده است.
 
آمار نشان مي‌دهد طي 14 سال گذشته نزديک به 70 درصد توليد جهاني فولاد با استفاده از سنگ آهن و کک (زغال سنگ کک شو) در کوره بلند و به روش کنورتور اکسيژني و تقريباً 30 درصد آن به روش احياء مستقيم و در کوره قوس الکتريکي با استفاده از قراضه و آهن اسفنجي انجام شده است. طي اين دوره سهم روش کنورتور اکسيژني افزايش يافته و در مقابل از سهم روش کوره قوس الکتريکي کاسته شده است. البته در سال 2017 ،2018 و 2019 سهم کنورتور اکسيژني کمي کاهش يافته است.

عمـده فـولاد تولیـدی در ایـران بـه روش احیـا مسـتقیم (90درصـد) و مابقـی بـه روش کـــوره بلنـــد و بـــه وســـیله شـــرکت ذوب آهـــن اصفهـــان تولیـــد می‌گـــردد. هم اکنـــون ظرفیـــت فـــولاد ایـــران بـــا راه انــدازی ســایر پروژه هــای فــولادی تـــا ســال 1401 بــه 45 میلیــون تــن شــامل 40 میلیــون تــن فــولاد بـــه روش احیــای مســتقیم و 5 میلیــون تــن فــولاد بــه روش کــوره بلنــد می‌رســد.

بزرگترین تولیدکنندگان فولاد در جهان

در جدول زیر کشورهای با بیشترین تولید محصولات فولادی و همچنین بزرگترین کمپانی‌های تولیدکننده فولاد را در سال 2021 مشاهده می‌کنیم.
 
در این جدول ایران با تولید 29 میلیون تن محصولات فولادی در رتبه دهم این رده بندی قرار دارد و همچنین مجموعه ایمیدرو ، گروه فولاد مبارکه و فولاد خوزستان درمجموع در رتبه 18 ام بزرگترین کمپانی‌های تولیدکننده محصولات فولادی قرار گرفته‌اند.

سهم از بازار تولیدکنندگان فولاد در ایران

در نمودار زیر سهم از بازار تولیدکنندگان محصولات فولادی را براساس مقدار تولید سال 1400 مشاهده می‌کنیم.

 
همانگونه که در تصویر فوق مشخص است حدود 44 درصد از تولید محصولات فولادی در کشور در اختیار فولاد مبارکه و 17 درصد نیز در اختیار فولاد خوزستان است و به طور کلی سه شرکت فولاد، فخوز و ذوب بیش از 70 درصد از تولید محصولات فولادی کشور را در سال گذشته رقم زده‌اند. البته در این مقایسه کل محصولات تولیدی مورد بررسی قرارگرفت و درصورتی که به تفکیک هر محصول در زنجیره بنگریم آمار به کلی متفاوت خواهد بود.

آمار ظرفیت و میزان تولید فولاد در کشور

در جدول زیر میزان ظرفیت و تولید محصولات فولادی برحسب گزارش سازمان ایمیدرو مشخص گردیده است.

مکان شرکت های تولید کننده فولاد

در تصویر زیر موقعیت مکانی تولیدکنندگان فولاد بورسی به نمایش گذاشته شده است
 
موقعیت مکانی شرکت‌ها نقش به سزایی در مقاصد صادراتی این شرکت ها دارد و همانگونه که قبل‌تر نیز اشاره گردید عمده تولید فولاد کشور در بخش مرکز متمرکز می‌باشد که درصورت صادرات هزینه بالایی را برای آنها متحمل خواهد کرد.

معرفی شرکت های فولادی

در جدول زیر به طور کلی شرکت‌های فولادی بورسی از منظر زنجیره تولید و معادل مورد بررسی قرارگرفته اند.

ضرایب تبدیل زنجیره فولاد

زنجیره تولید فولاد در ابتدا با استخراج سنگ‌آهن از معادن آغاز شده و طی فرآیند خردایش به کنسانتره تبدیل می‌گردد. این کنسانتره در فرآینده آگلومره‌سازی به گندله تبدیل شده و در شرکت‌های دارای قوس الکتریکی گندله به آهن‌ اسفنجی و درنهایت به فولاد و محصولات انتهایی تبدیل می‌گردد. برای تولید هرکدام از محصولات به طور متوسط مواداولیه یکسانی به مصرف می‌رسد و بدین ترتیب ضرایب مصرف هر محصول در فرایند تولید مشخص می‌باشد. این ضرایب در جدول زیر مشخص گردیده است.
 
همانطور که گفته شد ضرایب تبدیل هر محصول در فرایند تولید نشان داده شده است و به عنوان مثال برای تولید هر یک تن کنسانتره به 1.54 تن سنگ‌آهن و برای تولید یک تن مقاطع فولادی به حدود 3.06 تن سنگ‌آهن نیاز خواهد بود. البته لازم به ذکر است که این ضرایب به طور متوسط ارائه شده و به طبع شرکت به شرکت این ضرایب متفاوت خواهد بود و ممکن است برای شرکتی این ضرایب کمتر یا بیشتر باشد.

شیوه قیمت گذاری محصولات زنجیره فولاد

پارامترهای متعددی نظیر قیمت فولاد، نفت خام، آلومینیوم، شاخص تولید ناخالص داخلی، نرخ بهره، نرخ تورم، ارزش دلار ، میزان تولید آهن و فولاد و عرضه و تقاضا بر قیمت جهانی سنگ آهن موثر هستند و به طبع تغییرات قیمتی سنگ‌ آهن نیز بر قیمت محصولات زنجیره اثرگذار خواهد بود.

در ایران محصولات زنجیره تولید فولاد بر اساس ضریبی از شمش فولاد خوزستان در بورس کالا قیمت‌گذاری می‌شوند و خود شمش فولاد خوزستان نیز براساس قیمت‌های جهانی منطقه CIS تعیین می‌‍‌‌شود. پس برای محاسبه نرخ پایه شمش فولاد خوزستان از ارز نیما و میانگین قیمت‌های منطقه CIS استفاده می‌شود و سایر محصولات زنجیره نیز براساس ضریبی از این قیمت محاسبه می‌گردد. البته لازم به ذکر است که قیمت پایه محصولات نهایی نظیر ورق سرد و محصولات پوشش‌دار برحسب ورق گرم فولاد مبارکه تعیین شده و ورق گرم فولاد مبارکه نیز به قیمت‌های جهانی همبستگی دارد.

منطقه CIS چیست؟

اتحادیه کشورهای مستقل یا همسود (CIS) در سال 1991 پس از انحلال اتحاد جماهیر شوروی  از 11 جمهوری که درگذشته بخشی از اتحاد جماهیر شوروی بودند تشکیل شده است(ارمنستان، آذربایجان، بلاروس، قزاقستان، قرقیزستان، مولداوی، روسیه، تاجیکستان، ترکمنستان و ازبکستان). 

CIS یک منطقه مهم اقتصادی و سیاسی در اوراسیا است. جمعیتی بالغ بر 270 میلیون نفر و مجموع تولید ناخالص داخلی آن بیش از 4 تریلیون دلار است. این منطقه میزبان برخی از بزرگترین ذخایر انرژی جهان است و به یک مسیر ترانزیت مهم برای خطوط لوله نفت و گاز از آسیای مرکزی به اروپا تبدیل شده است. همچنین دارای منابع کشاورزی قابل توجهی است و تولید کننده عمده گندم، جو، روغن آفتابگردان و سایر کالاها می باشد.

همچنین منطقه CIS تولیدکننده و صادرکننده عمده محصولات فولادی است و این منطقه مرکز برخی از بزرگترین تولیدکنندگان فولاد جهان از جمله روسیه، اوکراین، قزاقستان و بلاروس است. منطقه CIS طیف وسیعی از محصولات فولادی، از جمله محصولات نورد گرم، ورق‌های فولادی، کلاف، میله و ... نیز می‌باشد. منطقه CIS همچنین تامین کننده عمده مواد خام برای تولید فولاد مانند سنگ آهن و زغال سنگ است.

سخن پایانی

در این مقاله با مفاهیم مهم زنجیره فولاد و روش‌های تولید آن آشنا شدیم و فهمیدیم به علت وجود منابع گازی در کشور عمدتا تولیدکنندگان داخلی از روش قوس الکتریکی برای تولید فولاد استفاده می‌کنند. در کوره قوس برای انجام فرایند ذوب از انرژی گاز سوخت استفاده می‌شود و با توجه به عدم مدیریت بهینه منابع گازی در کشور و قطعی‌های مکرر گاز در فصول سرد، تولیدکنندگان فولادی با مشکل تولید مواجه خواهند بود که از چالش‌های اصلی این صنعت به شمار می‌رود. همچنین تکمیل زنجیره تولید شرکت‌هایی نظیر کگل و کچاد به منظور افزایش حاشیه سود برخی تولیدکنندگان را که در میانه زنجیره فعالیت می‌کردند را با مشکل جدی مواجه ساخته است که نیاز به سرمایه‌گذاری و راه اندازی خطوط تولید جدید را امری ضروری در کشور قلمداد کرده است.

مقاله پیشنهادی: تحلیل بنیادی شرکت ارفع