فرآیند تولید ورق سیاه

فرآیند تولید ورق سیاه از زمان انقلاب صنعتی در اواسط قرن نوزدهم تاکنون به طور چشمگیری تکامل یافته است. یکی از نقاط مهم در توسعه صنعت فولاد، فرآیند بسمر بود که امکان کاهش کربن و برخی ناخالصی های آهن مذاب با دمش هوا را فراهم کرد. امروزه اگرچه فناوری های تولید فولاد بسیار پیشرفته تر شده اند، اصولی مانند کنترل ترکیب شیمیایی و کاهش عناصر ناخواسته همچنان بخش مهمی از فولادسازی محسوب می شوند.

تولید فولاد امروزی با استفاده از مواد اولیه ای مانند سنگ آهن، آهن اسفنجی و قراضه فولادی انجام می شود. در ادامه، مراحل اصلی تولید فولاد و سپس فرآیند تولید ورق سیاه توضیح داده شده است.

فرآیند نورد به چه معناست

"نورد" یک اصطلاح رایج در صنعت فلزات است که به فرآیند شکل دهی فلز گفته می شود. در این فرآیند، قطعه فلزی از بین غلتک ها عبور داده می شود تا ضخامت آن کاهش یافته و به ابعاد و شکل مورد نظر برسد.

نورد یکی از مهم ترین فرآیندهای شکل دهی در تولید محصولات فولادی از جمله ورق سیاه است. در مقالات ورق سیاه فابریک چیست و عیوب رایج ورق سیاه و نحوه پیشگیری نیز می توان با ویژگی ها و انواع ورق سیاه بیشتر آشنا شد.

کارخانه های نورد می توانند محصولات نیمه نهایی فولادی مانند اسلب، بیلت و بلوم را به محصولات نهایی مانند تیرآهن، میلگرد، ورق و سایر مقاطع فولادی تبدیل کنند.

تولید ورق سیاه

ورق سیاه یا ورق گرم در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد نورد می شود. دمای نورد گرم فولاد معمولا در محدوده ای بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد قرار دارد و بسته به نوع فولاد و مرحله فرآیند متفاوت است.

حرارت بالا باعث افزایش شکل پذیری فولاد شده و تغییر شکل آن در فرآیند نورد را آسان تر می کند.

تولید ورق سیاه معمولا با اسلب فولادی آغاز می شود. اسلب ابتدا در کوره پیش گرم تا دمای مناسب حرارت داده شده و سپس از مجموعه ای از غلتک ها عبور می کند تا ضخامت آن به تدریج کاهش یابد و به ابعاد مورد نظر برسد.

پس از پایان نورد، ورق گرم تحت فرآیند خنک کاری کنترل شده قرار گرفته و در صورت تولید به صورت کلاف، توسط دستگاه کویلر جمع می شود.

نورد گرم در مقایسه با نورد سرد دقت ابعادی و کیفیت سطحی پایین تری دارد، زیرا فولاد در هنگام خنک شدن دچار انقباض می شود. به همین دلیل، ورق نورد گرم بیشتر در کاربردهایی استفاده می شود که تلرانس ابعادی بسیار دقیق یا سطح کاملا صاف اهمیت کمتری دارد.

از ویژگی های ظاهری فولاد نورد گرم می توان به سطح دارای پوسته اکسیدی، لبه های نسبتا گرد و برخی تغییرات جزئی ابعادی اشاره کرد.

فرآیند تولید فولاد

• فرآیند تولید آهن

از آنجایی که آهن عنصر اصلی فولاد است، در روش سنتی کوره بلند ابتدا باید آهن مذاب تولید شود. سنگ آهن، کک و مواد کمک ذوب مانند سنگ آهک وارد کوره بلند می شوند و در اثر واکنش های شیمیایی و حرارتی، آهن مذاب تولید می شود.

آهن مذاب حاصل معمولا حاوی مقدار قابل توجهی کربن و برخی عناصر دیگر است و برای تبدیل شدن به فولاد باید ترکیب شیمیایی آن کنترل و اصلاح شود.

• ساخت اولیه فولاد

دو روش اصلی برای تولید فولاد شامل فرآیند اکسیژن پایه (BOF یا BOS) و کوره قوس الکتریکی (EAF) است.

در روش اکسیژن پایه، آهن مذاب به همراه مقدار مشخصی قراضه وارد کنورتور شده و اکسیژن با سرعت بالا به مذاب دمیده می شود. این فرآیند باعث کاهش مقدار کربن و برخی عناصر ناخواسته و تبدیل آهن مذاب به فولاد می شود.

در روش کوره قوس الکتریکی، معمولا از قراضه فولادی و یا آهن اسفنجی به عنوان مواد اولیه استفاده می شود. حرارت حاصل از قوس الکتریکی مواد را ذوب می کند و پس از تنظیم ترکیب شیمیایی، فولاد مذاب مورد نظر تولید می شود. کوره قوس الکتریکی به دلیل انعطاف پذیری در استفاده از مواد اولیه و امکان کنترل بهتر ترکیب فولاد، یکی از روش های مهم در فولادسازی مدرن به شمار می رود.

• ساخت ثانویه فولاد

در مرحله فولادسازی ثانویه، ترکیب شیمیایی و دمای فولاد مذاب با دقت بیشتری تنظیم می شود تا خواص مورد نظر حاصل شود. این مرحله می تواند شامل فرآیندهایی مانند گاززدایی، دمش آرگون، افزودن عناصر آلیاژی و حذف ناخالصی ها باشد.

• ریخته گری

پس از آماده شدن فولاد مذاب، در بسیاری از کارخانه های مدرن از روش ریخته گری مداوم استفاده می شود. در این فرآیند، فولاد مذاب وارد قالب های خنک شونده شده و به محصولات نیمه نهایی مانند اسلب، بیلت یا بلوم تبدیل می شود.

اسلب معمولا برای تولید ورق، بیلت برای تولید محصولاتی مانند میلگرد و مفتول و بلوم برای تولید برخی مقاطع سنگین مورد استفاده قرار می گیرد.

• اولین شکل گیری ورق سیاه

در این مرحله، اسلب فولادی پس از گرم شدن وارد خط نورد گرم می شود. اسلب با عبور از مجموعه غلتک ها به تدریج نازک شده و به ورق گرم با ضخامت مورد نظر تبدیل می شود.

محصول نهایی بسته به ضخامت و کاربرد می تواند به صورت ورق یا کلاف گرم تولید شود و سپس برای مراحل بعدی فرآوری یا مصرف مستقیم به بازار عرضه شود.

• فرآیند ساخت و تکمیل

در مرحله نهایی، بسته به نوع محصول و کاربرد آن می توان فرآیندهای دیگری مانند برش، اسیدشویی، ماشینکاری، شکل دهی، جوشکاری یا پوشش دهی را روی فولاد انجام داد.

تفاوت نورد گرم و نورد سرد چیست

نورد را می توان بر اساس دمای فلز هنگام انجام فرآیند به نورد گرم و نورد سرد تقسیم کرد.

برای درک تفاوت این دو روش، باید با مفهوم دمای تبلور مجدد آشنا شد. تبلور مجدد فرآیندی است که طی آن دانه های تغییر شکل یافته فلز با دانه های جدید جایگزین می شوند و ساختار فلز تغییر می کند.

اگر فرآیند نورد در دمای بالاتر از دمای تبلور مجدد فلز انجام شود، نورد گرم نام دارد. در مقابل، نورد سرد در دمای پایین تر از دمای تبلور مجدد و معمولا در دمای محیط انجام می شود.

نورد گرم امکان تغییر شکل بیشتر و تولید مقاطع با ابعاد مختلف را فراهم می کند، در حالی که نورد سرد معمولا برای دستیابی به دقت ابعادی بالاتر، سطح صاف تر و برخی خواص مکانیکی مشخص مورد استفاده قرار می گیرد.

انتخاب روش نورد مناسب به نوع فولاد، مشخصات محصول و کاربرد نهایی آن بستگی دارد. استفاده از روش مناسب می تواند علاوه بر بهبود کیفیت محصول، از اتلاف مواد و افزایش هزینه های تولید جلوگیری کند.

مزایای ورق نورد گرم

• مقرون به صرفه بودن به دلیل مراحل فرآوری کمتر نسبت به بسیاری از محصولات نورد سرد

• قابلیت تولید در ضخامت ها و ابعاد متنوع

• شکل پذیری مناسب در فرآیند تولید

• مناسب برای کاربردهایی که کیفیت سطحی و تلرانس ابعادی بسیار دقیق اولویت اصلی نیست

• کاربرد گسترده در سازه های فلزی، ماشین سازی، مخازن و صنایع مختلف

فرآیند تولید کویل های نورد گرم

فرآیند تولید کویل های نورد گرم را می توان در سه مرحله اصلی بررسی کرد.

• مرحله گرمایش

اسلب فولادی در کوره پیش گرم تا دمایی در حدود ۱۱۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی گراد گرم می شود. دمای دقیق به نوع فولاد و شرایط خط تولید بستگی دارد.

حرارت دادن اسلب باعث افزایش شکل پذیری فولاد شده و فرآیند نورد را آسان تر می کند.

پس از خروج اسلب از کوره، سطح آن دارای پوسته های اکسیدی است. برای حذف این پوسته ها معمولا از سیستم پوسته زدایی با آب پرفشار استفاده می شود تا سطح برای ورود به مراحل نورد آماده شود.

• مرحله نورد

پس از پوسته زدایی، اسلب وارد مجموعه غلتک های نورد خشن و سپس نورد نهایی می شود. در هر مرحله، ضخامت ورق کاهش یافته و عرض و شکل آن نیز کنترل می شود.

فولاد پس از عبور از قفسه های نورد نهایی به ضخامت مورد نظر می رسد و برای مرحله خنک کاری آماده می شود.

• مرحله خنک کردن

پس از خروج ورق از خط نورد نهایی، ورق گرم از سیستم خنک کاری کنترل شده، معمولا با استفاده از آب، عبور می کند. سرعت و میزان خنک کاری بر ساختار و برخی خواص مکانیکی محصول نهایی تاثیر می گذارد.

پس از رسیدن ورق به دمای مناسب کلاف پیچی، ورق توسط کویلر به صورت کلاف جمع می شود و سپس فرآیند خنک شدن آن ادامه پیدا می کند.

ورق های نورد گرم حاصل می توانند برای فرآوری های بعدی به واحدهای دیگر منتقل شوند یا بسته به مشخصات محصول مستقیما در اختیار مصرف کننده قرار گیرند. در این میان، فرایندهای تولید ورق سیاه 6 میلیمتر نیز بر پایه همین مراحل انجام می شود، با این تفاوت که تنظیم ضخامت نهایی ورق و شرایط نورد متناسب با مشخصات محصول هدف کنترل می شود.

اهمیت تولید ورق سیاه و نقش فولاد حامیران در تامین آن

فرآیند تولید ورق سیاه بر پایه نورد گرم انجام می شود و کیفیت محصول نهایی به عواملی مانند کیفیت اسلب، ترکیب شیمیایی فولاد، دمای نورد، میزان کاهش ضخامت و شرایط خنک کاری بستگی دارد. این محصول به دلیل تنوع ضخامت و ابعاد و همچنین قابلیت استفاده در کاربردهای مختلف، در پروژه های ساختمانی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

فولاد حامیران انواع ورق سیاه مورد نیاز صنایع و پروژه های مختلف را تامین می کند. برای بررسی مشخصات محصولات، اطلاع از قیمت ورق سیاه و انتخاب ورق متناسب با نیاز پروژه می توانید از خدمات مشاوره کارشناسان فولاد حامیران استفاده کنید.