شمش فولادی چیست؟ کاربرد و انواع آن
امروزه شمش فولادی یکی از مهم
ترین مواد اولیه برای ساخت محصولات فولادی به شمار می آید. شمش (ingot) تحت یک فرآیند میانی نورد به نام احیا بر روی سنگ معدنی آهن به
وجود می آیند. از سوی دیگر سنگ آهن یکی از مهم ترین ماده های معدنی است که از طریق
معادن مختلف استخراج شده و طی عملیات های مختلف احیا و فراوری به شمش منجمد و سایر
محصولات تبدیل می شود.
از این رو بهتر است بدانید شمش فولادی با
سطح مقطع مستطیلی شکل تولید می شود. با این وجود در برخی مواقع ممکن است به سبب
راحت تر شدن عملیات خروج آن از قالب های ریخته گری، جا به جایی آسان و قالب گیری
دستی با سطح مقطع ذوزنقه ای ساخته گردد. از نظر طول نیز باید گفت شمش ها در هر
شاخه طولی در حدود 2 متر دارند و کاربرد آن ها نیز بیشتر برای ساخت فولاد، اسلب،
بیلت، بلوم و موارد فولادی از این قبیل می باشد.
از سوی دیگر عملیات هایی که بر روی شمش در
مرحله آنالیز آهن و ریخته گری صورت می گیرد، مشخص کننده خواص فیزیکی و مکانیکی این
ماده و سپس ابعاد و اندازه های آن می باشد. در نهایت این خواص و مشخصات فنی در
محصول نهایی که ممکن است یکی از مقاطع فولادی یا شیت های مسطح باشند، اثرگذار می
باشد. در ادامه به بررسی انواع شمش و نحوه به کارگیری آن در صنایع به همراه
کارخانجات تولیدکننده پرداخته ایم.
انواع
شمش
به طور معمول شمش ها با نام های مختلفی در صنعت فولاد شناخته
می شوند و ممکن است نام های بیلت، بلوم و اسلب را شنیده باشید. این محصولات مقاطع
متفاوتی دارند و از شمش فولادی تولید می شوند. در ادامه به شرح هر کدام به صورت
جداگانه می پردازیم:
بیلت
یکی از اصلی ترین انواع شمش
با نام بیلت (Billet) شناخته
شده و بر خلاف شمش فولادی سطح مقطع مربعی یا دایره ای شکل دارد. بهتر است بدانید
در بازار آهن آلات این ماده با نام شمشال نیز شناخته شده و فرآیند تولید آن نیز به
صورتی است که با برشکاری شمش فولادی در ابعاد مشخص، بیلت تولید می شود. معمولاً
بیلت ها با عرض های 15 سانتی متری و سطح مقطع 230 سانتی متر مربعی در بازار عرضه
شده و بیشتر برای تولید میلگرد، انواع مفتول و ... مورد استفاده قرار می گیرند.
بلوم
بلوم (Bloom) یا شمشه نیز یکی دیگر از انواع شمش فولادی می باشد که بر خلاف این
محصول دارای سطح مقطع مربعی و دایره ای شکل می باشد. البته سطح مقطع این ماده نیمه
نهایی فولادی از بیلت بزرگ تر بوده و اندازه آن نیز در حدود 15 سانتی متر می باشد.
از بلوم بیشتر برای ساخت پروفیل های مختلف، ناودانی، سپری، تیرآهن و ... استفاده
می شود.
اسلب
اسلب فولادی یا تختال یکی از مهم ترین انواع
شمش فولادی است که سطح مقطع آن بر خلاف شمشه و شمشال مستطیلی می باشد. این محصول
ماده اولیه برای تولید انواع ورق های فولادی به شمار می آید و فرآیند های بسیار
سخت مانند نورد گرم که با حرارت بسیار بالایی صورت می گیرند، بر روی این محصول نیز
قابلیت انجام دارند. با این وجود یکی از مهم ترین عوامل مؤثر بر نرخ ورق های
فولادی، قیمت اسلب فولادی به شمار می آید. اسلب با نام دیگر تختال نیز شناخته
شده و از طریق عملیات ریخته گری مداوم و برشکاری شمش فولادی تولید می شود.
فرآیند
تولید شمش
فرآیند تولید شمش فولادی شامل استخراج سنگ
آهن، تبدیل آن به گندله و سپس احیا آن به روش های مستقیم یا غیر مستقیم می باشد. این
موضوع به سبب سنگ آهن و ناخالصی های آن می باشد که برای از بین بردن آن ها نیازمند
یک سری فرآیندهای ذوب و احیا است؛ زیرا فولاد مذاب نهایی باید کیفیت لازم برای
تولید مقاطع و ورق های فولادی نظیر سیاه، اسیدشویی، روغنی و ... را داشته باشد.
قیمت ورق اسیدشویی نیز بسته به این کیفیت و البته هزینه تولید به وسیله هر کدام از
روش های زیر تعیین می گردد. با این وجود سه روش کلی برای تولید شمش و در واقع احیا
سنگ آهن استخراج شده از معادن وجود دارد که شامل موارد زیر است:
- کوره بلند
یکی از پراستفاده ترین روش ها برای تولید
شمش فولادی، کوره بلند نامیده شده و امروزه 60 تا 70 درصد از فولاد در جهان به
وسیله این روش تولید می شود. در این روش باید سنگ آهن را به همراه قراضه آهن در
مخازن مخصوص کوره ها ریخت و به این سبب فرآیندی به نام اکسیژن قلیایی بر روی آن ها
صورت می گیرد. این اقدام با استفاده از دو لوله نیزه مانند و انتقال اکسیژن به
کوره انجام می شود. در مرحله بعدی نیز مواد گرمادهی شده تا پس از جداسازی ناخالصی
آن ها و افزودن آهک، فولاد مذاب به دست آید.
- کوره ذوب القایی
در این روش از یک حوضچه مغناطیسی و جریان
الکتریسیته با فرکانس بالا استفاده می کنند. در واقع یک سیم پیچ القایی به همراه
حوضچه و جریان سبب ایجاد گرما برای مواد اولیه شده و به این ترتیب پس از انتقال
این دما به کوره، ذوب مواد انجام می گیرد.
- کوره قوس الکتریکی (میدرکس)
روش میدرکس یا کوره قوس الکتریکی یکی از
جدیدترین روش های احیا سنگ آهن است. در این روش از آهن اسفنجی، به همراه مواد
سرباره و قراضه های آهن استفاده می کنند. با ریختن این مواد درون کوره های قوس، از
طریق الکترودها جریان به مواد منتقل می شود تا سبب جداسازی ناخالصی های آن ها
گردد. دمای این کوره ها حدود 4100 درجه سانتی گراد است و در نهایت منجر به ذوب
مواد، خارج شدن مواد و ناخالصی های سرباره از بالای کوره و خروج فولاد مذاب از
پایین کوره خواهد شد.
کاربرد
شمش
همان طور که اشاره کردیم، شمش
فولادی در انواع مختلف مانند بیلت، بلوم و اسلب فولادی تولید و عرضه می گردد. از
این رو می توانید به گستردگی کاربرد آن به خصوص در تولید مقاطع فولادی و شیت های
مسطح مانند ورق سیاه پی ببرید. از این رو در ادامه به بررسی مهم ترین کاربردهای
شمش در صنایع پرداخته ایم:
- میلگرد: یکی از مهم ترین مقاطع فولادی که بیشتر از
طریق شمش فولادی و بیلت ساخته می شود، میلگرد یا آرماتور نام دارد. این مقطع
بیشترین کاربرد را در صنعت ساخت و ساز در انواع مختلف به خود اختصاص می دهد.
- تیرآهن: دومین مقطع مهم ساختمانی، تیرآهن نام داشته
و در ساخت اسکلت ساختمان، ستون، خرپا و تیرها مورد استفاده قرار می گیرد. این
محصول نیز از شمش و بلوم به دست می آید.
- نبشی، ناودانی، سپری: این مقاطع نیز بیشتر از طریق
بیلت تولید شده و عمده کاربرد آن ها در ساخت مقاطع ساختمانی می باشد.
- لوله سازی: از اسلب فولادی برای ساخت انواع ورق های
فولادی و سپس لوله سازی برای انتقال مایعات، گاز، آب و سیالاتی مانند نفت و گاز
استفاده می کنند.
- ورق های فولادی: امروزه ورق های فولادی نظیر سیاه،
روغنی، اسیدشویی، گالوانیزه، رنگی، قلع اندود و شیروانی بیشترین کاربرد را در
مصارف صنعتی و مهم و همچنین زندگی روزمره ما دارند؛ از این رو می توان گفت این
فلزات که از طریق اسلب فولادی به دست می آیند، در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی،
مبلمان سازی، پتروشیمی، نفت و گاز، ساختمان سازی، بسته بندی مواد غذایی، حمل و نقل
و ... مورد استفاده قرار می گیرند.
کارخانه
های تولید شمش در ایران
کشور ایران از جمله نهمین
تولیدکنندگان محصولات فولادی در جهان به شمار می آید و کارخانجات متعددی مواد
اولیه و محصولات فولادی مختلف را تولید می کنند. از جمله این کارخانجات می توان به
موارد زیر اشاره داشت:
- کارخانه فولاد ذوب آهن اصفهان: یکی از برترین ها در
تولید شمش به شمار می آید و فعالیت خود را در سال 1350 آغاز کرده است.
- شرکت فولاد مبارکه اصفهان: یکی از بزرگ ترین
تولیدکنندگان شمش در ایران مجموعه فولاد مبارکه است و با تولید سالیانه 12 میلیون
تن محصول فولادی، نیاز بخش های مهم صنایع و صادرات کشور را تأمین می کند.
- فولاد خوزستان : این مجموعه در سال 1368 احداث شد و
با تولید سالیانه 4 میلیون تن مواد اولیه فولادی، یکی دیگر از تولیدکنندگان شمش
ایران شناخته می شود.
- فولاد خراسان
- فولاد هرمزگان
- گروه ملی صنعتی فولاد ایران
- مجموعه شاهین بناب
- فولاد آلیاژی ایران
- نورد فولاد یزد
- فولاد سیرجان
جمع
بندی
در پایان بهتر است بدانید یکی از مهم ترین
مواد اولیه برای تولید محصولات و مقاطع فولادی، شمش است که انواع مختلفی دارد. سه نوع
از مهم ترین انواع شمش شامل اسلب فولادی، بیلت و بلوم هستند که تفاوت آن ها در سطح
مقطع می باشد. هر سه نوع از طریق برشکاری شمش فولادی به وجود می آیند و برای ساخت
مقاطع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
البته فرآیند تولید شمش به راحتی اتفاق نمی
افتد و نیازمند فراوری سنگ آهن و ایجاد آنالیز شیمیایی مناسب برای تولید محصول
نهایی فولادی است. در کشور ما معمولاً از فرآیند میدرکس بر پایه کوره های قوس
الکتریکی استفاده می کنند. این موضوع به علت بهره مندی ما از منابع غنی گاز می
باشد. همچنین سرعت بالاتری داشته و این مسئله سبب شده تا در نهایت محصولات با
کیفیت و با تعداد بیشتری تولید شوند.