مراحل تولید ورق فولادی
تولید ورق فولادی یکی از نمادهای توانمندی صنعتی کشورها است. ایران با ظرفیت تولید بالغ بر ۳۰ میلیون تن فولاد، نشانگر قدرت علمی و عملی خود در این صنعت است. ورق‌های فولادی با ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی به صورت رول و برش شده در بازار عرضه می‌شوند. مراحل تولید این ورق‌ها به دو نوع سرد و گرم تقسیم می‌شوند، و ایران به علت عدم توانایی در تولید ورق‌های آلیاژی استیل، این محصول را وارد می‌کند. نوردکاری به عنوان روش قدیمی‌ترین شکل‌دهی فلزات به سرعت تکامل یافته و تأثیر گذاری در تولید فرآورده‌های فلزی دارد. این مقاله از تاجران آهن مراحل تولید ورق‌های فولادی در ایران و اهمیت آن را برجسته کرده است.
فرآیند تولید ورق فولادی در کارخانه
فرآیند تولید ورق فولادی در کارخانه به مراحل زیر تقسیم می‌شود:
- استخراج و فرآوری سنگ آهن اولیه.
- تولید آهن اسفنجی.
- تولید شمش فولاد (تختال).
- تبدیل شمش به کلاف‌های نرم از طریق نورد گرم.
- تولید کلاف‌های نرم از طریق نورد سرد.
- انجام عملیات تکمیلی برای تولید فولاد و محصول نهایی کلاف.
- پوشش‌دهی و تزیین ورقه‌های فولادی به صورت گالوانیزه، رنگی و غیره.
در ادامه هر کدام را به طور جداگانه توضیح خواهیم داد همراه ما باشید.
1- استخراج و فرآوری سنگ آهن اولیه.
فرآیند ابتدایی در تولید ورق فولادی، فرآوری سنگ آهن استخراج شده است. در این مرحله، سنگ آهن خرد شده از ناخالصی‌های فلزی جدا می‌شود. این جداسازی به وسیله گندله‌سازی و پختن سنگ آهن انجام می‌شود، که در نهایت به تولید گلوله‌های فلزی منجر می‌شود. سنگ آهن استخراج شده از خرد شدن و جداسازی ناخالصی‌ها پس از پختن به شکل گلوله‌های فلزی تبدیل می‌شود. این مرحله مهم به عنوان آماده‌سازی ماده اولیه برای تولید ورق‌های فولادی انجام می‌شود.
2- تولید آهن اسفنجی
.webp)
مرحله دوم در تولید ورق فولادی، تولید آهن اسفنجی است. در این مرحله، گندله تولید شده در فرآیند احیا مستقیماً با عنصر کربن واکنش می‌کند و آهن خالص را تولید می‌کند. این واکنش باعث می‌شود که گندله از اکسیژن خود رها شود و به شکل تخلخلی و اسفنجی تبدیل شود. به دلیل این ساختار تخلخلی و اسفنجی، این نوع آهن به نام "آهن اسفنجی" نیز شناخته می‌شود. آهن اسفنجی به عنوان ماده اولیه در مراحل بعدی تولید ورق‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرآیند اساسی برای تولید ورق است و اساس تبدیل سنگ آهن به محصولات فولادی می‌باشد.
3- تولید شمش فولاد (تختال)
در مرحله سوم تولید ورق فولادی، فولاد مذاب به پاتیل‌های حجیمی منتقل می‌شود تا عملیات تکمیلی انجام گیرد. این فولاد مذاب با دمای بالایی، نزدیک به 1650 درجه سانتی‌گراد، باید بعد از انجام عملیات تکمیلی به مرحله ریخته‌گری منتقل شود. در این مرحله، فولاد مذاب به صورت شمش یا تختال وارد ماشین‌های ریخته‌گری می‌شود. پاتیل‌های مذاب روی برج‌های ریخته‌گری قرار می‌گیرند، که هر کدام قادر به نگه‌داری دو پاتیل هستند. سپس، پس از انجام مراحل حاشیه‌ای مانند تاندیش و توالی مواد مذاب، محصولات نهایی در قالب‌ها شکل می‌گیرند و توسط جریان آب اطراف قالب‌ها خنک و از ماشین‌های ریخته‌گری خارج شده و به شکل نوارهای مستطیلی با مقطع مستطیلی شکل می‌گیرند. این مرحله اساسی در تولید ورق فولادی است و به شکل دائمی تبدیل مواد مذاب به ورق‌های فولادی را فراهم می‌آورد.
4- تبدیل شمش به کلاف‌های نرم از طریق نورد گرم.
در مرحله نورد گرم، شمش‌ها با دمای بسیار بالا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند و سپس از بین غلتک‌ها عبور داده می‌شوند. این فرآیند تنها نقطه شروعی برای تولید ورق فولادی است. تختال‌ها، محصول نهایی نورد گرم، دارای ضخامت و عرض بالا هستند و نیازمند مراحل بیشتری برای تبدیل به محصول نهایی هستند. این تبدیل در نورد سرد صورت می‌گیرد. خطوط نورد گرم امروزی شامل چند مرحله مهم هستند، از جمله کوره‌های پیش‌گرم، پوسته‌شکن، نورد خشن‌کار، میز انتقال تختال، دستگاه برش و پوسته‌شکن ثانویه، نورد پایانی، خنک‌کن‌های آبی و دستگاه‌های بسته‌بندی.
در این مرحله از محصول نهایی می‌توان استفاده کرد، اما فرآیند "تولید ورق فولادی" هنوز ادامه دارد. در مرحله تکمیل نورد، بر اساس سفارش مشتری، فرآیند نورد پوسته‌ای بر روی تختال‌ها انجام می‌شود. پس از آن، در مرحله برش سبک و سنگین، کلاف‌ها برش داده شده و به ورق‌ها تبدیل می‌شوند. این ورق‌های گرم عمدتاً برای تولید سازه‌های آهنی سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرند، مانند لوله‌های انتقال سیالات و محصولات دیگر.
5- تولید کلاف‌های نرم از طریق نورد سرد
.webp)
در مرحله نورد سرد تولید ورق فولادی، محصول نهایی از مراحل قبلی جهت تمیزکاری و بهبود ویژگی‌ها به قسمت اسید شویی منتقل می‌شود. این کلاف در مرحله اسید شویی ممکن است به عنوان محصول نهایی استفاده شود. در این مرحله، کلاف به طور متوالی از بین غلتک‌ها عبور داده می‌شود و تحت کشش همزمان قرار گرفته، که باعث کاهش ضخامت آن می‌شود. این کلاف‌ها معمولاً به عنوان محصولات نهایی استفاده می‌شوند.
برای تولید محصولات سرد، کلاف‌های خام تولید شده در مراحل نورد پوسته‌ای وارد چرخه بازپخت و اصلاح می‌شوند. اگر مشتری نیاز داشته باشد، در این مرحله می‌تواند کلاف‌های ایجاد شده پس از طی مراحل قبلی را به سیکل‌های برش سبک یا سنگین تحتاجی دهد. این ورق‌های سرد به‌طور عمده در تولید بدنه خودروها و محصولات خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تولید ورق فولادی در این مرحله می‌تواند به پایان برسد، اما با استفاده از فرآیندهای بعدی می‌توان ویژگی‌های ورق را بهبود بخشید.
6- انجام عملیات تکمیلی برای تولید فولاد و محصول نهایی کلاف.
در مرحله آخر تولید ورق فولادی، پس از انجام تمامی فرآیندهای تکمیلی لازم و به دست آوردن ابعاد، کیفیت و اندازه‌های استاندارد، مرحله کوتینگ یا پوشش‌دهی به ورقه‌های فولادی برای تولید انواع مختلف محصولات مانند ورقه‌های رنگی یا گالوانیزه انجام می‌شود. این مرحله از فرآیند تولید ورق فولادی به تولید محصولات با ویژگی‌های ویژه و ظاهر متنوع می‌پردازد.
7- پوشش‌دهی و تزیین ورقه‌های فولادی به صورت گالوانیزه، رنگی و غیره.
ورقه‌های فولادی با پوشش در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارند و تقاضای زیادی دارند. این نوع ورق‌ها شامل ورق گالوانیزه، ورق قلع اندود و ورق رنگی می‌شوند. آن‌ها تفاوت‌های مختلفی از نظر کیفیت، رنگ‌های متنوع و مقاومت در برابر خوردگی دارند که از جمله معیارهای تمایز آن‌ها نسبت به محصولات معمولی هستند. در فرآیند قلع اندود، لایه‌ای نازک از قلع بر روی سطح ورق پوشش داده می‌شود. محصولاتی همچون قوطی‌های حلبی که در بازار مشاهده می‌شوند و همچنین در صنایع غذایی کاربرد دارند، از این نوع ورق استفاده می‌کنند.
در فرآیند گالوانیزه، سطح ورق با لایه نازکی از روی پوشش داده می‌شود. این محصول برای ساخت مخازن و کاربردهای دیگر استفاده می‌شود. همچنین، ورق گالوانیزه می‌تواند به عنوان محصول نیمه‌ساخته در فرآیند پوشش رنگی به کار برود. در فرآیند پوشش رنگی، سطح ورق فولادی با رنگ‌های مخصوصی پوشش داده می‌شود. این نوع ورق بیشتر در صنایع تولید لوازم خانگی و ساخت ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تفاوت ورق‌های تولیدشده به روش نورد گرم و سرد
وقتی از فرآیند نورد گرم و نورد سرد برای تولید ورق فولادی صحبت می‌کنیم، می‌توانیم به عنوان مهمترین تفاوت ورق نورد گرم و سرد در نظر گرفت:
- ظاهر ورق: ورق‌های نورد گرم به دلیل انجام فرآیند در دماهای بالا دارای سطح خشن و تیره‌تری هستند. این سطح معمولاً نیاز به پوشش یا فرآیندهای دیگر برای محافظت از خوردگی دارد. به عبارت دیگر، ظاهر ورق نورد گرم معمولاً به کیفیت پایین‌تری اشاره دارد. در مقابل، ورق‌های نورد سرد دارای سطح صاف و صیقلی هستند که برای کاربردهایی که جلوه ظاهری مهم است (مانند صنایع خودروسازی) مناسب هستند.
- خواص مکانیکی: ورق‌های نورد گرم به علت فرآیند ترمومکانیکی که در دماهای بالا صورت می‌گیرد، دارای تأثیر توأم حرارت و کار مکانیکی هستند. این فرآیند می‌تواند به تقویت خواص مکانیکی فولاد کمک کند. از سوی دیگر، نورد سرد تنها تأثیر ریزدانگی دانه‌ها را دارد، بدون تأثیر حرارتی، و باعث افزایش خواص مکانیکی می‌شود. ورق‌های نورد سرد معمولاً دارای استحکام و سختی بالاتری هستند.
- دقت ابعادی و تلرانس ابعاد: ورق‌های نورد سرد دارای دقت ابعادی بالاتری هستند و لبه‌های تیزتری دارند. به عبارت دیگر، تولید ورق‌های نورد سرد با دقت بیشتر انجام می‌شود. در مقابل، ورق‌های نورد گرم معمولاً دارای اعوجاج‌های لبه‌ای بوده و لبه‌های گرد دارند.
- هزینه: فرآیند نورد گرم ساده‌تر و ارزان‌تر است. این موضوع باعث می‌شود ورق‌های نورد گرم قیمتی ارزان‌تر نسبت به ورق‌های نورد سرد داشته باشند.
بنابراین، انتخاب بین ورق‌های نورد گرم و نورد سرد بستگی به نیاز‌ها و کاربردهای خاص هر پروژه دارد.
جمع بندی
در این مقاله، به شما توضیح دادیم که چگونه ورق‌های فولادی تولید می‌شوند و همچنین تأثیر ابعاد و کیفیت محصول بر قیمت آن‌ها. تولید ورق فولادی یک فرآیند پیچیده و تخصصی است که از تختال‌سازی تا نورد گرم و نورد سرد شامل مراحل مختلفی می‌شود. تفاوت‌ها در نوع فولاد و روش‌های تولید نیز می‌توانند به طور مستقیم بر کیفیت و قیمت ورق تأثیر بگذارند. ورق‌های نورد گرم به دلیل فرآیند انجام نورد در دماهای بالا دارای سطح خشن‌تر و مات‌تری هستند. خواص مکانیکی ضعیف‌تری دارند و لبه‌ها اغلب دارای اعوجاج‌هایی هستند.
در مقابل، ورق‌های نورد سرد دارای سطح صیقلی و درخشانی هستند و از استحکام بالاتری برخوردارند. دقت ابعادی و تلرانس ابعادی در ورق‌های نورد سرد نیز بیشتر است. به طور کلی، انتخاب بین ورق‌های نورد گرم و نورد سرد وابسته به نوع پروژه و نیاز‌های آن است. در نهایت، هر کدام از این نوع‌های ورق‌ها دارای ویژگی‌ها و مزایای خود هستند و باید با توجه به اهداف پروژه و استفاده مورد نیاز، انتخاب شوند.