تولید ورق فولادی در هر کشوری می‌تواند بیانگر قدرت آن در عرصه فناوری و تولیدات باشد و این ورق‌ها جزو آن دسته از محصولاتی هستند که اهمیت زیادی در بازار آهن دارند، چرا که دامنه کاربرد و مصارف آن‌ها بسیار گسترده است و افراد در صنایع مختلفی از جمله صنعت خودروسازی، صنعت لوازم خانگی و بسیاری از صنایع دیگر از ورق‌های فولادی استفاده می‌کنند.
از جمله مشخصات عمومی این ورق‌ها می‌توان به انعطاف‌پذیری بالا، ضخامت کم و در عین حال استحکام و مقاومت بالا در برابر فشار و بارهای اضافی اشاره کرد و به همین خاطر بعید است که کارخانه‌ای پیدا شود که برای تولید ماشین‌آلات و محصولات صنعتی خود به سراغ خرید انواع ورق فولادی نرود.
کارخانه‌های زیادی در کشور ما به تولید ورق فولادی مشغول هستند و پروسه سختی را برای تولید انواع محصولات بی‌عیب‌ونقص طی می‌کنند و لازم به ذکر است که بدانید برای تولید ورق فولاد از دو روش نورد گرم و سرد استفاده می‌کنند و این محصولات با توجه به شیوه تولید می‌توانند مشخصات ساختاری، کیفیت سطحی و همچنین ابعاد متفاوت داشته باشند. اگر قصد خرید این دسته از مقاطع فولادی را دارید، هرگز از استعلام قیمت آهن امروز برای تجربه خریدی مقرون‌به‌صرفه غافل نشوید.
در ادامه این متن ما را همراهی کنید تا اطلاعات مفید و سودمند بیشتری در ارتباط با نحوه تولید ورق فولادی به شما عزیزان ارائه کنیم.
بررسی جامع نحوه تولید صفحات فلزی
از فرایند نوردکاری برای تولید ورق فولادی و انواع ورق آهن در شکل‌های ساده و ابعاد مختلف در اوایل صده هفدهم میلادی استفاده می‌شد و نحوه کارکرد آن به این شکل بود که از دو غلتک چوبی در یک چهارچوب چوبی استفاده می‌کردند و فلزاتی از جمله قلع و سرب را نورد می‌کردند.
شاید قبل از این دوران کارکرد غلتک‌ها تنها برای صاف کردن و فشرده کردنن مواد بود اما بعدها با یک سری ایده‌پردازی از غلتک‌های برای کاهش سطح مقطع فلزات نیز استفاده کردند، اما این فرایند رفته‌رفته پیچیده‌تر و تکامل یافته‌تر می‌شد، به این شکل که از غلتک‌های بزرگ‌تر و سنگین‌تر استفاده می‌کردند و نیروی گشتاور لازم را برای چرخاندن غلتک‌ها از نیروی اسب یا پره‌های آبی تامین می‌کردند.
در همین دوران بود که ایده ایجاد شیار روی غلتک‌ها به منظور ایجاد اشکال مختلف روی اجسام از جمله میلگردها و تیرآهن‌ها شکل گرفت. بعدها قفسه‌های دو غلتکه به سرعت روند پیشرفت و تکامل خود را طی کردند و توانستند علاوه بر نورد فلزهای نرم، نورد گرم فولاد را نیز عملی کنند، اما از آنجایی که استفاده از غلتک‌های بزرگ و سنگین به تامین نیرو و توان زیاد نیاز داشت، بنابراین ایده استفاده از غلتک‌های کوچک‌تر مطرح شد تا به نیروی کمتری نیاز باشد و در همین راستا قفسه‌های چهار غلتکه به وجود آمدند که در آن غلتک‌های کوچک به وسیله غلتک‌های بزرگ به خوبی حمایت می‌شدند.
بعد از این دوران ماشین‌های بخار روی کار آمدند و با روی کار آمدن آن‌ها مجددا قفسه‌های نورد بزرگ‌تر شدند چرا که دیگر امکان فراهم کردن نیرو و توان بسیار زیاد مثل آب خوردن بود و برای اینکار از موتورهایی با توان بسیار بالا در اندازه ۱۵۰۰ اسب برای نوردهای سنگین شمش‌های فولادی استفاده می‌کردند. این موتورها و قفسه‌های نورد به سرعت باد سیر تکامل خود را می‌کردند و این تکامل تا جایی ادامه داشت که باعث شد فرآورده‌های نورد مانند تولید ورق های فولادی به مهم‌ترین فرآورده‌های موجود در جهان تبدیل شوند و روش نورد جایگزین بسیاری از روش‌های شکل‌دهی فلزات مانند ریخته‌گری و آهنگری شد.
همگام با قفسه‌های نورد دیگر قسمت‌های کارخانه‌های نورد مانند کوره‌های ذوب، ماشین‌های ریخته‌گری برای آماده‌سازی شمش‌های اولیه، کوره‌های پیش گرم برای گرم کردن شمش، خطوط جابجایی، حمام‌های اسیدشویی، کوره‌های عملیات حرارتی، حمام‌های آبکاری، ماشین‌های بسته‌بندی و… به خوبی گام‌های پیشرفت و تکامل را یکی پس از دیگری پشت سر گذاشتند. امروزه برای تولید ورق فولاد از روش نورد استفاده می‌شود.
از فرآیندهای نورد به منظور کاهش سطح مقطع یا کاهش ضخامت قطعه کار استفاده می‌شود که برای اینکار می‌توان از نورد گرم، سرد یا تلفیقی از آن‌ها کمک گرفت که البته انتخاب نوع نورد به نوع، اندازه، ویژگی‌های ماده و همچنین شکل پایانی فرآورده بستگی دارد. از آنجایی که فرآورده‌های نورد شکل و اندازه‌های مختلفی دارند، بنابراین می‌توان از فرایند نورد به شکل‌های مختلف مانند نورد طولی، نورد عرضی، نورد مقاطع و… استفاده کرد.
تولید ورق توسط نورد گرم
تولید ورق های فولادی امروزه در ۳ مرحله خلاصه می‌شود؛ یعنی تولید تختال اولیه در بخش ریخته‌گری مداوم، کاهش ضخامت و عرض تختال به میزان قابل توجهی در واحد نورد گرم و تبدیل آن به ورقی با ضخامت ۱ تا ۷ میلی‌متر و در مرحله آخر ورق‌های تولید شده در نورد گرم باید به ورق‌های با ضخامت بسیار کم با کیفیت بسیار بالا تبدیل شوند.
از جمله اولین قدم‌های تولید به روش نورد گرم می‌توان به فراهم کردنن تختال‌های اولیه اشاره کرد که به همین منظور از روش ریخته‌گری مداوم استفاده می‌کنند که یک پدیده پیشرفته و بسیار مهم متالوژیکی است و سرعت تولید تختال‌ها را تا حد زیادی افزایش می‌دهد و از طرف دیگر به خاطر یکنواختی و همگونی تولید در این روش کیفیت متالوژیکی آن‌ها نیز بهبود پیدا می‌کند. از آنجایی که تختال‌ها یکنواخت و بی‌عیب‌ونقص هستند، بنابراین شاهد کمترین حد تولید ضایعات در روش نورد گرم هستیم و تولید ورق فولادی به اقتصادی‌ترین شکل ممکن انجام می‌شود.
با این روش تولید بیشتر فلزات غیر آهنی، فولادهای کربنی و آلیاژی را می‌توانید ریخته‌گری کنید. از زمان‌های گذشته و پیدایش این روش تولید، تغییر و تحولات و پیشرفت‌های چشمگیری روی روند اجرا شدن آن پدید آمده است. امروزه از ماشین‌های ریخته‌گری عمدتا به سه روش زیر استفاده می‌شود:
- ریخته‌گری پیوسته عمودی با ناحیه انجماد ثانویه عمودی و برش تختال در وضعیت عمودی
- ریخته‌گری پیوسته عمودی با ناحیه انجماد ثانویه عمودی، خمش تختال به جایگاه افقی و برش آن در وضعیت افقی
- ریخته‌گری پیوسته عمودی با ناحیه انجماد ثانویه خمیده با شعاع خمیدگی ثابت یا متغیر و برش تختال در وضعیت افقی
تختالی که در ریخته‌گری مداوم تولید می‌شود معمولا ضخامتی بین ۱۶۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر، عرضی بین ۶۰۰ تا ۲۲۰۰ میلی‌متر و طولی بین ۵ تا ۱۶ متر دارد و لازم به ذکر است که بدانید این ابعاد تا حد زیادی به ابعاد ورق تولید شده نهایی بستگی دارد. از آنجایی که تغییر شکل گرم در دمای ۱۰۷۰ تا ۱۳۶۰ درجه سانتی‌گراد صورت می‌گیرد، به‌این‌ترتیب برای اینکه بتوان تختال‌های تولید شده را به خط نورد گرم تزریق کرد، باید حتما تختال‌ها پیش گرم شوند و برای اینکار از کوره‌های پیش گرم که در اوایل خط نورد گرم قرار گرفته، استفاده می‌شود.
تختال اولیه معمولا در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد یا به شکل گرم با دمای ۶۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد وارد کوره می‌شود و سپس به دمای مورد نیاز برای ورود به خط نورد گرم می‌رسد. خطوط نورد گرم امروزی معمولا از چند فرایند و بخش تشکیل شده‌اند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کوره‌های پیش گرم
- پوسته شکن
- نورد خشن کار مانند اسیتگاه معکوس شونده ۴ تایی، ایستگاه‌های دوتایی و نورد عمودی یا پرس
- میز انتقال تختال
- دستگاه برش و پوسته شکن ثانویه
- نورد پایانی
- خنک‌کن‌های آبی
- دستگاه‌های بسته‌بندی
تختال در خطوط تولید نورد گرم امروزی بعد از مرحله پیش گرم و رسیدن به دمای مورد نیاز وارد ایستگاه پوسته شکن می‌شود و در این مرحله فشار بالای آب پوسته اکسیدی ایجاد شده بر روی تختال را از روی آن جدا می‌کند؛ این فرایند در خطوط تولید قدیمی‌تر به کمک سیستم نورد عمودی انجام می‌شد که این سیستم علاوه بر پوسته شکنی نقش بسیار مهمی در کاهش عرض تختال نیز داشت، اما امروزه این نقش به به سیستم جدیدی به نام پرس سایزینگ واگذار شده است. تختال بعد از سپری کردن مرحله کاهش عرض وارد استگاه خشن کار نورد سنگین دو و چهار غلتکه می‌شود تا به ضخامت ۲۰ تا ۶۰ میلی‌متر برسد و در این مرحله به صورت همزمان عرض تختال نیز از طریق غلتک‌های عمودی نصب شده روی این دو ایستگاه و با حرکت رفت و برگشت مداوم با عرض ورق نهایی یکسان می‌شود.
بعد از این مرحله تختال وارد مرحله برش می‌شود و با جدا شدن قسمت‌های ابتدایی و انتهایی آن مجدد تحت ایستگاه پرفشار پوسته شکن، تحت پوسته شکنی قرار می‌گیرد و سپس در خط نورد پایانی که شامل ۴ تا ۷ ایستگاه نورد افقی ۴ غلتکه است، به ضخامت ۱.۵ تا ۲۰ میلی‌متر کاهش پیدا می‌کند و به دنبال این مرحله ورق تولید شده با سیستم خنک‌کننده لایه‌ای به دمای ۵۰۰ تا ۷۸۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد که برای ایستگاه کویل پیچی بسیار مناسب است و در آخرین مرحله تولید، ورق فولادی توسط ایستگاه آخر کویل پیچی و از خط تولید نورد گرم خارج می‌شود.
عرض ورق در فرآیند نورد گرم
عرض ورق یا همان تختال در فرایند نورد گرم در کنار بسیاری از پارامترها دائما در حال کنترل شدن است و به همین منظور به یک تلرانس مشخص در عرض ورق خروجی از واحد نورد گرم نیاز است.
از جمله مواردی که در حین نورد گرم بر عرض ورق تاثیر می‌گذارند می‌توان به دو مورد زیر اشاره کرد:
- تعریف یا افزایش عرض ورق در ایستگاه‌های نورد افقی
- فرآیندهای کاهش عرض که در طول خط خشن کار بر روی تختال اعمال می‌شوند.
در نورد قطعاتی با سطح مقطع مستطیل شکل مانند شمش، تختال، صفحه و ورق، کاهش ضخامت علاوه بر کشیدگی و افزایش طول، در شرایطی افزایش پهنای قطعه را نیز به دنبال دارد. به این افزایش پهنا تعریض یا پخش عرض نیز می‌گویند که میزان آن به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ از جمله این عوامل می‌توان ابعاد سطح مقطع، شرایط نورد، درصد کاهش ضخامت، قطر غلتک، اصطکاک بین قطعه کار و غلتک، سرعت نورد، کیفیت، جنس و دمای قطعه کار را نام برد.
لازم به ذکر است که بدانید جریان فلز در جهت عرض ورق به موقعیت ذره بر روی آن بستگی دارد. نقاط مرکزی ورق به خاطر تقارن و مقاومت ذرات کناری در جهت نورد تمایل به جریان دارند، ذرات کناری ورق به خاطر کاهش مقاومت ذرات مجاورشان و نزدیک بودن مقاومت اصطکاکی در هر دو جهت طول و عرض در عین حرکت در جهت طولی، به جریان داشتن در جهت عرض نیز تمایل دارند و همین موضوع باعث می‌شود تا پدیده تعریض یا پخش عرض اتفاق بیوفتد.
·فرایند کاهش عرض
در ایستگاه اول خط نورد گرم کاهش عرض یکی از فرایندهای مهمی است که بر روی تختال اعمال می‌شود. تختال مورد نیاز نورد گرم توسط ماشین ریخته‌گری مدام تامین شده و به صورت مستقیم یا با واسطه وارد خط تولید نورد گرم می‌شود. از آنجایی دامنه نیاز کاربران در بازار به تنوع بالای ضخامت و عرض ورق‌های فولادی بسیار زیاد است، بنابراین همین موضوع باعث شده تا در نورد گرم تمرکز زیادی روی ارائه ورق‌ها در ضخامت و عرض با تنوع بالا گذاشته شود و تختال‌هایی با عرض ۹۰۰ تا ۲۰۰۰ میلی‌متر و ضخامت ۳۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر تولید شوند.
برای تولید تختال‌های در ضخامت‌های متفاوت مقادیری توسط ایستگاه‌های خشن کار و همچنین ایستگاه‌های پایانی تنظیم می‌شود تا ورق مورد نظر بعد از پشت سر گذاشتن مراحل مختلف کاهش ضخامت در ایستگاه‌های نورد افقی و همچنین با توجه به برنامه کاهش ضخامت از پیش تعیین شده برای هر ایستگاه تولید شود، بنابراین نیازی به تغییر برنامه تولید واحد ریخته‌گری مداوم از نظر ضخامت نبوده و این واحد می‌تواند با حداکثر توان خود از نظر ضخامت فعالیت خود را ادامه دهد.
برای مثال تختال تولید شده با ضخامت ۳۰۰ میلی‌متر در واحد ریخته‌گری مداوم از طریق ایستگاه‌های کاهش ضخامت در خط نورد گرم و با کمی تغییر در برنامه این ایستگاه‌ها می‌تواند به ضخامت ۲ تا ۲۰ میلی‌متر هم برسد و در رابطه با عرض آن نیز نیاز است که چنین قابلتی در نورد گرم وجود داشته باشد تا کاهش عرض نیز انجام شود. از ایستگاه اول خط نورد گرم به عنوان رابط یا همزمان کننده دو واحد نیز یاد می‌شود و دلیل آن این است که عرض تختال‌های ورودی را با عرض مورد نیاز در نورد گرم تطبیق می‌دهد و در این زمینه باید بدانید که امکان کاهش عرض‌های سنگین بیش از ۱۰۰ میلی‌متر در این دستگاه وجود ندارد.
·محدودیت های فرایند کاهش عرض نورد عمودی
در ایتسگاه‌های نورد عمودی میزان کاهش عرض که می‌توان اعمال کرد و همچنین شانس سازگار کردن عرض تختال با توجه به موارد زیر محدو می‌شود:
- زاویه گیرش بین تختال و غلتک
- برآمدگی در لبه‌های تختال
- فرم و شکل دو انتهای تختال
فرآیند فراوری سنگ آهن
بعد از اینکه سنگ آهن را با کمک تکنیک‌های استخراج سطحی یا زیرزمینی استخراج می‌کنند، نوبت به فرآوری آن می‌رسد و این فرایند شامل جدا کردن آهن از ناخالصی‌ها، تبدیل آن به موادی غلیظ و با عیار بالا و همچنین آماده کردن آن برای ارسال به کارخانه‌های تولید ورق فولاد و دیگر مصارف می‌شود.
در هنگام خرید ورق های فولادی باید به فاکتورهای مختلفی توجه داشته باشید چرا که هر یک از آن‌ها می‌توانند روی کیفیت و قیمت نهایی محصول مورد نیازتان تاثیرگذار باشند؛ از جمله یکی از مهم‌ترین فاکتورها که تعیین‌کننده قیمت نهایی است می‌توان به وزن محصول اشاره کرد. به‌این‌ترتیب قطعا در زمان خرید به یک محاسبه گر وزن ورق نیاز خواهید داشت که به این منظور می‌توانید از سایت آهن رسان کمک بگیرید.
مرحله احیا سنگ آهن
مرحله احیای سنگ آهن به فلز آهن جزو روش‌های نوین در صنعت فولادسازی محسوب می‌شود که در آن از زغال کک نشو یا گاز طبیعی برای احیا استفاده می‌شود. از این روش به خاطر کاهش هزینه‌ها و همچنین تاثیرات مثبت محیطی به خوبی استقبال شده است و هدف از اجرای آن هم تولید آهن اسفنجی یا متخلخل است.
برای تولید آهن اسفنجی از طریق احیا سنگ آهن نیاز است که مراحل زیر طی شود:
- تغلیظ سنگ آهن: در این مرحله برای تامین سنگ آهن مورد نیاز آن را از معادن زیرزمینی استخراج می‌کنند.
- گندله سازی آهن: در این مرحله سنگ آهن آماده شده با یک احیاکننده ترکیب می‌شود و هدف استفاده از احیاء کننده گرم کردن بستر سنگ تا دمای مورد نیاز برای رسیدن به نرخ‌های احیا کافی است.
- ذوب و تولید فولاد: بعد از مرحله گندله‌سازی نوبت به ارسال مواد حاصل شده به کوره‌های ذوب است تا بعد از آن فولاد تولید شود.
از جمله مزایای احیا سنگ آهن می‌توان به کاهش هزینه‌ها، کاهش اثراب مخرب محیطی، تولید آهن اسفنجی با ساختاری اسفنج شکل و همچنین انتخاب این روش به عنوان روشی اقتصادی در واحدهای کوچک فولادسازی اشاره کرد. به‌این‌ترتیب احیای سنگ آهن با کمک گازهای احیاکننده یا زغال سنگ باعث می‌شود تا ساختاری اسفنجی در آهن به وجود آید و به عنوان متریال اولیه و مواد خام در تولید فولاد استفاده شود.
مواد فلزی در کوره‌های قوس الکتریکی با کمک یک قوس الکتریکی ذوب می‌شوند. نحوه کار کردن این کوره‌ها از طریق ذوب شدن بار کوره توسط قوس الکتریکی ایجاد شده بین الکترودهای گرافیتی و بار فلزی است و لازم به ذکر است که بدانید دمای ذوب و تخلیه در این کوره‌ها حدودا ۱۶۰۰ درجه سانتی‌گراد و در برخی از کوره‌های آزمایشگاهی به ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز می‌رسد.
از جمله مهم‌ترین مواد اولیه برای تولید ورق فولاد و چدن در کوره‌های قوس الکتریکی می‌توان به آهن قراضه، آهن اسفنجی، شمش چدن کوره بلند و فرو آلیاژهای آهک و فلورین اشاره کرد. از آهن اسفنجی و آهن قراضه در ایران اغلب به شکل گندله یا خشته استفاده می‌شود و درضمن باید بدانید که این کوره‌ها برخلاف کوره‌های القایی می‌توانند آهن اسفنجی را با درصد بسیار بالایی مصرف کنند و کوره‌های قوس الکتریکی در صنعت فولادسازی نقش بسیار مفید و موثری در تولید ورق فولاد و چدن دارند.
جمع بندی
ورق فولاد به عنوان یکی از مصالح ساختمان پراستفاده شناخته می‌شود از آن در صنایع مختلف مانند ساختمان‌سازی، خودروسازی، ماشین‌سازی و همچنین تولید لوازن خانگی استفاده می‌شود و از آنجایی تاثیرات زیست محیطی مثبتی دارد، بهتر است که هر چه بیشتر از محصولاتی مانند ورق های فولادی استفاده کنیم.
برای تولید ورق فولادی در ابعاد و اندازه دلخواه و متناسب با خواص مد نظر باید مراحل تولید آن به روش نورد گرم و نورد سرد طی شود، چرا که این نوردها می‌توانند خواص و مشخصات منحصربه‌فردی را به ورق‌ها ببخشند.
لازم به ذکر است که بدانید ورق‌های فولادی تولید شده با نورد گرم نسبت به ورق‌های فولادی تولید شده با نورد سرد سطح مات‌تر، خشن‌تر و خواص مکانیکی ضعیف‌تری دارند و دلیل آن هم متحمل شدن حرارت بسیار زیاد است. در تولید ورق های فولادی با نورد سرد باید بدانید که این نوع ورق‌ها به خاطر اسیدشویی و روغن کاری سطحی صاف، صیقلی و براق دارند و از آنجایی که در دمای کمتری نورد می‌شوند، استحکام و مقاومت زیادی دارند.
سوالات متداول
ورق فولادی چیست؟
ورق آهنی یا همان ورق فولادی یکی از محصولات نهایی اسلب است و سطح مسطحی از جنس آهن و فولاد دارد.
نحوه اسیدشویی کردن ورق آهن به چه شکل است؟
بعد از اینکه ورق را در دستگاه مد نظر قرار می‌دهند، آن را به مرحله اسیدشویی ارسال می‌کنند و در این مرحله آن را از دیگ اسید رد می‌کنند و بعد از اینکه ناخالصی‌ها از بین رفت، ورق مجددا جمع می‌شود.
از انواع ورق فولادی در چه جاهایی استفاده می شود؟
از انواع ورق فولادی در مصارف مختلفی مانند صنعت کشتی سازی، صنعت ماشین‌سازی، معادن، صنعت ساختمان‌سازی و… استفاده می‌شود.
در مراحل تولید کدام ورق فولادی از نورد سرد استفاده می شود؟
برای تولید ورق‌هایی مانند ورق روغنی، ورق اسیدشویی، ورق گالوانیزه و ورق رنگی از نورد سرد استفاده می‌شوند تا کیفیت سطحی آن‌ها به بهترین شکل ممکن باشد.
ورق های تولید شده به روش نورد گرم گران تر هستند یا نورد سرد؟
ورق‌هایی که به روش نورد سرد تولید می‌شوند قیمت بیشتری نسبت به ورق‌های تولید شده در نورد گرم دارند و از جمله دلایل آن هم می‌توان به مراحل تولید طولانی‌تر، کیفیت سطحی بهتر، استحکام بیشتر و همچنین دقت ابعادی بیشتر اشاره کرد.
ورق های نورد گرم و سرد از نظر سایز چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟
ورق‌های فولادی را با استفاده از روش نورد سرد معمولا تا سایز و ضخامت ۰.۲ تا ۶ میلی‌متر نیز می‌توان تولید کرد.
انواع ورق فولادی کدامند؟
از جمله انواع ورق فولادی می‌توان گالوانیزه، اسیدشویی، روغنی، رنگی، استیل و… را نام برد.
