امروزه آهن و فولاد نقش بسیار زیادی را در صنایع مختلف ایفا می کنند، اما نقش آن ها هم به صورت محصولات تخت و هم به شکل مقاطع گرد، منحنی، مستطیل و … می باشد. ورق سیاه یکی از ابتدایی ترین محصولات تخت فولادی است که از طریق فراوری و احیا سنگ آهن به دست می آید؛ زیرا سنگ معدنی آهن که از معادن مختلف استخراج می گردد، دارای ناخالصی ها و کانی های فراوانی بوده که برخی از آن ها باید حذف شوند. حال این فرآیند برای حذف ناخالصی ها به وسیله احیا سنگ آهن به روش های مختلف انجام می گیرد.
اصلی ترین این روش ها نیز شامل روش کوره بلند، شیوه میدرکس بر پایه کوره های قوس الکتریکی و کوره های قوس القایی می باشد. در ایران بیشتر از روش میدرکس استفاده می شود؛ زیرا راحت تر بوده و نسبت به روش کوره بلند آلودگی های کمتری را به خود به همراه دارد. برای انجام آن نیز در ابتدا سنگ آهن را به دانه هایی با اندازه کوچک تر تبدیل می کنند و سپس طی فرآیند احیا در کوره های قوس الکتریکی به همراه مواد سرباره آن ها را گرم می کنند. در نهایت با افزودن جریان الکتریکی به این مواد از بالای کوره به وسیله الکترود، ناخالصی های مواد مذاب جدا شده و بیرون می ریزد، اما آنچه از پایین کوره در پاتیل های حمل مذاب ریخته می شود، فولاد مذاب است.
آنالیز شیمیایی ورق سیاه نهایی نیز در این مراحل مشخص می گردد. عرض آن نیز در طی فرآیند ریخته گری فولاد مذاب و تولید شمش های منجمد و اسلب فولادی تعیین می گردد. در نهایت ورق سیاه طی انجام فرآیند نورد گرم بر روی اسلب ها همراه با گریدهای متنوع، بازه ضخامتی مختلف و سطح ظاهری کدر و مات رو به سیاه تولید می گردد. در ادامه به بررسی مشخصات کامل این فلز به همراه کاربردها، انواع و نحوه تولید آن نیز پرداخته ایم.
تولید ورق سیاه
همان طور که ذکر شد، ورق سیاه به وسیله فرآیند نورد گرم تولید می شود. مواد اولیه برای تولید این محصول نیز اسلب فولادی یا تختال نامیده می شود که آنالیز شیمیایی و عرض آن از پیش در فرآیند احیا و ریخته گری مشخص می گردد. برای انجام نورد گرم نیز در ابتدا اسلب های آماده شده را در کوره های پیش گرم حرارت می دهند تا حدود 1200 تا 1300 درجه سانتی گراد گرم شوند.
پس از آن در مرحله بعدی بر اثر این حرارت و البته گرمای مراحل ریخته گری، یک سری لایه های اکسیدی بر سطح تختال ها تشکیل می گردد؛ به همین دلیل در بخش بعدی تختال ها وارد خط پوسته شویی می شوند تا در آنجا به وسیله فشار آب زیاد پوسته های آن ها زدوده می گردد. در واقع چیستی ورق سیاه در این مرحله مشخص می شود که نوبت به کاهش ضخامت تختال ها در طی دو مرحله نورد می رسد. این مرحله در ابتدا نورد مقدماتی و بعد نورد نهایی نامیده می شود. غلطک های این قسمت به صورت رفت و برگشتی و در خلاف جهت یک دیگر به صورت مداوم بر روی اسلب ها حرکت کرده تا سبب کم شدن ضخامت آن ها شوند.
در بخش بعدی ناخالصی های سطحی به وسیله جت آب از بین رفته و دمای اسلب ها نیز کاهش می یابد. البته بهتر است بدانید پیش از وارد شدن اسلب ها به مرحله نورد نهایی، داخل کویل باکس قرار می گیرد تا دما به صورت مناسب در تمامی قسمت های آن پخش شود؛ سپس پیش از رسیدن به خط نورد نهایی که 5 تا 7 قفسه دارد، باز شده و مجدداً حرارت می بیند تا ناخالصی های آن کامل از بین برود.
در نهایت دمای شیت ها به وسیله بسترهای خنک کننده حدود 600 درجه سانتی گراد کاهش یافته و سپس در بسته به نحوه تولید و بسته بندی کارخانه به دو صورت رول های گرم یا شیت های سیاه فابریک با محدوده ابعادی مشخص در می آید. در نهایت پس از بسته بندی نیز لیبل گذاری شده و به انبار تحویل داده می شود.
کاربرد ورق سیاه
ورق سیاه با داشتن گریدهای متنوع و بازه ضخامتی قابل انتخاب توسط مشتریان در صنایع بسیاری به کار برده می شود و این موضوع به زبر بودن سطحی و استحکام ساختاری این محصول بسته به هر گرید یا کیفیت بر می گردد. با این وجود اصلی ترین کاربردهای ورق های گرم شامل موارد زیر هستند:
- ساختمان سازی: سوله سازی صنعتی و غیر صنعتی، ساخت انواع پروفیل، ستونی، چهارچوب فرانسوی، لوله های انتقال آب و گاز، قوطی و …
- صنایع فلزی و سازه های سنگین
- خودروسازی در ساخت سیستم تعلیق، رینگ و چرخ، کفی های تریلی به عنوان ورق آجدار و …
- ساخت لوله های انتقال نفت و گاز
- تولید انواع مخازن حمل و تحت فشار
- صنایع کشتی سازی و تعمیرات دریایی
- ساخت ماشین آلات سنگین
- تجهیزات ترافیکی، کشاورزی و ساخت ریل راه آهن
- صنایع برق و الکترونیک و تجهیزات آن ها
مشخصات ورق سیاه
به صورت کلی اصلی ترین مشخصاتی که در هر کدام از محصولات و مقاطع فولادی وجود دارند، مربوط به فرآیند تولید آن ها می باشد. نورد گرم یکی از اصلی ترین عملیات هایی است که با حرارت بسیار بالایی انجام می گیرد؛ به همین علت این گونه نامگذاری شده است. از سوی دیگر نیز باید گفت مبحث میزان حرارت از دیگر مواردی است که مشخصات ورق سیاه را تعیین می کند. بنابراین در ابتدا می توان گفت به سبب فرآیند نورد گرم که در دمای بالاتر از 932 درجه سانتی گراد انجام می شود، ورق سیاه دارای سطحی زبر با رنگی کدر و تیره می باشد.
از مشخصات دیگر این فلزات می توان به داشتن استحکام و سختی مناسب در برابر انواع نیروهای فشاری، پیچشی و خمشی اشاره کرد. از سوی دیگر این فلزات بسته به گریدی که دارند، از قابلیت انعطاف پذیری نیز برخوردار می باشند. همچنین باید گفت محصولات گرم از جمله ابتدایی ترین فلزاتی هستند که در ساخت سایر ورق های فولادی نیز به کار برده می شوند. با این وجود مشخصات فنی ورق سیاه بسته به کارخانه تولید کننده از نظر ابعادی در بازه زیر قرار دارد:
- ضخامت 2/1 تا 100 میلی متر (1 تا 15 میلی متر به شکل رول و بیشتر از 15 میلی متر به شکل شیت فابریک)
- عرض از 650 تا 2000 میلی متر
- طول آن نیز اگر به صورت رول باشد، بدون محدودیت و اگر به شکل شیت باشد مطابق با سفارش مشتری تولید می شود.
- محدوده وزنی کلاف های گرم نیز بین 2 تا 10 تن متغیر است.
انواع ورق سیاه
ورق سیاه از نظر نحوه عرضه و گرید، به انواع مختلفی تقسیم بندی می شود. این محصول به دو صورت رول و شیت عرضه می گردد که نوع شیت آن به دو صورت فابریک و برشی شناخته شده است. انواع گریدهای محصولات گرم نیز به سه دستی معمولی، صنعتی و آلیاژی تقسیم بندی می گردند. اصلی ترین کیفیت معمولی با نام اختصاری ST37 شناخته می شود که دارای قابلیت انعطاف پذیری و جوش پذیری فوق العاده ای است. کیفیت صنعتی این فلز نیز با نام اختصاری ST52 معرفی شده و با داشتن وزن سبک، دارای استحکام زیادی برای ساخت و سازهای سنگین و صنعتی می باشد. از این فلز در مصارف بسیاری استفاده می شود که از جمله آن ها می توان به ساخت مخازن تحت فشار اشاره کرد. با این وجود سایر گریدهای آلیاژی، دریایی و آتش خوار نیز بسته به خواصی که دارند، در صنایع خاصی به کار برده می شوند.