معرفی انواع شمش فولادی برای تولید میلگرد

<h2><a title="شمش فولادی یا Steel Ingot چیست؟ اسلب، بیلت و بلوم" href="https://www.modiranahan.com/article/47/%D8%B4%D9%85%D8%B4-%D9%81%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AF%DB%8C-%DB%8C%D8%A7-Steel-Ingot-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D8%A7%D8%B3%D9%84%D8%A8-%D8%A8%DB%8C%D9%84%D8%AA-%D9%88-%D8%A8%D9%84%D9%88%D9%85" target="_blank">نگاه کلی به شمش فولادی</a></h2> <p>پس از استخراج آهن و تولید فولاد خام، شمش فولادی اولین محصولی ست که در ابعاد قابل حمل ساخته می شود. شمش در واقع ماده اولیه بسیاری از صنایع فولاد به شمار می رود و از آن برای ساخت تیرآهن و میلگرد استفاده می شود.</p> <p>در مورد شمش های فولادی دو نکته قابل توجه است. اولین مساله شکل و اندازه شمش است که برای استفاده در مراحل بعدی باید به آن توجه شود و مساله ی دیگر نحوه شمش ریزی ست که بسیاری از خواص مکانیکی و شیمیایی مقاطع فولادی که در نهایت به وسیله این شمش ساخته می شود را تعیین میکند.</p> <p>پس از استخراج سنگ آهن و تبدیل آن به فولاد خام یا آهن اسفنجی، فولاد مذاب از طریق کوره القایی یا کنورتور تهیه شده و درون قالب ریخته می شود. شمش فولادی می تواند با اشکال و انواع مختلفی تهیه شود که از جمله آنها می توان شمش، بیلت، بلوم و اسلب را نام برد.</p> <p><strong>آنچه در مقاله زیر خواهید خواند:&nbsp;</strong></p> <ul> <li><a title="انواع شمش فولادی" href="#types">انواع شمش فولادی</a></li> <li><a title="روش های تولید شمش فولادی:" href="#Method">روش های تولید شمش فولادی:</a></li> <li><span id="types"></span><a title="برای تولید میلگرد از چه شمش هایی استفاده می شود؟" href="#manufacturing">برای تولید میلگرد از چه شمش هایی استفاده می شود؟</a></li> <li><a title="فرآیند ساخت میلگرد از شمش" href="#Process">فرآیند ساخت میلگرد از شمش</a></li> </ul> <h2>انواع شمش فولادی</h2> <h3>شمش فولادی (Ingot):</h3> <p>شمش ها قطعاتی هستند با طول حداکثر 2 متر که سطح مقطع آنها به دلیل حمل و نقل ساده&zwnj;تر به شکل ذوزنقه است.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 1 - شمش فولادی به مقطع ذوزنقه.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144466922.jpg" alt="شمش فولادی با مقطع ذوزنقه" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 1 &ndash; شمش فولادی با مقطع ذوزنقه</p> <p>اما در صنعت زمانی که از شمش فولادی نام برده می شود می تواند به انواع بلوم، بیلت یا اسلب اشاره کند. شمش ها بر اساس استاندارد گریدهای مختلفی دارند. از جمله 3sp &ndash; 5sp (استاندارد روسی)، st37 &ndash; st 52 (استاندارد DIN آلمان) که هر کدام از نظر عناصر تشکیل دهنده متفاوت هستند و خواص مکانیکی مختلفی را نیز از خود بروز می دهند.</p> <h3>بیلت (Billet):</h3> <p>بلیت در مرحله دوم محصولات نیمه آماده تولید می شود. بیلت ها از شمش ها طول بیشتری دارند و سطح آن ها میتواند دایره یا مربع باشد. عرض بلیت از 15 سانتیمتر کمتر است و &nbsp;سطح مقطع آن معمولا کمتر از 230 سانتیمتر مترمربع می باشد.</p> <p>بیلت ها از طریق ریخته گری مستقیم و یا از نورد شمش تولید می شوند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 2 - بیلت های فولادی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144437011.jpg" alt=" بیلت های فولادی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 2 &ndash; بیلت های فولادی</p> <h3>بلوم (Bloom):</h3> <p>تنها تفاوت بلوم یا شمشه با بیلت در این است که بلوم عرضی بیشتز از 15 سانتیمتر دارد و سطح مقطع آن از 230 سانتیمتر مربع بیشتر است. بلوم ها در واقع از کنار اسلب بریده می شوند. از بلوم برای ساخت ریل، قوطی و تیرآهن استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 3 - بلوم.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144422456.jpg" alt="بلوم فولادی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 3 &ndash; بلوم فولادی</p> <h3>اسلب (Slab):</h3> <p>اسلب از نظر شکل ظاهری یک صفحه ی فولادی با ضخامت 230 میلیمتر، عرض 1.25 متر و طول 12 متر است. از اسلب یا تختال برای ساخت ورق های فولادی استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 4 - اسلب.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144377446.jpg" alt="اسلب فولادی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 4 &ndash; اسلب فولادی</p> <p>در شکل زیر می توانید تصویری کلی و مقایسه ای از اسلب، بلوم، بیلت و شمش را مشاهده کنید. برخی مقاطع دیگر مانند شیت و کویل هم در تصویر قابل مشاهده هستند که می تواند مفید باشد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 5 &ndash; اسلب، بلوم، بیلت، شمش، کویل و .....jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144356315.jpg" alt=" اسلب، بلوم، بیلت، شمش، کویل و ...." /></p> <p style="text-align: center;"><span id="Method"></span>تصویر شماره 5 &ndash; اسلب، بلوم، بیلت، شمش، کویل و ....</p> <blockquote> <p>بیشتر بخوانید: <a title="کنسانتره آهن چیست؟" href="https://www.modiranahan.com/article/267/%DA%A9%D9%86%D8%B3%D8%A7%D9%86%D8%AA%D8%B1%D9%87-%D8%A2%D9%87%D9%86-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D9%82%DB%8C%D9%85%D8%AA-%DA%A9%D9%86%D8%B3%D8%A7%D9%86%D8%AA%D8%B1%D9%87-%D8%A2%D9%87%D9%86" target="_blank" rel="nofollow">کنسانتره آهن چیست؟</a></p> </blockquote> <h2>روش های تولید شمش فولادی:</h2> <p>برای تولید شمش فولادی عموما از دو روش استفاده می شود.</p> <ul> <li> <h3>کوره بلند (Blast Furnace):</h3> </li> </ul> <p>کوره بلند تاسیسات عظیمی است که بیش از 90 درصد سنگ آهن به وسیله آن ذوب می شود. سنگ آهن، زغال سنگ و سنگ آهک از بالا وارد کوره می شود و هوای پیش گرم از پایین درون کوره دمیده می شود. مواد خام در مدت 6 تا 8 ساعت به کف کوره می رسند و محصول نهایی یعنی چدن مذاب و سرباره آنجا تهیه شود. محصولات مذاب به مرور از کوره بیرون کشیده می شود. نکته جالب در مورد کوره بلند این است که کوره بلند جز در معدود مواردی که جهت تعمیر و نگهداری متوقف می شود برای مدتی طولانی بی وقفه به کار مشغول است. (4 تا 10 سال) &nbsp;&nbsp;</p> <p>کوره های بلند امروز همچنان در حال کار هستند و پیوسته تکامل می یابند. امروزه کوره های مدرن می توانند روزانه 13 هزار تن فولاد تولید کنند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 6 - شماتیک کوره بلند.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144214272.jpg" alt="شماتیک کوره بلند" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 6 &ndash; شماتیک کوره بلند</p> <p>فولاد مذاب پس از خروج از کوره به واحد ریخته گری منتقل می شود و درون قالب های شمش ریخته شده و بر روی غلطکی قرار داده می شود. برای خنک کردن شمش ها از اب استفاده می شود. پس از اینکه قطعه خنک شد به ابعاد مورد نیاز برش داده می شود.</p> <ul> <li> <h3>کوره های قوس الکتریکی (EAF) و کوره القایی (IMF)</h3> </li> </ul> <p>استفاده از کوره قوس الکتریکی یکی از روش های تولید فولاد است که مصرف انرژی بالایی دارد. در کشور ما نیز چندین واحد تولید فولاد به کمک کوره قوس الکتریکی وجود دارد. ظرفیت این کوره ها در حدود 180 تن فولاد مذاب است که می تواند تا 200 تن نیز افزایش یابد. از کوره قوس الکتریکی برای تولید فولادهای ساختمانی، پرآلیاژ، پرکرین یا کم کربن می توان استفاده کرد. این کوره ها از آهن اسفنجی با درصد بالا نیز استفاده می کنند بر خلاف کوره های القایی اما معمولا در حمام مذاب این کوره ها 2 درصد آهن قراضه ریخته می شود. پس از ایجاد حمام مذاب، شارژ آهن اسفنجی و آهک همزمان با قوس الکتریکی صورت می گیرد و دمیدن اکسیژن و گاز طبیعی و کک نیز توسط جت برنرها انجام می شود. در کوره های قوس الکتریکی با اضافه شدن اکسیژن، کک و آهن به مذاب، سرباره پفکی شکل می گیرد که نقش مهمی در تصفیه قوس و افزایش راندمان کوره دارد.</p> <p>پس از تشکیل فولاد مذاب درون کوره، مخلوط مذاب توسط پاتیل به بخش ریخته گری برده می شود و از طریق قالب به شکل شمش در می آید. برای خنک کردن شمش نیز از آب استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="شماتیک کوره قوس الکتریکی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144129907.jpg" alt="شماتیک کوره قوس الکتریکی" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 7 &ndash; شماتیک کوره قوس الکتریکی</p> <p>یکی دیگر از روش های تولید شمش فولادی استفاده از کوره القایی ذوب است. این کوره ها ظرفیت های مختلفی از تناژ پایین تا بالا دارند. به دلیل راندمان بالا، سرعت ذوب گیری بالا، اشغال فضای کمتر، عدم آلودگی محیط زیست و اپراتوری آسان از کوره های القایی در مقیاس های کارگاهی تا کارخانه ای استفاده می شود.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 8 - نمونه از کوره القایی.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144115995.jpg" alt="نمایی از کوره القایی" /></p> <p style="text-align: center;"><span id="manufacturing"></span>تصویر شماره 8 &ndash; نمایی از کوره القایی</p> <h2>برای تولید میلگرد از چه شمش هایی استفاده می شود؟</h2> <p>شمش های فولادی بسته به میزان فولاد در دو گرید 3sp و 5sp تولید می شود. از نظر ترکیبات شیمیایی ویژگی هر کدام از این گریدها را می توانید در جدول زیر مشاهده کنید.</p> <h3>ترکیبات شیمیایی شمش 5sp</h3> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"> <tbody> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p><strong>ماکزیمم%</strong></p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p><strong>مینیمم %</strong></p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p><strong>عناصر</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.37</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>0.28</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>کربن</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.8</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>0.5</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>منگنز</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>0.15</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>سیلیسیم</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.05</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>گوگرد</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.04</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>فسفر</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>کروم</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>نیکل</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 121px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 118px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 110px; text-align: center;" width="208"> <p>مس</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <h3>ترکیبات شیمیایی شمش 3sp</h3> <table class="table1200" style="width: 375px; margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"> <tbody> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p><strong>ماکزیمم%</strong></p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p><strong>مینیمم %</strong></p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p><strong>عناصر</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.22</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>0.14</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>کربن</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.65</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>0.4</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>منگنز</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>0.15</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>سیلیسیم</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.05</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>گوگرد</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.04</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>فسفر</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>کروم</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>نیکل</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 115px; text-align: center;" width="208"> <p>0.3</p> </td> <td style="width: 133px; text-align: center;" width="208"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 127px; text-align: center;" width="208"> <p>مس</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>&nbsp;</p> <p>همانطور که در جدول مشاهده می کنید مقدار کربن گریدهای 3sp و 5sp متفاوت است. شمش 3sp به دلیل داشتن کربن کمتر انعطاف پذیرتر است همچنین خمش، کشش و انعطاف بیشتری دارد.</p> <p><span id="Process"></span>شمش های 5sp با کربن بیشتر، انعطاف کمتری دارند. قیمت این شمش کمتر از 3sp است.</p> <h2>فرآیند ساخت میلگرد از شمش</h2> <p>برای ساخت میلگرد و سایر مقاطع فولادی مانند تیرآهن، نبشی و ... از شمش فولادی یا بیلت استفاده می شود. فولاد مذاب که عموما محصول کوره بلند است از طریق ریخته گری در قالب و یا ریخته گری مداوم به شمش تبدیل می شود.</p> <p>شمش در واقع ماده اولیه برای تولید میلگرد است. در مرحله بعد باید شمش را به شکل میلگرد فرم دهی کنیم. برای این کار از روش نورد استفاده می شود. نورد متداول ترین روش برای شکل دهی فلزات است. در نوردکاری، قطعه فلز با عبور از میان غلتک های نورد به فرم دلخواه در می آید. عملیات نورم می تواند به دو صورت گرم یا سرد انجام شود. نورد سرد در دمای محیط انجام می شود. اما نورد گرم در دمایی بالاتر از دمای محیط و کمتر از دمای ذوب فلز انجام می شود.</p> <h3>تولید میلگرد به روش نورد گرم</h3> <p>در این روش ابتدا شمش ها را وارد کوره می کنند. دمای این کوره ها نزدیک به 1100 درجه سانتیگراد است. برای انتقال شمش ها به درون کوره از جک های هیدرولیکی استفاده می شود. وقتی شمش درون کوره قرار گرفت دمای آن تا 1100 درجه بالا برده شده و برای انجام عملیات نورد آماده می گردد. پس از آنکه شمش به دمای مورد نظر رسید برای ورود به خط تولید آماده می شود. شمش روی رول ها قرار می گیرد و وارد مرحله رافینگ می شود. رافینگ در سه مرحله از قطر شمش ها کم می کند و به طول آن اضافه می کند.</p> <p>استند رافینگ (سه غلطکی) معمولا اولین مرحله از عملیات نوردکاری ست. وظیفه این بخش کاهش سطح مقطع شمش و افزایش طول فلز است. معمولا در استد رافینگ 5 تا 9 مرحله عملیات نورد به صورت رفت و برگشتی انجام می شود.</p> <p>بعد از مرحله رافینگ استندهای نورد قرار دارند که از 10 تا 18 قفسه تشکل شده است. با عبور از این استندها میلگرد به قطر دلخواه می رسد. مرحله آخر نیز آج زنی میلگرد انجام می شود.</p> <p>پس از آج زنی میلگردها به کمک قیچی متراژ در طول های 24 یا 36 متری برش داده می شوند. در اخرین مرحله هم به کمک گیوتین میلگردها در ابعاد 12 متری برش داده شده و به صورت باندل بسته بندی می شوند.</p> <h3>روش نورد سرد</h3> <p>علاوه بر روش نورد گرم از فرآیند های سرد نیز می توان برای تولید میگلرد استفاده کرد. دو روش کلی فرایندهای سرد، نورد سرد (cold rolling) و کشش سرد (cold drawing) هستند. ماده اولیه برای هر کدام از دو فرایند میله با مقطع دایره حاصل از فرایند نورد گرم است. فرایندهای سرد معمولا برای تولید سیم برای ساخت شبکه های جوشی بر اساس BS4483 به کار برده می شود همچنین بر اساس BS8666 &nbsp;برای کاربردهای خم کاری و برش استفاده می شود.</p> <p>از &nbsp;نورد سرد معمولا برای ساخت کلاف میله هایی با قطر 12 میلیمتر و کمتر استفاده می شود. میله با عبور از میان غلتک هایی که فاصله آن ها به طور دقیق تنظیم شده است فشرده شده و شکل می گیرند. اما باید به این نکته توجه کرد که سیم های حاصل از فرایند نورد سرد چکش خواری کمتری در مقایسه با میله های نورد گرم دارند اما در عوض کنترل خوبی میتوان روی سطح مقطع آنها داشت.</p> <p>در کشش سرد، میله نورد گرم شده، در میان قطعات کاربیدی کشیده می شود تا سطح مقطع آن کاهش داده شود. به دلیل اینکه از فرایندهای سرد برای شکل دهی به این مقاطع استفاده شده است چکش خواری پایینی دارند.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="تصویر شماره 9 - کلاف میلگرد سرد.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1632144008785.jpg" alt=" کلاف میلگرد سرد" /></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره 9 &ndash; کلاف میلگرد سرد</p> <h3><a title="میلگرد ترمکس چیست | Thermex Rebar" href="https://www.modiranahan.com/article/24/%D9%85%DB%8C%D9%84%DA%AF%D8%B1%D8%AF-%D8%AA%D8%B1%D9%85%DA%A9%D8%B3-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-Thermex-Rebar" target="_blank" rel="nofollow">روش ترمکس</a></h3> <p>علاوه بر روش های گفته از روش ترمکس هم برای تولید میلگرد استفاده می شود. در این روش فولاد ذوب شده با روغن و آب به سرعت سرد می شود. این فرایند باعث شکنندگی فولاد می شود. با این کار سطح فولاد خنک می شود اما داخل آن همچنان گرم می ماند که باعث شکل پذیری فولاد می شود. این روش مقدار کمی کربن دارد و شکل پذیری فولاد را بالا می برد.</p> <p>ترمکس &nbsp;باعث می شود که سطح میلگرد در مقایسه با مغز آن مقاومت کمتری داشته باشد. این نوع میلگرد برای سازه های تحت فشار و مناطق زلزله زده مناسب نیست.</p>