شمش فولادی یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین محصولات در صنعت فولادسازی به شمار می‌رود که پایه و اساس تولید انواع مقاطع فولادی را تشکیل می‌دهد. این محصول نیمه‌تمام، به‌صورت قالب‌های ذوزنقه‌ای شکل تولید می‌شود و پس از ذوب و ریخته‌گری اولیه، به منظور تبدیل به محصولات نهایی همچون تیرآهن، میلگرد، ورق و سایر پروفیل‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کیفیت شمش فولادی تأثیر مستقیم بر استحکام، دوام و ویژگی‌های مکانیکی محصولات نهایی دارد و به همین دلیل، فرآیند تولید و کنترل کیفیت آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در صنعت ساختمان، خودروسازی، ساخت ماشین‌آلات و بسیاری دیگر از حوزه‌های صنعتی، شمش فولادی به عنوان ماده اولیه اصلی شناخته می‌شود و نقش کلیدی در توسعه اقتصادی و صنعتی کشورها ایفا می‌کند.
جدول محتواها
شمش فولادی چیست؟
شمش فولادی، محصولی است که از فرآیند ذوب و ریخته‌گری فولاد حاصل می‌شود و به‌عنوان ماده اولیه اصلی در تولید انواع مقاطع فولادی مانند میلگرد، تیرآهن، ناودانی، ورق و پروفیل‌های ساختمانی و صنعتی به کار می‌رود. این قطعه فلزی معمولاً به شکل مستطیل یا مربع با ابعاد استاندارد تولید می‌شود و کیفیت آن تأثیر مستقیم بر خواص مکانیکی و فیزیکی محصولات نهایی دارد.
از نظر تخصصی، شمش فولادی باید از نظر ترکیب شیمیایی دقیقاً کنترل شود تا ضمن حفظ قابلیت ماشین‌کاری و تغییر شکل پلاستیک، مقاومت مکانیکی و دوام مطلوب را تضمین کند. از دیدگاه کاربردی، شمش فولادی باید قابلیت تحمل تنش‌های مکانیکی و حرارتی ناشی از فرایندهای نورد گرم یا سرد را داشته باشد و بدون ایجاد ترک یا ناپیوستگی، به شکل‌های مختلف تبدیل شود.
انواع شمش فولادی کدامند؟
در فرایند تولید فولاد، شمش‌های فولادی به‌عنوان فرآورده‌های میانی کلیدی مطرح هستند که نقش واسطه‌ای بین ذوب اولیه و تولید محصولات نهایی فولادی ایفا می‌کنند. این شمش‌ها بر اساس شکل، ابعاد و ویژگی‌های فنی به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام متناسب با مراحل بعدی فرآیند نورد و شکل‌دهی، کاربردهای مشخصی دارند. تقسیم‌بندی شمش‌های فولادی به گروه‌هایی مانند بیلت، بلوم و اسلب، نه تنها نمایانگر تفاوت‌های ابعادی و هندسی است، بلکه منعکس‌کننده تفاوت در نحوه استفاده آنها در خطوط تولید مختلف نیز می‌باشد.
بیلت (billet)
بیلت یکی از محصولات نیمه‌تمام مهم در صنعت فولاد است که به‌عنوان ماده اولیه برای تولید تیرآهن، میلگرد و نبشی استفاده می‌شود. این شمش‌ها معمولاً به شکل دایره یا مربع با عرض کمتر از ۱۵ سانتی‌متر و طول متغیر تولید می‌شوند. فرآیند تولید بیلت معمولاً از طریق ریخته‌گری یا قالب‌گیری پیوسته انجام می‌شود و به دلیل استحکام و دوام بالا، در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای دارد.
کیفیت بیلت تأثیر مستقیمی بر عملکرد و مقاومت محصولات نهایی دارد و انتخاب درست آن می‌تواند بهره‌وری تولید را افزایش دهد. بیلت، که در کارخانه‌های فولادسازی با نورد سرد تولید می‌شود، بر اساس میزان انعطاف‌پذیری به دو نوع ۳SP و ۵SP تقسیم می‌شود. با توجه به ابعاد و خصوصیات فنی، بیلت عمدتاً در تولید میلگرد و مفتول کاربرد دارد و یکی از شناخته‌شده‌ترین انواع شمش فولادی است.
بلوم (bloom)
بلوم (Bloom) که به آن شمشه نیز گفته می‌شود، نوعی بیلت با طول بیشتر و سطح مقطع بزرگ‌تر نسبت به بیلت‌های معمولی است و اغلب در یک دسته‌بندی قرار می‌گیرند. در برخی موارد، بلوم‌ها از برش کناره اسلب نیز تولید می‌شوند.
بلوم به‌عنوان ماده اولیه در تولید انواع تیرآهن، ریل، لوله‌های بزرگ، قطعات سنگین صنعتی مانند فلنج، سپر، قوطی آهن، نبشی و پروفیل‌های مختلف کاربرد دارد. طبیعتاً قیمت شمش بلوم در بازار تأثیر مستقیم بر قیمت نهایی محصولاتی مانند تیرآهن دارد. عرض بلوم معمولاً بیش از ۱۵ سانتی‌متر و سطح مقطع آن بیشتر از ۲۳۰ سانتی‌متر مربع است.
اسلب (slab)
اسلب یا تختال یکی از فرآورده‌های میانی مهم در صنعت فولاد است که سطح مقطع آن همیشه به شکل مستطیل است. این محصول معمولاً از طریق ریخته‌گری پیوسته یا نورد شمش فولادی تولید می‌شود و براساس ابعاد پهنا، ضخامت و طول دسته‌بندی می‌شود. طول اسلب معمولاً بین ۴ تا ۱۲ متر، عرض حدود ۱.۲۵ متر و ضخامت آن تا ۲۳۰ میلی‌متر است.
اسلب به‌عنوان ماده اولیه اصلی در تولید ورق‌های فولادی تخت مانند ورق سیاه، ورق روغنی و ورق گالوانیزه کاربرد دارد. پس از تولید، اسلب‌ها تحت فرآیندهای نورد گرم و نورد سرد قرار می‌گیرند تا به ضخامت و کیفیت سطحی مطلوب دست یابند.
به دلیل سطح صاف و ابعاد بزرگ، اسلب در صنایع متنوعی از جمله خودروسازی، ساختمان‌سازی، لوازم خانگی و لوله‌سازی فولادی استفاده می‌شود. کیفیت و مشخصات اسلب تأثیر مستقیم بر عملکرد و کیفیت نهایی محصولات تولید شده دارد.
روش‌های تولید انواع شمش فولادی
تولید شمش فولادی یکی از مراحل کلیدی در زنجیره تأمین صنعت فولاد است که تأثیر مستقیم بر کیفیت و عملکرد محصولات نهایی دارد. انواع شمش فولادی مانند بیلت، بلوم و اسلب، هر یک با ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود، از طریق روش‌های متنوعی تولید می‌شوند. انتخاب فرآیند تولید مناسب، علاوه بر بهینه‌سازی خواص مکانیکی و ساختاری شمش، نقش مهمی در افزایش بهره‌وری، کاهش ضایعات و کنترل هزینه‌های تولید ایفا می‌کند.
تولید شمش فولادی به روش کوره بلند
روش کوره بلند یکی از روش‌های معمول در تولید شمش فولادی است. در این فرآیند، سنگ‌آهن همراه با کک و آهک به کوره بلند عمودی وارد می‌شود و هوای گرم با سرعت بالا به داخل کوره دمیده می‌شود تا حرارت لازم برای ذوب سنگ‌آهن فراهم شود. ورود اکسیژن به صورت جریان سریع و شدید موجب اکسیداسیون ناخالصی‌ها می‌شود و آهک به عنوان ماده‌ای برای جذب ناخالصی‌ها و تشکیل سرباره عمل می‌کند. در نتیجه، آهن مذاب با خلوص نسبی در کف کوره جمع‌آوری می‌شود.
آهن مذاب سپس به مراحل بعدی تولید فولاد منتقل می‌شود، جایی که با حذف بیشتر ناخالصی‌ها، فولاد مذاب حاصل می‌شود. در مرحله ریخته‌گری، فولاد مذاب در قالب‌های مخصوص ریخته می‌شود و با استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده، سرعت انجماد آن افزایش می‌یابد تا شمش فولادی با ابعاد استاندارد تولید شود.
تولید شمش فولادی به روش قول الکتریکی
در روش کوره قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace)، ذوب فولاد با استفاده از قوس الکتریکی بین الکترودها و مواد بارگذاری شده صورت می‌گیرد. معمولاً ضایعات فولادی یا آهن با احیا مستقیم به عنوان مواد اولیه وارد کوره می‌شوند. پس از قرار دادن ضایعات و آهک در داخل کوره که به شکل یک حمام کم‌عمق است، الکترودها به سمت پایین حرکت کرده و جریان برق برقرار می‌شود. این جریان باعث ایجاد قوس الکتریکی و تولید حرارت شدید شده که فلزات را ذوب می‌کند. یکی از مزایای این روش، امکان کنترل دقیق ترکیب شیمیایی فولاد است و به همین دلیل بیشتر برای بازیافت فولاد و تولید شمش از ضایعات فولادی کاربرد دارد.
تولید شمش فولادی به روش کوره القایی
در کوره القایی، ذوب فولاد با استفاده از القای الکترومغناطیسی انجام می‌شود. این کوره مجهز به یک سیم‌پیچ القایی است که با عبور جریان برق فرکانس بالا، میدان مغناطیسی قوی‌ای ایجاد می‌کند. این میدان مغناطیسی باعث تولید حرارت در داخل کوره شده و فلزات را ذوب می‌کند. این روش به‌ویژه برای تولید شمش‌های فولادی کوچک کاربرد دارد و امکان ذوب کنترل‌شده ضایعات فلزی را فراهم می‌آورد. استفاده از کوره القایی به دلیل دقت بالا و کیفیت مطلوب در تولید فولادهای ویژه، در صنایع خاص اهمیت زیادی دارد.
انواع شمش فولادی بر اساس نوع فولاد
شمش فولادی انواع متنوعی دارد که براساس ترکیب شیمیایی و نوع فولاد طبقه‌بندی می‌شود. این دسته‌بندی بر اساس کاربرد نهایی و خواص مورد نیاز محصولات فولادی صورت می‌گیرد. هر کدام از این انواع ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند که در صنایع مختلف استفاده می‌شوند.
شمش فولادی کربنی (Carbon Steel Billets)
این نوع شمش‌ها عمدتاً از فولاد کربنی ساده ساخته می‌شوند و محتوی کربن آنها معمولاً کمتر از ۲ درصد است. کاربرد گسترده‌ای در تولید محصولات ساختمانی مانند میلگرد، تیرآهن و ورق‌های ساده دارند.
شمش فولادی آلیاژی (Alloy Steel Billets)
این شمش‌ها شامل عناصر آلیاژی مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیم هستند که به فولاد خواص خاصی مانند مقاومت به خوردگی، سختی بیشتر و مقاومت به حرارت می‌دهند. معمولاً در صنایع خودروسازی، هوافضا و ساخت قطعات صنعتی کاربرد دارند.
شمش فولادی ضدزنگ (Stainless Steel Billets)
این نوع شمش‌ها حاوی حداقل ۱۰.۵ درصد کروم هستند و به دلیل مقاومت بسیار بالا به خوردگی در محیط‌های خورنده و دماهای بالا کاربرد دارند. از آنها برای ساخت تجهیزات پزشکی، قطعات غذایی و ابزارآلات دقیق استفاده می‌شود.
شمش فولادی ابزار (Tool Steel Ingots)
این نوع شمش مقاومت بالایی در برابر فرسایش داشته و همان طور که از نام آن مشخص است، برای تولید انواع ابزارآلات صنعتی برش به کار می‌رود.
به طور کلی، نوع فولاد شمش بر اساس ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی آن تعیین می‌شود که هر نوع متناسب با کاربردهای صنعتی خاصی انتخاب می‌گردد.
کاربرد انواع شمش فولادی
انواع شمش فولادی بسته به نوع و شکلشان کاربردهای متنوعی دارند؛ بیلت عمدتاً در تولید میلگرد، تیرآهن و مفتول به کار می‌رود، بلوم برای ساخت پروفیل‌های سنگین مانند ریل، تیرآهن و ناودانی استفاده می‌شود و اسلب پایه تولید ورق فولادی نورد گرم و سرد است که در صنایع خودرو، ساختمان و لوازم خانگی کاربرد دارد.
کارخانه های تولیدکننده شمش فولاد در ایران
ایران به عنوان یکی از کشورهای غنی از منابع معدنی، به‌ویژه سنگ‌آهن، در زمینه تولید فولاد و فرآورده‌های میانی آن از جمله شمش فولادی جایگاه قابل توجهی در منطقه و حتی جهان دارد. با توسعه زیرساخت‌های صنعتی و بهره‌گیری از فناوری‌های نوین، کارخانه‌های متعددی در نقاط مختلف کشور راه‌اندازی شده‌اند که توانایی تولید انواع شمش فولادی با ظرفیت‌های بالا را دارند.
- کارخانه ذوب آهن اصفهان
- کارخانه فولاد مبارکه
- کارخانه فولاد شاهین بناب
- کارخانه احرامیان یزد
- کارخانه فولاد خراسان
- کارخانه فولاد خوزستان
- کارخانه فولاد سازان کیوان یزد
- کارخانه فولاد کاویان همدان
جمع بندی
شمش فولادی یکی از مهم‌ترین فرآورده‌های میانی در صنعت فولادسازی است که در انواع مختلفی مانند بیلت، بلوم و اسلب تولید می‌شود. هر یک از این انواع، بر اساس شکل، اندازه و کاربردشان در مراحل بعدی تولید محصولات فولادی به‌کار می‌روند. به طور کلی، شمش فولادی به عنوان ماده اولیه کلیدی در تولید محصولات فولادی مختلف نقش حیاتی دارد و کیفیت و روش تولید آن تأثیر مستقیمی بر خواص و عملکرد محصولات نهایی خواهد داشت. انتخاب نوع شمش و روش تولید مناسب، علاوه بر افزایش بهره‌وری، می‌تواند هزینه‌ها و کیفیت نهایی محصولات فولادی را بهینه کند.
