بررسی انواع شمش های فولادی و روند تولید آن ها

شمش‌ فولاد، قطعه‌ ای به شکل مستطیل است که طول حداکثر 2 متر و سطح مقطع ذوزنقه‌ای مانند دارد و از مهمترین مقطع فولادی است؛ چرا که دیگر پروفیل‌های فولادی مهم و پرکاربرد صنعتی مانند میلگرد و نبشی و … از ساخت و تولید شمش‌های فولادی تولید می‌شوند. از شمش‌ های فولادی در تولید و ساخت پروفیل‌هایی از جمله، مفتول، میلگرد، ننبشی، ناودانی و سپری ، لوله‌‌ های بدون درز، لوله مانیسمان و … استفاده می‌شود. در حالت کلی، شمش فولاد (Steel Ignot) یک محصول پیش ساخته به شکل جامد و در ابعاد غیر قابل حمل است که به عنوان پر ارزش ترین کالای زنجیره فولاد شناخته می‌شود.

از آنجا که زنجیره ی ساخت محصولات فولادی وابستگی مستقیمی به شمش فولادی دارد، بایستی با این محصول بیشتر آشنایی حاصل گردد. برای آشنا شدن با شمش فولادی و انواع آن می‌توان به بررسی انواع راه های تولید انها پرداخت:

انواع روند های تولید شمش فولادی

• کوره بلند
• کوره ذوب القایی
• کوره قوص الکترونیکی

روش کوره بلند

یکی از معروف ترین روش ها برای تولید شمش فولادی بکارگیری کوره بلند(Blast Furnace ) است. در این روش سنگ آهن با ضایعات آهن داخل کوره شده و با استفاده از اکسیژن ذوب می گردد. روند ذوب کردن مواد به این شیوه را “اکسیژن بازی” می گویند. در این فرآیند اکسیژن به وسیله ی دو لوله نیزه‌ای مانند وارد کوره می‌شود که سرعت آن دو برابر سرعت صوت است!

بعد از این مرحله  گرما دهی آغاز می شود. در این شیوه، اضافه کردن اکسیژن باعث اکسیده شدن می گردد که در نتیجه آن، ناخالصی های موجود از بین می روند. در حین این روند، برای جذب بیشتر ناخالصی‌ ها، آهک به کوره اضافه می گردد. آهک و ناخالصی‌ها با یکدیگر واکنش داده و تولید مجدد می‌کنند.  نهایتاً فولاد تولید شده در روش کوره باز اکسیژنی، از حفره کنورتور(converter) خارج می‌شود.

روش کوره قوس الکتریکی

فولاد تولید شده به این شیوه ی ساخت با استفاده از ضایعات فولادی تولید می شود. این ضایعات را می توان در سه دسته  ضایعات خانگی، ضایعات صنعتی، ضایعات کهنه دسته‌بندی کرد؛ کوره قوس الکتریکی را می توان مانند یک حمام بزرگ کم عمق در نظر گرفت. الکترودهای کربنی در قسمت بالایی این حمام قرار گرفته اند. برای شروع مراحل, ابتدا ضایعات فولادی با جرثقیل داخل کوره قرار می گیرند.

با جای گذاری این ضایعات, الکترود به طرف پایین هدایت می شود. در همین حین ، با این کار جریان الکتریکی نیز برقرار می گردد و باعث ذوب شدن فلزات می شود. در اصل دمای الکترود در این فرآیند 4100 درجه سانتی گراد است که همین دمای بالا باعث ذوب شدن فلزات می شود.

تولید شمش فولادی با استفاده از کوره ذوب القایی

در این شیوه، میدان مغناطیسی علت اصلی ذوب شدن ضایعات وارد شده می شود و این ویژگی، یکی از تفاوت های مهم با سایر روش می باشد.
یک سیم پیچ القایی که به پیرامون کوره پیچیده شده است ،در هنگام وجود جریان الکتریسیته با فرکانس بالا، میدان مغناطیسی تولید کرده و گرما به وجود می آورد. در نهایت دمای بالا به داخل کوره منتقل شده و موجب ذوب فلزات می‌شود.

انواع شمش

• بیلت (billet)
• بلوم (bloom)
• اسلب (slab)

بیلت و کاربرد آن

این نوع شمش، با سطح مقطعی به شکل مربع یا دایره تولید شده است و عرض آن حداکثر به 15 سانتی متر خواهد رسید. طول بیلت ‌ها معمولاً بیش از 2 متر است و این امر موجب این می شود  که برای تولید مقاطع فولادی طویلی مانند میلگرد یا مفتول گزینه ‌ی خوبی باشند. بیلت که به نام شمشال نیز معروف است، خود در دو گرید Sp3و 5SP ساخته می شوند. گرید Sp3 از مقاومت نسبی و قابلیت شکل پذیری بالایی برخوردار است. اما در مقابل گرید Sp5مقاوت و مقاومت بیشتر ولی قابلیت فرم پذیری کمتری را داراست.

بلوم و کاربرد آن

بلوم را می‌توان یک نوع از بیلت ها دانست با این تفاوت که هم از نظر اندازه سطح مقطع و هم از نظر طولی، ابعاد بزرگتری دارند. در اصل بلوم که با نام شمشه نیز شناخته می‌ شود، قطور تر از بیلت و با عرض 15 سانتی‌ متر یا بیش تر ساخته می شوند. بلوم‌ها به علت قطر زیادی که دارند، برای تولید ریل، سپری، قوطی، تیرآهن، نبشی و … به کار می‌ روند.

اسلب و کاربرد آن

اسلب( تختال) نوع دیگری از شمش فولادی به شمار می‌رود که تفاوتی اساسی با دو نوع قبلی آن دارد. مهم ترین  تفاوت اسلب با دیگر انواع شمش فولادی مستطیل شکل بودن سطح مقطع آن می باشد. از نظر ابعادی نیز این نوع شمش فولادی عرضی در حدود 1.25 متر و طولی برابر با 12 متر دارد. اسلب‌ها با سطح مقطعی مستطیلی جهت تولید ورق سیاه فولادی کاربردی هستند.

جمع بندی

شمش ها مقاطع فلزی پرداخت نشده‌ای می باشند که به عنوان ماده اولیه ساخت دیگر مقاطع صنعتی و محصولات دیگر به کار می‌روند. شمش‌ها انواع گوناگونی از جمله بلوم، اسلب و بیلت و… دارند که طی عملیات شکل دهی، برشکاری و … تبدیل به محصول مورد نظر می گردند .عمده  کاربرد شمش در حوزه ی تولید تیرآهن ، مفتول، میلگرد و کلیه ی محصولات فولادی است و در نهایت این محصول از مهم ترین محصولات خام محسوب می شود بنابراین برای تولید هر یک از مقاطع فولادی روند مختص به خود را طی می کند.