شمش فولادی

شمش فولادی یا Steel Ingot چیست؟

در این مقاله قصد داریم درباره شمش فولادی و انواع آن بیشتر بدانیم ، از اینکه تا پایان مقاله ما را همراهی می کنید سپاسگزاریم .

شمش‌ فولادی(ingot)  قطعاتی مستطیلی بوده که اغلب سطح مقطع آن‌ها به دلیل قالب‌گیری دستی، سهولت در خارج کردن از قالب و حمل و نقل آسان، به صورت ذوزنقه بوده و طول هر شاخه حداکثر به دو متر می‌رسد. این محصول عموماً در کارگاه‌های کوچک تولید می‌گردد.

اولین مسئله مهم در رابطه با شمش آهنی، شکل و اندازه آن است که برای مراحل بعدی فرایندهای شکل‌دهی قطعات اهمیت پیدا می‌کند. نکته‌ی بعدی درمورد نحوه‌ی شمش‌ریزی در قالب و انجماد مذاب داخل قالب است چراکه خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات نهایی را تعیین می‌کند.

شمش فولادی اولین محصول قابل حمل و جابه‌جایی به دست آمده از فرایندهای فولاد‌سازی (پس از استخراج آهن و تولید فولاد خام) است که به‌صورت جامد و در ابعاد قابل حمل تولید می‌شود.

بعد از تبدیل سنگ آهن به فولاد خام یا آهن اسفنجی، پس از فولادسازی و تهیه مذاب فولاد در کوره القایی و یا کنورتور، شمش فولادی به عنوان یک محصول پیش‌ساخته با اشکال مختلف جهت مصارف گوناگون عرضه می‌شود که از انواع آن می‌توان به شمش، بیلت، بلوم و اسلب اشاره کرد که در ادامه به توضیح هریک می‌پردازیم.

انواع شمش :

در صنایع بزرگ فولادی عموماً واژه شمش فولادی به انواع بلوم، بیلت یا اسلب اطلاق می‌گردد. هرکدام از این انواع شمش، برای تولید مقاطع خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بیلت  (Billet)

بیلت یا شمشال یک نوع شمش فولادی با طول زیاد و سطح مقطع مربع و یا دایره است. اگر حداکثر عرض شمش، ۱۵ سانتی‌متر و دارای سطح مقطع ۲۳۰ سانتی متر مربع باشد، به آن بیلت گفته می‌شود که معمولا برای تولید مقاطعی مانند میلگرد و انواع مفتول مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بلوم (Bloom)

بلوم یا شمشه را می‌توان همان بیلتی دانست که عرضی بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر داشته و دارای سطح مقطع بزرگ‌تری است . از این جهت این دو محصول در یک دسته طبقه‌بندی می‌شوند.

بلوم، ماده اولیه تولید محصولاتی چون تیرآهن، انواع پروفیل، ناودانی و … است. طبیعتا قیمت شمش بلوم در بازار، بر قیمت تیرآهن و سایر محصولات تولیدی از آن تاثیر دارد.

اسلب (Slab)

اسلب یا تختال که دارای سطح مستطیلی است، معمولا مستقیم از طریق ریخته گری مداوم و یا به‌صورت غیر مستقیم از طریق نورد گرم سایر انواع شمش فولادی، تولید می‌شود.

انواع روش تولید شمش فولادی:

شمش‌های فولادی در دو کوره القایی و قوس الکتریکی تولید می‌شود:

تولید شمش فولادی با استفاده از کوره بلند

روش کوره بلند (Blast Furnace) روشی معمول در تولید شمش فولادی است. در این روش سنگ‌آهن همراه با قراضه آهن وارد کوره بلند می‌شود. برای ذوب این مواد از اکسیژن استفاده می‌شود که به فرآیند ذوب مواد «اکسیژن بازی» گفته می‌شود، در این فرآیند اکسیژن توسط دو لوله نیزه‌ای شکل وارد کوره می‌شود، ورود اکسیژن به کوره دو برابر سرعت صوت انجام می‌گیرد و سپس گرمادهی شروع می‌شود. یکی از تولیدات محصولات کوره بلند اسلب است که اشاره گردید که قیمت اسلب با قیمت سنگ آهن رابطه مستقیم دارد.
اضافه‌کردن اکسیژن سبب عمل اکسیداسیون شده که از بین رفتن ناخالصی‌ها را به دنبال خواهد داشت. برای جذب ناخالصی‌ها در حین فرآیند، آهک به کوره اضافه می‌شود. آهک و ناخالصی‌ها واکنش داده و تولید سرباره می‌کند. 
فولاد تولید شده در روش کوره باز اکسیژنی، از حفره کنورتور خارج می‌شود. 
مزایای کوره بلند:

• ناخالصی‌ها به‌خوبی جدا می‌شود.
• امکان تولید با حجم بالا وجود دارد.

معایب کوره بلند:

• درصد ضایعات در این روش بسیار بالا است.
• فولاد تولید شده از انعطاف خوبی برخوردار نیست.
• گازهای تولیدی در این روش آلاینده‌های قوی محسوب می‌شوند.

تولید شمش فولادی با استفاده از کوره قوس الکتریکی (EAF)
در این روش فولاد از ضایعات فولادی به دست می‌آید، ضایعات فولادی با جرثقیل داخل کوره گذاشته می‌شود. ضایعات معمولا از سه گروه زیر انتخاب می‌شود:

• قراضه‌های خانگی
• قراضه‌های صنعتی
• قراضه‌های کهنه

کوره قوس الکتریکی به شکل یک حمام بزرگ کم‌عمق است که الکترودهای کربنی بالای آن قرار گرفته‌اند؛ زمانی که قراضه و آهک وارد کوره شد، الکترود به پایین آورده می‌شود. هم‌زمان با پایین آمدن الکترودها جریان الکتریکی برقرار می‌شود و این جریان الکتریکی موجب ذوب فلزات می‌شود. توجه داشته باشید که دمای الکترود حدود ۴۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است و همین دمای بالا سبب ذوب فلزات می‌شود.

مزایای کوره قوس الکتریکی:

• فرآیند انعطاف‌پذیری است که می‌توان انواع شمش فولادی را تولید کرد.
• دمای فولاد مذاب تحت کنترل است
• کیفیت و ضایعات فولاد در کوره قوس الکتریکی از کوره بلند بهتر است.

معایب کوره قوس الکتریکی:

• کیفیت فولاد به مواد قراضه ربط دارد.
• هزینه انرژی به دلیل استفاده از برق و مدت‌زمان بیشتر ذوب فولاد بسیار بالا است.
• ناخالصی بیشتر وارد فولاد شده و کیفیت فولاد کم می‌شود.

تولید شمش فولادی با استفاده از کوره ذوب القایی (IMF)

میدان مغناطیسی در این روش موجب ذوب قراضه‌ها می‌شود، یک سیم‌پیچ القایی که به دور کوره پیچیده شده است در هنگام وجود جریان الکتریسیته با فرکانس بالا میدان مغناطیسی ایجاد کرده و گرما تولید می‌کند. دمای بالا به داخل کوره منتقل شده و ذوب فلزات را موجب می‌شود.

مزایای کوره القایی:

• عملکرد این کوره بسیار راحت است.
• عملیات ذوب بدون ایجاد آلودگی صوتی انجام می‌شود؛ برعکس کوره قوس الکتریکی که دارای صدای زیادی است.
• راندمان حرارتی در این کوره بسیار بالا است.

معایب کوره القایی:

• به دلیل این‌که برای عملکرد کوره نیاز به فرکانس بالای جریان الکتریکی است، لذا قیمت کوره بسیار بالا است.
• از آنجا که سطح فوقانی مذاب دارای تلاطم و دمای آن سرد است، امکان تولید سرباره نیست.

کاربرد شمش فولادی :

عمده کاربرد بلوم و بیلت در حوزه‌ تولید تیرآهن، مفتول، میلگرد (ساده و آجدار)، نبشی، ناودانی و سپری (فابریک)، لوله‌‌های بدون درز و مانیسمان و سایر مقاطع است.

تختال یا اسلب که یکی از مهم‌ترین محصولات فولاد خام محسوب می‌شود به‌عنوان ماده‌ی اولیه‌ فرایندهای نورد گرم و سرد جهت ساخت ورق‌های فلزی، صفحه، نوارهای فلزی، کلاف و کویل‌ها و همچنین ساخت لوله‌های درزدار، تیوب‌ها، نبشی و ناودانی پرسی کاربرد دارد.

.از اینکه ما را تا پایان این مقاله همراهی کردید ، سپاسگزاریم