سفری هیجان‌انگیز در دل فرآیند تولید ورق سیاه

ورق سیاه (Hot Rolled Steel)، که با نام ورق گرم نیز شناخته می‌شود، یکی از پرکاربردترین محصولات فولادی در سراسر جهان است. این محصول با ظاهر تیره و مات و خواص مکانیکی برجسته خود، به ستون فقرات صنایع گوناگون تبدیل شده است. ورق سیاه به‌عنوان یکی از مهمترین مواد اولیه، نقشی اساسی در طیف گسترده‌ای از صنایع از جمله ساخت‌وساز، خودروسازی، کشتی‌سازی و پروژه‌های زیرساختی ایفا می‌کند. اما دقیقا ورق سیاه چیست و چگونه تولید می‌شود؟ چرا این محصول تا این اندازه در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است؟ و چرا باید به کیفیت آن توجه ویژه‌ای داشت؟ در ادامه این مقاله، به تفصیل به این پرسش‌ها پاسخ خواهیم داد و شما را با تمام جنبه‌های این محصول فولادی آشنا می‌کنیم.

ورق سیاه یا ورق گرم چیست؟

ورق سیاه یکی از محصولات بسیار پرفروش و پرتقاضا در ایران و البته تمام جهان است که با ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فردی که دارد توجه صنایع گوناگون را به خود جلب کرده است. ورق ‌های فولادی اکثرا به دو روش نورد سرد و گرم تولید می‌شوند که ورق سیاه از نوع نورد گرم آن است و به دلیل ظاهر تیره رنگ و ماتی که دارد به آن ورق سیاه گفته می‌شود.

 Carbon Steel Plate یا همان ورق سیاه یک صفحه فولادی صاف و صیقلی با ضخامتی بین 1.5 تا 100 میلی‌متر است. ویژگی‌هایی مثل چکش‌خواری و انعطاف‌پذیری زیاد، دوام بالا، استحکام بی‌نظیر در خمش و کشش، قابلیت جوشکاری و برش در اندازه و ابعاد متنوع باعث شده تا دامنه کاربرد این محصول بسیار گسترده شود. خواص فیزیکی ماده اولیه تولید این صفحه (اسلب) در فرایند تولید به ‌شدت تغییر کرده تا در نهایت به محصول نهایی موردنظر تبدیل شود.

نورد گرم چیست؟

پیش از آنکه به مراحل پیچیده تولید ورق سیاه بپردازیم، لازم است با مفهوم نورد گرم (Hot Rolling) آشنا شویم. این روش، که به عنوان رایج‌ترین فرآیند تولید محصولات فولادی شناخته می‌شود، اساس کار بسیاری از مقاطع فولادی است.
در نورد گرم، برای شکل‌دهی آسان‌تر فولاد، دمای آن را بالاتر از دمای تبلور مجدد (Recrystallization Temperature) افزایش می‌دهند. سپس، فولاد داغ‌شده از میان مجموعه‌ای از غلتک‌های دوار عبور می‌کند. این غلتک‌ها با اعمال فشار، به تغییر شکل و ابعاد فلز می‌پردازند. یکی از مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین محصولات تولیدی با این روش، ورق سیاه است. از مزایای بارز نورد گرم می‌توان به کارایی بالا، تولید اقتصادی، قابلیت تولید انبوه و بهبود خواص فیزیکی محصول نهایی اشاره کرد.

مراحل و روش تولید ورق سیاه

ورق سیاه یا ورق گرم برای تبدیل شدن از فولاد خام به پلیت کربن استیل باید یک فرآیند 6 مرحله‌ای شامل آماده‌سازی، ریخته‌گری، پوسته‌زدایی، نورد گرم، خنک‌کاری و کلاف‌پیچ را بگذراند. در ادامه به بررسی جامع مراحل تولید ورق سیاه می‌پردازیم.

1- ذوب و گرمایش اولیه

همه‌چیز از ذوب آغاز می‌شود. در گام نخست، فولاد خام (شمش یا گندله) در کوره‌های قوس الکتریکی تا دماهای بسیار بالا، حدود 1100 تا 1280 درجه سانتی‌گراد، ذوب می‌شود. این دما بالاتر از نقطه تبلور فولاد است و باعث می‌شود فولاد خواص فیزیکی خود را از دست داده، نرم شده و آماده تبدیل شدن به ورق سیاه شود. حفظ دمای مناسب در این مرحله حیاتی است تا فولاد به حالت مایع کامل درآید و برای ریخته‌گری آماده شود.

2- ریخته‌گری تختال

پس از ذوب کامل و رسیدن فولاد به حالت مایع، نوبت به ریخته‌گری می‌رسد. در این مرحله، فولاد مذاب به سرعت و پیش از سرد شدن، داخل قالب‌های مستطیلی شکل ریخته می‌شود. این قالب‌ها، شمش‌های استوانه‌ای به نام اسلب یا تختال را تولید می‌کنند که در واقع همان ماده اولیه و شکل دهنده اصلی ورق سیاه نهایی هستند. در همین مرحله، باید به ناخالصی‌های احتمالی که ممکن است در اسلب ایجاد شوند، توجه داشت و در مراحل بعدی آن‌ها را پاکسازی کرد.

3- پوسته‌زدایی و پاکسازی ناخالصی‌ها

هنگامی که تختال‌ها در مجاورت هوا قرار می‌گیرند، لایه‌های اکسیدی به شکل فلس روی سطح آن‌ها تشکیل می‌شود. این لایه‌ها باید قبل از نورد از روی تختال زدوده شوند. همچنین، هرگونه ناخالصی باقی‌مانده در فولاد می‌تواند به شدت کیفیت محصول نهایی را کاهش دهد و حتی بر فرآیندهای بعدی مانند فرم‌دهی تأثیر منفی بگذارد. به همین دلیل، در این مرحله با استفاده از روش‌های مختلفی مانند پاشش آب با فشار بالا، برس‌های مکانیکی یا حتی روش‌های شیمیایی، اکسیدها و ناخالصی‌ها از روی سطح تختال‌ها پاکسازی می‌شوند. این فرآیند پوسته‌زدایی نام دارد که برای دستیابی به کیفیت مطلوب ورق نهایی بسیار مهم است.

4- نورد سخت یا خشن

حالا که تختال‌ها تمیز و آماده شدند، وارد مرحله نورد خشن می‌شوند. در این بخش، تختال‌های داغ توسط دستگاه رول پرس و دو غلتک بزرگ آن، از دو طرف احاطه می‌شوند. با اعمال نیروی زیاد از طریق این غلتک‌ها، ضخامت تختال‌ها به تدریج کاهش یافته و همزمان عرض آن‌ها افزایش می‌یابد. این مرحله به نوعی پیش‌نورد محسوب می‌شود و تختال را برای مراحل بعدی نورد با دقت بیشتر آماده می‌کند. در برخی موارد، ممکن است در این مرحله نیاز به چندین پاس (عبور از بین غلتک‌ها) باشد.

5- نورد تکمیلی و نهایی

پس از نورد خشن، تختال‌ها با ضخامت کمتر وارد مرحله نورد تکمیلی می‌شوند. در این بخش، مجموعه‌ای از غلتک‌های سبک‌تر و دقیق‌تر، با حرکت‌های رفت و برگشتی و سرعت‌های متفاوت، به صورت کنترل‌شده‌ای تختال‌ها را فشرده می‌کنند. هدف این مرحله، رساندن ضخامت ورق به اندازه ایده‌آل و نهایی مورد نظر (معمولا بین 1.5 تا 20 میلی‌متر) و ابعاد دقیق است. در حین این فرآیند، تختال‌ها علاوه بر نازک شدن، سفت‌تر و سخت‌تر نیز می‌شوند. در مواردی که تختال‌ها بیش از حد سفت شوند، ممکن است نیاز به گرمایش مجدد و حتی پوسته‌زدایی دوباره داشته باشند تا از شکستگی یا ترک‌خوردگی جلوگیری شود. تفاوت این گرمایش مجدد با ذوب اولیه در این است که دما به اندازه‌ای بالا نمی‌رود که فولاد ذوب شود؛ صرفا برای نرم شدن و کاهش سختی آن کافی است.

6- خنک کردن ورق‌ها

پس از اتمام مراحل نورد و رسیدن به ضخامت و ابعاد مورد نظر، ورق‌های نازک و داغ از قسمت نورد نهایی خارج می‌شوند. در این مرحله، ورق‌ها باید به صورت کنترل‌شده‌ای خنک شوند تا دمای آن‌ها به حدود 500 تا 600 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. این فرآیند خنک‌کاری که به طور معمول از طریق آب‌پاشی یا هوادهی انجام می‌شود، نقش مهمی در کنترل خواص مکانیکی ورق دارد. خنک‌کاری صحیح از تاب‌خوردگی و تغییر شکل ناخواسته ورق جلوگیری می‌کند.

7- کلاف‌پیچی یا برشکاری نهایی

پس از اتمام فرآیند خنک‌کاری و اطمینان از رسیدن دمای ورق‌ها به محدوده استاندارد (حدود 580 درجه سانتی‌گراد)، ورق‌های سیاه وارد مرحله نهایی آماده‌سازی جهت عرضه به بازار می‌شوند. در این مرحله، دو روش اصلی برای آماده‌سازی محصول نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد:

روش اول: عرضه به صورت کلاف (رول) در این روش، ورق‌های خنک‌شده توسط دستگاه‌های مخصوص کلاف‌پیچ، به صورت رول‌های بزرگ و فشرده در می‌آیند. این روش برای مصرف‌کنندگان عمده مانند کارخانجات بزرگ و صنایع مادر که دارای خطوط برش و پردازش داخلی هستند، مطلوب‌تر است، چرا که حمل و نقل و انبارداری کلاف‌ها به دلیل بهینه‌سازی فضا، مقرون‌به‌صرفه‌تر خواهد بود.

روش دوم: برش‌کاری و آماده‌سازی به صورت شیت در این روش، که برای تأمین نیاز مشتریان به ورق‌های با ابعاد دقیق و آماده به مصرف طراحی شده است، کلاف‌های ورق باز شده و با استفاده از دستگاه‌های گیوتین صنعتی، به ابعاد و اندازه‌های مشخص برشکاری می‌شوند. در صورت لزوم، ورق‌های برش‌خورده ممکن است مجددا تحت فرآیند پوسته‌زدایی قرار گیرند تا هرگونه آلودگی سطحی برطرف شود. در نهایت، ورق‌های تولید شده از نظر کیفیت و ابعاد مورد بازرسی دقیق قرار می‌گیرند و پس از تأیید، برای انبارداری یا ارسال به مشتریان بسته‌بندی می‌شوند.

برترین کارخانه های تولید کننده ورق سیاه در ایران

پس از آشنایی با فرآیند تولید ورق سیاه، لازم است با تولیدکنندگان اصلی این محصول در ایران نیز آشنا شوید. مجتمع فولاد مبارکه اصفهان به عنوان بزرگترین تولیدکننده، ورق سیاه را در ضخامت‌های 1 تا 16 میلی‌متر به دو صورت شیت و رول عرضه می‌کند. در کنار آن، فولاد کاویان خوزستان متخصص تولید ورق‌های سنگین و ضخیم است، در حالی که کارخانه فولاد گیلان طیف وسیعی از ضخامت‌ها (2 تا 40 میلی‌متر) را پوشش می‌دهد.

همچنین، فولاد اکسین اهواز یکی از معتبرترین تولیدکنندگان ورق‌های سیاه با ضخامت‌های بیش از 20 میلی‌متر در جنوب کشور است. فولاد سبا نیز در اصفهان، به طور تخصصی بر تولید ورق سیاه با گریدهای خاص فولادی مانند ST37 و ST52 تمرکز دارد. برای استعلام قیمت ورق سیاه فولاد مبارکه در ابعاد دلخواه، می‌توانید با کارشناسان مربوطه 03191003131 در تماس باشید.

کاربرد ورق سیاه در صنایع مختلف

ورق سیاه آهنی، با توجه به خواص مکانیکی و جوش‌پذیری عالی خود، جایگاه ویژه‌ای در دنیای صنعت پیدا کرده و به دو شکل عمده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول فولادی هم می‌تواند به عنوان یک ماده اولیه واسط برای تولید محصولات فولادی دیگر به کار رود، و هم به صورت مستقیم در ساخت و سازها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. در ادامه به برخی از مهم‌ترین کاربردهای ورق سیاه اشاره می‌کنیم:

• ماده اولیه در تولید انواع ورق‌های فولادی مانند ورق گالوانیزه تاراز، ورق رنگی و غیره
• بخش‌های مختلف خودروها و انواع ماشین‌آلات صنعتی
• قسمت‌های مختلف صنعت کشتی‌سازی مثل محازخ کشتی‌ها، منابع تغذیه، تانکرها و غیره
• تجهیزات کنار جاده‌ها مانند گاردریل
• قسمت‌های مختلف ساختمان‌سازی ازجمله پروفیل‌ها نظیر قوطی و پروفیل زد
• ساخت تجهیزات مخصوص کشاورزی و معدن
• طراحی و معماری
• ساخت پل، ریل راه‌آهن و زیرساخت‌ها
• لوله‌های انتقال آب و تجهیزات نفتی و خطوط عمرانی

جمع‌بندی

ورق سیاه نقشی محوری و غیرقابل جایگزین در تمامی صنایع مهم یک کشور ایفا می‌کند. از این رو، فرآیند تولید آن، نیازمند دقت بالا، دانش فنی عمیق و استفاده از تجهیزات و تکنولوژی‌های پیشرفته است. هرگونه سهل‌انگاری یا نقص در هر یک از مراحل تولید ورق سیاه، می‌تواند به طور مستقیم بر کیفیت نهایی محصول اثر منفی گذاشته و کارایی آن را در کاربردهای مختلف کاهش دهد. با توجه به این اهمیت، اگر شما یک طراح صنعتی، مهندس عمران، تولیدکننده یا تامین‌کننده محصولات فولادی هستید و حتی اگر صرفا جزو مصرف‌کنندگان این محصول کلیدی به شمار می‌آیید، کسب اطلاعات جامع در مورد روش و فرآیند تولید ورق سیاه برای شما ضروری است. این دانش به شما کمک می‌کند تا محصول باکیفیت را شناسایی کرده و از انتخاب‌های حرفه‌ای در پروژه‌ها و نیازهای خود اطمینان حاصل کنید.

زرین فولاد شهریاری با درک این نیاز، مجموعه‌ای گسترده از ورق سیاه تولیدی برندهای معتبر را در ابعاد و ضخامت‌های متنوع، به صورت رول و شیت، به مشتریان خود عرضه می‌کند. علاوه بر این، خدماتی نظیر برش، خم‌کاری و سایر فرآیندهای تکمیلی نیز بر روی ورق سیاه انجام می‌دهیم تا محصول نهایی مطابق با نیازهای دقیق شما آماده شود. برای ثبت سفارش و بهره‌مندی از مشاوره تخصصی، کافی است با شماره 03191003131 با ما در ارتباط باشید.

منابع:
Hot-Rolled Steel , metinvestholding