ورق فولادی

با سلام خدمت دوستان و همراهان همیشگی پارس بوته. امروز هم با یک مطلب آموزشی دیگر در خدمت شما هستیم. ورق فولادی (Steel sheet) یکی از محصولات اساسی در صنایع مختلف است که با توجه به ویژگی‌هایی که دارد، کاربرد گسترده‌ای در ساخت‌وساز، خودروسازی، تجهیزات صنعتی و بسیاری از حوزه‌های دیگر دارد.

این محصول که از فرآیند نورد فولاد تولید می‌شود، در انواع مختلف مانند ورق سیاه، روغنی، گالوانیزه، و استیل در دسترس است و هر یک متناسب با نیازهای خاص طراحی شده‌اند. در این مقاله به بررسی انواع ورق فولادی، ویژگی‌ها، کاربردها و فرآیند تولید آن‌ها خواهیم پرداخت تا شما را با این ماده ارزشمند صنعتی بیشتر آشنا کنیم.

ورق فولادی چیست؟

ورق فولادی محصولی مسطح است که از شمش‌های فولادی یا بیلت تولید می‌شود و در صنایع مختلف به‌کار می‌رود. این ورق‌ها از طریق فرآیند نورد گرم یا نورد سرد تولید شده و به صورت رول یا برش خورده عرضه می‌گردند. ورق فولادی به دلیل ویژگی‌هایی مانند

• استحکام بالا
• انعطاف‌پذیری
• قابلیت جوشکاری
• مقاومت در برابر ضربه

در صنایعی مانند ساخت‌وساز، خودروسازی، تولید تجهیزات صنعتی و کشتی‌سازی بسیار پرکاربرد هستند. انواع مختلف این ورق‌ها شامل

• ورق سیاه
• روغنی
• گالوانیزه
• استیل

است که هرکدام با توجه به روش تولید و ترکیبات شیمیایی کاربردهای متفاوتی دارند.

کاربردهای ورق فولادی گسترده است و انتخاب نوع مناسب با توجه به ویژگی‌های مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی و شرایط محیطی، از اهمیت بالایی برخوردار است. به طور کلی آن ها یکی از محصولات اصلی در زنجیره تأمین صنایع مدرن است و نقش مهمی در توسعه زیرساخت‌ها و تولیدات صنعتی دارد.

روش تولید ورق فولادی

تولید ورق فولادی در صنایع گوناگون از اهمیت بالایی برخوردار است که شامل مراحل استخراج سنگ آهن، نورد و دیگر مراحل آماده‌سازی می‌باشد. در ادامه این مقاله، روش تولید این ورق‌ها از مرحله استخراج تا تولید محصول نهایی را مورد بررسی قرار می‌دهیم:

استخراج سنگ‌ آهن

استخراج سنگ‌آهن یکی از مراحل اساسی در زنجیره تولید فولاد است که شامل

1. شناسایی
2. حفاری
3. استخراج
4. فرآوری سنگ‌آهن

می‌شود. در ابتدا زمین‌شناسان با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی و تکنیک‌های پیشرفته ذخایر سنگ‌آهن را شناسایی می‌کنند. این ذخایر معمولاً حاوی ترکیباتی مانند هماتیت (Fe₂O₃) و مگنتیت (Fe₃O₄) هستند که در مناطقی با اکسید آهن فراوان یافت می‌شوند.

پس از شناسایی ذخایر، حفاری آزمایشی انجام شده و نمونه‌برداری صورت می‌گیرد تا مشخصات کیفی و کمی سنگ‌آهن بررسی شود. تحلیل شیمیایی نمونه‌ها، میزان آهن و ناخالصی‌هایی نظیر گوگرد و فسفر را تعیین می‌کند. استخراج سنگ‌آهن به دو روش زیر انجام می‌شود:

1.  در روش اول برای ذخایر سطحی از استخراج روباز استفاده می‌شود که در آن، لایه‌های پوشاننده خاک و سنگ برداشته شده و سنگ‌آهن با ماشین‌آلاتی مانند شاول و بیل مکانیکی استخراج می‌شود.
2. در روش دوم برای ذخایر عمیق از استخراج زیرزمینی استفاده شده و در آن از حفاری تونل و روش‌هایی مانند انفجار کنترل‌شده برای استخراج استفاده می‌کنند.

سنگ‌آهن استخراج‌شده به کارخانه فرآوری منتقل می‌شود، جایی که فرآیندهای خردایش، جدایش مغناطیسی و شناورسازی برای جداسازی آهن از ناخالصی‌ها صورت می‌گیرد. نتیجه نهایی معمولاً به‌صورت کنسانتره آهن یا گندله است که برای تولید فولاد آماده‌سازی می‌شود.

آهن اسفنجی

آهن اسفنجی محصولی فلزی است که از احیای مستقیم سنگ‌آهن به دست می‌آید و یکی از مواد اولیه مهم در تولید فولاد است. این فرآیند بدون ذوب کامل سنگ‌آهن انجام می‌شود و به دلیل شباهت ظاهری به اسفنج، به آن آهن اسفنجی گفته می‌شود.

با استفاده از گاز طبیعی به‌عنوان عاملی احیاکننده، فرآیند حرارتی لازم برای خالص‌سازی آهن فراهم می‌شود. اکسیژن موجود در سنگ‌آهن طی این فرآیند جدا می‌شود تا آهن خالص به دست آید. در فرآیند احیا، گاز طبیعی یا زغال‌سنگ در دمای 800 تا 1100 درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شود و گازهای احیاکننده، اکسیژن موجود در سنگ‌آهن را حذف می‌کنند.

آهن اسفنجی دارای خلوص بالای آهن (80 تا 95 درصد) و ساختاری متخلخل شبیه اسفنج است و می‌تواند به‌صورت مستقیم در کوره‌های قوس الکتریکی برای تولید فولاد استفاده شود.

این فرآیند مصرف انرژی کمتری نسبت به روش‌های سنتی دارد و به دلیل استفاده از گاز طبیعی، آلایندگی کمتری نسبت به زغال‌سنگ ایجاد می‌کند. آهن اسفنجی به دلیل خلوص بالا، جایگزین مناسبی برای قراضه‌های فولادی است و به طور گسترده در تولید فولاد استفاده می‌شود.

نورد

نورد یکی از روش‌های شکل‌دهی فلزات است که در تولید ورق فولادی، پروفیل‌ها و سایر مقاطع فلزی کاربرد دارد. نورد به دو دسته

• نورد گرم
• نورد سرد

تقسیم می‌شود که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. این فرآیند شامل عبور دادن مواد فلزی از بین غلتک‌ها برای کاهش ضخامت و ایجاد شکل دلخواه است.

این غلتک‌ها با اعمال فشار به فلز باعث تغییر شکل آن می‌شوند. نورد گرم  فرآیندی است که در آن فلز در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد (معمولاً بالای 900 درجه سانتی‌گراد) گرم شده و از میان غلتک‌ها عبور داده می‌شود.

این روش برای تولید ورق‌ها و مقاطع ضخیم‌تر با سطحی نسبتاً خشن مناسب است و کاهش تنش‌های داخلی فلز را به دلیل دمای بالا به همراه دارد. از کاربردهای آن می‌توان به ساخت پل‌ها، ساختمان‌ها، مخازن تحت فشار و تیرهای فولادی اشاره کرد.

در مقابل، نورد سرد  فرآیندی است که فلز در دمای محیط یا دمایی کمتر از دمای تبلور مجدد از غلتک‌ها عبور داده می‌شود. این روش به تولید ورق‌هایی با سطح صاف‌تر و براق‌تر منجر می‌شود و سختی و استحکام فلز را افزایش می‌دهد. کاربردهای نورد سرد شامل تولید ورق‌های روغنی، لوازم خانگی و قطعات خودرو است.

مرحله انتهایی

مراحل آخر تولید ورق فولادی شامل نورد نهایی، خنک‌کاری، برش و بسته‌بندی است. در این مرحله، پس از نورد گرم یا سرد، ورق‌ها تحت فرآیند خنک‌کاری قرار می‌گیرند تا دمای آن‌ها به تدریج کاهش یابد و ساختار مطلوبی ایجاد شود.

سپس ورق‌ها بر اساس ابعاد موردنظر با دستگاه‌های برش به طول یا عرض مشخص بریده می‌شوند. پس از برش، ورق‌ها بسته‌بندی شده و برای انتقال به بازار یا واحدهای صنعتی آماده می‌شوند.

انواع ورق فولادی

ورق فولادی را می‌توان بر اساس روش تولید، ترکیب شیمیایی و کاربرد به چند دسته تقسیم کرد. در ادامه به معرفی انواع این ورق‌ها می‌پردازیم:

ورق سیاه

با استفاده از فرآیند نورد گرم تولید شده و ساختار آن خشن و مات است. این نوع ورق معمولاً ضخامتی بین 2 تا 100 میلی‌متر دارد و در ساخت سازه‌های فلزی، تانکرها و مخازن تحت فشار از آن استفاده می‌شود.

ورق روغنی

تولید آن با استفاده از فرآیند نورد سرد است و سطحی صاف و براق دارد. با وجود داشتن ضخامت 0.3 تا 3 میلی‌متری، از استحکام بالایی برخوردار است و در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی و تولید قطعات دقیق کاربرد دارد.

ورق گالوانیزه

این نوع که معمولاً ورق روغنی است، با لایه‌ای از روی پوشش داده می‌شود و مقاومت بالایی در برابر زنگ‌زدگی و خوردگی دارد. عمر طولانی آن در محیط‌های مرطوب سبب شده تا از آن در ساخت سقف‌های شیروانی، تابلوهای تبلیغاتی و صنایع لوله‌سازی استفاده شود.

ورق رنگی

ورق رنگی همان گالوانیزه است که با رنگ پوشش داده می‌شود که علاوه‌بر تنوع رنگی، مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی و زنگ‌زدگی دارد. کاربرد این نوع ورق در ساخت سقف و نمای ساختمان‌ها، کابینت‌ها و لوازم تزئینی است.

ورق اسیدی (تین پلیت یا قلع اندود)

این نوع ورق سطحی پوشیده از قلع دارد و در برابر مواد اسیدی و زنگ‌زدگی مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد. همچنین در تولید قوطی‌های کنسرو و بسته‌بندی‌های مواد غذایی از آن استفاده می‌شود.

ورق آجدار

در این نوع ورق‌ها از سطحی با الگوهای برجسته برخوردارند و دارای ضخامت‌های مختلفی هستند. مقاومت بالای آن‌ها در لغزش موجب بکارگیری این نوع ورق در ساخت کف‌سازی، پله‌های اضطراری و کف تریلرها شده است.

جمع‌ بندی

ورق‌ فولادی به دلیل تنوع در انواع، کاربرد و ویژگی‌ها، یکی از مهم‌ترین اجزای صنایع مدرن محسوب می‌شوند. انتخاب نوع مناسب ورق فولادی بر اساس نیازهای پروژه، نقش مهمی در بهینه‌سازی هزینه، کیفیت و دوام محصولات نهایی دارد. همچنین پیشرفت فناوری در تولید این ورق‌ها، باعث بهبود خواص مکانیکی، ظاهری و زیست‌محیطی آن‌ها شده است.

بنابراین با درک صحیح از انواع ورق فولادی و آشنایی با کاربردهای آن‌ها، می‌توان تصمیمات بهتری در طراحی و اجرای پروژه‌ها اتخاذ کرد و بهره‌وری صنایع را افزایش داد.