تولید ورقهای فولادی، فرآیندی پیچیده و دقیق است که از استخراج مواد اولیه آغاز شده و تا شکلدهی نهایی فولاد به صورت ورقهای نازک ادامه مییابد. این فرآیند یکی از مهمترین بخشهای تولیدی یک کشور محسوب میشود و محصولات آن کاربرد گستردهای در صنایع مختلف دارند. با پیشرفت تکنولوژی، این فرآیند به گونهای دقیق و پیچیده شده که امکان تولید فولاد قویتر و سبکتر از همیشه را فراهم کرده است. در تولید ورق فولادی، روشهای نورد گرم و نورد سرد، دو تکنیک متداول هستند که ورقهایی با ویژگیهای مکانیکی، ابعاد، و کیفیت سطحی متفاوت تولید میکنند.
- استخراج و آمادهسازی مواد اولیه سفر تولید فولاد با مواد اولیه خام آغاز میشود که با دقت حمل و آماده میشوند تا کیفیت بهینه در طول فرآیند تضمین شود. مهمترین ماده اولیه، سنگ آهن است که عمدتاً از معادن استخراج شده و به صورت پودر یا دانههای کوچک در میآید. سنگ آهن حاوی درصد زیادی از اکسیدهای آهن است که در مراحل بعدی به فلز خالص تبدیل میشود. علاوه بر سنگ آهن، زغال سنگ (برای تولید کک) و سنگ آهک (به عنوان عامل ذوب) از دیگر عناصر اولیه مهم در ساخت آهن فولاد هستند. زغال سنگ به محل مشخصی منتقل میشود، جایی که انواع مختلف آن به نسبتهای دقیق برای اطمینان از کیفیت مورد نیاز کوره بلند ترکیب میشوند. برای به حداقل رساندن گرد و غبار، پشتههای زغال سنگ با مخلوطی از روغن و آب پوشانده میشوند. سپس زغال سنگ به کورههای کک منتقل شده و برای حدود 18 ساعت پخته میشود تا به کک خالص که سوخت کوره بلند است، تبدیل شود.
- ذوب و فولادسازی (تولید آهن مذاب و فولاد خام) در این مرحله، سنگ آهن فرآوری شده، کک و سنگ آهک وارد کوره بلند (Blast Furnace) میشوند. در کوره بلند، کک به عنوان منبع کربن و سوخت عمل کرده و آهن را از اکسیدهای آن جدا میکند و در دماهای بالا (بالای 1000 درجه فارنهایت) آهن مذاب (Pig Iron) یا آهن خام تولید میشود. ناخالصیهایی مانند سیلیکون، گوگرد و فسفر از سنگ آهن جدا شده و لایهای از سرباره (Slag) روی آهن مذاب تشکیل میشود. آهن مذاب حاوی مقادیر بالای گوگرد است که میتواند بر کیفیت فولاد تأثیر بگذارد؛ بنابراین، قبل از انتقال به واحد فولادسازی، از یک واحد گوگردزدایی عبور میکند تا سطح گوگرد آن کاهش یابد.
سپس آهن مذاب به واحد فولادسازی منتقل میشود. در این مرحله، آهن خام به فولاد تبدیل میشود. دو روش اصلی برای تولید فولاد مذاب وجود دارد:
- کوره اکسیژن پایه (Basic Oxygen Furnace – BOF/BOFM): این روش شامل ترکیب 70% آهن مذاب و 30% قراضه فولاد است. قراضه فولاد در حیاط مخصوصی دستهبندی و انتخاب میشود. سپس قراضه و آهن مذاب در کوره اکسیژن پایه بارگیری میشوند. اکسیژن خالص از بالا و پایین به داخل کوره تزریق میشود تا مخلوط ذوب و تصفیه شود. این فرآیند حدود 25 دقیقه طول میکشد.
- کوره قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace – EAF): این کوره میتواند با 100% قراضه یا 70% قراضه و 30% آهن مذاب کار کند. مواد با ترکیبی از اکسیژن، گاز طبیعی و برق که از طریق الکترودهای کربنی بزرگ تامین میشود، ذوب میشوند.
پس از اتمام فرآیند اولیه، فولاد مذاب به پاتیل انتقال منتقل میشود. در واحد متالورژی پاتیل (Ladle Metallurgy)، نمونههایی از فولاد برای تعیین خواص آن گرفته میشود. در صورت لزوم، آلیاژها اضافه و مخلوط میشوند. برای مشتریانی که فولاد با کربن فوقالعاده پایین (مانند فولاد مورد استفاده در صنعت خودرو) نیاز دارند، فولاد مایع به یک مخزن گاززدایی خلاء منتقل میشود تا سطح کربن آن کاهش یابد.
- ریختهگری پیوسته (تولید تختال) پس از تصفیه متالورژیکی، فولاد مذاب به واحد ریختهگری منتقل میشود. در این فرآیند، فولاد مذاب از پاتیل وارد یک تاندیش (Tundish) میشود که به فولاد اجازه میدهد به قالبهای پیوسته وارد شود. با عبور فولاد از قالبها، آب آن را خنک میکند تا رشتههای پیشرونده جامد شوند. این رشتهها سپس به میزهای خروج (run-out tables) میرسند تا به تختال تبدیل شوند. سپس تختالها با مشعل به طولهای مختلف برش داده میشوند. تختالها به عنوان محصولات نیمهتمام مستطیلی با ضخامتهای حدود 20 سانتیمتر و طولهای 1 متر تا 12 متر تولید میشوند. هر تختال با یک کد شناسایی برچسبگذاری میشود که آن را در طول سفر تولید همراهی میکند.
- نورد گرم (Hot Rolling) نورد گرم یکی از مراحل کلیدی در تولید ورقهای فولادی است که در آن تختالهای فولادی تحت فشار و حرارت بالا به ورقهای نازک تبدیل میشوند. این فرآیند برای افزایش شکلپذیری فلز و بهبود خواص مکانیکی آن بسیار رایج است و عمدتاً برای تولید ورقهای ضخیمتر و بزرگتر استفاده میشود.
مراحل اصلی نورد گرم
| مرحله | شرح |
|---|---|
| گرمایش مجدد تختال | تختالها به دمای حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد گرم میشوند تا برای نورد آماده شوند. |
| پوستهزدایی اولیه | با پاشش آب پرفشار، لایههای اکسیدی سطح تختال پاک میشوند. |
| نورد خشن | ضخامت تختال با عبور از میان غلتکها کاهش مییابد (حدود ۲۰ تا ۶۰ میلیمتر). |
| برش و پوستهزدایی مجدد | ابتدا و انتهای تختال که کیفیت پایینی دارند بریده و مجدداً سطح آن تمیز میشود. |
| نورد پایانی | ضخامت نهایی ورق با عبور از چند ایستگاه غلتک به ۱ تا ۴ میلیمتر میرسد. |
| خنککاری و کلافپیچی | ورق با اسپری آب خنک میشود و در نهایت به شکل کلاف (Coil) پیچیده میشود. |
- گرمایش مجدد تختال: تختالها از محل ذخیرهسازی به کوره گرمایش مجدد منتقل میشوند. در این کورهها، تختالها به دمای نورد بهینه خود، حدود 1200 درجه سانتیگراد، در حدود 2.5 ساعت گرم میشوند. این دمای بالا باعث افزایش انعطافپذیری فولاد و سهولت در شکلدهی آن میشود.
- پوستهزدایی اولیه و نورد خشن: پس از گرمایش، تختال وارد واحد پوستهشکن میشود که با استفاده از آب پرفشار، پوستههای اکسیدی (لایه باقیمانده از گرمایش مجدد) را از سطح آن جدا میکند. سپس تختال به نورد خشن (Roughing Mill) منتقل میشود، جایی که بین غلتکها به جلو و عقب حرکت میکند تا ضخامت آن به تدریج کاهش یابد (به حدود 20 تا 60 میلیمتر). برای حفظ کیفیت سطح، آب پرفشار برای حذف هرگونه پوسته باقیمانده پاشیده میشود. همچنین، غلتکهای عمودی در این مرحله عرض تختال را به عرض استاندارد میرسانند.
- برش و پوستهزدایی ثانویه: بخشهای ابتدایی و انتهایی تختال که کیفیت مناسبی ندارند، توسط دستگاه برش جدا میشوند. سپس تختال دوباره توسط آب پرفشار پوستهزدایی میشود.
- نورد پایانی (Finishing Mill): ورق وارد نورد پایانی میشود. این بخش شامل چندین ستون است که ضخامت ورق را بیشتر کاهش میدهند تا به ضخامت مورد نیاز برای استفاده نهایی برسد. سیستمهای کامپیوتری فاصله غلتکها و سرعت را با دقت کنترل میکنند، زیرا هر نوار به مقدار فشار متفاوتی نیاز دارد و هر ستون سریعتر از قبلی میچرخد. ضخامت ورق در این مرحله به حدود 1 تا 4 میلیمتر یا 1.5 تا 20 میلیمتر کاهش مییابد.
- خنکسازی و کلافپیچی (Coiling): پس از رسیدن به ضخامت مورد نیاز، ورق از بخش خنکسازی عبور میکند، جایی که با اسپریهای آب از بالا و پایین خنک میشود. نرخ جریان و الگوهای پاشش آب خاص، خواص متالورژیکی متفاوتی در فولاد ایجاد میکنند. سپس ورق وارد کلافکننده (Down Coiler) میشود، جایی که لبه پیشرو ورق گرفته شده و به دور یک سنبه چرخان میپیچد و ورق را به شکل کلاف (Coil) در میآورد. کلافهای داغ برای جلوگیری از آسیب و سهولت حمل و نقل، محکم پیچیده میشوند.
- نورد سرد (Cold Rolling) فرآیند نورد سرد پس از نورد گرم و خنک شدن ورقها انجام میشود. این فرآیند برای تولید ورقهای نازکتر و با کیفیتتر با دقت بالا در کاهش ضخامت و بهبود کیفیت سطح استفاده میشود. ورقهای نورد گرم ممکن است سطحی خشن و ناهموار داشته باشند، بنابراین نیاز به آمادهسازی برای نورد سرد دارند.
مراحل نورد سرد
| مرحله | شرح |
|---|---|
| اسیدشویی (Pickling) | ورق نورد گرم با اسید کلریدریک شسته میشود تا پوستههای اکسیدی و آلودگیها حذف شوند. |
| نورد سرد (Cold Reduction) | ورقها از غلتکها عبور میکنند تا ضخامت آنها در دمای محیط کاهش یابد (گاهی تا ۰٫۱۵ میلیمتر). |
| شستوشوی نهایی | روغنها و آلودگیهای باقیمانده با محلولهای قلیایی پاک میشوند. |
| آنیلینگ (Annealing) | ورق در کوره آنیل نرم و چقرمه میشود و خواص مکانیکی موردنظر مشتری را میگیرد. |
| تمپرینگ (Skin Pass) | عملیات نهایی شامل صافکاری، تنظیم ضخامت، و پرداخت سطح برای آمادهسازی نهایی محصول است. |
- اسیدشویی (Pickling): کلافهای نورد گرم برای حذف پوستههای اکسیدی و آلودگیهای سطحی از طریق مخازن پر از محلول اسید کلریدریک عبور داده میشوند. این مرحله سطحی تمیز و آماده برای نورد سرد ایجاد میکند. در صورت نیاز مشتری، لبه ورق پس از اسیدشویی برش داده میشود.
- نورد سرد (Cold Reduction): ورقهای اسیدشویی شده سپس از میان یک سری غلتکهای نورد عبور میکنند که با دقت بالا و در دمای محیط یا کمی بالاتر از آن (زیر نقطه تبلور مجدد) به آنها فشار وارد میکنند. این فرآیند ضخامت ورق را بیشتر کاهش میدهد (گاهی تا 0.15 میلیمتر یا حتی 0.2 میلیمتر) و باعث افزایش استحکام و سختی فولاد میشود، همچنین دقت ابعادی بالایی را فراهم میکند.
- شستشوی نهایی و آنیلینگ (Annealing): پس از نورد سرد، فولاد باید یک مرحله تمیزکاری دیگر را برای حذف روغنهای باقیمانده طی کند، زیرا این روغنها در صورت عدم حذف میتوانند در نوار بسوزند. فولاد در یک محلول کاستیک گرم غوطهور میشود تا سطح آن تمیز شود. سپس برای بازگرداندن چقرمگی و کاهش سختی و ایجاد خواص مکانیکی خاص مطابق با نیاز مشتری، ورق به کوره آنیلینگ منتقل میشود. 17 وضعیت مختلف آنیلینگ برای دستیابی به خواص مکانیکی متنوع وجود دارد. آنیلینگ میتواند به صورت بچ (کلافهای کامل روی پایه کوره چیده شده و محصور میشوند) یا به صورت برجی (کلافها باز شده و از یک توالی فرآیندهای گرمایش و سرمایش عبور میکنند) انجام شود.
- تمپرینگ (Skin Pass): پس از آنیلینگ، ورق از فرآیند تمپرینگ عبور میکند. این مرحله ورق را به سه طریق اصلاح میکند: اعمال پرداخت سطح مورد نظر مشتری با غلتکهای بافتدار، اصلاح بیشتر شکل و صافی ورق، و کاهش ضخامت ورق تا 20 تا 30 درصد بیشتر از آنچه در نورد سرد اولیه به دست آمده است. تمپرینگ همچنین خواص مکانیکی و متالورژیکی ورق را به سطوح مورد نظر مشتری میرساند.
- فرآیندهای پوششدهی و تکمیلی پس از نورد سرد و تمپرینگ، ورق فولادی یا مستقیماً به مشتری ارسال میشود یا به فرآیندهای پوششدهی (پلیتینگ) فرستاده میشود تا خواص آن بهبود یابد. این فرآیندها ورقهای فولادی را برای کاربردهای خاص آماده میکنند:
- گالوانیزه کردن (Galvanizing): این فرآیند فولاد را در برابر خوردگی مقاومتر میکند. نوار نورد سرد از یک حمام روی مذاب عبور میکند و با خروج از آن، یک فرآیند به نام “پاکسازی گازی” پوشش یکنواختی را در سراسر نوار حفظ میکند. برخی محصولات گالوانیزه پس از پوششدهی به تمپرینگ بیشتری نیاز دارند تا ضخامت را کاهش دهند یا سطح را برای رنگآمیزی بافتدار کنند.
- قلعاندود کردن (Tin Plating): این فرآیند فولاد را برای استفاده در محصولات بستهبندی غذا، نوشیدنی و رنگ آماده میکند. نوار نورد سرد وارد خطوط آبکاری الکترولیتی (e-lines) میشود، جایی که از مخازن محلول قلع که با جریان الکتریکی شارژ شدهاند، عبور میکند. پس از این فرآیند پوششدهی، نوار تحت یک عملیات “بازجریانی” قرار میگیرد که به ورق قلع تازه ظاهر براق میبخشد. در نهایت، نوار از نظر شیمیایی تصفیه میشود تا سطح آن برای استفاده مشتری آماده شود.
- رنگآمیزی (Painting): ورقهای گالوانیزه میتوانند به خط رنگآمیزی منتقل شوند تا با پوشش الکترواستاتیک رنگآمیزی شوند. این ورقها علاوه بر ظاهر زیبا، یک لایه محافظتی نیز ایجاد میکنند و در صنایع ساختمانی و لوازم خانگی کاربرد فراوان دارند.
- لوله سازی (Tube Making): در این فرآیند، نوار ابتدا باید اسیدشویی شده و سپس عرض آن بسته به قطر لوله مورد نیاز تقسیم شود. این کار در واحد برش (Slitter) انجام میشود. سپس کلاف برشخورده به خط لولهسازی تغذیه میشود، جایی که به شکل لوله پیچیده شده و جوش داده میشود. یک سری غلتک اندازه و شکل لوله را بیشتر اصلاح میکنند و سپس به طولهای اصلی برش داده میشوند.
- برش و بستهبندی نهایی در مرحله آخر، ورقهای فولادی یا لولهها به اندازهها و ابعاد مورد نیاز برش داده میشوند. این برش میتواند به صورت طولی (نوار) یا عرضی (ورقهای مستطیلی) انجام شود. علاوه بر این، بسته به نیاز مشتری، این ورقها با استفاده از ماشینآلات مختلف مانند دستگاههای خمکاری یا پرس شکلدهی میشوند تا به فرمهای مورد نیاز مانند صفحات بدنه خودرو یا قطعات صنعتی تبدیل شوند. در نهایت، محصولات نهایی به صورت کلاف یا شیت بستهبندی شده و آماده ارسال به بازار و مشتریان میشوند.
نقش نیروی انسانی و فناوری پشت تمامی فرآیندهای پیچیده تولید فولاد، تیمی از افراد ماهر و متخصص قرار دارند. این افراد مسئول اطمینان از کیفیت محصول، حفظ محیط کار ایمن و به حداقل رساندن تأثیرات زیستمحیطی هستند. آنها سیستمهای توزیع و عملیات انرژی را که تجهیزات را تامین میکنند، نگهداری میکنند. همچنین، صنعتگران ماهر تمامی تجهیزات مورد استفاده در تولید فولاد را نگهداری میکنند، از جمله تعمیر و نگهداری وسایل نقلیه، تعمیر یاتاقانها و اجزای کارخانه، و نگهداری ماشینآلات. این فرآیند عظیم و به هم پیوسته نیازمند کیفیت، دقت و ظرافت در هر مرحله است
برای استعلام قیمت روز ورق سیاه و ورق فولادی با کارشناسان شرکت فراز فولاد آسمان تماس بگیرید.
