ورق سیاه ورق فولادی است که با روش نورد گرم ساخته میشود. برای تولید ورق سیاه ابتدا شمشهای فولادی را با دمای بیش از 930 درجه سانتیگراد نورد کرده و آنها را به ورقهای فولادی تبدیل میکنند. سپس نوبت به زدودن اکسیدهای روی تختالها، فشردن اسلب و کاهش ضخامت تختالها میرسد. این ورقها را از بین غلتکهایی برای کاهش ضخامت عبور میدهند و سپس، آنها را برای حمل و نقل آسانتر به صورت کلافی پیچیده درمیآورند. جداسازی و برش ورق، اکسیدزدایی ثانویه، نورد نهایی، خنکسازی ورق و بستهبندی هم از مراحل نهایی تولید ورق سیاه هستند. پس از بستهبندی ورقها به اندازهگیری وزن آنها میپردازند.
آشنایی با ورق سیاه و تولید آن
ورق سیاه، محصولی است که از نورد گرم شمشهای فولادی به دست میآید و به دلیل رنگ تیره و سطح زبر ناشی از فرایند تولید، به این نام شناخته میشود. این نوع ورق فولادی به دلیل خواص مکانیکی مناسب و قیمت اقتصادی، در صنایع مختلف مانند خودروسازی، تولید لوازم خانگی، صنعت ساختمان و صنایع نفت و گاز کاربرد گستردهای دارد. ورقهای سیاه بر اساس استانداردهای مختلفی تولید میشوند و ترکیب شیمیایی آنها میتواند متناسب با کاربرد مورد نظر متفاوت باشد.
عناصری مانند کربن، سیلیسیم، منگنز و گوگرد، خواص مکانیکی و فیزیکی ورق سیاه را تحت تأثیر قرار میدهند. برای تولید ورق سیاه ابتدا شمشهای فولادی را در دمای بیش از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد نورد میکنند تا ورق فولادی ظاهری یکنواخت به خود بگیرد. ورقهای فولادی از جمله ورق سیاه به دلیل مقاومت بالای خود در صنایع متنوعی مانند ساختوساز، خودروسازی، لوازم خانگی، بستهبندی و... استفاده میشوند.
ورق سیاه به صورت دو نوع ورق سیاه رول شده یا کلاف و ورق سیاه فابریک یا شیت تولید میشود. ورق سیاههای رول شده با ضخامت 1.5 تا 15 میلیمتر تولید میشوند؛ اما ورقهای فابریک ضخامتی بالای 15 میلیمتر دارند. برای تولید این ورق با کیفیت بالا باید تمام مراحل تولید آن با دقت بالا و به درستی اجرا شوند.
روش های مختلف تولید ورق سیاه
کارخانههایی که به تولید ورق سیاه میپردازند از ۴ روش برای تولید این محصول بهره میگیرند. هر یک از این مراحل با به صورت دقیق و بینقص انجام شود تا ورق سیاه باکیفیتی تولید شود. تولید گندله با فرآوری سنگ آهن و تبدیل آن به آهن اسفنجی، تولید فولاد مذاب، تولید تختال و نورد گرم این ۴ روش مهم هستند.
تولید گندله (pellet) توسط فرآوری سنگ آهن و تبدیل آن به آهن اسفنجی
در این روش سنگ آهن را با ناخالصیهایش به گلولههایی به نام گندله تبدیل کرده و میپزند. سپس این گندلهها حین فرآیند احیای مستقیم در واکنش با کربن باعث ایجاد آهن خالص میشوند. بدین ترتیب اکسیژن خود را از دست داده و به شکل اسفنج در میآیند. به همین دلیل به آهن اسفنجی هم معروف هستند. از این آهنها در مراحل بعدی بهره گرفته میشود.
تولید فولاد مذاب
پس از فرآوری سنگ آهن و تبدیل آن به آهن اسفنجی، آن را داخل کوره قوس الکتریکی میگذارند. بدین ترتیب آهن اسفنجی به فولاد مذاب تبدیل میشود. ترکیب عناصر شیمیایی که در مرحله بعدی به آن افزوده میشود به مشخص کردن گرید ورق آهنی کمک میکند.
تولید تختال (slab)
در مرحله تولید تختال، فولاد مذاب را از تصفیه به ماشین ریختهگری میریزند. این فرآیند توسط پاتیل انجام میشود. در ماشین ریختهگری قالبهایی به شکل نوار مستطیلی وجود دارد و فولادها با قرار گرفتن در آنها و سپس سرد شدن، شکل میگیرند. ضخامت نوارهای مستطیلی یا همان تختالها حدود ۲ سانتیمتر است.
نورد گرم
در مرحله نهایی نیز تختالها را درون کورهای با دمای ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد قرار میدهند تا شکل بگیرند. سپس مراحل زیر به تریتب انجام میشوند:
- نورد اولیه: شمش گرم شده از میان غلتکهای قدرتمندی عبور میکند که آن را به صورت طولی کشیده و به تدریج ضخامت آن کاهش مییابد.
- نورد ثانویه: ورق حاصل از نورد اولیه مجدداً گرم شده و از میان غلتکهای دیگری عبور میکند تا ضخامت و ابعاد آن دقیقتر شود.
- نورد نهایی: در این مرحله، ورق به ضخامت و عرض نهایی خود میرسد و سطح آن صاف و یکنواخت میشود.
- خنکسازی کنترلشده: ورق پس از نورد نهایی به آرامی خنک میشود تا تنشهای داخلی آن کاهش یابد و خواص مکانیکی مطلوب به دست آید.
0 تا 100 تولید ورق سیاه
در روش نورد گرم که توسط آن ورق سیاه را تولید میکنند، ورقها را درون کورههایی با حرارت بالا قرار میدهند. همین دمای بالا باعث تیره شدن مواد میشود و میتوان گفت به همین دلیل است که به این ورقهای فولادی، ورق سیاه میگویند. هزینه تولید ورقهای سیاه با روش نورد گرم پایینتر است. از آنجایی که هنگام تولید این ورقها از کورههای با حرارت بالا استفاده میشود، ورقهای سیاه باکیفیت و مقاومت بالایی به دست میآیند. به همین دلیل این ورقها طرفداران زیادی بین مصرفکنندگان ورقهای فولادی دارند. ورقهای سیاه با ضخامت بیشتر از 1.5 میلیمتر تولید میشوند. افزایش یا کاهش ضخامت این ورقها در قیمت نهاییشان موثر است.
گداختن تختال ها و حرکت به سمت خط تولید
در مرحله اول تختالها را تا دمای بیشتر از ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد میگذارند و سپس با آنالیز شیمیایی از کورهها بیرون آورده و به سمت خط تولید هدایت میکنند. به قطعات فلزی عظیمی که از کورههای ذوب بیرون میآیند، تختههای گداخته گفته میشود. مواد اولیه اکثر تختههای گداخته، فولاد است؛ اما میتوان از دیگر فلزات هم برای ساخت آنها بهره برد. برای تغییر شکل این تختهها، آنها را تا دمای بیشتر از ۱۰۰ درجه سانتیگراد گرم میکنند، بدین ترتیب فولاد حالت نرمتری به خود میگیرد و میتوان شکل آن را تغییر داد.
زدودن لایههای اکسیدی روی تختال
در مرحله دوم به زدودن لایههای اکسیدی که به شکل فلس روی تختال ایجاد میشوند، میپردازند. این فلسها حین تماس تختال با هوا موقع ذوب و ریختهگری ایجاد میشوند و زدودن آنها برای افزایش کیفیت نهایی فولاد، ضروری است. لایههای اکسیدی منجر به کاهش مقاومت و ایجاد مشکلاتی حین شکلدهی فولاد میشوند و به همین دلیل دومین مرحله ساخت ورق سیاه به از بین بردن آنها تعلق دارد. برای زدودن این لایهها میتوان از چکش و سندان استفاده کرد. از دیگر راههای موثر میتوان به استفاده از دستگاههای مکانیکی که برای از بین بردن این لایهها طراحی شدهاند اشاره کرد. یکی دیگر از راههای زدودن لایههای اکسیدی، استفاده از مواد شیمیایی برای حل کردن آنها است.
فشردن اسلب توسط دستگاه رول پرس
پس از زدودن لایههای اکسیدی، نوبت به استفاده از دستگاه رول پرس برای اسلب میرسد. در این مرحله ضخامت و عرض تختالها هنگام عبور از بین غلتکهای دستگاه رول پرس، فشرده میشود. به عبارتی دستگاه رول پرس، ضخامت تختالها را کاهش داده و عرض آنها را فشردهتر میکند. این فشردهسازی یکی از مهمترین مراحل تولید ورق سیاه است که به شکل دادن تختال و آمادهسازی آن برای مراحل بعدی کمک میکند.
کاهش ضخامت تختالها
هنگام تولید ورق سیاه پس از فشردن اسلب، به کاهش ضخامت تختالها میپردازند. در این مرحله غلتکهایی وجود دارد که با سرعتهای گوناگونی به رفت و برگشت میپردازند و بدین ترتیب فرایند کاهش ضخامت کنترل شده آغاز میشود. برخی از غلتکها با سرعت بیشتر و برخی با سرعت کمتری حرکت میکنند. با عبور تختالها از بین آنها، ضخامتشان کاهش مییابد. این کاهش ضخامت کنترل شده از اساسیترین مراحل تولید ورق سیاه است؛ زیرا در این مرحله ورق سیاه به ضخامت مدنظر میرسد.
پیچیدن کلافی تختال ها
پس از کاهش ضخامت تختالهای گداخته، آنها را در باکس جمعآوری کویل به صورت کلافی پیچیده جمع میکنند. در این مرحله از دستگاههای ویژهای استفاده میکنند. تختالها با عبور از بین غلتکهای این دستگاهها به شکل کلافی پیچیده درمیآیند. بدین ترتیب حملونقل و ذخیره کلافها هم آسانتر میشود. علاوه بر این با این روش میتوان از تختالها در برابر آسیبدیدگی محافظت کرد.
جداسازی و برش ورق
در مرحله جداسازی و برش ورق هنگام تولید ورق سیاه، کلاف را باز کرده و ابتدا و انتهای آن را به وسیله گیوتین جداسازی میکنند. گیوتین دستگاهی است که برای برش فلزات طراحی شده و میتوان با عبور دادن کلاف از آن، ابتدا و انتهایش را به صورت کامل جدا کرد. بدین ترتیب میتوان ورق سیاهی یکنواخت و بدون ایراد تولید کرد. پس میتوان گفت تک تک مراحل تولید ورق سیاه اهمیت بالایی در ایجاد محصولی بینقص دارند.
مرحله اکسیدزدایی ثانویه
اکسیدزدایی ثانویه را بعد از جداکردن ابتدا و انتهای کلاف توسط گیوتین انجام میدهند. این مرحله برای زدودن اکسیدهای باقی مانده روی ورق سیاه اجرا میشود. جهت اکسیدزدایی ثانویه، ابتدا ورق سیاه را در تماس با جریان گازی گرم قرار میدهند تا اکسیدهایی که هنوز روی ورق فولاد هستند، از بین بروند. با انجام صحیح این فرایند میتوان از تولید ورق سیاه یکنواخت و مرغوب اطمینان حاصل کرد.
نورد نهایی
در مرحله بعدی فولاد را از بین غلتکهای هیدرولیک قوی و سنگین عبور میدهند تا نورد نهایی هم تکمیل شود. نورد نهایی باعث بهبود خواص مکانیکی فولاد و تولید یک ورق سیاه باکیفیت میشود. غلتکهای هیدرولیک با اعمال فشار زیاد روی ورق سیاه آن را فشرده کرده و به بهبود خاصیت محصول کمک میکنند.
خنک سازی ورق
پس از نورد نهایی، هنگام تولید ورق سیاه، نوبت به خنکسازی ورق و ارسال آن به رول جمعکن میرسد. طی این فرآیند ورق سیاه گرمی که تازه از بین غلتکهای سنگین عبور کرده و نوردنهایی را پشت سر گذاشته را در تماس با هوای سرد قرار میدهند. بدین ترتیب دمای ورق سیاه به دمای اتاق کاهش پیدا میکند. با خنک کردن این ورق میتوان کیفیت خواص مکانیکی آن را افزایش داد. از دیگر مزایای خنک کردن ورق سیاه میتوان به امکان رول کردن آسانتر هم اشاره کرد.
بسته بندی و مارک کردن ورق
بستهبندی و مارک کردن ورق از مراحل پایانی تولید آن محسوب میشود. حین مارک کردن به چاپ برند، نام کارخانه و... ورق سیاه میپردازند. اطلاعاتی که در مارک کردن درج میشوند عبارتند از نام کارخانه، شماره ذوب و مشخصات فنی ورق. بدین ترتیب ورق سیاه را میتوان به راحتی شناسایی کرد. با بستهبندی ورق سیاه میتوان از آنها در برابر آسیبهای بیرونی محافظت کرد. همچنین بستهبندی، حملونقل آنها را آسانتر میکند. لازم به ذکر است که بستهبندی و مارک کردن نقش قابل توجهی در حفاظت و اطمینان از کیفیت این محصولات فولادی دارد.
وزن کشی رول بسته بندی شده
مرحله نهایی در تولید ورق سیاه مربوط به وزنکشی رول بستهبندی شده است. برای وزنکشی این رولها از دستگاههای ویژهای استفاده میکنند. وزن رولها را برای اطمینان از مطابقت با مشخصات فنی اندازهگیری میکنند. این مرحله از مهمترین مراحل نهایی تولید ورق سیاه است؛ زیرا تولیدکنندگان را از صحیح بودن وزن بستهبندی و مطابقت آن با مشخصاتی که مشتری داده است، مطمئن میکند.
سخن پایانی در رابطه با تولید ورق سیاه
برای تولید ورق سیاه، یک ورقه فولادی مراحل متعددی را پشت سر میگذارد. این ورقها را ابتدا حرارت میدهند و سپس با عبور دادن آنها از بین غلتکهایی، فشردهشان میکنند. در مراحل بعدی آنها را با دستگاهی به کلاف پیچیدهای تبدیل کرده و سپس ابتدا و انتهایشان را از هم باز میکنند. در نهایت پس از خنکسازی و بستهبندی، ورق سیاه آماده میشود. هر کدام از این مراحل از اهمیت خاصی برخوردار هستند و اگر هر مرحلهای به صورت ناقص اجرا شود، ورق سیاه از کیفیت و یکنواختی لازم برخوردار نخواهد بود. با بستهبندی و مارک کردن میتوان از این ورقها در برابر آسیبهای بیرونی محافظت کرد و همچنین اطلاعات آن مانند نام کارخانه و... را روی آنها درج کرد.