در صنایع ورق‌ها را به سه دسته ورق سیاه، رنگی و روغنی تقسیم می‌کنند. این ورق‌ها به صورت شیت (صفحه‌ای) یا رول شده در بازار وجود دارند. با استفاده از تکنولوژی نورد گرم ورق‌های سیاه با ضخامت کم که عموما در صنایع ساختمان و اتومبیل‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند، تولید می‌شود.
صفحات صاف یا ورقه شده همیشه کارکرد خاص خود را در بخش‌های مختلف زندگی انسان‌ها داشته‌اند. از ورق‌های کاغذ و کتاب گرفته تا صفحه‌های مسطح فلزی و آلومینیومی در ساخت‌و‌سازها همگی قسمت‌های مهمی از زندگی ما را اشغال کرده‌اند. این روزها انواع ورق فولادی بخش مهمی از صنایع را در برگرفته‌اند تحت شرایط و عملیات خاص از شمش‌های فولادی تهیه می‌شوند. در صنایع ورق‌ها را به سه دسته ورق سیاه، رنگی و روغنی تقسیم می‌کنند. این ورق‌ها به‌صورت شیت (صفحه‌ای) یا رول شده در بازار وجود دارند. با استفاده از تکنولوژی نورد گرم ورق‌های سیاه با ضخامت کم که عموما در صنایع ساختمان و اتومبیل‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند، تولید می‌شود. بله درست حدس زدید، نقطه مقابل ورق گرم یا سیاه ورق سرد یا روغنی است که توسط تکنولوژی نورد سرد شکل می‌گیرد. مقاله حال حاضر را بخوانید تا با کاربرد ورق سیاه یا گرم بیشتر آشنا شوید.
ورق سیاه (ورق گرم) چیست؟
در صنعت فولاد با استفاده از تکنولوژی نورد گرم شمش‌های فولاد به ورق‌هایی سیاه و کم ضخامت تبدیل می‌شوند. شاید بپرسید چرا سیاه؟ چرا به این ورق‌ها سیاه گفته می شود؟ این ورق‌های سیاه (گرم) که در اصطلاح انگلیسی به (Hot Rolled sheet) موصوف هستند، به دلیل ذوب اجزاء تشکیل‌دهنده ورق در دمای بالای فرآیند تولید به رنگ مات در آمده و همین موجب نام‌گذاری آنها به ورق سیاه فولادی شده است. ورق سیاه فولادی از دو نوع فولاد 36A و 1011A که از فولاد کم کربن شناخته می‌شوند تهیه شده و در اکثر صنایع کاربرد دارند. فولاد نوع اول یعین 36A به‌راحتی جوش می‌خورد. نوع دوم یعنی 1011A فولادی مستحکم است که عموما برای ساخت ظروف کاربرد دارد.
نرم یا سخت بودن ورق سیاه فولادی به میزان کربن به‌کار برده شده در آنها بستگی دارد، هر چقدر درصد کربن در ورق‌های فولادی بیشتر باشد، ورق سخت‌تر خواهد بود. فولاد نورد گرم کم ضخامت‌تر و دارای سطح نازک‌تر است و همین عامل موجب مقاومت آن در برابر ضربه و خوردگی است. ورق سیاه فولادی در دماهای بالا تا حدود 1280 درجه سانتی‌گراد در کوره‌های پیش گرم کن نورد شده و ضخامت آن به مرور کاهش پیدا کرده و به 2/1 تا 16 میلی‌متر می‌رسد. در طی فرآیند تهیه ورق نورد گرم عملیاتی مانند کم کردن وزن کلاف، بهبود خواص مکانیکی، تسطیح ورق، برش سبک و سنگین ورق برای تکمیل نورد گرم استفاده می‌شود. ورق سیاه در دو نوع صنعتی با نام تجاری ST37 و نوع معمولی آن با نام تجاری A516 GR60,70، ST 52 و یا A285 GR C تولید می‌شوند.
کاربرد ورق سیاه در صنایع مختلف
قیمت ارزان، تنوع در گریدها، روش تولید ساده و خواص مطلوب سبب شده تا ورق‌های سیاه در صنایع مختلف از ساختمان‌سازی گرفته تا خودروسازی و کشتی‌سازی کاربرد داشته باشند. اما نکته قابل توجه، کاربرد ورق سیاه متناسب با گرید و مشخصات فنی آن‌هاست. بدین منظور که برخی گریدها کاربردهای صنعتی داشته و برخی دیگر که از لحاظ قیمتی مقرون‌به‌صرفه هستند و خواص آنها برای کاربردهای صنعتی مناسب نیست، در ساخت‌وساز مسکن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کاربرد ورق سیاه در ساخت و ساز
ورق‌های سیاه مورد استفاده در ساخت‌وساز اغلب شامل گریدهای St37 و St52 می‌شوند. با این وجود، به‌دلیل کاربرد بسیار بیشتری که ورق St37 در ساختمان‌سازی دارد، مهندسان و طراحان اکثراً ورق سیاه را تنها با این عنوان می‌شناسند. این کاربرد گسترده‌تر ورق St37 به‌دلیل نزدیک بودن مقادیر خواص مکانیکی و وزن سبک آن متناسب با الزامات طراحی در ساختمان‌سازی است. اگرچه که ورق St52 نیز برای چنین کاربردهایی مناسب است اما چون استحکام و وزن آن مقداری از گرید St37 بیشتر است، قیمت بیشتری نسبت به آن داشته و به‌همین علت ورق سیاه گرید St37 برای ساخت‌وساز ترجیح داده می‌شود.
البته ورق‌های سیاه دیگری همچون A36 و A516 نیز برای کاربرد در ساخت‌وساز مناسب هستند اما تا زمانی که با گریدهای پایین‌تر بتوان به مقادیر مقاومت و استحکام مورد نیاز در سازه دست یافت، استفاده از این گریدها صرفه اقتصادی نخواهد داشت. ضمن اینکه، ورق‌های St37 و St52 در دسته فولادهای سازه‌ای قرار می‌گیرند و این یعنی این گریدها مختص ساخت‌وساز هستند و طبیعتاً استفاده از آنها از لحاظ فنی و اقتصادی ارجحیت دارد. لازم به ذکر است که ورق‌های St33 و St44 نیز از دیگر ورق‌های سیاه مورد استفاده در ساختمان‌سازی هستند؛ اما به اندازه دو گرید St37 و St52 محبوبیت و کارایی ندارند.
کاربرد ورق سیاه در خودروسازی
صنایع خودروسازی نسبت به ساختمان‌سازی، از حساسیت بیشتری برخوردار بوده و بنابراین ورق‌هایی که برای ساخت خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید مشخصات ویژه‌ای نیز داشته باشند. این مشخصات ویژه شامل استحکام بیشتر، مقاومت به خوردگی بالاتر، وزن سبک‌تر، مقاومت بیشتر به ضربه و قابلیت تغییر شکل می‌شوند.
مهم‌ترین گریدهای ورق سیاه که در صنایع خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل ورق‌های A36 و C1010 می‌شوند که در ساخت بدنه اتومبیل، شاسی، سیستم تعلیق خودرو و قطعات زیرین بدنه کاربرد دارند.
کاربرد ورق سیاه در صنایع دریایی و کشتی سازی
باوجود اینکه صنایع دریایی و کشتی‌سازی اغلب از ورق‌های گالوانیزه و استیل برای مصارف مختلف استفاده می‌کنند اما نمی‌توان نقش ورق‌های سیاه را در این صنایع نادیده گرفت. ولی باید توجه کرد که ورق‌های سیاهی که در صنایع دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید از نظر مقاومت به خوردگی و آب شور دریا تقویت شوند.
ساخت قطعات کشتی، قطعات باربر، سکوهای نفتی و دیگر تجهیزات دریایی از مهم‌ترین کاربردهای ورق‌های سیاه در این زمینه هستند.
کاربرد ورق سیاه در صنایع نفت و گاز و شیمیایی
در صنایع نفت و گاز از ورق‌های فولادی و خصوصاً ورق سیاه به‌منظور ساخت انواع لوله‌های انتقال، سیلندرها، مخازن ذخیره و تانکرها استفاده می‌شود. با توجه به ماهیت خورنده بودن این سیالات و نیز تغییرات فشار درون تجهیزات نام برده شده، ورق‌هایی که در این کاربردها به‌کار برده می‌شوند باید از استحکام و مقاومت به خوردگی مطلوبی برخوردار باشند.
ورق‌های گرید A286 و A516 از جمله مواردی هستند که به‌دلیل قابلیت تحمل دما و فشار بالا در این زمینه از کاربردها مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته توجه داشته باشید درصورتی‌که در مخزن‌ها و دیگ‌هایی که در صنایع پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند مواد شیمیایی قوی نگهداری شود، باید از ورق‌های استیل که خاصیت مقاومت به خوردگی بسیار بهتری دارند استفاده شود.
کاربرد ورق سیاه در صنایع کشاورزی
کاربردهای ورق سیاه تنها به موارد یادشده محدود نمی‌شود و این ورق‌ها به سبب استحکام و سختی مناسبی که دارند، در ساخت ادوات کشاورزی و برخی تجهیزات و دستگاه‌هایی که در این زمینه کاربرد دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. ازجمله مهم‌ترین کاربردهای ورق سیاه در صنایع کشاورزی می‌توان به ساخت سیلوها، بیل و چنگک‌ها اشاره کرد.
کاربرد ورق سیاه در ساخت مقاطع فولادی
همانطور که گفته شد، ورق سیاه بیشترین استفاده را در ساختمان‌سازی دارد اما این موارد مصرف تنها به‌صورت استفاده مستقیم از این ورق نیست بلکه از مشتقات آن نظیر لوله‌های فولادی، پروفیل‌ها و نبشی و ناودانی نیز در ساخت‌وساز استفاده می‌شود.
به‌دلیل شکل‌پذیری مناسب ورق سیاه، این محصول به انتخاب نخست برای ساخت مقاطع فولادی دیگر بدل شده است. دلیل این امر تولید ورق سیاه در دمای بالا است که سبب تبلور مجدد فولاد شده و امکان نورد مجدد و شکل‌دهی بیشتر را برای آن فراهم می‌آورد. گریدهای St37 و St52 بیشترین کاربرد را در ساخت لوله، نبشی، ناودانی و پروفیل‌های فولادی دارند.
روش تولید و ساخت ورق سیاه ( ورق نورد گرم)
همانطور که هر وسیله ریز و درشت مورد استفاده ما طی مراحلی خاص تهیه و تولید می‌شوند مراحل تولید ورق سیاه فولادی نیز طی فرآیندی خاص قابل توجه است. ماده اولیه مورد نیاز این ورقه‌ها پودر سنگ آهن است. این پودر باید از معادن سنگ آهن تهیه شده و در کارخانه به گندله تبدیل شود.
اجزاء اصلی و فرآیند تولید خط نورد گرم طی مراحلی به صورت زیر انجام می‌شود:
مرحله اول: کوره پیش گرم
در کوره پیش گرم تختال تا دماهای 1200 1250 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. این درجه بالا به خاطر حل شدن عناصر آلیاژی و حذف شدن عیوب ساختاری حاصل از ریخته‌گری است. استفاده از دمای مناسب پیش گرم بسیار مهم است تا از طرفی هزینه اضافی برای افزایش دمای بیش از حد را و هم احتمال تشکیل رسوب سخت در دماهای پایین را کاهش دهد.
مرحله دوم: قفسه های نورد خشن (نورد اولیه)
تختال‌ها ابتدا توسط فشار آب پوسته‌زدایی شده و وارد قفسه‌های خشن کار می‌شوند. تا چندین مرحله نورد نردیک به حدود 75% از ضخامت اولیه تختال‌ها کاهش پیدا می‌کند. اما جالب است بدانید که این کاهش ضخامت اولیه موجب مستحکم‌تر شدن آن می‌شود. در هر مرحله که ضخامت بیشتر کاهش می‌یابد افزایش عرض ورق را شکل داده که توسط غلتک‌های عمودی کنترل می‌شوند و به استحکام آنها می‌افزاید. پس از اتمام این مرحله ورق به جعبه کلاف یا مستقیما به قفسه‌های نورد نهایی وارد می‌شود.
مرحله سوم: جعبه کلاف
ورق نورد گرم باید وارد جعبه کلاف شود اما چگونه؟ جعبه کلاف در میز انتقال بین قفسه‌های خشن و نورد نهایی قرار دارد. هدف اصلی جعبه کلاف طول خط نورد است. از جمله مزایای دیگر جعبه کلاف شامل: شکستن پوسته‌ها، همگن‌سازی دمای ورق که به ایجاد خواص مکانیکی یکنواخت در ورق منجر شده و همچنین افزایش ظرفیت تولید، می‌شود. در انتهای میز انتقال ورق از حالت کلاف خارج شده و قبل از ورود به قفسه‌های نورد نهایی، پوسته‌زدایی اتفاق می‌افتد.
مرحله چهارم: قفسه های نورد نهایی
نورد نهایی شامل 5 تا 7 قفسه نورد پشت سر هم است. به محض رسیدن ورق به دمای مناسب در واقع به نورد نهایی وارد شده و به‌طور پیوسته از سایر قفسه‌ها عبور می‌کند. سرعت ورق در این قفسه‌ها حدود 10 تا 20 متر برثانیه است. ضخامت نهایی ورق چیزی بین 1 تا 4 میلی‌متر بوده که ممکن است کم‌تر نیز بشود. این قفسه‌ها اغلب 4 غلتکه هستند. در ورود به خط نهایی تنها دمای ورق با استفاده از تغییر سرعت نورد ولی در زمان خروج از آن به غیر از دما ضخامت ورق نیز توسط سیستم خودکار کنترل اندازه گرفته می‌شود.
مرحله پنجم: واحد خنک کاری
با خارج شدن ورقه از قفسه نورد نهایی، بر روی میز خنک‌کننده خنک می‌شود. هدف این مرحله کاهش دمای ورق است. دمای صفحه در این حالت حدود 850 درجه سانتی‌گراد بوده که باید به دمای نزدیک 580 درجه سانتی‌گراد برسد. پس از رسیدن ورق به این دما، توسط کلاف پیچ‌ها جمع شده و به‌صورت کلاف در می‌آید و به آن اجازه خنک شدن نهایی داده تا در نهایت برای بارگیری آماده شود.
ورق سیاه فولادی به دو شکل الف) ورق سیاه به شکل رول فابریک ب) ورق سیاه به شکل فابریک تولید می‌شود.
آشنایی با کاربرد ورق سیاه فولادی
پس از نهایی شدن تولید ورق نورد گرم حال نوبت به کاربرد ورق سیاه فولادی در بخش‌های مورد نیاز است. این ورقه‌ها را در صنایع مختلف می‌توان استفاده کرد. از جمله کاربردهای متنوعی که در صنایع مختلف دارد شامل موارد ذیل هستند:
- قطعات خودرو
- ساخت رینگ و چرخ
- صنایع تانکر و تریلرسازی
- صنایع سنگین فلزی
- مصالح ساختمانی از نوع فلزی
- ساخت انواع آبگرمکن
- تهیه تجهیزات مورد نیاز در کشاورزی
- ساخت مخازن کشتی‌سازی
جمع بندی درباره کاربرد ورق سیاه در صنایع مختلف
ورق سیاه فولادی یا همان ورق نورد گرم یکی از کاربردی‌ترین قطعات بوده که مانند همه قطعات صنعتی دیگر طی فرآیندی سنگین و زمان بر تهیه می‌شوند. این ورق در ابعاد و استانداردهای خاص خود و البته قیمت‌های تعیین شده در بازار موجود بوده و بخش‌های مختلف صنعت را ساپورت می‌کند. این ورق به‌دلیل استحکام خاصی که دارد جزء تولیدات پر طرفدار بوده و بازار پررونقی دارد که عملا کاربرد ورق سیاه را افزایش می‌دهد. این ورق‌ها در صورت کشش عمیق حین تولید می‌توانند حتی برای ظروف آشپزخانه نیز مورد استفاده قرار گیرند.
در این مقاله تلاش کردیم تا شما را با نحوه تولید و کاربرد ورق فولادی سیاه آشنا کند. حال که تا حدی با کاربرد ورق سیاه و عملکردش آشنا هستید قطعا در هنگام نیاز یکی از گزینه‌های مورد نظرتان بوده و با اطمینان خاطر آن را انتخاب خواهید کرد. همچنین پیشنهاد می‌گردد قبل از خرید، راهنمای جامع خرید ورق را مطالعه نمایید. امیدواریم از خواندن این مقاله لذت برده و مفید واقع شده باشد.