شمش فولادی ( بلیت، اسلب، بلوم) و ویژگی های آن!

مقاطع فولادی مختلف از جمله میلگرد، نبشی، ناودانی و تیرآهن در بخش‌های مختلف زندگی ما نقش حیاتی دارند. اما آیا تا به حال با خود فکر کرده‌اید که برای ساخت این مقاطع فولادی مهم از چه ماده‌ای استفاده می‌شود؟ بعد از استخراج سنگ آهن و تبدیل آن به آهن اسفنجی یا فولاد خام، محصولی پیش‌ساخته به نام شمش فولادی به اشکال مختلفی از قبیل بیلت،‌ اسلب، بلوم و… تولید می‌شود که لازمه‌ی تولید بیشتر مقاطع فولادی است.

انواع شمش از لحاظ مشخصات فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر متفاوت هستند. کارخانه‌های مختلف با در نظر گرفتن مشخصات و ترکیب فیزیکی و شیمیایی شمش‌های فولادی از آن‌ها برای تولید محصولات فولادی گوناگون استفاده می‌کنند. اگر می‌خواهید به طور دقیق بدانید شمش فولادی چیست؟ چگونه تولید می‌شود؟ چه استانداردهایی دارد؟ و کاربردهای آن چیست؟ تا ادامه مطلب با پیوان همراه باشید. جهت دریافت آخرین قیمت پروفیل می‌توانید کلیک کنید.

شمش فولادی چیست؟

شمش فولادی قطعه‌ای فلزی و جامد به شکل مستطیل با سطح مقطع ذوزنقه‌ای است که از طریق فرآیند ریخته‌گری پیوسته تولید می‌شود و طول هر شاخه‌ی آن حداکثر ۲ متر است. یکی از ویژگی‌های مهم این محصول، قابلیت حمل‌و‌نقل آن است که استفاده از آن را به عنوان ماده اولیه برای ساخت انواع مقاطع فولادی راحت می‌کند. ماده پیش ساخته شمش از فولاد خام به دست می‌آید و انعطاف‌پذیری بالایی دارد. برای تولید شمش فولادی بعد از استخراج آهن و فولاد خام آن‌ها را داخل کوره‌های مذاب ریخته و سپس مواد ذوب حاصل را به داخل قالب مورد نظر منتقل می‌کنند. در نهایت بعد از انجماد فلز مذاب داخل قالب، انواع شمش فولاد تولید می‌شوند.

شمش فولاد‌ بعد از انجماد باید به صورت دستی از قالب خارج شود، به همین خاطر دارای سطح مقطع ذوزنقه‌ای است که خارج کردن محصول از قالب و جابه‌جایی آن را راحت‌تر می‌کند. شمش های فولادی از لحاظ سایز و خصوصیات با هم متفاوت‌اند. از طرفی با توجه به ترکیب سازنده و میزان درصد عناصر موجود در فولاد مشخصاتی از قبیل خمش، انعطاف‌پذیری، پیچش و کشش هم در آن‌ها متفاوت است. تفاوت‌های بین شمش های فولاد باعث کاربردهای متفاوت آن‌ها در بخش‌ها و صنایع مختلف شده است. در قسمت بعد به پرسش ((چگونه آهن را به فولاد تبدیل کنیم؟)) پاسخ داده‌ایم. 

شمش آهن چیست؟

به طور کلی شمش قطعاتی خالص و پرداخت نشده از یک ماده به شکل خالص هستند. شمش ها معمولا به عنوان ماده اولیه در کارخانه های تولیدی مورد استفاده قرار می گیرند. شمش آهن نیز از قراضه های محصولات آهنی یا مواد اولیه مثل سنگ آهن تهیه می شود. شمش آهن که از سنگ های معدنی ساخته شد باشد کیفیت بالاتری دارد. از شمش آهن برای تولید شمش فولاد نیز استفاده می گردد.

چگونگی تبدیل آهن به فولاد

برای تبدیل آهن به فولاد، ابتدا آهن را ذوب کرده و ناخالصی‌های آن را جدا می‌کنند. بعد از آن با استفاده از مقادیر مشخصی از کربن و فلزهای آلیاژ دهنده همانند نیکل، کروم و تیتانیوم آهن به فولاد تبدیل می‌شود.

تفاوت شمش ها در چیست؟

شمش ها به طور کلی ذوزنقه ای شکل بوده و طولی در حدود دو متر دارند. اما همه شمش های فولادی به یک شکل نیستند. شمش های تولید شده در صنعت فولاد هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. این شمش ها معمولا از لحاظ ابعاد و ظاهر تفاوت هایی با هم دارند که باعث تفاوت در کاربری آنان نیز می شود. در مطلبی دیگر از سایت پیوان به معرفی انواع شمش فولادی از لحاظ ابعاد و سطح مقطع پرداخته ایم. اما اگر بخواهیم به طور خلاصه آنها را معرفی کنیم باید به انواع مختلف شمش به نام اسلب، بلوم و بیلت اشاره داشته باشیم.

تفاوت شمش، بیلت، بلوم و اسلب

در صنایع فولادی به انواع بیلت، بلوم و اسلب شمش گفته می‌شود. در حقیقت انواع شمش کاربردهای متفاوتی داشته و برای تولید مقاطع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این قسمت به بررسی تفاوت‌های میان شمش، بیلت، بلوم و اسلب پرداخته‌ایم.

شمش (Ingot)

شمش‌ها دارای سطح مقطع ذوزنقه‌ای شکل و طول حداکثر ۲ متر هستند.

بیلت یا شمشال (Billet)

یکی از پرطرفدارترین محصولات حاصل از نورد میانی فولاد با سطح مقطع مربع یا دایره‌ای شکل و طول زیاد است. به دلیل طول بلندتر بیلت در مقایسه با شمش از آن برای تولید میلگرد، مفتول و تسمه استفاده می‌شود. حداکثر عرض این محصول ۱۵ سانتی‌متر و سطح مقطع آن ۲۳۰ سانتی‌متر مربع است.

بلوم یا شمشه (Bloom)

نوعی بیلت با عرض بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر و سطح مقطع بزرگ‌تر از ۲۳۰ سانتی‌متر مربع است. به همین دلیل بلوم و بیلت معمولاً در یک دسته قرار می‌گیرند. شمشه به صورت گسترده برای تولید سپری، قوطی، تیرآهن، ریل و ناودانی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سلب یا اسلب یا تختال (Slab)

برخلاف دو مورد قبلی سطح مقطع این نوع شمش فولاد به شکل مستطیل با ضخامت ۲۳۰ میلی‌متر، عرض ۱.۲۵ متر و طول ۱۲ متر است. تولید اسلب از طریق دو روش مستقیم (ریخته‌گری مداوم) و غیرمستقیم (نورد گرم انواع شمش فولادی) انجام می‌شود.

نحوه تولید شمش فولادی

تولید شمش فولادی دومین مرحله از زنجیره فولاد است. مرحله‌ی اول، خط تولید صنایع معدنی است که محصول نهایی آن سنگ آهن و آهن اسفنجی است. این محصولات در فرآیند تولید شمش فولادی به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شوند. تولیدکنندگان برای تولید شمش از روش‌های کوره بلند، کوره تونلی، کوره قوس الکتریکی، کوره ذوب القایی و احیا مستقیم  استفاده می‌کنند.

روش کوره بلند

در این روش برای تولید شمش فولادی ابتدا سنگ آهن به همراه کک و آهک داخل کوره ریخته شده و ضمن تبدیل آهن به فولاد مذاب، ناخالصی‌های آن مانند کربن جداسازی می‌شود. در مرحله‌ی ریخته‌گری باید فلز مذاب داخل قالب‌های مخصوص ریخته شود. بعد از اینکه مواد مذاب داخل قالب‌های شمش با ابعاد استاندارد ریخته شدند، روی غلتک قرار گرفته و با پاشیدن آب باعث افزایش سرعت انجماد فولاد می‌شوند. در مرحله‌ی نهایی شمش‌ها را از قالب‌ها خارج می‌کنند.

بیشتر بخوانید: انواع روش های برشکاری فلزات

روش کوره تونلی

این روش جزء شیوه‌های مدرن است. در زمان تولید شمش فولادی با استفاده از این روش برای تامین حرارت کوره از سوزاندن مستقیم، انرژی الکتریکی یا القای مغناطیسی استفاده می‌شود. کوره تونلی مزایای مختلفی دارد و بیشتر توسط کارخانه‌های بزرگ استفاده می‌شود.

روش کوره قوس الکتریکی (EAF)

در این روش برای تولید شمش فولادی از ضایعات فولادی استفاده می‌کنند. برای این منظور ضایعات با استفاده از جرثقیل درون کوره که به شکل یک حمام کم عمق است، قرار می‌گیرند. بعد از قرار گرفتن ضایعات و آهک درون کوره، الکترودها پایین آمده و جریان الکتریکی برقرار می‌شود. نتیجه‌ی برقراری جریان الکتریکی، ذوب شدن فلزات است.

روش کوره ذوب القایی (IMF)

در این روش تولید شمش فولادی از یک میدان مغناطیسی برای ذوب کردن ضایعات استفاده می‌شود. برای این منظور سیم‌پیچ القایی موجود در اطراف کوره، با برقراری جریان الکتریسیته با فرکانس بالا، میدان مغناطیسی ایجاد کرده و به این ترتیب باعث تولید حرارت و گرما می‌شود. نتیجه‌ی برقراری این حرارت و گرما ذوب فلزات است.

روش احیا مستقیم

در این روش، تولید شمش فولادی با استفاده از سوخت گازهای طبیعی انجام می‌شود. برای این کار، آهن قراضه و مواد اولیه را با سبد مخصوص به داخل کوره الکتریکی انتقال داده و سپس مواد سرباره مثل کک و آهن را به آن اضافه می‌کنند. فلز مذاب حاصل جهت تولید شمش به واحد ریخته‌گری انتقال یافته و داخل قالب‌های شمش ریخته می‌شود. بعد از خنک‌سازی و انجماد شمش‌ها، آن‌ها را از قالب خارج کرده و در نهایت بعد از بازرسی، کنترل ابعاد و خصوصیات مکانیکی به بازار فروش و صادرات شمش فولاد ارسال می‌کنند.

بیشتر بخوانید: آشنایی با ریخته گری شمش

ریخته‌گری شمش فولادی چگونه است؟

بعد از به دست آوردن مذاب مورد نیاز به روش‌های شرح داده شده در قسمت قبل، نوبت به ریخته‌گری شمش به روش‌های دستی و پیوسته می‌رسد. تفاوت‌های بین روش‌های ریخته‎گری شمش به شرح زیر است:

شمش‌ریزی دستی (تک باری)

در این روش، مذاب توسط پاتیل به قالب‌ها منتقل شده و تا زمان کامل‌شدن انجماد در مذاب باقی می‌ماند. باید بدانید که برای ریخته‌گری هر شمش به یک قالب جداگانه نیاز دارید.

شمش‌ریزی پیوسته، فابریک، CCM

در این روش، مذاب به درون قالب‌های مسی که به وسیله‌ی سیستم آبگرد خنک می‌شود، ریخته می‌شود. در حین ریختن مذاب جدید به درون قالب، مواد جامد قبلی با سرعتی مشابه ریخته‌گری از قالب خارج می‌شوند. مقرون به صرفه بودن و سرعت بالا،‌ این روش را به متد محبوب تولیدکنندگان مختلف تبدیل کرده است.

کاربرد شمش فولادی

شمش های فولاد به دلیل خصوصیات خاص، کاربردهای متفاوتی دارند. از شمش های مختلف فولادی  برای ساخت ریل قطار، تیرآهن، قوطی، نبشی و ناودانی استفاده می‌شود؛ در حالی که از دسته ای دیگر از آنها برای تولید انواع میلگرد، لوله، سیم، تسمه و مفتول گزینه مناسبی است. در تولید ورق‌های فولادی، لوله، کلاف، کویل‌ها و تیوب نوعی دیگر از شمش فولادی به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود. پس در زمان خرید شمش فولادی باید به این موارد توجه کرده و با توجه به نیاز خود محصول مناسب را خریداری کنید. 

استاندارد شمش فولادی

در تولید تمام محصولات فولادی یک سری استانداردهای مشخص وجود دارد که کارخانه‌های سازنده بر اساس آنها عمل می‌کنند. برای تولید شمش هم از دو استاندارد DIN آلمان یعنی گریدهای St37 و St57 و استاندارد روسی یعنی گریدهای 3sp و 5sp استفاده می‌شود. این گریدهای مختلف از نظر خصوصیات مکانیکی با هم متفاوت هستند.

تفاوت شمش 5sp و 3sp

از جمله تفاوت شمش 5sp و 3sp می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

گرید 3sp از لحاظ خمش، انعطاف و کشش از وضعیت بهتری برخوردار است. بنابراین در صنایعی که این فاکتورها مهم هستند، انتخاب شمش فولادی با گرید 3sp اولویت دارد. البته به خاطر این خصوصیات قیمت آن از شمش گرید 5sp بیشتر است. در مقابل ترکیب شیمیایی فولاد 5sp به صورتی است که آن را برای استفاده در مکان‌هایی که تحت نیرو و فشار زیادی قرار دارند، ایده‌آل می‌کند. 

بیشتر بخوانید: آنیل فلز چیست؟

محاسبه وزن شمش فولاد

وزن شمش آهن یکی از عوامل مؤثر بر قیمت شمش فولاد است؛ به همین خاطر فعالان این حوزه به دنبال راهی برای محاسبه وزن شمش‌ فولاد هستند. از آنجایی که شمش‌ تولیدی کارخانه‌های مختلف دارای ترکیب شیمیایی متفاوت است، وزن محصولات آن‌ها با هم برابر نیست. به همین دلیل استفاده از فرمول محاسبه وزن شمش فولاد کار افراد را در زمان خرید شمش فولادی راحت می‌کند. برای این منظور کافی است که طول، عرض و ارتفاع شمش را بر حسب متر اندازه گرفته و عدد به دست آمده را در عدد چگالی آهن که برابر با 7.85 است، ضرب کنید. عدد حاصل وزن شمش فولاد بر حسب تُن است که با ضرب آن در 1000 به کیلوگرم تبدیل می‌شود.

سهم ایران از تولیدات شمش آهن چگونه است؟

شمش‌های فولادی در ابتدای زنجیره فرآیندهای فولادی قرار دارد. بنابراین برای تولیدکنندگان مقاطع فولادی انتخاب آن‌ها بسیار حائز اهمیت است. استفاده از شمش‌های باکیفیت، تولید محصولات مرغوب را به دنبال دارد. خوشبختانه کارخانه‌های داخلی کشور از توان و دانش خوبی برای تولید انواع شمش برخوردار هستند و به خوبی نیازهای سازندگان مقاطع فولادی را مرتفع می‌سازند. حتی برخی از کارخانه‌ها در زمینه صادرات شمش فولاد به خارج از کشور فعالیت دارند. از برترین تولیدکنندگان شمش فولادی در ایران می‌توان به فولاد مبارکه اصفهان، فولاد خوزستان، فولاد کاویان همدان، فولاد اکسین خوزستان، فولاد خراسان، ذوب آهن پاسارگاد، صبا فولاد خلیج فارس، نورد فولاد یزد (احرامیان) و فولاد شاهین بناب اشاره کرد.

کشور ما از لحاظ تولید فولاد در رتبه‌ی اول خاورمیانه و رتبه‌ی دهم جهان قرار دارد. البته آمارها نشان می‌دهند که تا سال ۱۴۰۴ رتبه‌ی ایران به هفتم جهان ارتقا می‌یابد. تا ماه دی سال ۱۴۰۰ در مجموع ۲۳ میلیون و ۲۰۹ هزار تن فولاد میانی در کشور تولید شد که از این عدد حدود ۱۳.۷۴۶ میلیون تن مربوط به بلیت و بلوم و ۹.۴۶۳ میلیون تن آن مربوط به اسلب است.

صادرات شمش فولاد

بخش بزرگی از اقتصاد کشور به صنعت فولاد وابسته است. خوشبختانه تولید محصولات فولادی در کشور رو به رشد بوده و صادرات این محصولات می‌تواند باعث ارزآوری شود. با توجه به کیفیت مطلوب تولیدات داخلی و همچنین قیمت ارزان شمش فولاد ایران در مقایسه با برخی از کشورها، صادرات شمش فولاد از تقاضای خوبی برخوردار است. در ضمن این‌ روزها از فروش شمش مانند دیگر محصولات آهنی به صورت مستقیم و اینترنتی بسیار استقبال می‌شود؛ چرا که با حذف واسطه‌ها، محصولات با نرخ ارزان‌تری به دست مصرف کنندگان می‌رسند.

سخن آخر

یکی از موارد مهم برای سرمایه‌گذاران در زمان خرید شمش فولادی، قیمت این مقطع است. قیمت شمش فولاد به صورت مستقیم بر قیمت‌ انواع آهن‌آلات اثرگذار است؛ به همین دلیل خریداران و سرمایه‌گذاران اخبار مربوط به پیش‌بینی قیمت شمش را به صورت مداوم پیگیری می‌کنند. به طور کلی چندین عامل از جمله قیمت سنگ‌ آهن و ضایعات آهن، میزان عرضه و تقاضا، کارخانه تولید‌کننده، نرخ جهانی نفت و نوسانات ارز در بازار بر قیمت‌ شمش فولاد موثر هستند. البته نوع شمش، اندازه ابعاد، وزن و کیفیت آن هم در تعیین قیمت‌ تاثیر بسزایی دارد.

اگر به دنبال یک مرجع مناسب برای خرید محصولات فولادی با قیمت مناسب و کیفیت بالا هستید به پیوان مراجعه کنید. ما در پیوان با حذف واسطه‌ها و تهیه مستقیم کالاهای فولادی از کارخانه‌های برتر، محصولات خود را با بهترین قیمت به خریداران عرضه می‌کنیم.