انواع ورق سرد و گرم
فهرست مطالب
همان‌طور که می‌دانید امروزه فولادها نقش مهمی در زندگی روزمرهی ما دارند. از فولاد، به طور گسترده در ساخت لوازم‌خانگی، زیرساخت‌ها، توربین‌های بادی، وسایل نقلیه و بسیاری کاربردهای دیگر استفاده می‌شود. فولادها در انواع مختلف ورق سرد و ورق گرم و در شکل‌ها، مشخصات و اندازه‌های متفاوت در بازار وجود دارند.
نحوه تولید و ساخت فولاد تأثیر قابل‌توجهی بر ویژگی‌ها و کیفیت محصولات فولادی دارد. فولاد اغلب با دو روش نورد سرد و نورد گرم تولید می‌شود و تفاوت بین این دو روش یکی از عواملی است که محصولات فولادی ساخته‌شده را از یکدیگر متمایز می‌کند. هر فولادی برای کاربردی خاص مناسب است و دانستن اینکه برای تولید هر محصول باید از کدام فولاد استفاده شود بر کیفیت نهایی محصول اثر می‌گذارد. در این مقاله با انواع فولاد، روش‌های نورد گرم و سرد و کاربردهای آنها بیشتر آشنا می‌شویم.
آشنایی با انواع ورق فلزی
شکل‌پذیری، جوش‌پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، استحکام، وزن، هزینه ساخت و روش تولید از جمله عواملی هستند که می‌توان بر اساس آن ورق‌های فلزی را به انواع مختلفی تقسیم کرد. اما فارغ از این عوامل، متداول‌ترین انواع ورق‌های فلزی عبارتند از:
روش تولید ورق‌های فولادی سرد و گرم
ورق فولادی به نوعی از ورق فلزی گفته می‌شود که ماده اولیه مورد استفاده در تولید آن فولاد است. انواع ورق‌هایی که با این ماده تولید می‌شوند؛ به غیر از گرید و خصوصیات آلیاژ شان به روش تولید نیز وابسته است. این موضوع که ورق به کدامیک از شیوه‌های نورد گرم یا نورد سرد تولید شود می‌تواند روی جنس و کارایی محصول خروجی از کارخانه تاثیر داشته باشد.
به طور کلی نورد گرم به فرایندی گفته می‌شود که طی آن ورق با استفاده از حرارت تولید می‌شود. اما در نورد سرد دمای تولید نزدیک به دمای اتاق است. شیوه تولید ارتباط مستقیمی با گرید محصول ندارد. در حقیقت ورق‌های فولادی را می‌توان با گریدهای و مشخصه‌های فنی مختلف با استفاده از هر دو روش تولید کرد.
ورق فولادی گرم را در دمای بیش از 1700 درجه فارنهایت نورد و پرس می‌کنند. این دما از دمای تبلور مجدد بیشتر فلزات بالاتر است و باعث می‌شود که خاصیت شکل‌پذیری فولاد بیشتر شده و انجام فرایند روی آن ساده‌تر شود. برای تولید این ورق‌ها، قطعات بزرگ فولاد یا همان بیلت وارد کوره مخصوصی شده و تحت حرارت بالا قرار می‌گیرند.
بعد از اینکه دمای داخلی شمش یا همان بیلت افزایش پیدا کرد؛ از میان چندین غلتک متوالی عبور داده شده و به ضخامت و ابعاد مورد نظر می‌رسد. بعد از خروج لایه‌های فولادی گرم و سفید رنگ از خط تولید، دستگاهی به نام coil tilterورق‌ها را از حالت عمودی به افقی درآورده و اجازه داده می‌شود تا خنک شوند.
ورق فولادی سرد همان ورق‌هایی است که به شیوه نورد گرم تولید شده با این تفاوت که پردازش بیشتری روی آنها انجام می‌شود. برای تولید این ورق‌ها ابتدا ورق گرم تولید شده را بعد از خنک شدن اسیدشویی کرده و سپس در دمای عادی از بین غلتک عبور می‌دهند. این کار باعث می‌شود که هم کیفیت سطحی ورق بهبود پیدا کرده و هم ورق‌ها به ضخامت و ابعاد دلخواه برسند.
به همین خاطر معمولا ورق‌های فولادی سرد نسبت به نمونه تولید شده به شیوه نورد گرم هم نازک‌تر هستند و هم سختی، تنش تسلیم و نابه‌جایی در ساختار کریستالی آنها بالاتر است. ورق‌های فولادی گرم به دلیل قرار گرفتن در دمای بالا ظاهری غیر براق دارند و به آنها ورق سیاه نیز گفته می‌شود.
تفاوت فولاد نورد گرم و نورد سرد
تفاوت بین فولاد نورد گرم و سرد به مشخصات یا درجه محصول ارتباطی ندارد؛ بلکه به نحوهی تولید و پردازش این محصولات در کارخانه مرتبط است. تفاوت اصلی بین ورق گرم و ورق سرد در فرایند گرمایش آنهاست. نورد گرم در دمای بسیار بالا انجام می‌شود؛ اما فرایند نورد سرد در دمای اتاق یا نزدیک به آن صورت می‌گیرد. فولاد اغلب در کارخانه‌های نورد سرد پردازش می‌شود؛ جایی که مواد سرد شده و سپس آنیل می‌شوند. ترکیبات متابولیکی از جمله فولادهای کربنی پایه و سایر فولادهای آلیاژی می‌توانند به‌صورت نورد گرم یا سرد مورد استفاده قرار بگیرند.
از نظر صرفه‌ی اقتصادی استفاده از ورق گرم مناسب‌تر است و هزینهی کمتری نسبت به ورق سرد دارد. فرایند تولید ورق گرم پیوسته است و برخلاف نورد سرد به دوباره گرم‌کردن فولاد نیازی نیست. یکی از معایب استفاده از فولاد گرم این است که در فرایند نورد فولاد پس از سرد شدن کمی کوچک می‌شود.
این موضوع باعث می‌شود تا روی اندازه و شکل محصول نهایی تسلط کمتری داشته باشیم. به همین دلیل، فولاد نورد گرم اغلب در پروژه‌هایی استفاده می‌شود که در آن ابعاد و درصد خطا اهمیت بالایی ندارند و هدف پروژه زیبایی نیست. برای مثال در ساخت پروژه‌های ساختمانی و خطوط راه‌آهن از فولاد نورد گرم استفاده می‌کنند.
فولاد ورق گرم
فولاد نورد گرم به فولادی گفته می‌شود که در دمای بسیار بالا (بیش از ۱۷۰۰ درجه‌ی فارنهایت) رول پرس می‌شود. این موضوع شکل‌دادن به آن را بسیار آسان می‌کند. بر همین اساس، تولید کننده‌ها می‌توانند آن را در اندازه‌های بزرگ در اختیار بازار قرار دهند.
برای پردازش فولاد به روش نورد گرم، تولیدکنندگان با فلزی بزرگ و مستطیلی به نام بیلت کار خود را شروع می‌کنند. آنها بیلت را حرارت داده و برای پیش‌پردازش می‌فرستند. در این مرحله، بیلت به شکل رولی بزرگ پهن می‌شود. این رول را در دمای بالا نگه می‌دارند و سپس از غلتک‌هایی عبور می‌دهند تا به ابعاد نهایی خود برسد.
برای تولید ورق فلز، فولاد نورد شده را به‌صورت کلافی می‌چرخانند و صبر می‌کنند تا خشک شود. برای تولید اشکال دیگر فولاد مانند ورقه‌ها و میله‌ها نیز آن را برش داده و بسته‌بندی می‌کنند.
مشخصات فولاد گرم عبارت است از:
- فولاد گرم سطحی مقیاس‌پذیر دارد.
- لبه‌ها و گوشه‌هایی گرد برای محصولات میله و صفحه دارد.
فواید ورق گرم
از مزایای ورق گرم، قیمت ارزان‌تر آن نسبت به ورق سرد است. فولاد نورد گرم، ارزان‌تر است زیرا کمتر فراوری می‌شود. همان‌طور که پیش‌تر توضیح دادیم، فولاد نورد گرم در دمای اتاق خنک می‌شود. به همین دلیل، بسیاری از تنش‌های داخلی را که باعث سخت شدن کار می‌شود، ندارد.
از فولاد نورد گرم در مواردی استفاده می‌شود که درصد خطای ابعادی نسبت به استحکام کلی اهمیت چندانی ندارد. متأسفانه محصولات تولید شده با استفاده از فولاد نورد گرم، سطوح صافی ندارند و پوسته‌هایی روی سطح آنها وجود دارد. البته باید گفت که این پوسته‌ها اغلب با آسیاب کردن، ترشی حمام اسیدی یا ماسه بلاست از بین می‌روند.
انواع ورق فولادی تولید شده به شیوه نورد گرم
ورق‌های نورد گرم به دو دسته ورق‌های ST37 و ST52 تقسیم می‌شوند. ورق‌های ST37 تحت استاندارد DIN 17100 آلمان تولید شده و میزان کربن کمتری در آلیاژ آن وجود دارد. قابلیت جوش‌پذیری این ورق‌ها به دلیل وجود عناصری مانند کربن، فسفر و گوگرد در ترکیبات‌شان بالاتر از سایر ورق‌های مشابه است اما وزن زیاد نقطه ضعف اصلی این ورق محسوب می‌شود.
شیت‌های ورق ST37 در ابعاد مختلفی مانند 1*2، 1.25*2.5، 2.5*6، 2*6 و 2*12 متر تولید شده و رول‌های این نوع ورق نیز عمدتا با ضخامت 2 میلی‌متر و عرض 100، 125 و 150 به بازار عرضه می‌شوند. ورق‌های ST52 که سبک‌تر از ورق‌های ST37 هستند معمولا در ابعاد 6*1.5 و 6*2 و با ضخامت‌های مختلف از 8 تا 150 میلی‌متر تولید می‌شوند.
این ورق‌های فولادی گرم با وجود وزن کمتر، مقاومت برشی و کششی بالاتری دارند و کربن، سیلیسیم و منگنز اصلی‌ترین عناصر موجود در ترکیب آنهاست. وجود منگنز در این آلیاژ باعث افزایش قابلیت شکل‌پذیری و مقاومت ورق در برابر خمش شده و تحمل آن در برابر بار را نیز افزایش می‌دهد.
مدل دیگری از ورق نورد گرم نیز در بازار وجود دارد که به ورق اسیدشویی معروف است. این نوع ورق بعد از حذف اکسیدهای آهن روی سطح ورق فولادی معمولی تولید می‌شود. برای انجام فرآیند حذف این اکسیدها چند روش مختلف وجود دارد که اسید شویی مرسوم‌ترین آنهاست. در این روش ورق در اسید غوطه‌ور شده تا بعد از پاک شدن ناخالصی‌ها با آب خالص شسته شود. ضخامت این نوع ورق که به صورت برشی و فابریک قابل تولید است معمولا بین 1.5 تا 6 میلی‌متر می‌باشد.
فولاد ورق سرد
ورق سرد درواقع، همان ورق گرمی است که بیشتر فراوری شده و فرایند ساخت آن پیوسته نبوده است. فولاد گرم در دمای اتاق خنک می‌شود و سپس آنیل کردن یا نورد حرارتی آغاز می‌شود. این فرایند دقیق‌تر با ابعادی نزدیک‌تر به ابعاد دلخواه را به دست می‌دهد. جالب است بدانید که اصطلاح نورد برای این محصولات اشتباه است و نام محصول درواقع به نورد تخت ورق و محصولات کلاف نورد شده اشاره دارد.
از این نوع فولاد در پروژه‌هایی استفاده می‌شود که وضعیت سطح، تمرکز، تلرانس (درصد خطا) و صافی عوامل اصلی و پراهمیت هستند. محصولات ساخته شده با این روش، سطوح بسیار زیبا و صافی دارند. فرایند تکمیل نورد سرد شامل تراشکاری، سنگ‌زنی و پرداخت می‌شود.
مشخصات فولاد نورد سرد عبارت است از:
- در این روش سطوحی بهتر با درصد خطای کمتر داریم.
- سطوح صافی داریم که اگر آنها را لمس کنیم به نظر کمی چرب هستند.
- میله‌های تولید شده با این روش، اغلب دقیق و مربع هستند و لبه‌ها و گوشه‌های مشخصی دارند.
- لوله‌ها صاف‌تر هستند.
فواید ورق سرد
محصولات سرد سطحی عالی و صیقلی ارائه می‌دهند و در مقایسه با محصولات نورد گرم تمرکز، مقاومت و صافی بیشتری دارند. این نوع از فولاد به علت مقاومت و داشتن صطحی صاف، برای کاربردهای دقیق‌تر فنی استفاده می‌شود. به همین دلیل، محصولات تولیدشده با روش نورد سرد قیمت بالاتری دارند.
از نظر مشخصات فیزیکی، فولادهای نورد سرد معمولاً سخت‌تر و قوی‌تر از فولادهای نورد گرم استاندارد هستند. فرایند تولید ورق سرد سخت‌تر است و زمان بیشتری می‌برد. به‌علاوه، مقاومت فولاد نورد سرد در برابر شکستگی و تغییر شکل بیشتر است. ورق سرد، کمی کربن دارد و معمولاً آنیل می‌شود. به همین دلیل، نرم‌تر از ورق گرم است و راحت‌تر تغییر شکل می‌دهد.
اصطلاح تمام سرد برای محصولات میله‌ای استفاده می‌شود. مراحل ساخت محصولات میله‌ای عبارت است از تراشکاری، پرداخت و سنگ‌زنی. همچنین فرایند تمام سرد، باعث ایجاد نقاط بازده بالاتر می‌شود. ایجاد تقاط بازده بالاتر مزایایی را به همراه دارد:
- کشش سرد، استحکام کششی را افزایش داده و عملیات حرارتی را حذف می‌کند.
- چرخش، عیوب سطح را تا حد زیادی کاهش می‌دهد.
- سطح صاف‌تری در اختیار ما می‌گذارد.
H2. انواع ورق فولادی تولید شده به شیوه نورد سرد
این ورق‌ها بر اساس آلیاژ و عناصر موجود در ترکیب شمش فولادی که در خط تولید استفاده شده است به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که مهم‌ترین آنها عبارتند از:
ورق معمولی ST12: خاصیت کششی بسیار عالی این نوع ورق فولادی موجب کارایی بالای این محصول شده است. ورق ST12 را می‌توان بدون هیچ آسیبی تا 45 درجه خم کرد. کروم اصلی‌ترین عنصر در ترکیب فولاد این ورق است که موجب استحکام بیشتر محصول می‌شود.
ورق نیمه‌کششی ST13: این ورق قابلیت کششی متوسط دارد و تا 90 درجه می‌توان آن را خم و رویش جوش‌کاری کرد. وجود عناصری مانند سیلیسیم، گوگرد، کربن و فسفر در ترکیب فولاد این ورق باعث افزایش تحمل وزن بیشتر آن شده است.
ورق فوق کششی ST14: خاصیت کششی بالای این محصول باعث شده که بتوان آن را به صورت کامل و بدون آسیب خم کرد.
چکیده
فولادها که در زندگی روزمرهی ما استفادهی فراوانی دارند؛ به دو روش نورد گرم و نورد سرد ساخته می‌شوند. هرکدام از این دو روش ساختاری متفاوت و مزایا و معایب خود را دارند. از نظر قیمت ورق گرم به‌صرفه‌تر است و در پروژه‌های ساخت‌وساز کاربرد بیشتری دارد. در مقابل، ورق سرد قیمت بالاتر داشته و در پروژه‌هایی استفاده می‌شود که زیبایی در آنها حائز اهمیت است. با آشنایی با این دو روش و نقاط ضعف و قوت آنها می‌توانید برای محصول خود روشی را انتخاب کنید که برای اهداف شما مناسب‌تر است و محصول بهتری را به شما ارائه می‌دهد.
