به مقاطع فلزی پرداخت نشده ای که به عنوان ماده اولیه جهت ساخت مقاطع و محصولات دیگر بکار برده میشوند شمش گفته میشود که میتوان گفت اولین محصول فولادی قابل حمل در این صنعت می باشد. تولید شمش فولادی به دو روش انجام میشود که در روش اول از قراضه فولادی استفاده میشود و در روش دوم مواد معدنی مانند سنگ آهن مورد استفاده قرار میگیرد که کیفیت بالاتری را به ارمغان می آورد.
شمش فولادی با توجه به شکل سطح مقطع و ابعاد مختلف شمش به انواع مختلفی تقسیم میشوند که در ادامه به آن میپردازیم.
شمش فولادی
سطح مقطع این محصول به صورت مستطیل و یا ذوزنقه ای بوده که فرآیند تولید آن نیز به صورت ریخته گری پیوسته میباشد. طول شمش فولادی اغلب به 2 متر میرسد که حمل و نقل آن به سهولت انجام شود. علت سطح مقطع ذوزنقه ای شمش آن میباشد که پس از سرد شدن شمش باید به صورت دستی از قالب خارج شود در نتیجه شکل هندسی ذوزنقه پیچیدگی این کار را کاهش میدهد.
انواع شمش
• شمش ingot
سطح مقطع ذوزنقه _ طول 2 متر
• بیلت یا شمشال billet
بلندترین طول به این نوع شمش تعلق داشته و عرض آن به حدود 15 سانتیمتر و سطح مقطع آن 230 سانتی مربع می باشد. طول زیاد این شمش فولادی باعث شده تا از ان در تولید میلگرد، مفتول و تسمه استفاده شود. سطح مقطع این محصول نیز به صورت مربع یا دایره ای شکل می باشد.
• بلوم یا شمشه bloom
بلوم و بیلت را میتوان مشابه هم دانست و تفاوت آن ها تنها در ابعاد می باشد به این صورت که بلوم با عرض بیش از 15 سانتیمتر و سطح مقطع بزرگتر از 230 سانتیمتر تولید و عرضه میشود. از بلوم در تولید ریل،سپری،ناودانی،قوطی پروفیل ،سپری و دیگر مقاطع این چنینی استفاده میشود.
• سلب، اسلب یا تختال slab
اولین تفاوت این نوع شمش فولادی با دیگر شمش ها سطح مقطع مستطیل شکل آن می باشد که با مقادیر زیر تولید و عرضه میشود :
ضخامت 230 میلیمتر
عرض 1.25 متر
طول 12 متر
دومین تفاوت این نوع در روش های تولید می باشد که اسلب را میتوان با استفاده از دو روش ریخته گری مداوم و نورد گرم انواع شمش تولید نمود. از اسلب جهت تولید ورق فولادی و لوله استفاده میشود.
روش های تولید شمش فولادی
1. کوره بلند (BF)
انجام فرآیند در این روش بدین صورت می باشد کهسنگ آهن به همراه کک و آهک داخل کوره ریخته شده و ناخالصی ها و کربن آن جدا میشود سپس درون قالب ها ریخته و با پاشیدن آب بر روی آن سرعت خنک شدن آن نیز افزایش میابد.
2. کوره تونلی
تولید به روش تونلی یک روش مدرن تلقی شده و اغلب در کارخانجات بزرگ استفاده میشود. حرارت کوره با استفاده از سوزاندن مستقیم، انرژی الکتریکی و یا القای مغناطیسی تامین میشود.
3. کوره قوس الکتریکی (EAF)
ضایعات فولادی در تولید شمش فولادی مواد اولیه محسوب شده و توسط جرثقیل به دورن کوره ریخته میشوند سپس بر روی آن ها آهک ریخته شده و الکترودها پایین آمده و جریان الکتریکی برقرار میشود. با ادامه دار شدن جریان الکتریکی فلزات ذوب میشوند.
4. کوره ذوب القایی (IMF)
اساس کار این روش استفاده از جریان مغناطیسی جهت ذوب کردن ضایعات می باشد، سیم پیچ موجود اطراف کوره با برقراری جریان الکتریسیته با فرکانس بالا میدان مغناطیسی ایجاد کرده و با حرارت ایجاد شده فلزات ذوب میشوند.
5. احیا مستقیم
روش کار در احیا مستقیم استفاده از سوخت گاز طبیعی بوده است که آهن قراضه و مواد اولیه را به داخل کوره الکتریکی ریخته و پس از آن کک و آهن را به آن اضافه مینمایند. پس از ذوب، مواد داخل قالب ها ریخته شده و مراحل خنک سازی و استخراج از قالب انجام میشود.
ریخته گری انواع شمش فولادی
• شمش ریزی دستی (تک باری)
مواد مذاب به وسیله ی پاتیل ها به درون قالب ها ریخته میشوند و برای ریخته گری هر شمش نیز به یک قالب جداگانه نیاز است.
• شمش ریزی پیوسته یا فابریک (CCM)
مواد مذاب درون قالب هایی از جنس مس ریخته شده و توسط سیسام آبگرد به طور مرتب خنک میشود. پس از ریختن مواد درون قالب و خنک شدن آن در یک مدت زمان کوتاه، پیش از ریختن مواد مذاب بعدی، شمش از قالب خارج میشود. این روش دارای سرعت بالا و هزینه ی مقرون به صرفه می باشد.
استاندارد و گرید شمش فولادی
دو استاندارد آلمان و روس در تولید شمش وجود دارد که به صورت زیر می باشد:
DINآلمان : گریدهای ST37 و ST57
روس : گریدهای 3sp و 5sp (گرید 3sp از ویژگی خمش، انعطاف پذیری و کشش بالاتری برخوردار بوده و در نتیجه قیمت آن در مقایسه با 5sp بیشتر می باشد و همچنین از 5sp در مکان و محصولاتی که تحت فشار زیادی می باشند استفاده میشود)