تعاریف مقدماتی از شمش فولادی
اولین مسئله شکل و اندازه شمش است که برای مراحل بعدی فرایندهای شکل‌دهی قطعات اهمیت پیدا می‌کند. نکته‌ی بعدی درمورد نحوه‌ی شمش‌ریزی در قالب و انجماد مذاب داخل قالب است چراکه خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات نهایی را تعیین می‌کند. بعد از تبدیل سنگ آهن به فولاد خام یا آهن اسفنجی، پس از فولادسازی و تهیه مذاب فولاد در کوره‌ی القایی و یا کنورتور ، شمش فولادی به عنوان یک محصول پیش‌ساخته با اشکال مختلف جهت مصارف گوناگون عرضه میشود که از انواع آن می‌توان به شمش، بیلت، بلوم و اسلب اشاره کرد
شمش فولادی (ingot)قطعاتی مستطیلی بوده که اغلب سطح مقطع آنها به دلیل قالب‌گیری دستی، سهولت در خارج کردن از قالب و حمل و نقل آسان مطابق شکل ۱ به صورت ذوزنقه بوده و طول هر شاخه حداکثر به دو متر می‌رسد. این محصول عموماً در کارگاه‌های کوچک تولید میگردد
بیلت (Billet) یا شمشال یک نوع شمش فولادی با طول زیاد و سطح مقطع مربع و یا دایره دارد. اگر حداکثر عرض بیلت ۱۵ سانتی‌متر و دارای سطح مقطع ۲۳۰ سانتی متر مربع باشد، بلوم (Bloom) یا شمشه را می‌توان همان بیلتی دانست که عرضی بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر داشته و دارای سطح مقطع بزرگ‌تری است مانند شکل ۲. از این جهت این دو محصول در یک دسته طبقه‌بندی می‌شوند
در نهایت اسلب (Slab) یا تختال که مطابق شکل ۳ دارای سطح مستطیلی است و معمولا بصورت مستقیم از طریق ریخته گری مداوم و یا بصورت غیر مستقیم از طریق نورد گرم سایر انواع شمش فولادی ، تولید می شود.
روش‌های تولید فولاد
پس از استخراج سنگ آهن ار معادن با روش های مختلف فلز آهن احیا و استخراج میشود. این روش ها عبارت است از:
- کوره بلند
- احیا مستقیم
- کوره تونلی
روش کوره بلند (Blast Furnace)
این روشی رایج در دنیا برای تولید فولاد است. در این روش سنگ آهن پس از اینکه گندله سازی شد به همراه کک و آهک داخل کوره بلند ریخته و آهن خام یا چدن (با میزان کربن بیشتر از ۲% ) به دست می آید.
سپس آهن خام در کوره کنورتر و به کمک دمش اکسیژن به فولاد مذاب تبدیل می شود. دمش اکسیژن همچنین باعث کاهش مقادیر عناصر نه چندان مناسب فسفر و گوگرد هم میشود. مذاب پس از رسیدن به ترکیب شمیایی مورد نظر به کمک پاتیل به بخش ریخته گری پیوسته منتقل میشود.
و واحد ریخته گری به کمک تکنولوژی ریخته گری پیوسته مذاب به صورت یکی از انواع شمش فولادی ریخته و تولید میشود.
احیا مستقیم (Direct reduction)
این روش متداول در ایران و با استفاده از سوخت گاز طبیعی در کوره های احیا انجام می شود. خروجی کوره احیا مستقیم آهن اسفنجی است که معمولا به صورت بریکت مورد استفاده قرار میگیرد. آهن های قراضه و مصرف شده را با سبد های مخصوص در کوره قوس الکتریکی میریزند و بعد از آن آهن بریکت اسفنجی را با مواد سرباره سازی مانند کک، آهک ،بنتونیت، و… از بالا به کوره اضافه میگردد. شارژ کوره به کمک حرارت ناشی از قوس های الکتریکی ذوب میشود. مجددا ترکیب شیمیایی مذاب بررسی میشود تا به حالت مورد نظر برسد.
در ادامه فولاد مذاب پس از جداسازی ناخالصی به واسطه ی پاتیل های حمل مواد مذاب به واحد ریخته گری برده می شود. مواد مذاب داخل ظروفی به نام تاندیش ریخته بعد آن را داخل قالب مسی اب گرد و بر روی غلتکی قرار داده و با پاشیدن آب به خنک کردن آن اقدام می نمایند.در ادامه شمش های منجمد بدست آمده را به طول های مورد نظر برش می دهند. به این شیوه انواع شمش فولادی قابل تولید هستند.
روش کوره تونلی
این روش در واقع احیای آهن در حالت جامد به کمک عامل کربن است. این شیوه نسبت به دو روش قبلی روش نوین تری به حساب می آید. احداث واحدهای صنعتی با این روش کاری در کشور در دستور کار قرار دارد اما در حال حاضر تولید کننده ی بزرگی از این روش استفاده نمیکند
