تعریف ورق نورد گرم (ورق سیاه)
ورق نورد گرم یا ورق سیاه یکی از پرکاربردترین محصولات فولادی در صنایع مختلف است. این ورق طی فرآیند نورد گرم (Hot Rolling) که در دمایی بالاتر از 930 درجه سانتیگراد (1700 درجه فارنهایت) انجام می‌شود، تولید می‌گردد. در این فرآیند، فولاد تحت عملیات نورد فشاری قرار گرفته و به ضخامت موردنظر کاهش می‌یابد. به دلیل سطح مات و خشن ناشی از اکسیداسیون در حین تولید، به این نوع ورق، “ورق سیاه” گفته می‌شود.به دلیل اینکه این ورق در دمای بالا شکل می‌گیرد، ساختار مولکولی فولاد بازآرایی می‌شود و در نتیجه، محصول نهایی دارای استحکام مناسب و انعطاف‌پذیری کافی خواهد بود. پس از خنک شدن، سطح ورق به دلیل اکسیداسیون در دمای بالا، ظاهری مات و نسبتاً زبر پیدا می‌کند که وجه تمایز آن با ورق‌های نورد سرد (ورق روغنی) است.
چرا به ورق نوردگرم، ورق سیاه می گویند؟
علت اصلی نام‌گذاری این محصول به “ورق سیاه”، رنگ تیره و مات آن است که ناشی از فرآیند اکسیداسیون سطحی فولاد در هنگام تولید است.هنگامی که تختال‌های فولادی در دمای بالا نورد می‌شوند، سطح آنها با اکسیژن هوا واکنش داده و لایه‌ای از اکسید آهن (که به آن فلس یا پوسته نوردی گفته می‌شود) روی ورق ایجاد می‌شود. این لایه ظاهری خاکستری تیره یا مایل به سیاه به ورق می‌دهد که تفاوت اصلی آن با ورق روغنی (نورد سرد) است.
دلایل اهمیت ورق سیاه در صنعت:
ورق سیاه یا ورق نورد گرم (hot rolled steel sheet) یکی از اصلی‌ترین و پرکاربردترین محصولات فولادی است که در صنایع مختلف نقش کلیدی ایفا می‌کند. دلایل اهمیت این ورق به ویژگی‌های فنی، اقتصادی و کاربردی آن برمی‌گردد. در ادامه، مهم‌ترین دلایل اهمیت ورق سیاه در صنعت بررسی می‌شود:
۱. استحکام و مقاومت بالا
✅ ورق سیاه به دلیل تولید در دمای بالا و تحت فشار دارای استحکام مکانیکی مطلوبی است.
✅ توانایی تحمل فشارهای زیاد و مقاومت در برابر ضربه، باعث می‌شود که در سازه‌های فلزی، ماشین‌آلات سنگین و پل‌ها به کار رود.
۲. قابلیت جوشکاری و شکل‌دهی عالی
✅ یکی از مزایای مهم ورق سیاه، قابلیت جوشکاری و خم‌کاری آسان است.
✅ این ویژگی باعث می‌شود که بتوان آن را در صنایع مختلف مانند ساختمان‌سازی، خودروسازی و تولید مخازن صنعتی به کار برد.
۳. قیمت مقرون‌به‌صرفه و دسترسی آسان
✅ فرآیند نورد گرم نسبت به نورد سرد هزینه تولید کمتری دارد، بنابراین ورق سیاه از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر است.
✅ این ورق به دلیل تولید انبوه در دسترس بوده و در ضخامت‌ها و ابعاد مختلف موجود است.
۴. تنوع در ابعاد و ضخامت‌ها
✅ ورق‌های سیاه در ضخامت‌های ۲ تا ۵۰ میلی‌متر و در ابعاد مختلف عرضه می‌شوند.
✅ این تنوع، کاربرد آن را در سازه‌های سبک و سنگین، قطعات صنعتی و تجهیزات مکانیکی افزایش می‌دهد.
بیشتر بخوانید: تفاوت نورد گرم و نورد سرد
ساختار شیمیایی ورق سیاه (ورق نورد گرم):
ورق سیاه معمولاً از فولاد کربنی ساخته می‌شود که ترکیب شیمیایی آن عمدتاً شامل آهن (Fe) و کربن (C) است. این نوع فولاد ممکن است شامل مقادیر کمی از سایر عناصر آلیاژی نیز باشد. ترکیب شیمیایی استاندارد ورق سیاه به شرح زیر است:
آهن (Fe): بیشتر از ۹۸ درصد
کربن (C): معمولاً بین ۰٫۰۲ تا ۰٫۲ درصد، که تاثیر زیادی بر استحکام و سختی فولاد دارد.
سیلیکون (Si): معمولاً در حدود ۰٫۱۵-۰٫۴ درصد برای افزایش استحکام.
منگنز (Mn): حدود ۰٫۳-۱٫۵ درصد که باعث افزایش استحکام و مقاومت به سایش می‌شود.
گوگرد (S) و فسفر (P): این عناصر به طور طبیعی در فولاد وجود دارند و معمولاً مقادیر آنها به صورت استاندارد محدود است (کمتر از ۰٫۰۵ درصد).
در بعضی از موارد، ممکن است مقادیر کمی از دیگر عناصر مانند کروم (Cr)، نیکل (Ni) یا مولیبدن (Mo) برای افزایش ویژگی‌هایی مانند مقاومت به خوردگی یا دمای بالا در فرآیند تولید فولاد اضافه شود.
فرآیند تولید ورق نورد گرم :
فرآیند نورد گرم شامل گرم کردن تختال‌های فولادی در دماهای بسیار بالا و سپس عبور دادن آنها از میان غلتک‌ها برای کاهش ضخامت و دستیابی به شکل نهایی ورق است. این فرآیند در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد انجام می‌شود که باعث بهبود خواص مکانیکی ورق می‌شود.در ادامه مراحل تولید ورق نورد گرم (ورق سیاه) را بررسی می کنیم:
- گرم کردن تختال‌ها: تختال‌های فولادی در کوره‌هایی با دمای بیش از 1100 درجه سانتیگراد گرم می‌شوند تا به دمای مناسب برای نورد برسند.
- زدودن لایه‌های اکسیدی: پس از خروج از کوره، لایه‌های اکسیدی که به صورت فلس بر روی تختال تشکیل شده‌اند، زدوده می‌شوند.
- نورد اولیه : تختال‌ها از میان غلتک‌های رفت و برگشتی عبور می‌کنند تا ضخامت و عرض مشخصی به دست آورند.
- نورد ثانویه: پس از کاهش ضخامت اولیه، تختال‌ها دوباره از میان غلتک‌های دیگری عبور داده می‌شوند تا ضخامت و ابعاد نهایی حاصل شود.
- جمع‌آوری به صورت کلاف (کلاف پیچی): تختال‌های نازک شده به صورت کلاف پیچیده می‌شوند. در این مرحله ورق‌های نازک‌شده در دستگاه‌های رول‌پیچ، به‌صورت کلاف‌های بزرگ جمع‌آوری می‌شوند.
- برش و اکسیدزدایی: ابتدا و انتهای کلاف‌ها با گیوتین جدا می‌شود و سپس اکسیدزدایی ثانویه انجام می‌گیرد.
- نورد نهایی: کلاف‌ها از میان غلتک‌های هیدرولیک بسیار قوی عبور داده می‌شوند تا خواص مکانیکی بهبود یابند.
- خنک‌سازی و رول جمع‌کن: ورق‌های تولید شده خنک شده و به سمت رول جمع‌کن فرستاده می‌شوند.
- بسته‌بندی و مارک‌گذاری: ورق‌ها بسته‌بندی شده و با چاپ برند یا نام کارخانه و شماره ذوب مارک‌گذاری می‌شوند.
- وزن‌کشی و ارسال: رول‌های بسته‌بندی شده وزن‌کشی شده و برای انبار یا ارسال به مشتری آماده می‌شوند.
انواع ورق‌های نورد گرم (سیاه) :
ورق‌های نورد گرم معمولاً در دو نوع اصلی St37 و St52 تولید می‌شوند که هر کدام دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند.
ورق St37:
ورق St37 که با نام S235JR نیز شناخته می‌شود، یکی از انواع ورق‌های نورد گرم است که به دلیل ترکیب شیمیایی خاص و درصد کربن پایین‌تر، از انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری بالایی برخوردار است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که ورق St37 در صنایع ساختمانی، تولید پروفیل‌های ساختمانی و سازه‌های فلزی سبک به‌کار گرفته شود. St37 دارای تنش تسلیم حدود 235 مگاپاسکال است که نشان دهنده استحکام مناسب آن برای کاربردهای معمولی است.
ورق St52:
ورق St52 که با نام S355JR نیز شناخته می‌شود، نسبت به ورق St37 دارای درصد کربن بالاتر و در نتیجه استحکام بیشتری است. این ورق با داشتن تنش تسلیم حدود 355 مگاپاسکال، برای استفاده در صنایع سنگین‌تر و کاربردهایی که نیاز به استحکام بالاتر دارند، مانند ساخت ماشین‌آلات صنعتی، سازه‌های فلزی سنگین و تجهیزات صنعتی، مناسب است. ورق St52 همچنین دارای قابلیت جوشکاری و ماشین‌کاری خوبی است که باعث افزایش کاربردهای آن در صنایع مختلف می‌شود.
علاوه بر ورق‌های St37 و St52، انواع دیگری از ورق‌های نورد گرم نیز موجود هستند که شامل:
ورق A283: مناسب برای صنایع ساختمانی و ساخت مخازن.
ورق A516: دارای مقاومت بالا در برابر فشار و دما، مناسب برای دیگ‌های بخار و مخازن تحت‌فشار.
ورق A36: کاربرد گسترده در صنایع عمرانی و ساخت‌وساز.
مشخصات و تفاوت‌هایSt37 وSt52 :
ترکیب شیمیایی:
- ورق St37: دارای درصد کربن کمتر و عناصر آلیاژی کمتری است که باعث انعطاف‌پذیری بیشتر و قابلیت شکل‌دهی آسان‌تر می‌شود.
- ورق St52: دارای درصد کربن بالاتر و عناصر آلیاژی بیشتر است که به استحکام بالاتر و مقاومت بهتر در برابر تنش‌ها منجر می‌شود.
خواص مکانیکی:
- ورق St37: تنش تسلیم 235 مگاپاسکال، مناسب برای کاربردهای ساختمانی و سازه‌های سبک.
- ورق St52: تنش تسلیم 355 مگاپاسکال، مناسب برای کاربردهای صنعتی سنگین و سازه‌های بزرگ.
کاربردها:
- ورق St37: استفاده در صنایع ساختمانی، تولید پروفیل‌ها، تیرآهن‌ها و سازه‌های فلزی سبک.
- ورق St52: استفاده در صنایع سنگین، ساخت ماشین‌آلات صنعتی، سازه‌های فلزی بزرگ و تجهیزات صنعتی.
جدول مقایسه‌ای بین ورق سیاه St37 (S235JR) و ورق St52 (S355JR):
|
جدول مقایسه بین ورق سیاه St37 (S235JR) و ورق St52 (S355JR) |
||
|
مشخصه |
ورق St37 (S235JR) |
ورق St52 (S355JR) |
|
ترکیب شیمیایی |
کربن کم، عناصر آلیاژی کمتر | کربن بیشتر، عناصر آلیاژی بیشتر (مانند منگنز) |
|
تنش تسلیم (MPA) |
≈ 235 مگاپاسکال |
≈ 355 مگاپاسکال |
|
استحکام کششی (MPA) |
360 – 510 مگاپاسکال |
490 – 630 مگاپاسکال |
|
انعطاف‌پذیری و شکل‌دهی |
انعطاف‌پذیری بالا و جوشکاری آسان |
استحکام بالاتر، انعطاف‌پذیری کمتر نسبت به ST37 |
|
مقاومت در ضربه |
متوسط |
بالاتر از ST37، مناسب برای شرایط سخت‌تر |
|
کاربردها |
ساخت سازه های ساختمانی، پروفیل‌های ساختمانی، تیرآهن |
صنایع سنگین، ساخت ماشین‌آلات صنعتی، پل‌ها و جرثقیل‌ها |
|
مقاومت در برابر فشار و وزن زیاد |
متوسط، مناسب برای سازه‌های سبک |
بالا، مناسب برای سازه های سنگین و صنعتی |
|
قابلیت جوشکاری |
بسیار خوب |
خوب، اما نیاز به دقت بیشتر در جوشکاری دارد |
|
قیمت |
ارزان‌تر |
گران‌تر به دلیل استحکام بالاتر |
| وزن در ضخامت برابر | کمتر |
بیشتر به دلیل چگالی و استحکام بالاتر |
کاربردهای ورق نورد گرم (ورق سیاه)
استفاده در صنایع ساختمانی
- ساخت و سازهای فلزی: ورق‌های نورد گرم برای ساخت انواع پروفیل‌های ساختمانی مانند تیرآهن‌ها، ستون‌ها و قوطی‌های فلزی استفاده می‌شوند.
- سازه‌های بزرگ: این ورق‌ها در ساخت سازه‌های بزرگ و سنگین مانند پل‌ها و سازه‌های عمرانی به کار می‌روند.
- پوشش سقف و دیوار: ورق‌های نورد گرم به عنوان مواد پوششی برای سقف و دیوارهای ساختمان‌ها نیز استفاده می‌شوند.
استفاده در صنایع صنعتی
- تولید ماشین‌آلات: ورق‌های نورد گرم در ساخت قطعات ماشین‌آلات صنعتی و تجهیزات مکانیکی استفاده می‌شوند.
- ساخت مخازن و تانک‌ها: این ورق‌ها برای ساخت مخازن ذخیره‌سازی و تانک‌های بزرگ به کار می‌روند.
- کشتی‌سازی: ورق‌های نورد گرم در صنعت کشتی‌سازی برای ساخت بدنه و قطعات مختلف کشتی‌ها استفاده می‌شوند.
- تجهیزات ترافیکی و راه‌سازی: از این ورق‌ها در ساخت گاردریل‌ها، تابلوهای راهنمایی و رانندگی و دیگر تجهیزات ترافیکی استفاده می‌شود.
صنایع خودروسازی و حمل‌ونقل:
- تولید شاسی خودرو و قطعات بدنه
- استفاده در ساخت تریلرها و کامیون‌ها
- تولید قطعات کشتی و واگن‌های قطار
ماشین‌آلات سنگین و تجهیزات صنعتی:
- تولید بدنه ماشین‌آلات راه‌سازی و معدنی
- ساخت قطعات جرثقیل، نوار نقاله و سایر تجهیزات سنگین
نتیجه‌گیری:
ورق نورد گرم (ورق سیاه) یکی از اساسی‌ترین محصولات فولادی است که در طیف گسترده‌ای از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی‌هایی مانند استحکام بالا، قابلیت جوشکاری و انعطاف‌پذیری مناسب، این ورق را به گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع ساختمانی، صنعتی و حمل‌ونقل تبدیل کرده است. با شناخت بهتر انواع ورق‌های نورد گرم و کاربردهای آنها، انتخاب مناسب‌تری برای نیازهای صنعتی و ساختمانی خود خواهید داشت.
سوالات متداول:
ورق نورد گرم (ورق سیاه) چیست؟
ورق نورد گرم یا ورق سیاه نوعی ورق فولادی است که از طریق فرآیند نورد گرم در دمایی بالاتر از 930 درجه سانتیگراد تولید می‌شود. این ورق به دلیل سطح مات و زبر ناشی از اکسیداسیون، “ورق سیاه” نامیده می‌شود و کاربرد گسترده‌ای در صنایع ساختمانی و صنعتی دارد.
چرا به این ورق، ورق سیاه می‌گویند؟
به دلیل واکنش فولاد با اکسیژن در دمای بالا، روی سطح ورق یک لایه اکسیدی تیره‌رنگ ایجاد می‌شود که باعث می‌شود ظاهر آن مات و مایل به سیاه باشد. این ویژگی اصلی‌ترین تفاوت آن با ورق روغنی (نورد سرد) است.
چرا ورق سیاه قیمت مقرون‌به‌صرفه‌ای دارد؟
فرآیند نورد گرم نسبت به نورد سرد هزینه تولید کمتری دارد و تولید انبوه آن باعث کاهش قیمت تمام‌شده می‌شود.
آیا ورق سیاه قابلیت جوشکاری دارد؟
بله، ورق سیاه به‌راحتی جوش داده می‌شود و برای تولید سازه‌های فلزی و ماشین‌آلات صنعتی بسیار مناسب است.
