امروزه همگان به اهمیت روز افزون شمش فولادی پی بردهاند. ساخت اولین شمش فولادی به دوران هخامنشیان باز میگردد و قبلتر از آن نیز مردم از شمش طلا و نقره برای مبادلات خود استفاده میکردند. در هر حال تولید و استفاده از شمش قدمتی دیرینه دارد.
در حالت کلی شمش به حجمی از فلز گفته میشود که با گذشتن از فرآیند ریختهگری به صورت یک قالب مشخص درآمده و حملونقل و ذخیرهسازی آن راحت است.
از آنجا که زنجیره ساخت محصولات فولادی وابستگی مستقیمی به شمش فولادی دارد، لازم است تا با این محصول بیشتر آشنا شویم. برای آشنا شدن با شمش فولادی و انواع آن میتوانیم به بررسی انواع روشهای تولید شمش فولادی بپردازیم.
برای تولید شمش فولادی از دو نوع کوره القایی و قوس الکتریکی استفاده میشود که با یکدیگر تفاوت دارند. بسیاری از توری های فلزی مورد استفاده در صنعت ساختمان از این روش تولید می شود، که تاکنون ارزانترین روش موجود در بازار آهن و فولاد است، برای مثال قیمت پرسی که از این روش تولید می شود پایین تر از دیگر روش ها است.
این روش روشی معمول برای ساخت شمش فولادی است که در آن سنگآهن به همراه قراضه آهن به کوره بلند وارد میشوند. برای آنکه این مواد ذوب شوند از اکسیژن استفاده میشود که به آن اکسیژن بازی میگویند. طی فرآیند اکسیژن بازی، دو لوله نیزهای مانند، اکسیژن را به داخل کوره هدایت میکنند که این ورود با سرعتی حدود دو برابر سرعت صوت انجام میگیرد. پس از آن گرمادهی آغاز میگردد. اسلب یکی از تولیدات این کوره است.
پس از افزودن اکسیژن عمل اکسیداسیون انجام شده و در این حین ناخالصیها از بین میروند. برای جذب ناخالصیها لازماست در این حین آهک اضافه شود. با ترکیب آهک و ناخالصیها سرباره تولید میشود. درنهایت فولاد تولید شده توسط کوره باز اکسیژنی، از حفره کنورتور خارج میشود.
در تولید شمش فولادی به روش کوره قوس الکتریکی از ضایعات فولادی استفاده میشود. این ضایعات بهوسیله جرثقیل داخل کوره قرار میگیرد. ضایعات از سه گروه قراضههای خانگی، قراضه صنعتی و قراضههای کهنه استخراج میشوند.
برای توصیف این کوره میتوان گفت که به شکل حمامی بزرگ و کمعمق است که بالای آن الکترودهای کربنی قرار گرفتهاند. پس از ورود قراضهها و آهک به داخل کوره، الکترودها به سمت پایین حرکت میکنند. در این حین جریان الکتریکی برقرار شده که موجب ذوب فلزات میگردد. دمای الکترود ۴۱۰۰ درجه سانتیگراد است و این دما ذوب فلزات را در پی دارد.
در این روش میدان مغناطیسی است که باعث ذوب قراضهها میشود. در کوره ذوب القایی یک سیمپیچ القایی به دور کوره پیچیده شده که با وجود جریان الکتریسیته با فرکانس بالا میدان مغناطیسی ایجاد شده و گرما تولید میشود. پس از آن انتقال دمای بالا به داخل کوره ذوب فلزات را منجر میشود.
در خصوص مزایای کوره بلند میتوان گفت در این روش ناخالصیها به خوبی جدا میشوند و همچنین تولید شمش فولادی با حجم بالا امکانپذیر است. اما در کنار مزایا درصد بالای ضایعات در این روش از معایب کوره بلند محسوب میشود. علاوه بر آن فولاد تولیدی انعطافپذیری خوبی ندارد و گازهای تولیدشده در این روش آلایندههایی قوی به شمار میروند.
از مزایای این کوره انعطافپذیری آن است که در نتیجه میتوان انواع شمش فولادی را تولید کرد. همچنین تحت کنترل بودن دمای فولاد مذاب و کیفیت بهتر فولاد نسبت به کوره بلند از مزایای این روش است.
عیب کار در این است که کیفیت فولاد به مواد قراضه وابسته است و هزینه بالایی صرف تولید شمش فولادی میشود که به علت استفاده از برق و مدتزمان بیشتر ذوب فولاد است. همچنین ناخالصی بیشتری به فولاد وارد میشود و درنتیجه کیفیت فولاد پایین میآید.
مزیت این روش در عملکرد راحت آن است. همچنین در عملیات ذوب توسط کوره القایی آلودگی صوتی وجود ندارد، برعکس کوره قوس الکتریکی که سروصدای زیادی تولید میشود. راندمان حرارتی بسیار بالا در این کوره نیز از مزایای آن به شمار میرود.
در کنار این مزایا نیاز کوره به فرکانس بالای جریان الکتریکی و درنتیجه قیمت بسیار بالای آن را میتوان ضعف این روش عنوان کرد. از معایب دیگر آن عدم امکان تولید سرباره به علت تلاطم داشتن و دمای سرد سطح فوقانی مذاب است.