معرفی انواع شمش برای تولید میلگرد [بررسی ابعاد+آنالیز]

شمش فولادی اصلی‌ترین و اساسی‌ترین محصول برای تولید مقاطع فولادی است؛ شمش‌های فولادی در انواع مختلفی از جمله بیلت، اسلب و بلوم در بازار عرضه می‌شود. از آنجایی که شمش فولادی نقش اصلی در تولید محصولات دیگر دارد، قیمت آن به صورت مستقیم می‌تواند در قیمت مقاطع فولادی نقش داشته باشد. ما در این مقاله از دکتر آهن، برند رسمی فولاد رامیار صنعت، انواع شمش برای تولید میلگرد را معرفی خواهیم کرد.

اهمیت شمش در تولید محصولات فولادی

سنگ آهن استخراج شده از معدن به صورت مستقیم برای تولید مقاطع فولادی قابل استفاده نیست. در نتیجه آن را طی فرآیندهای پیچیده ای با مواد اولیه دیگه ترکیب و برای تولید مقاطع فولادی مثل میلگرد آماده می‌کنند. فولاد خام پس از ترکیب با فروآلیاژ در قالب‌های مخصوص ریخته شده و به صورت شمش در ابعاد و با گریدهای متنوع به بازار عرضه می‌شود. پس شمش فولادی به عنوان اصلی ترین متریال تولید مقاطع فولادی، اهمیت بالایی در بازار فولاد دارد.

دسته بندی شمش از نظر گرید و استاندارد

شمش آهن علاوه بر تنوع بالایی که در ابعاد دارد، از نظر گرید نیز دسته بندی می‌شود. بر این اساس می‌توان شمش فولادی را در استانداردهای زیر دسته بندی کرد:

• شمش با گرید 5sp: این نوع نسبت به گرید 3sp میزان کربن بیشتری دارد و از آن برای ساخت محصولاتی که نیرو و فشار بیشتری را تحمل می‌کنند، استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که قیمت گرید 5sp نسبت به سایر استانداردها کمتر است.
• گرید 3sp: شمش با گرید 3sp کمترین میزان کربن را دارد. همین ویژگی سبب افزایش قابلیت خمش، کشش و انعطاف پذیری آن شده است.
• استاندارد شمش فولادی St37- st52: این گرید تحت استاندارد آلمان می‌باشد و برای تولید شمش های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• شمش گرید Gr60: از این شمش برای تولید میلگردهایی با سایز 25 استفاده می‌شود.

در تصویر زیر می‌توانید آنالیز شیمیایی شمش فولادی 3sp مشاهده نمایید.

اهمیت میزان کربن در کیفیت تولید میلگرد

برای ساخت میلگرد سایز های 14 تا 40 از شمش‌هایی با کربن 30 تا 35 درصد استفاده می‌کنند. باید به این نکته اشاره شود که در میلگردهای سایز پایین، کشش و نرمی اهمیت زیادی داشته و به همین دلیل باید از کربن کمتری استفاده شود.

برای تولید انواع میلگرد ریز می‌توان از شمش هایی در ابعاد 120 و 130 استفاده کرد. برخی از کارخانه های تولید میلگرد، توانایی تولید میلگرد سایز 8 و 10 را با شمش 150 نیز دارند. از شمش بلوم برای ساخت میلگرد های صنعتی استفاده می‌شود؛ امکان تولید انواع میلگرد از شمش 3SP با کربن حداکثر 22 درصد وجود دارد. همچنین با شمش 5SP می‌توان میلگرد هایی در سایز 25 نیز تولید کرد.

آنالیز شمش فولادی

آنالیز شمش فولادی یکی از مهم‌ترین مراحل کنترل کیفیت در صنعت فولاد است که با بررسی ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی، کیفیت و عملکرد شمش را برای کاربردهای مختلف مشخص می‌کند. در این فرآیند، درصد عناصر اصلی مانند کربن، منگنز، سیلیسیم، گوگرد و فسفر اندازه‌گیری می‌شود تا محصول با استانداردهای فنی مطابقت داشته باشد. آنالیز شمش 3SP نشان‌دهنده ترکیب شیمیایی متعادل و شکل‌پذیری مناسب این گرید است و به همین دلیل در تولید میلگرد و مقاطع ساختمانی کاربرد فراوانی دارد. در مقابل، آنالیز شمش 5SP به دلیل درصد بالاتر کربن و منگنز، مقاومت و استحکام بیشتری ارائه می‌دهد و برای تولید مقاطع فولادی با نیاز به تحمل بارهای سنگین‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بررسی تفاوت شمش 3SP و 5SP نیز یکی از موضوعات مهم برای خریداران و تولیدکنندگان فولاد است؛ زیرا هر یک از این گریدها با توجه به ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی، برای کاربردهای متفاوتی طراحی شده‌اند. علاوه بر این، نوع شمش تولیدی مانند بیلت، بلوم یا اسلب و همچنین انطباق نتایج آنالیز با استانداردهای بین‌المللی نظیر ASTM و EN، تضمین‌کننده کیفیت محصول نهایی خواهد بود و انتخاب گرید مناسب را برای پروژه‌های ساختمانی و صنعتی آسان‌تر می‌کند.

تفاوت شمش فولادی 3SP و 5SP

شمش‌های فولادی 3SP و 5SP از پرکاربردترین گریدهای فولادی هستند که هر کدام با توجه به ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و حوزه مصرف، ویژگی‌های متفاوتی دارند. مهم‌ترین تفاوت شمش فولادی 3SP و 5SP در میزان عناصر آلیاژی، استحکام، شکل‌پذیری و کاربرد آن‌ها در تولید مقاطع فولادی است. شناخت آنالیز هر یک از این گریدها به تولیدکنندگان و خریداران کمک می‌کند تا متناسب با نیاز پروژه، مناسب‌ترین شمش را انتخاب کنند.

آنالیز شمش 3SP

در آنالیز شمش 3SP میزان عناصر آلیاژی به‌گونه‌ای کنترل می‌شود که شمش از شکل‌پذیری و قابلیت جوشکاری مناسبی برخوردار باشد. این گرید معمولاً کربن و منگنز کمتری نسبت به 5SP دارد و به همین دلیل برای تولید مقاطعی مانند نبشی، ناودانی، میلگردهای سایز پایین و سایر محصولات فولادی که نیاز به انعطاف‌پذیری بیشتری دارند، گزینه مناسبی محسوب می‌شود.

آنالیز شمش 5SP

آنالیز شمش 5SP نشان‌دهنده درصد بالاتر کربن و منگنز نسبت به گرید 3SP است که باعث افزایش استحکام و مقاومت مکانیکی شمش می‌شود. این ویژگی باعث شده است 5SP بیشتر در تولید میلگردهای ساختمانی، کلاف فولادی و سایر مقاطع با نیاز به مقاومت بالاتر مورد استفاده قرار گیرد. البته در مقابل، شکل‌پذیری این گرید نسبت به شمش 3SP کمتر است و انتخاب آن باید بر اساس نیازهای فنی پروژه انجام شود.

شمش فولادی و روش‌های تولید آن

برای تولید شمش فولادی ابتدا آهن قراضه یا آهن اسفنجی به داخل کوره های هدایت شده و ذوب می‌شود. همزمان با این فرآیند، مواد دیگری از جمله آهک، کک، فروآلیاژ و … نیز به کوره اضافه و برای ذوب آماده می‌شود. پس از آن با دمش اکسیژن، مواد از طریق پاتیل‌های حمل مذاب به بخش ریخته گری انتقال داده می‌شود. در واحد ریخته گری به کمک ظروفی تحت عنوان تاندیش، مواد مذاب به درون قالب‌ها انتقال داده می‌شود. سرانجام نیز به کمک پاشیدن آب، محصول خنک شده و شمش جامد به دست می‌آید.

انواع شمش فولادی

شمش بیلت: یکی از انواع شمش فولادی، شمش بیلت است که از استحکام بالایی برخوردار است. این نوع شمش فولادی از روش ccm تولید می‌شود که در بازار به شمشال نیز معروف است.

اسلب: اسلب یکی دیگر از انواع شمش فولادی است که به عنوان تختال نیز آن را می‌شناسند. از اسلب برای تولید ورق استفاده می‌کنند.

بلوم: شمش بلوم از نظر ساختار مشابه شمش بیلت است اما با این تفاوت که شمش بلوم عرض کمتری نسبت به بیلت دارد. اصلی ترین کاربرد شمش بلوم، تولید انواع ریل، سپری، قوطی آهن، نبشی و … است. در مطلب "تفاوت بیلت، بلوم و اسلب چیست؟" به صورت کامل در این باره صحبت کرده‌ایم. 

تفاوت انواع شمش

انتخاب شمش فولادی مناسب، تأثیر مستقیمی بر کیفیت محصول نهایی و فرآیند تولید دارد؛ به همین دلیل آشنایی با مشخصات فنی هر نوع شمش، تصمیم‌گیری را برای تولیدکنندگان و خریداران آسان‌تر می‌کند. در جدول زیر، مشخصات انواع شمش فولادی از نظر کاربرد، ابعاد، شکل، طول و مساحت سطح مقطع به‌صورت کامل مقایسه شده است.

انواع شمش	نام دیگر	کاربرد	سطح مقطع	شکل	طول	مساحت سطح مقطع
اسلب	تختال	تولید کلاف ، ورق ، تیوب ، لوله	ذوزنقه مستطیل	مکعب مستطیل	4 تا 12	بیش از 100 سانتی متر مربع
بیلت	شمشال	تولید میلگرد، مفتول تسمه	مربع یا دایره	مکعب	6 تا 12	کمتر از 225 و بیشتر از 25 سانتی متر مربع
بلوم	فابریک	تیرآهن، ناودانی قوطی، سپری ، لوله های بدون درز، میلگرد	مربع	مکعب	6 تا 12	بیشتر از 125 سانتی متر مربع

مشخصات انواع شمش فولادی

شناخت مشخصات انواع شمش فولادی نقش مهمی در انتخاب مواد اولیه مناسب برای تولید محصولات فولادی دارد. مهم‌ترین عامل در انتخاب انواع شمش برای تولید میلگرد، تنها ابعاد شمش نیست؛ بلکه ترکیب شیمیایی، به‌ویژه میزان کربن، تأثیر مستقیمی بر استحکام، شکل‌پذیری و کیفیت میلگرد نهایی دارد. به‌طور معمول، برای تولید میلگردهای با قطر پایین از شمش‌های کم‌کربن استفاده می‌شود تا انعطاف‌پذیری بیشتری ایجاد شود، در حالی که برای میلگردهای با سایز بزرگ‌تر، شمش‌هایی با درصد کربن بالاتر به کار می‌روند. همچنین شمش‌ها در ابعاد مختلفی مانند 125، 130 و 150 میلی‌متر تولید می‌شوند و انتخاب هر یک به نوع خط نورد، فناوری کارخانه و مشخصات محصول نهایی بستگی دارد. کارخانه‌های مجهز و مدرن معمولاً امکان استفاده از چندین سایز شمش را دارند، اما خطوط نورد قدیمی‌تر اغلب به شمش‌های با ابعاد کوچک‌تر محدود هستند.

استانداردهای شمش فولادی

استاندارد شمش فولادی مجموعه‌ای از ضوابط فنی است که برای کنترل کیفیت، ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و ابعادی شمش‌ها تدوین می‌شود تا اطمینان حاصل شود محصول نهایی مطابق نیاز صنایع مختلف است. در سطح بین‌المللی، استانداردهایی مانند ASTM A6 برای بیلت و بلوم، ASTM A36 برای مقاطع ساختمانی و EN 10025 برای محصولات نورد گرم، و در ایران استاندارد ملی ISIRI 229 برای شمش فولادی، مشخصاتی مانند درصد عناصر آلیاژی، حداقل مقاومت کششی، سختی، شکل و تلرانس‌های ابعادی را تعیین می‌کنند.

رعایت این استانداردها از بروز مشکلاتی مانند شکست زودرس، خوردگی و تغییر شکل‌های غیرمجاز در کاربردهای ساختمانی، صنعتی و خودروسازی جلوگیری می‌کند. از طرف دیگر، قیمت آهن و مقاطع فولادی ارتباط مستقیمی با سطح کیفی شمش و میزان تطابق آن با استانداردهای معتبر دارد. هرچه فرآیند تولید شمش تحت کنترل کیفی دقیق‌تری باشد و ترکیب شیمیایی آن یکنواخت‌تر و مطابق استاندارد باشد، ارزش و قیمت محصول نهایی افزایش می‌یابد. به‌عنوان نمونه، شمش‌های تولیدی در کوره قوس الکتریکی به دلیل کنترل بهتر عناصر آلیاژی و کاهش ناخالصی‌ها، معمولاً قیمت بالاتری نسبت به شمش‌های حاصل از کوره القایی دارند. 

معرفی انواع شمش برای تولید میلگرد

به طور کلی شمش‌های فولادی در انواع و روش‌های مختلفی تولید می‌شود. اما از انواع شمش فولادی برای تولید میلگرد می‌توان به شمش قوس الکتریکی اشاره کرد. در تولید میلگرد میزان کربن شمش فولادی از اهمیت بالایی برخوردار است. چرا که میزان کربن موجود در ترکیبات شمش، مقاومت و ویژگی های میلگرد تولید شده را مشخص می‌کند. 

• برای تولید میلگرد سایز 14 تا 40، از شمش فولادی با کربن 30 تا 35 درصد استفاده می‌کنند. در تولید میلگردهایی با سایز کمتر، کشش و نرمی میلگرد اهمیت بالایی دارد. به همین دلیل باید از شمش با کربن کمتری استفاده کنند.
• از شمش بلوم با گرید 3SP یا st44-2 با حداکثر کربن 22 درصد، برای تولید سایزهای دیگر میلگرد استفاده می‌کنند.
• برای تولید کلاف در سایزهای مختلف از شمش با گرید 5sp ،Rst34 ،1006 ،1008 استفاده می‌کنند.
• برای تولید میلگرد با سایز ریز می‌توان از شمش فولادی در ابعاد 120 و 130 استفاده کرد.
• بهترین نوع شمش فولادی برای تولید میلگرد تا سایز 25، شمش 5SP است.