مبانی تولید ورق فولادی ST37 | فرآیند نورد گرم در مجتمع فولاد پروان طوس

ورق‌های فولادی ساختمانی از مهم‌ترین محصولات زنجیره فولاد محسوب می‌شوند که در صنایع مختلفی از جمله ساختمان‌سازی، ماشین‌سازی، سازه‌های فلزی، ساخت مخازن و پروژه‌های زیرساختی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در میان گریدهای مختلف فولاد ساختمانی، ورق فولادی ST37 به دلیل تعادل بی‌نظیر میان استحکام، شکل‌پذیری و جوش‌پذیری، یکی از پرکاربردترین مواد اولیه در صنایع فلزی به شمار می‌آید در ادامه این مقاله، مبانی تولید ورق فولادی ST37 از منظر متالورژیکی و مکانیکی به تفصیل بررسی می‌شود.

تولید این نوع ورق فولادی نیازمند ترکیبی از دانش متالورژی فیزیکی و مهندسی مکانیک خطوط نورد گرم است. در این فرآیند، اسلب فولادی (تختال) پس از پیش‌گرمایش در کوره، تحت مجموعه‌ای از عملیات نورد، پوسته‌زدایی، کاهش ضخامت و خنک‌کاری کنترل‌شده قرار می‌گیرد تا به ضخامت و خواص مکانیکی مورد نظر برسد.

مجتمع فولاد پروان طوس به عنوان یکی از واحدهای صنعتی استراتژیک و در حال توسعه شرق کشور، با تمرکز بر تولید ورق‌های ST37 در ضخامت‌های متنوع، نقش مهمی در تأمین نیاز صنایع داخلی ایفا خواهد کرد. این مجتمع با ظرفیت تولید ۱۵۰ هزار تن در سال در ناحیه صنعتی مه‌ولات احداث شده است.  محصولات اصلی این مجتمع شامل ورق‌های فولادی با ضخامت $10$ تا 4$0$ میلی‌متر است که ضخامت‌های 20، $30$، $35$ و $40$ میلی‌متر آن بیشترین تقاضای بازار را به خود اختصاص می‌دهند.

معرفی فولاد ساختمانی ST37 بر اساس استاندارد EN 10025

تعریف و جایگاه فولاد ST37

فولاد ST37 (معادل S235JR در استاندارد EN 10025) یکی از گریدهای فولاد ساختمانی کم‌کربن است که به عنوان فولاد سازه‌ای عمومی شناخته می‌شود. این فولاد به دلیل درصد کربن پایین، قابلیت شکل‌دهی بسیار مناسب و جوش‌پذیری عالی دارد و در بسیاری از پروژه‌های صنعتی به عنوان ماده پایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. عدد 37 در نام این فولاد به حداقل استحکام کششی آن بر حسب کیلوگرم بر میلی‌متر مربع اشاره دارد که معادل تقریبی 370 MPa است.

ترکیب شیمیایی ورق ST37

خواص مکانیکی مطلوب فولاد ST37 به ترکیب شیمیایی متعادل آن وابسته است:

• کربن ©: درصد کربن معمولاً کمتر از 0.20% وزنی است. محدود بودن کربن باعث افزایش شکل‌پذیری و ارتقای چشمگیر قابلیت جوشکاری (کاهش کربن معادل CEV) می‌شود.
• منگنز (Mn): در محدوده 0.5% تا 1.4% قرار دارد. منگنز باعث افزایش استحکام، بهبود چقرمگی و کمک به حذف گوگرد در فرآیند فولادسازی می‌شود.
• سیلیسیم (Si): در مقادیر کم (حدود 0.05% تا 0.30%) به عنوان اکسیژن‌زدای مذاب فولاد عمل می‌کند.
• فسفر (P) و گوگرد (S): این عناصر ناخالصی محسوب شده و مقدار آن‌ها برای جلوگیری از تردی فولاد به کمتر از 0.04% محدود می‌شود.

خواص مکانیکی ورق فولادی ST37

این خواص که مستقیماً از ریزساختار فریت-پرلیت فولاد نشأت می‌گیرند، شامل موارد زیر است:

• استحکام تسلیم (Yield Strength): حداقل $\text{MPa}$
• استحکام کششی (Tensile Strength): بین $360$ تا $\text{MPa}$
• ازدیاد طول (Elongation): بین 20% تا 26% که نشان‌دهنده شکل‌پذیری عالی است.
• مدول الاستیسیته: حدود $\text{ GPa}$

فرآیند تولید ورق فولادی ST37 در خط نورد گرم

تولید ورق ST37 عمدتاً از طریق فرآیند نورد گرم اسلب (Hot Rolling) انجام می‌شود. اسلب‌ها معمولاً دارای ضخامت $200$ تا $250$ میلی‌متر هستند و برای تبدیل شدن به ورق‌های فولادی ضخیم (Plate)، مراحل پیچیده‌ای را طی می‌کنند.

۱. مرحله پیش‌گرمایش اسلب (Reheating Furnace)

در اولین مرحله، اسلب‌ها وارد کوره‌های پیش‌گرمایش (اغلب از نوع Walking Beam یا Push Type) می‌شوند تا دمای آن‌ها به محدوده $C$ تا $C$ برسد. در این دما، ساختار کریستالی فولاد به آستنیت (Austenite) تبدیل می‌شود که فازی نرم و مناسب برای تغییر شکل پلاستیک شدید در عملیات نورد است.

۲. سیستم پوسته‌زدایی (Descaling)

در دمای بالای کوره، سطح اسلب به شدت اکسید شده و لایه‌ای به نام Scale تشکیل می‌شود. پیش از ورود به غلتک‌ها، این لایه توسط سیستم پوسته‌زدایی با آب فوق‌فشار (بیش از $\text{bar}$) از بین می‌رود. این کار از نفوذ اکسید به بافت ورق جلوگیری کرده و کیفیت سطحی را تضمین می‌کند.

۳. نورد خشن (Roughing Mill)

در استندهای نورد خشن، ضخامت اسلب با اعمال فشارهای بسیار بالا به شدت کاهش می‌یابد (مثلاً از $250$ به $40$ میلی‌متر). از منظر متالورژیکی، در این مرحله پدیده تبلور مجدد دینامیکی (Dynamic Recrystallization) رخ می‌دهد؛ دانه‌های درشت آستنیت شکسته شده و دانه‌های جدید و ریزتری تشکیل می‌شوند که به بهبود چقرمگی و استحکام فولاد کمک شایانی می‌کند.

۴. نورد نهایی (Finishing Mill)

پس از مرحله خشن، ورق وارد استندهای نورد نهایی می‌شود تا به ضخامت نهایی و دقیق خود برسد. در مجتمع فولاد پروان طوس، تکنولوژی ماشین‌آلات به گونه‌ای طراحی شده است که ورق‌ها را با دقت بسیار بالا در محدوده ضخامت 10 تا 50 میلی‌متر (به ویژه ضخامت‌های استراتژیک 20،30،35 و 40 میلی‌متر) نورد کند.

۵. خنک‌کاری کنترل‌شده (Controlled Cooling)

پس از خروج از استندهای نهایی، ورق وارد بستر خنک‌کاری لایه‌ای با آب (Laminar Cooling) می‌شود. نرخ سرد شدن در این بخش کاملاً کنترل می‌شود تا فاز آستنیت به صورت یکنواخت به ساختار فریت-پرلیت تبدیل شود. برای ورق‌های ضخیم (مانند ۴۰ میلی‌متر)، این کنترل دما اهمیت حیاتی دارد تا خواص مکانیکی در مرکز و سطح ورق یکسان باشد.

۶. کنترل ابعادی پیشرفته

در خطوط مدرن، سیستم‌های AGC (Automatic Gauge Control) ضخامت ورق را به صورت لحظه‌ای کنترل می‌کنند. محصولات مجتمع پروان طوس با بهره‌گیری از این سیستم‌ها، در ابعاد استاندارد 1250×6000  میلی‌متر و $0$ میلی‌متر با کمترین تلورانس ابعادی و بالاترین سطح تختی (Flatness) تولید می‌شوند.

آزمایش‌های کنترل کیفیت (QC)

برای تضمین کیفیت، ورق‌های ST37 تحت آزمون‌های دقیق قرار می‌گیرند:

• آزمون کشش (Tensile Test): برای بررسی استحکام تسلیم، کشش نهایی و درصد ازدیاد طول.
• آزمون ضربه شارپی (Charpy Impact Test): جهت ارزیابی میزان چقرمگی و مقاومت در برابر تردی.
• آنالیز شیمیایی: استفاده از اسپکترومتر برای تایید تطابق ترکیب شیمیایی با استاندارد EN 10025.
• بازرسی ابعادی و سطحی: بررسی عدم وجود ترک، پوسته و تضمین تلورانس‌های ضخامتی.

کاربردهای صنعتی و زیرساختی ورق ST37

ورق فولادی تولید شده با این مشخصات، ستون فقرات توسعه زیرساخت‌ها است:

• ساخت پل‌های فلزی: استفاده در تیرهای اصلی، جان‌پناه‌ها و صفحات اتصال (Gusset Plates).
• سوله‌ها و سازه‌های صنعتی: ساخت ستون‌ها، مقاطع تیرورق (Built-up Sections) و بیس‌پلیت‌ها.
• صنایع نفت و گاز: ساخت مخازن ذخیره اتمسفریک، پایپ‌رک‌ها و پلتفرم‌های پالایشگاهی.
• ماشین‌سازی سنگین: ساخت شاسی جرثقیل‌ها و تجهیزات معدنی.

نقش مجتمع فولاد پروان طوس در توسعه صنعتی

احداث مجتمع فولاد پروان طوس در ناحیه صنعتی مه‌ولات، یک مزیت لجستیکی و صنعتی بزرگ برای شرق کشور محسوب می‌شود. این مجموعه با ظرفیت ۱۵۰ هزار تن در سال، دغدغه تامین ورق‌های ضخیم ساختمانی (Plate) را برای پیمانکاران پروژه‌های عمرانی، ساخت سوله و پل‌سازی برطرف می‌کند.

جمع‌بندی

ورق فولادی ST37 به عنوان پرمصرف‌ترین فولاد ساختمانی، نیازمند فرآیند تولیدی مهندسی‌شده و دقیق است. کیفیت نهایی این محصول مستقیماً به تکنولوژی کوره‌های پیش‌گرمایش، استندهای نورد و سیستم‌های خنک‌کاری بستگی دارد. مجتمع فولاد پروان طوس با سرمایه‌گذاری بر روی تکنولوژی‌های روز نورد گرم اسلب، قادر خواهد بود ورق‌هایی با ساختار متالورژیکی ایده‌آل و ابعاد کاملاً استاندارد به بازار عرضه نماید.

واحد فروش مجتمع فولاد پروان

مدیران پروژه‌های زیرساختی، پیمانکاران ساخت سازه‌های فلزی و تولیدکنندگان ماشین‌آلات صنعتی می‌توانند جهت دریافت مشاوره فنی، استعلام مشخصات دقیق متالورژیکی و ثبت سفارش پیش‌خرید ورق‌های فولادی ST37، با واحد فروش و مهندسی مجتمع فولاد پروان طوس ارتباط برقرار نمایند. کارشناسان ما آماده ارائه بهترین راهکارهای تامین فولاد برای پروژه‌های عظیم شما هستند.