ورق سیاه چیست؟ بررسی کاربردها و مزایای آن در صنعت ساختمان و خودروسازی
ورق گرم یا سیاه یکی از ابتدایی‌ترین محصولات تخت فولادی می‌باشد که در اصطلاح بازار به آن سیاه گفته می‌شود. در واقع علت نامگذاری ورق سیاه به سبب انجام فرآیند نورد گرم برای تولید آن می‌باشد که سبب کدر و مات شدن رنگ آن می‌گردد. این ورق فولادی تیره رنگ با داشتن مقاومت بالا و در عین حال قیمت مقرون‌به‌صرفه در صنایع کوچک و بزرگ صنعتی کاربرد دارد. در طی فرآیند نورد گرم، اسلب فولادی یا تختال تحت دمای بسیار بالا حرارت داده می‌شود و با عبور از غلتک‌های رفت و برگشتی خط نورد کاهش ضخامت می‌یابد. این موضوع سبب افزایش استحکام و انعطاف پذیری ورق سیاه می گردد.
ورق سیاه چیست؟
شمش‌ها و تختال‌های فولادی در ابتدا از فرآوری سنگ آهن و عملیات‌های مختلف از ترکیب با عناصر آلیاژی نظیر کربن، منگنز و … بر اساس استاندارد نهایی ورق سیاه و خواص مد نظر برای گرید پایانی تولید می‌شوند.
در این بین ورق روغنی محصول ثانویه‌ای است که در واقع از ورق سیاه تولید می‌شود، اما این دو ورق تفاوت‌های بسیاری با یک دیگر دارند. به طور کلی ورق روغنی از طریق عملیات اسیدشویی و سپس فرآیند نورد سرد و در دمای زیر تبلور بر روی ورق سیاه تولید شده و سطح ظاهری صاف‌و‌صیقلی و رنگی روشن دارد. ورق سیاه نیز تنوع ابعادی بیشتری داشته و گریدهای مختلفی نسبت به شیت های روغنی دارد؛ از این‌رو گستردگی کاربرد ورق سیاه بیشتر است، اما قیمت ورق روغنی بالاتر است.
انواع ورق سیاه
ورق های سیاه بسته به کاربرد نهایی، از عناصر آلیاژی با درصدهای مختلفی تولید می‌شوند. یکی از رایج‌ترین گریدهای این فلزات، با نام ورق سیاه معمولی یا ST37 شناخته می‌شود. این فلزات در دسته فولادهای کم‌کربن قرار گرفته و با داشتن استحکامی متوسط، از قابلیت انعطاف‌پذیری و جوش‌پذیری بالایی برخوردار هستند.
دومین گرید رایج ورق سیاه با نام ورق صنعتی یا ST52 شهرت یافته است و از ترکیب عناصر بیشتری نسبت به گرید ST37 تولید می‌شود. این محصول از استحکام کششی و مقاومت بالایی در برابر پیچش و خمش برخوردار شده است. از طرفی دیگر خاصیت ارتجاعی و تحمل وزن بالایی دارد. از این رو در مصارف صنعتی و سنگین به‌کار برده می‌شوند. انتخاب بین این دو نوع ورق یا سایر گریدهای ورق سیاه (A516، A283، A36، ST44 و …) بستگی به نیازهای خاص پروژه، میزان استحکام مورد نیاز و کاربرد نهایی دارد.
استانداردهای رایج در تولید ورق سیاه
استانداردهای رایج در تولید ورق سیاه تعیین‌کننده مشخصات فنی، ترکیبات‌شیمیایی و کاربردهای متنوع آن‌ها می‌باشند و شامل استاندارد آلمانی DIN، EN اروپایی، JIS ژاپنی و در برخی موارد استاندارد ملی ایران ۳۶۹۴ هستند.
کاربردهای ورق سیاه در صنعت ساختمان
ورق سیاه در صنعت ساختمان به عنوان ماده اصلی در تولید تیرآهن، ستون‌ها و سایر مقاطع فولادی مانند نبشی، ناودانی، دیوارهای پیش‌ساخته، تیرآهن، پلیت و دیگر موارد مورد استفاده در اسکلت فلزی به کار می‌رود. بهترین نوع ورق سیاه برای صنعت ساختمان باید از استحکام و مقاومت‌فشاری مطلوب، انعطاف‌پذیری و جوش‌پذیری بالا برخوردار باشد.
کاربردهای ورق سیاه در صنعت خودروسازی
تولید ورق سیاه تحت استانداردهای مختلف به جهت استفاده از این محصول در شاسی خودرو به جهت استحکام و تحمل فشار بالا، قطعات بدنه و سیستم‌های پشتیبان خودرو مانند کف، سپر، قاب ها و تقویت‌کننده بدنه می‌باشد. این موضوع به سبب افزایش استحکام سازه خودرو، بهبود ایمنی، قیمت مناسب و دوام آن می‌باشد.
مزایای استفاده از ورق سیاه
- قیمت مقرون‌به‌صرفه : نخستین ورق فولادی تولید شده از طریق شمش فولادی، ورق سیاه یا گرم می باشد؛ از این‌روابتدایی بودن ورق سیاه سبب قیمت مقرون‌به‌صرفه آن در مقایسه با سایر محصولات شده است. همچنین قیمت ورق سیاه در بازار بسته به عوامل مختلفی نظیر قیمت شمش جهانی، ارز، هزینه‌های حمل‌و‌نقل و … تعیین می‌شود.
- مقاومت بالا در برابر تنش‌های مکانیکی: استحکام و مقاومت‌فشاری متناسب در برابر تنش‌های مکانیکی و فیزیکی برای هر کدام از گریدهای ورق سیاه، به سبب عناصر آلیاژی نظیر کربن، منگنز، سیلیسیم و … است که در مواد اولیه تولید ورق سیاه به کار می‌روند.
- قابلیت جوشکاری و فرم‌پذیری مناسب: تولید شیت‌های گرم از طریق فرآیند نورد گرم و فشارهایی که غلتک‌های خط نورد بر این فلزات وارد می‌کنند، همگی سبب افزایش قابلیت جوشکاری و فرم پذیری متناسب این محصولات شده‌اند.
- مزایای زیست‌محیطی استفاده از ورق سیاه:از مهم‌ترین مزایای زیست‌محیطی به کارگیری ورق سیاه می‌توان به قابلیت بازیافت بالا و کاهش ضایعات، مصرف انرژی کمتر در تولید نسبت به برخی مواد دیگر و کاهش آلودگی به دلیل دوام و طول عمر بالا اشاره کرد.
مراحل و فرآیند تولید ورق سیاه
در روش نورد گرم ابتدا تختال‌ها از کوره‌های پیش گرم عبور کرده و سپس وارد واحد پوسته‌شکن عمودی می‌شوند تا با فشار آب فراوان لایه‌های اکسیداسیون از سطح آن‌ها زدوده شوند. سپس از خطوط نورد و غلتک‌های رفت‌و‌برگشتی عبور کرده تا کاهش ضخامت یابند. در نهایت ورق‌های سیاه در واحد کولینگ و بسترهای خنک‌کننده کاهش دما یافته و پس از تأیید کارشناسان کنترل کیفی به صورت شیت فابریک یا کلاف درآمده و پس از لیبل‌گذاری به انبار کارخانه منتقل می شوند.
حال برای بررسی اصلی‌ترین تفاوت ورق سیاه با سایر ورق‌های فولادی باید گفت این محصول از طریق فرآیند نورد گرم و تحت حرارت بالایی تولید می‌شود؛ در صورتی که سایر ورق‌های فولادی نظیر روغنی از طریق فرآیند نورد سرد و در دمای معمولی فضا ساخته می‌شوند. ورق‌های پوششی و رنگی نیز از طریق انجام عملیات‌هایی مانند غوطه‌وری و رنگ‌آمیزی بر روی شیت‌های روغنی تولید می‌گردند.
از تأثیرات فرآیند نورد گرم بر روی ورق سیاه می توان به افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش هزینه‌های تولید اشاره کرد. این ویژگی‌ها باعث می‌شود ورق سیاه با قیمتی مناسب و کیفیت های متفاوت در صنایع ساختمانی، خودروسازی و سازه‌های فلزی کاربرد گسترده‌ای داشته باشد.
چالش‌ها و محدودیت‌های ورق سیاه
- محدودیت در محیط‌های خاص
ورق سیاه در برابر رطوبت و شرایط خورنده مستعد زنگ‌زدگی است.
- نیاز به پوشش‌های محافظ برای بهبود طول عمر
برای افزایش دوام محصولات گرم، این فلزات اغلب با رنگ یا پوشش‌های خاص مانند گالوانیزه پوشش داده می‌شوند.
- وزن نسبی بالا نسبت به برخی جایگزین‌ها
شیت‌های سیاه نسبت به برخی ورق‌ها و مواد جایگزین، وزن سنگین‌تری داشته و در برخی کاربردها محدودیت ایجاد می‌کند.
راهنمای خرید و انتخاب ورق سیاه
بهتر است پیش از خرید ورق سیاه به بررسی ضخامت، ابعاد، کیفیت و استانداردهای معتبر بر اساس هر تولیدکننده این محصول بپردازید. از طرفی دیگر خرید از منابع معتبر با تضمین کیفیت و قیمت مناسب کمک شایانی به خرید ورق سیاه با کیفیت برای کاربری مد نظر شما می‌کند. همچنین توصیه می‌شود در جهت کاهش هزینه‌های خرید ورق سیاه مناسب به مقایسه قیمت ورق سیاه در بازار ایران پرداخته و راهکارهایی مانند خرید عمده و انتخاب ورق متناسب با کاربرد نهایی را به کار گیرید.
و در آخر باید گفت …
در پایان باید گفت ورق سیاه ابتدایی‌ترین محصول حاصل از فرآیند نورد گرم است که در صنایع ساختمانی، خودروسازی و تولید سازه‌های فلزی کاربرد دارد. این محصول از استحکام بالا، قیمت مناسب و قابلیت جوشکاری آسان و انعطاف پذیری بالا برخوردار شده است و امروزه نقش کلیدی را در توسعه پایدار این صنایع ایفا می کند. با این وجود به سبب تولید ورق سیاه توسط کارخانجات مختلف برای انتخاب بهینه و هوشمندانه بهتر است ابتدا برندهای معتبر و با ضمانت را شناخته و سپس به خرید بپردازید.
