ورق سیاه یا ورق نورد گرم چیست؟ انواع مختلف آن کدام است؟

ورق سیاه یکی از پرکاربردترین انواع ورق در بازار مصنوعات آهن آلات است. علت «سیاه» نامیدن این ورق آن است که در طی عملیات نوردکاری، ورق دچار کربنه شدن، می‌شود و سطح آن از حالت خاکستری به سیاه در می‌آید.
ورق سیاه در فرایند نورد گرم تولید می‌شود، به این معنا که برای تبدیل شدن تختال اولیه فولادی به ورق، تختال مرحله پیش گرم کردن را رد می‌کند و سپس تختال گرم وارد غلطک‌کاری می‌شود. ممکن است بر حسب روش تولید، ورق چندبار گرم و سپس غلطک‌کاری شود تا به ضخامت مورد نظر در بیاید.
ورق سیاه به صورت معمول ضخیم‌تر از سایر ورق‌ روغنی و ورق گالوانیزه معادل خود است که همین امر در گاهی از مواقه باعث بالاتر بودن وزن ورق سیاه نسبت به سایر مودل های ورق های ذکر شده می شود. توجه داشته باشید که این بالاتر بودن ضخامت به خاطر آن است که امکان پرداخت‌های بعدی را به سازندگان مصنوعات از ورق سیاه را بدهد. ورق سیاه می‌تواند برای کاربردهای مختلفی به کار برده شود. که در ادامه همین مطلب به آن خواهیم پرداخت.

انواع ورق سیاه

بسته به نیاز مشتری، ورق سیاه در ابعاد مختلف و بر اساس استانداردهای این صنعت تولید می‌شوند. در ادامه به بررسی انواع ورق سیاه می‌پردازیم.

ورق سیاه معمولی ( ساختمانی )

ورق سیاه معمولی بر اساس فولادهای ساختمانی تولید می‌شوند. دو نوع ورق سیاه ساخته شده از فولاد‌های ساختمانی ST37 و ST57 از معمول ترین ورق‌های سیاه موجود در بازار هستند. در ساخت این ورق‌ها از عناصر دیگری مانند فسفر، گوگرد، سیلسیم، منگنز و کربن نیز استفاده می‌شوند که هر کدام یکی از مشخصه‌های ورق را تحت تاثیر قرار می‌دهند. به صورت کلی ورق سیاه st37 اصلی ترین فراورده بسیاری از کارخانه‌های تولید ورق در ایران است و ورق st52 در جایگاه بعدی قرار میگیرد.

ورق صنعتی سیاه ( آلیاژی )

این دسته از ورق‌های سیاه به صورت انبوه و با اندازه‌های بلند تولید می‌شوند. از آن‌ها برای ساخت مخازن و یا سایر موارد استفاده می‌شود.

انواع ورق سیاه از نظر ظاهری

ورق سیاه کلاف یا رول

ورق رول در واقع همان ورق سیاه با شکل نازک‌تر است که به صورت دوار آماده می‌شود و به بازار عرضه می‌شوند. این ورق‌ها می‌توانند ضخامتی بین ۱ تا ۶ میلیمتر را داشته باشند. لازم به توجه است که این وزن ورق سیاه کلاف به دلیل پایین بودن ضخامت آن، نسبت به وزن سایر مدل های ورق سیاه مقداری کمتر است.

ورق سیاه شیت فابریک

این دسته از ورق‌های سیاه بر حسب نیاز مشتری تولید می‌شوند. ورق‌های شیت اغلب ضخیم هستند و گاه ضخامت آنها به چند سانتیمتر هم می‌رسند. به صورت معمول ورق شیت‌ها در ابعاد ۱.۵ تا ۶ متر تولید می‌شوند.

کاربرد ورق سیاه

تا اینجا با انواع ورق‌ها آشنا شدیم، اما بد نیست که نگاهی به کاربردهای ورق سیاه داشته باشیم. ورق‌های سیاه از فولادهای ساختمانی-آلیاژی تهیه می‌شوند و به همین خاطر از نظر خمش، مقاومت کششی و حرارتی استحکام و ویژگی‌های خوبی دارند. از این ورق برای تولید بدنه و قطعات صنعتی استفاده می‌شوند.
ورق‌های سیاه به خاطر آنکه به راحتی جوشکاری و برشکاری را می‌پذیرند در مکان‌های مختلفی به کار می‌روند. همچنین در صورتی که نیازمند به تراشکاری و فرزکاری قطعات پیچیده باشد، اغلب از ورق سیاه به عنوان ماده اصلی و اولیه استفاده می‌شود.
بدنه مخازن، واشر، قوطی‌ها، جعبه‌های نگه‌دارنده، قالب‌های بتن ریزی و بدنه ماشین آلات از مواردی هستند که در آن‌ها از ورق سیاه استفاده شده است.

روش تولید ورق سیاه

ورق سیاه بر اساس روش نورد گرم ساخته می‌شوند. این دسته از نوردکاری به این صورت است که تختال پیش از ورود به خط نورد گرم شده و سپس از میان غلطک‌ها عبور می‌کند. با عبور ورق از میان غلطک‌های نورد هر بار ورق به ضخامت پایین تری می‌رسد و در نهایت پس از عبور از آخرین غلطک، ورق به ضخامت مورد نظر می‌رسد. در طی عملیات نوردکاری ورق ممکن است مجددا گرم شود. همچنین ممکن است بر روی ورق عملیات سطح‌سازی نیز انجام شود تا سطح ورق در برابر شرایط جوی مقاوم شود. ورق ck45
در صورتی که تولید ورق به صورت رول و یا کلاف باشد، ورق پس از عبور از زیر غلطک‌ها به دور رول پیچیده می‌شود. طول ورق قرار گرفته بر روی رول بستگی به سفارش مشتری و یا ویژگی‌های خط تولید دارد.
به خاطر آنکه در طی عملیات ساخت ممکن است که ورق سیاه در برابر روغن‌ها، سرباره، دوده و خاکستر قرار می‌گیرد لازم است که پس از اتمام عملیات، سطح آن رسوب‌زدایی شده و به حد استاندارد برسد. در اینجا ممکن است که ورق‌ها یک عملیات شستشو و یا حمام اسید را نیز طی کنند تا سایر موارد مورد نظر از سطح ورق حذف شود.
همچنین برخی از مواقع پس از طی شدن مراحل ساخت و اصطلاحاً رسیدن به گرید ورق مورد نظر، ورق‌ها آبکاری می‌شوند. عملیات آبکاری به معنای عبور ورق از زیر شعله‌ها و گرمایش مجدد و سپس خنک‌سازی بر حسب شرایط خاص است. گرمایش و خنک‌سازی سبب استحکام ورق، زنگ‌زدایی و در نهایت مقاومت آن در برابر عوامل جوی می‌گردد.

مشخصات ورق سیاه

ورق‌های سیاه در ابعاد و اندازه‌های گوناگونی تولید می‌شوند. استانداردهای سری DIN 17100 و BSEN 10025 به صورت مفصل به تشریح مشخصات انواع ورق سیاه پرداخته‌اند. استاندارد DIN از قدیم در ایران مورد استفاده بوده است و اغلب کارخانه‌های فولادی همچنان ورق‌های خودشان را بر اساس استانداردهای DIN قدیم آلمان تولید و عرضه می‌کنند.
استانداردها موارد مختلفی مانند ترکیبات شیمیایی و آلیاژی ورق، ابعاد، ضخامت، نحوه نورد، کیفیت سطح، روش‌های آبکاری و نهایتاً رسوب‌زدایی را مشخص کرده‌اند. در برخی از استانداردهای جدید مقاومت ورق و سایر تلرانس‌های تولید و لایه‌بندی‌های آبکاری نیز ذکر شده است.
در تولید ورق سیاه از عناصر مختلفی بهره گرفته می‌شود. در جدول زیر برخی از مشخصات آن‌ها ذکر شده است.
ابعاد ورق سیاه نیز دارای استانداردهای حرفه‌ای خاص خود است در جدول زیر می‌توانید انواع ابعاد به کار رفته در تولید ورق سیاه را مشاهده کنید. (توجه داشته باشید که این ابعاد استاندارد هستند و سفارشات اختصاصی مشتریان را شامل نمی شوند).

تفاوت ورق سیاه با ورق‌های دیگر در چیست؟

همه ورق‌هایی که در صنعت می‌شناسیم با استفاده از فرایند «نورد» تولید می‌شوند. ورق‌های روغنی اغلب با استفاده از فرایند نورد سرد (بدون پیش گرم) ساخته می‌شوند. در اینجا ورق بدون هیچ گرما دیدگی از میان غلطک عبور می‌کند. برای عبور ورق از میان غلطک‌ها از روان‌کننده‌های روغنی استفاده می‌کنند. این روان‌کننده‌ها بعد از اتمام نورد بر روی ورق باقی می‌مانند؛ همچنین پس از اتمام نورد برای حفاظت از زنگ زدگی سطح ورق روغن پاشی می شود، به همین خاطر به آن‌ها ورق روغنی نیز گفته می‌شوند.
ورق‌های گالوانیزه نیز پس از اتمام فرایند نوردکاری تحت فرایند آبکاری قرار می‌گیرند و بر روی سطح آن لایه‌ای از روی قرار می‌گیرد تا ورق را در برابر خوردگی محافظت کند.
ورق سیاه نیز در زمان تولید تا دمای بین ۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود، این کار سبب می‌شود که تختال یا تختال اولیه به صورت خمیری درآید و نوردپذیری ورق تختال افزایش پیدا کند. ورق به صورت مکرر از میان غلطک‌ها عبور داده می‌شود و با هر بار عبور ضخامت ایجاد شده به ضخامت مورد نظر نزدیکتر می‌شود. ورق سیاه پس از اتمام نورد‌کاری می‌توانند تحت فرایندهای آبکاری حرارتی، اسیدی و گاهی رول پیچی نیز قرار گیرد.

تفاوت ورق سیاه و ورق گالوانیزه

ورق سیاه بدون هیچ پوشش محافظی به بازار عرضه می‌شود و به همین خاطر سطح آن اغلب با زنگ پوشیده می‌شود. برای جلوگیری از زنگ‌زدگی می‌توان از رنگ، آبکاری و شعله‌کاری سطحی استفاده کرد. با این حال فلز آهن در ورق سیاه همیشه مستعد خوردگی و زنگ‌زدگی است.
ورق‌های گالوانیزه تحت فرایند گالوانیزاسیون قرار می‌گیرد. در اینجا فلز محافظ (اغلب روی ZN) بر روی سطح فولادی ورق قرار می‌گیرد. فلز روی، نسبت به خوردگی در برابر آب مقاوم است. در عین حال خمش‌پذیر و چکش خوار است و می‌تواند تاب و پیچ ورق را نیز به خوبی تحمل کند. به همین خاطر از ورق گالوانیزه در ساخت کانال‌های کولر یا مخازن آب استفاده می‌شود.

تفاوت ورق سیاه با ورق روغنی

همانطور که در بالا گفته شد، ورق روغنی بر اساس نورد سرد تولید می‌شوند، عبور فلز از زیر غلطک‌ها نیازمند روانکاری دائمی است. به خاطر اینکه بعد از پاک‌سازی ورق بر روی آن لایه‌ای نسبت باریک از روغن باقی می‌ماند به این دسته از ورق‌ها ورق روغنی گفته می‌شوند.
یکی از دلایلی اینکه از نورد سرد در نورد ورق روغنی استفاده می‌شود این است که کریستال‌های فولاد بر اثر حرارت ناشی از عملیات حرارتی مجدد در هم فرو نریزد و ورق همچنان کشسانی و مقاومت خود در برابر خمش را حفظ کند.
ممکن است ورق‌های روغنی بعد از عملیات ساخت تحت عملیات‌های تکمیلی آبکاری، اسیدشویی و چربی‌زدایی نیز قرار گیرد. ورق‌های روغنی هیچ پوشش محافظی (به جز لایه نازکی از روغن) بر روی خود ندارد و به مانند ورق سیاه مستعد زنگ‌زدگی و خوردگی هستند.

تفاوت ورق سیاه با ورق رنگی

در رابطه با تفاوت ورق سیاه و ورق رنگی باید بگوییم که ورق‌های رنگی نوعی از ورق‌های گالوانیزه هستند این ورق‌ها بر اساس رنگ پاشی الکترواستاتیک رنگ می‌شوند. ورق‌های رنگی دارای ۱۵ رنگ متفاوت هستند. ورق‌های رنگی ماده پیش ساخته بسیاری از دستگاه‌ها و ماشین آلات هستند. این ورق‌ها نیاز به رنگ‌کاری بعدی را از بین می‌برند و می‌توانند برای بدنه، یا سایر قسمت‌های دستگاه‌ها به کار گرفته شوند.
البته عمده مصرف آب برای سقف های شیروانی، دیوارها و سقف های کاذب و ساندویچ پنل ها می باشد.

برش‌کاری ورق سیاه چگونه انجام می‌شود؟

ورق سیاه را می‌توان هم با روش برش مکانیکی و هم حرارتی برش داد. در روش برش مکانیکی از ابزارهایی مانند گیوتین، قیچی و قالب برشی می‌توان استفاده کرد. در برش حرارتی هم می‌توان از روش‌هایی مانند برش لیزر، برش هواجوش (شعله) استفاده کرد. ورق‌های سیاه پس از برش‌کاری مکانیکی پیلیسه تولید نمی کنند. این یک مزیت اساسی است.
در زمان برشکاری با شعله باید به تغییر استحکام در خط برش به خاطر وجود تنش حرارتی بالا و نیز ایجاد سطح نا هموار توجه داشت.
در گذشته اغلب برشکاری‌ها به صورت ساده انجام می‌شد اما امروزه روش‌های مختلفی برای برشکاری ورق سیاه وجود دارد که در ادامه آن‌ها را بررسی می‌کنیم:

برشکاری مکانیکی ورق سیاه

در این روش از افزایش تنش در یک بخش محدود از ورق سیاه استفاده می‌شود. قیچی‌ها و تیغه‌های برش از این روش برای برش ورق سیاه استفاده می‌کنند.

برش حرارتی ورق سیاه

در این روش از لیزرها یا شعله‌های با دمش قدرتمند هوا استفاده می‌شود. عبور شدید حرارت سبب ایجاد خط برش می‌شود.

دستگاه CNC برش ورق سیاه

در صورتی که بخواهیم اشکال دقیق و یک اندازه‌ای را بر روی ورق‌ها برش بزنیم و یا آنکه نیازمند تکرار برشکاری باشیم، در این صورت از دستگاه CNC استفاده می‌کنیم. دستگاه‌های CNC اغلب از اشعه لیزر برای برش ورق‌ها استفاده می‌کنند اما ممکن است از شعله و حتی ابزارهای برش دیگر مثل واترجت و پلاسما نیز برای انجام عملیات برش هم استفاده کنند.