ما هي لفائف الفولاذ؟ استخداماتها، حساب وزنها، والفرق بين المدرفلة على الساخن والبارد

1.0 تعريف لفائف الفولاذ

يُستخدم الفولاذ على نطاق واسع في التصنيع والهندسة والبناء بفضل قوته العالية في الشد ومرونته وانخفاض تكلفته. ومن بين أشكاله المتعددة، تُعد لفائف الفولاذ من أكثرها شيوعًا واستخدامًا.

لفائف الفولاذ هي لفافة أسطوانية من صفائح الفولاذ، تُنتج بالدرفلة على الساخن أو البارد بسمك محدد، ثم تُلف على شكل لفائف لتسهيل النقل والتخزين والمعالجة اللاحقة. أثناء الإنتاج، تُمرر ألواح الفولاذ عبر مطاحن الدرفلة المستمرة، وتُقلص إلى صفائح رقيقة، ثم تُلف. يمكن أن يكون سطح لفائف الفولاذ أملسًا أو مضلعًا، مما يوفر ليونة ومتانة جيدتين.

1.1 عمليات الإنتاج الشائعة لملفات الفولاذ

الدرفلة الباردة مناسبة بشكل خاص للفولاذ المقاوم للصدأ مثل 304 و316 درجة، والتي تتطلب تشطيب سطح ممتاز، ودقة أبعاد، ومقاومة للتآكل للاستخدام في التطبيقات الصعبة.

تتضمن عملية إنتاج لفائف الفولاذ عدة عمليات رئيسية، تؤثر كل منها على خصائص اللفائف وتطبيقاتها:

• الدرفلة الساخنة:يتم تسخين ألواح الفولاذ فوق درجة حرارة إعادة التبلور (حوالي 1100 درجة مئوية) وتمريرها عبر مطاحن الدرفلة لتقليل السمك قبل لفها.
  • سماتكفاءة إنتاج عالية، تكلفة أقل، مناسبة للملفات السميكة. عادةً ما يكون السطح مُقسّمًا، ودقة أبعاده أقل.
  • التطبيقات:الإنشاءات والجسور والآلات حيث لا تكون هناك حاجة إلى التسامحات الضيقة.

• الدرفلة الباردة:يتم دحرجة الملفات المدرفلة على الساخن بشكل أكبر عند درجة حرارة الغرفة لتقليل السُمك وتحسين جودة السطح والدقة.
  • سماتسطح أملس، أبعاد أكثر تسامحًا، قوة وصلابة أكبر. مناسب للتطبيقات الدقيقة.
  • التطبيقات:السيارات والأجهزة المنزلية والإلكترونيات التي تتطلب جودة سطح عالية.

• التلدين:يتم تسخين الملفات المدرفلة على البارد وتبريدها ببطء لتحسين اللدونة والصلابة مع تخفيف الضغط الداخلي.
  • غاية:يعزز قابلية التشكيل ويجعل المادة أسهل في المعالجة في عمليات الختم أو التشكيل.

• معالجة السطح:يتم استخدام عمليات مثل الجلفنة أو الطلاء الكهربائي لتعزيز مقاومة التآكل وتوسيع الاستخدام.
  • سمات:تحسين المتانة ومقاومة التآكل، مثالية للصناعات ذات المتطلبات البيئية أو الأداء الخاصة

1.2 مقارنة بين أنواع مختلفة من ملفات الفولاذ: التعريفات والميزات والتطبيقات

من بين الملفات المدرفلة على البارد والمجلفنة، يتم استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 304 و316 بشكل شائع عندما تكون هناك حاجة إلى مقاومة فائقة للتآكل ومعايير النظافة، كما هو الحال في معالجة الأغذية والمعدات البحرية والطبية.

يوضح الجدول أدناه تعريفات وخصائص وتطبيقات أنواع لفائف الفولاذ الشائعة. تساعد هذه المقارنة في تحديد اللفة الأنسب لاحتياجات محددة، مما يوفر إرشادات لاختيار المواد وتحسين التطبيقات.

1.3 درجات وأداء لفائف الفولاذ

يعتمد أداء ملفات الفولاذ على درجة الفولاذ المستخدمة. تختلف درجات الفولاذ باختلاف خصائصها الميكانيكية والكيميائية.

مزايا ملفات الفولاذ

تقدم ملفات الفولاذ فوائد متعددة، مما يجعلها شائعة في مختلف الصناعات:

• متانة عالية
• مقاومة ممتازة للحرارة
• تكاليف صيانة منخفضة
• سهلة النقل والمعالجة
• فعالة من حيث التكلفة وذات قيمة كبيرة
• يمكن فكها وقطعها وشقها حسب الحاجة

1.4 الفرق بين ملفات الفولاذ وألواح الفولاذ

بخلاف صفائح الفولاذ التي تبقى مسطحة، فإن لفائف الفولاذ عبارة عن صفائح متصلة ملفوفة على شكل لفات أسطوانية. يُسهّل هذا الشكل النقل ويتيح عمليات معالجة مرنة مثل فك اللفائف والتقطيع والقطع، مما يُحسّن الكفاءة والتنوع بشكل كبير.

1.5 تطبيقات ملفات الصلب

بفضل خصائصها الفيزيائية والكيميائية الممتازة، تُستخدم لفائف الفولاذ على نطاق واسع في قطاعات الإلكترونيات والسيارات والبناء والتعبئة والتغليف والآلات والطاقة. فهي تلبي متطلبات القوة ومقاومة الحرارة والتآكل ودقة المعالجة. كما أن قابليتها لإعادة التدوير وفعاليتها من حيث التكلفة تجعلها أساسية في التصنيع الحديث.

2.0 ما هي لفائف الفولاذ المدرفلة على الساخن؟

تُنتَج لفائف الفولاذ المدرفلة على الساخن عن طريق دحرجة كتل الفولاذ المُسخّنة في درجات حرارة عالية إلى السُمك المطلوب. وتُستخدَم عادةً في الأماكن التي لا تتطلب دقة عالية، حيث تكون هناك حاجة إلى أحجام أكبر أو ألواح أكثر سُمكًا، كما هو الحال في أعمال البناء وخطوط السكك الحديدية.

2.1 نظرة عامة على عملية الدرفلة الساخنة

تتضمن عملية الدرفلة الساخنة معالجة سبائك الصلب عند درجات حرارة تزيد عن 1700 درجة فهرنهايت (حوالي 927 درجة مئوية)، وهي أعلى من درجة حرارة إعادة تبلور الصلب، مما يُسهّل تشكيله. تشمل العملية ما يلي:

• تسخين قضبان الصلب إلى درجات حرارة عالية؛
• تمريرها بشكل متكرر عبر الأسطوانات لتقليل السُمك؛
• تبريد الأطباق بشكل طبيعي، ثم لفها على شكل لفائف أو تقطيعها على شكل صفائح وقضبان.

نظرًا لأن الفولاذ يبرد بشكل طبيعي، فقد يحدث انكماش وتشوه طفيف، مما يؤدي إلى انخفاض دقة الأبعاد.

2.2 الخصائص النموذجية للصلب المدرفل على الساخن

• السطح المتقشر: غالبًا ما يكون مغطى بقشرة أكسيد، ويمكن إزالته بالتخليل أو النفخ الرملي؛
• الحواف المستديرة: تكون الحواف غير حادة قليلاً بسبب التمدد والانكماش الحراري؛
• تشوه طفيف: قد يتشوه أثناء التبريد؛
• ليونة جيدة: من السهل تشكيلها إلى أشكال مختلفة؛
• دقة الأبعاد المنخفضة: غير مناسبة للمكونات الدقيقة؛
• خالية من الإجهاد: التبريد الطبيعي يتجنب الضغوط المتبقية من الإخماد أو التصلب الناتج عن العمل.

3.0 ما هو الفولاذ المدرفل على البارد؟

تُنتج لفائف الفولاذ المدرفل على البارد عن طريق معالجة الفولاذ المدرفل على الساخن بدرجة حرارة الغرفة، مما يُنتج دقة أعلى وجودة سطح فائقة. قد تشمل العملية أيضًا التلدين والتطبيع، مما يُنتج فولاذًا أرق وأكثر مرونة، ويُستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب تحمّلات دقيقة وأسطحًا دقيقة.

3.1 عملية الدرفلة الباردة

يُصنع الفولاذ المدرفل على البارد عن طريق دحرجة الفولاذ المدرفل على الساخن والمبرد بالكامل عند درجة حرارة الغرفة. تتضمن العملية:

• الدرفلة الباردة للصفائح المعدنية بين الأسطوانات؛
• عمليات التشطيب الإضافية مثل التصنيع والطحن والتلميع لتحسين دقة الأبعاد والتشطيب السطحي.

3.2 السمات النموذجية لملفات الفولاذ المدرفلة على البارد

• سطح أملس مع ملمس زيتي قليلاً؛
• حواف حادة وواضحة مع تفاوتات أبعادية أكثر إحكاما؛
• شرائط وأنابيب مربعة ذات تركيز واستقامة جيدين؛
• هيكل موحد ومظهر ممتاز.

3.3 مزايا أداء الفولاذ المدرفل على البارد

• قوة أعلى: أقوى بحوالي 20% من الفولاذ المدرفل على الساخن، ومناسب للتطبيقات ذات الضغط العالي؛
• دقة أكبر: مستقرة أبعاديًا بعد التشكيل، ولا تحتاج إلى معالجة ثانوية تذكر؛
• سطح متفوق: لامع، خالٍ من الصدأ، لا يترك طبقة أكسيد، مثالي للتطبيقات ذات المتطلبات السطحية العالية؛
• ليونة جيدة: مرونة ممتازة، مناسبة للتمدد المعتدل.

4.0 ما هو وزن ملف الفولاذ؟

يُقاس وزن لفائف الفولاذ عادةً بالطن أو الباوند. ويُحسب بضرب طول وعرض وسمك اللفة في كثافة الفولاذ. ولأن درجات الفولاذ المختلفة تختلف اختلافًا طفيفًا في الكثافة، فقد يختلف وزن لفائف الفولاذ. تُساعد معرفة الوزن بدقة في تخطيط النقل وضبط التكاليف.

صيغة حساب الوزن:

الوزن = الطول × العرض × السُمك × كثافة الفولاذ

• يشير الطول والعرض والسمك إلى أبعاد الملف، والتي يتم قياسها عادةً بالأمتار أو الملليمترات.
• تبلغ كثافة الفولاذ عمومًا حوالي 7.85 جم/سم³ (أو 7850 كجم/م³)، ولكنها قد تختلف قليلاً اعتمادًا على درجة الفولاذ.

مثال:

يبلغ وزن ملف فولاذي طوله 10 أمتار وعرضه 1 متر وسمكه 0.005 متر (5 مم) تقريبًا:

10×1×0.005×7850=392.5 كجم

لذلك، قد يختلف وزن لفائف الفولاذ اختلافًا كبيرًا تبعًا لحجمها ومادتها. يُعد فهم وزن اللفائف أمرًا أساسيًا للنقل والتخزين وتخطيط الإنتاج.

5.0 نقل وقياس لفائف الفولاذ

مواصلات

نظرًا لثقل وزنها وحجمها الكبير، تتطلب لفائف الفولاذ مناولة دقيقة أثناء النقل. تُستخدم الرافعات والرافعات الشوكية عادةً في المصانع والمستودعات. أما في النقل لمسافات طويلة، فتُستخدم شاحنات مسطحة أو قطارات أو سفن مُخصصة لنقل لفائف الفولاذ. ولأن اللفائف أسطوانية الشكل، يجب تثبيتها بإحكام باستخدام أحزمة أو كابلات فولاذية أو غيرها من أدوات التثبيت لمنع تدحرجها أو تحركها أثناء النقل، مما يضمن السلامة.

قياس الأبعاد

يتم وصف حجم الملف الفولاذي عادةً باستخدام المعلمات التالية:

• العرض: العرض المسطح للصفائح الفولاذية غير الملفوفة، والذي يحدد الحجم العرضي الأقصى للمادة.
• السمك: سمك طبقة فولاذية واحدة، وعادة ما يتم قياسه بالمليمترات أو البوصات.
• الطول: الطول الإجمالي عندما يتم فرد الملف بالكامل، ويستخدم لتقدير كمية الفولاذ المتوفرة.
• القطر الخارجي (OD): قطر الطبقة الخارجية للملف، والذي يؤثر على التعامل وتوافق الماكينة.
• القطر الداخلي (ID): قطر قلب الملف، وهو مهم لتوافق المعدات واستقرار النقل.

6.0 الأسئلة الشائعة حول لفائف الفولاذ: السلامة، ودرجة الحرارة، والأنواع، والاستخدامات الموضحة

مراجع:

https://www.reliance-foundry.com/blog/hot-vs-cold-rolled-steel?srsltid=AfmBOopy_YcPYfcWO9YFZWDGLkONTyVYDxRils2WuUCzVTzKJRc0lz1H

https://blog.tatanexarc.com/da/steel-coil-definition-and-classification/