شمش فولاد از فرآوردهای میانی نورد می باشد که برای تولید آن فولاد در کوره های قوس الکتریکی ریخته می شود. به طور کلی می توان گفت امروزه، شمش فولادی مهم ترین کالا در زنجیره ی تولید فولاد است. حمل و نقل آسان شمش نیز سبب شده تا این محصول محبوبیت خود را نیز داشته باشد.

شمش از جمله مقاطعی می باشد که در تهیه مصالح فولادی نقش پرکاربرد ایفا می کند، همچنین انواع مختلفی دارد و هر کدام بر حسب انواع، در صنایع برای تولید محصولات گوناگون استفاده می شود.

شمش، قطعه ای تقریبا خالص است که با فرآیندهای دیگر به صورت مختلف ریخته گری تولید می شوند. اصولا به قالب های کوچکتر فلزات با طول کمتر از ۲ متر شمش می گویند که دارای سطح مقطع ذوزنقه ای شکل است و کاربرد زیادی در نمنوه های آزمایشگاهی مس و طلا و آلومنیوم دارد. در ریخته گری به شمش، قطعه ریخته گری فلزی گفته می شود که با شکل مناسب برای عملیات نوردکاری یا آهنگری وجود دارد. در اصل محصولات نیم ساخته ای هستند که طی مراحل بعدی و تحت عملیات های دیگر به شکل قطعات مورد نیاز در می آیند

به فرآوردهایی که با سطح مقطع کوچک تر از ۲۲۵ سانتی متر گفته می شود و در نورد با فولاد به همین فرآورده ها با سطح مقطع بزرگتر از ۲۲۵سانتی متر شمشال می گویند.

تک کریستال :شمش های تک بلور فلزی شبیه شمش نیمه هادی با خلوص بالا تولید می شود. شمش های تک کرسیتال از جهت داشتن استحکام بالا مورد توجه مهندسین است. تولید تک کریستال از روش ریخته گری نیست و بر طبق روش دندریت تک کریستال تولید می شود.

شمش تک بلور : این نوع از شمش ها از فرآیند چکرالسکی یا تکنیک بربجین به وجود می آیند. شمش های تک کریستال به عنوان نیم هاری ( مانند قرص سیلیسیم ، سلول خورشیدی یا مواد معدنی عایق در صنایع یا زیور آلات مورد استفاده قرار می گیرند.

نوع دیگر از شمش ها مانند شمش طلا یا شمش آلومنیوم و بقیه فلزات نیز وجود دارند که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

شمش فولاد از فرآوردهای میانی نورد می باشد که برای تولید آن فولاد در کوره های قوس الکتریکی ریخته می شود. به طور کلی می توان گفت امروزه، شمش فولادی مهم ترین کالا در زنجیره ی تولید فولاد است. حمل و نقل آسان شمش نیز سبب شده تا این محصول محبوبیت خود را نیز داشته باشد.

شمش طلا :

همه ی ما امروزه نام شمش طلا را شنیده ایم و در ذهن ما نشانی از حجم زیادی طلای خام یا طلای خالص دارد.

شمش طلا به طلای خالص گفته می شود که حداقل عیار آن ۹۹۵ و حداکثر ۹۹۹.۹۹ می باشد. شمش ها عموما از جنس نقره و طلا هستند و در شرایطی که عیار آن بیشتر از ۹۹۹ باشد یا طلای خام باشد به عنوان شمش در نظر گرفته می شوند. در کشور ما شرکت های معتبر و خاص تحت نظر بانک مرکزی و اتحادیه ها وجود دارند که می توانند شمش هایی با خلوص ۹۹۵ تولید کنند.

شمش از پرکاربردترین محصولات برای تولید محصولات فولادی می باشد و برای تولید مقاطع فولادی ، ورق ، لوله و میلگرد استفاده می شود. شمش فولادی به دلیل اینکه میزان کربن کمتری دارد برای تولید میلگرد استفاده می شود. نکته حائز اهمیت در تولید میلگرد این می باشد که خط تولید نورد میلگرد چگونه طراحی شده باشد. از شمش بلوم برای خط تولید نوردهایی می باشد که با تکنولوژی بالا و همچنین تولیدی های بزرگ تر و مدرن تر راه اندازی شده باشد مورد استفاده قرار می گیرد. بعضی از خطهای نورد به گونه ای طراحی می شوند که توانایی تولید میلگردهای کوچک را داشته باشد.

ماده ی اصلی در تولید هر نوع محصول فولادی سنگ آهن است که در این روش سنگ آهن بعد از اینکه پیش پخت و کلوخه سازی گردید. همراه با کک و آهک داخل کوره بلند ریخته می شود و تا آهن خام به دست آید. در همین مرحله ناخالصی های آهن مانند اکسیژن را از آن جدا می کنند و در آخر ماده ی مذاب حاصل بعد از تخلیه در قالبهای مخصوص شمش فولادی ریخته می شود. در روش دیگر برای تولید شمش ماده ی مذاب فولادی را توسط پاتیل های حمل مواد مذاب به واحد ریخته گری می برند تا داخل تاندیش قرار گرفته و در قالب مسی می ریزند و بر روی غلتکی قرار گیرد و در آخر با پاشیده شدن آب بر روی این قالب ها شمش ها آماده ی مصرف می باشند.

بعد از تولید شمش فولادی که از فرآیند نورد فولادی گذشت می توان محصولاتی همانند میلگرد ، نبشی ، ناودانی ، سپری ، تیرآهن و … را از آن تهیه کرد.

برای تولید شمش فولادی می توان از روش ذوب در کوره استفاده کرد که می توان آن را در کوره های قوس الکتریکی و قوس القایی تولید کرد. هر کدام یک از کوره ها فرآیند جداگانه ای برای تولید دارند اما آن جایی که تهیه ی شمش فولادی حائز اهمیت می باشد بهتر است از روش کوره ی قوس الکتریکی استفاده شود در این صورت کیفیت شمش بالاتر می رود. همچنین تولید شمش با این روش از قیمت بالاتری برخوردار می باشد.

شمش ها از منفجر کردن فلز مذاب در قالب ها تولید می شوند:

قالب ها به گونه ای ساخته می شوند که مواد مذاب کاملا منفجر شوند و ساختار کریستال مذاب را تشکیل شود. که باعث می شوند خواص فیزیکی ماده را تعیین کنند.

شکل و اندازه شمش را برای مرحله های بعد مهم است

قالب ها به گونه ای طراحی می شوند که دور ریخت مذاب به حداقل برسد، به این دلیل که دور ریخت مذاب باعث افزایش قیمت نهایی شمش می شوند.

بعد از اینکه سنگ آهن مراحل مختلف را برای جداسازی ناخالصی های موجود طی کرد فولاد می تواند به سه صورت به شمش فولادی تبدیل شود.

• کوره بلند

• احیا مستقیم

• کوره تونلی

روش کوره بلند از جمله روش های رایج برای تولید فولاد می باشد. در این روش سنگ آهن بعد از اینکه گندله سازی شد به همراه کک و آهک داخل کوره بلند ریخته می شود و آهن خام تهیه می شود. آهن خام در کوره کنورتر ریخته شده و برای کنترل میزان ناخالصی های موجود از دمش اکسیژن استفاده می شود دمش اکسیژن سبب می شود تا مقادیر فسفر و گوگرد پایین بیاید. ماده ی مذاب بعد از رسیدن به ترکیب شیمیایی مورد نظر به بخش ریخته گری منتقل می شود.

روش احیا مستقیم نیز از متدوال ترین روشهایی می باشد که با استفاده از سوخت گازهای طبیعی در کوره های احیا انجام می شود و خروجی کوره های احیای مستقیم آهن اسفنجی می باشند که می تواند به صورت بریکت هم مورد استفاده قرار گیرد.

در این روش آهن های قراضه و مصرف شده با سبدهای مخصوص در کوره ریخته می شود و بعد از آن آهن اسفنجی و بریکت را با مواد سرباره ای مثل کک ، آهن ، بنتونیت و … نیز اضافه می شود. کوره های قوس الکتریکی توسط قوس الکتریکی یا (همان شمش ها) شارژ می شوند و در ادامه این فولادهای مذاب بعد از جداسازی ناخالصی ها به واسطه ی پاتیل های حمل مواد مذاب به واحد ریخته گری برده می شوند تا این مواد مذاب را به داخل تاندیش بریزند و بعد از آن شمش های مذاب درون قالبهای مسی ریخته می شود تا بعد از خنک شدن بتوان از این عمل استفاده کرد.

در کوره تونلی آهن در حالت جامد به کمک کربن موجود شمش را تولید می کنند که این روش نوین تر از روش های قبل می باشد که در واحدهای صنعتی بزرگ بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

میزان کربن در تولید میلگرد اهمیت زیادی دارد به همین دلیل آنالیز شمش فولادی باید فاقد درصد کربن موجود باشد برای تولید میلگرد به خاطر نیاز به کشش و نرمی باید از شمش کم کربن استفاده کرد. از آن جایی که شمش کاربرد فراوانی در صنعت فولاد دارد، برای تولید آن به مواد اولیه ( آهن اسفنجی و سنگ آهن ) نیاز است. کمبود این ماده در کشور سبب می شود تا تولید دیگر مقاطع فولادی نیز دچار کاهش شود در نتیجه قیمت این محصول بالا خواهد رفت.

عمده کاربرد شمش در حوزه ی تولید تیرآهن ، مفتول ، میلگرد و عمده محصولات فولادی می باشند. این محصول از مهم ترین محصولات خام محسوب می بود بنابراین برای تولید هر یک از مقاطع فولادی روند خاصی را طی می کند.