شمش‌های فولادی به عنوان محصولات نیمه‌نهایی در صنعت فولاد شناخته می‌شوند که نقش اساسی در تولید طیف گسترده‌ای از محصولات نهایی فولادی ایفا می‌کنند. این قطعات فولادی در اشکال هندسی مشخص و با ابعاد و وزن‌های گوناگون تولید می‌شوند و به عنوان ماده اولیه برای ساخت محصولاتی نظیر میلگرد، تیرآهن، ورق و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. شمش فولادی در واقع اولین شکل جامد و قابل حمل فولاد پس از فرآیندهای فولادسازی است و به همین دلیل، جایگاه ویژه‌ای در زنجیره تأمین صنعت فولاد دارد. شکل ظاهری شمش‌ها اغلب به صورت مستطیلی یا ذوزنقه‌ای است که این طراحی به منظور سهولت در حمل و نقل و جداسازی از قالب‌های ریخته‌گری صورت می‌گیرد. کیفیت و ویژگی‌های شمش فولادی به طور مستقیم بر خواص و کیفیت محصولات نهایی فولادی تأثیرگذار است.
تأکید مداوم منابع مختلف بر ماهیت "نیمه‌نهایی" شمش‌های فولادی نشان‌دهنده نقش واسطه‌ای و وابستگی آن‌ها به مراحل پردازش بعدی برای تبدیل شدن به محصولات نهایی قابل استفاده است. زنجیره تولید بدین صورت است که مواد خام به فولاد تبدیل می‌شوند و سپس در قالب شمش ریخته‌گری می‌گردند. این شمش‌ها محصول نهایی نیستند و برای تولید اشکال مختلف مانند ورق، میلگرد و پروفیل تحت فرآیندهای شکل‌دهی قرار می‌گیرند. این ماهیت متوالی بدین معناست که هرگونه اختلال در مرحله تولید شمش می‌تواند اثرات زنجیره‌ای بر در دسترس بودن و هزینه محصولات نهایی فولادی داشته باشد. علاوه بر این، اشاره به اشکال مختلف شمش (مستطیلی، ذوزنقه‌ای و به طور ضمنی اشکال دیگر مانند مربع و گرد در بخش‌های بعدی) در ابتدای تعریف نشان می‌دهد که شکل ظاهری تصادفی نیست، بلکه احتمالاً برای نیازهای خاص حمل و نقل، ریخته‌گری یا فرآیندهای پایین‌دستی بهینه شده است. شکل ذوزنقه‌ای که برای سهولت در جداسازی از قالب و حمل و نقل ذکر شده است، نشان‌دهنده ملاحظات عملی در طراحی شمش‌ها است. اشکال دیگر که در ادامه در زمینه بیلت، بلوم و اسلب مورد بحث قرار خواهند گرفت، احتمالاً نیازهای خاص فرآیندهای نورد یا آهنگری که طی خواهند کرد را برآورده می‌کنند.
تولید شمش فولاد یک فرآیند پیچیده و چند مرحله‌ای است که شامل مراحل ذوب، تصفیه، ریخته‌گری و انجماد می‌شود.
ذوب: در این مرحله، مواد اولیه مانند سنگ آهن، قراضه آهن و آهن اسفنجی در کوره‌های مختلف از جمله کوره بلند، کوره قوس الکتریکی (EAF) یا کوره القایی ذوب می‌شوند. در کوره بلند، معمولاً از سنگ آهن، کک و آهک برای تولید آهن مذاب استفاده می‌شود که سپس به فولاد تبدیل می‌گردد. آهن مذاب حاصل از کوره بلند دارای درصد بالایی از کربن و سایر ناخالصی‌ها است. در مقابل، کوره‌های قوس الکتریکی از قراضه آهن و آهن اسفنجی به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند و اغلب امکان افزودن آلیاژهای مختلف را نیز فراهم می‌آورند. کوره‌های القایی نیز از طریق ایجاد میدان مغناطیسی، قراضه آهن را ذوب می‌کنند. انتخاب نوع کوره بستگی به عواملی همچون هزینه، کیفیت فلز مورد نظر، نیازهای تولید و نوع آلیاژ تولیدی دارد. بیش از 90 درصد از سنگ آهن استخراج شده در جهان در کوره‌های بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تصفیه: پس از ذوب، نوبت به حذف ناخالصی‌ها از فولاد مذاب می‌رسد. این ناخالصی‌ها شامل عناصری مانند کربن، گوگرد و فسفر هستند. در کوره‌های بلند، فرآیند تصفیه با دمش اکسیژن خالص با سرعت بالا به داخل آهن مذاب صورت می‌گیرد که به آن فرآیند اکسیژن قلیایی می‌گویند. این کار باعث اکسید شدن کربن اضافی و سایر ناخالصی‌ها می‌شود. برای جذب بیشتر ناخالصی‌ها، آهک نیز به مذاب اضافه می‌شود که با آن‌ها ترکیب شده و سرباره تولید می‌کند. در کوره‌های قوس الکتریکی نیز از دمش اکسیژن برای حذف کربن استفاده می‌شود. در این کوره‌ها، نمونه‌گیری، دمش اکسیژن، همگن‌سازی و آنالیز مواد مذاب انجام می‌گیرد تا مواد داخل کوره به فولاد مذاب تبدیل شوند. مرحله تصفیه تضمین می‌کند که فولاد تولید شده دارای ترکیب شیمیایی مورد نیاز برای کاربرد مورد نظر است.
ریخته‌گری: در این مرحله، فولاد مذاب تصفیه شده به داخل قالب‌هایی ریخته می‌شود تا به شکل شمش فولادی جامد درآید. دو روش اصلی برای ریخته‌گری شمش فولاد وجود دارد: ریخته‌گری در قالب‌های مجزا و ریخته‌گری مداوم. در روش ریخته‌گری در قالب‌های مجزا، فولاد مذاب به صورت جداگانه در قالب‌هایی ریخته می‌شود که معمولاً برای سهولت در بیرون آوردن شمش، دارای شیب هستند. این روش اغلب برای تولید حجم کم یا فولادهای خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقابل، روش ریخته‌گری مداوم یک فرآیند کارآمدتر برای تولید حجم بالا است. در این روش، فولاد مذاب به طور پیوسته به داخل یک قالب خنک شونده با آب ریخته می‌شود و یک رشته پیوسته از فولاد نیمه‌نهایی (بیلت، بلوم یا اسلب) تولید می‌شود که سپس به طول‌های مورد نظر برش داده می‌شود. شکل و اندازه قالب در این مرحله برای فرآیندهای شکل‌دهی بعدی بسیار مهم است. روش ریخته‌گری و انجماد مواد مذاب نیز بر خواص مکانیکی و فیزیکی قطعه نهایی تأثیر می‌گذارد.
انجماد و سرد کردن: پس از ریخته‌گری، شمش‌های فولادی برای انجماد و سرد شدن باقی می‌مانند. سرعت سرد شدن می‌تواند بر ریزساختار و خواص فولاد تأثیر بگذارد. در روش ریخته‌گری مداوم، قطعات جامد شده به طور پیوسته با همان سرعت ریختن از انتهای قالب بیرون کشیده می‌شوند. برای تسریع فرآیند سرد کردن در ریخته‌گری مداوم، از پاشیدن آب استفاده می‌شود. در نهایت، شمش‌های جامد شده به طول‌های مورد نظر برش داده می‌شوند.
رواج روش ریخته‌گری مداوم که در منابع متعدد به آن اشاره شده است، نشان‌دهنده یک روند مدرن به سوی افزایش کارایی و نرخ تولید بالاتر در ساخت شمش فولاد در مقایسه با روش سنتی ریخته‌گری در قالب‌های مجزا است که به عنوان "ریخته‌گری دستی" نیز از آن یاد شده است. ریخته‌گری مداوم امکان فرآیندی روان‌تر را فراهم می‌کند که در آن فولاد مذاب به طور پیوسته به محصولات نیمه‌نهایی تبدیل می‌شود و نیاز به جابجایی قالب‌های جداگانه را کاهش داده و به طور بالقوه بازده مواد را بهبود می‌بخشد. اشاره به مناسب بودن ریخته‌گری دستی برای کارگاه‌های کوچک، این ایده را تقویت می‌کند که ریخته‌گری مداوم روش غالب برای تولید در مقیاس بزرگ است. همچنین، اشاره به کوره‌های مختلف (کوره بلند، کوره قوس الکتریکی، کوره القایی) نشان می‌دهد که فرآیند تولید می‌تواند بر اساس مواد اولیه موجود و کیفیت و نوع فولاد مورد نظر تنظیم شود. این امر نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری و سازگاری صنعت فولادسازی است. کوره‌های بلند معمولاً به سنگ آهن متکی هستند، در حالی که کوره‌های قوس الکتریکی از قراضه استفاده می‌کنند. این تفاوت نشان می‌دهد که مناطقی با منابع غنی سنگ آهن ممکن است کوره‌های بلند را ترجیح دهند، در حالی که مناطقی با زیرساخت‌های بازیافت قراضه توسعه یافته ممکن است کوره‌های قوس الکتریکی را ترجیح دهند. علاوه بر این، توانایی کوره‌های قوس الکتریکی در تولید فولادهای آلیاژی نشان‌دهنده اهمیت آن‌ها در کاربردهای تخصصی است که نیاز به خواص مواد خاص دارند.
شمش‌های فولادی بر اساس شکل و کاربرد مورد نظرشان به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند. سه نوع اصلی شمش که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از بیلت، بلوم و اسلب.
بیلت (شمشال): بیلت که با نام شمشال نیز شناخته می‌شود، نوعی شمش فولادی است که معمولاً دارای سطح مقطع مربع یا دایره‌ای با عرض یا قطر کمتر از 150 میلی‌متر (در برخی منابع کمتر از 15 سانتی‌متر یا مساحت کمتر از 230 سانتی‌متر مربع ذکر شده است) می‌باشد. طول بیلت‌ها در مقایسه با شمش‌های سنتی بیشتر است. کاربرد اصلی بیلت‌ها در تولید محصولات طویل مانند میلگرد (آرماتور)، مفتول، تسمه و مقاطع کوچک می‌باشد. بیلت‌ها در گریدهای مختلفی مانند SP3 و SP5 تولید می‌شوند که گرید SP3 انعطاف‌پذیری بیشتری داشته و گرید SP5 از استحکام بالاتری برخوردار است. اندازه‌های رایج بیلت شامل 100x100 میلی‌متر، 125x125 میلی‌متر و 150x150 میلی‌متر می‌باشد.
بلوم (شمشه/فابریک): بلوم که گاهی شمشه یا فابریک نیز نامیده می‌شود، مشابه بیلت است اما دارای سطح مقطع مربع یا مستطیلی بزرگتری می‌باشد (عرض یا قطر بیشتر از 150 میلی‌متر یا مساحت بیشتر از 230 سانتی‌متر مربع). بلوم‌ها برای تولید مقاطع ساختمانی مانند تیرآهن، ناودانی، نبشی، ریل و سایر پروفیل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. گاهی اوقات بلوم‌ها از برش کناره‌های اسلب نیز تولید می‌شوند. اندازه‌های متداول بلوم شامل 180x180 میلی‌متر، 200x200 میلی‌متر و 250x250 میلی‌متر می‌باشد.
اسلب (تختال/اسلب): اسلب یا تختال نوع دیگری از شمش فولادی است که دارای سطح مقطع مستطیلی با عرض بسیار بیشتر از ضخامت خود می‌باشد (به عنوان مثال طول 4 تا 12 متر، عرض حدود 1.25 متر و ضخامت حدود 230 میلی‌متر). کاربرد اصلی اسلب‌ها در تولید محصولات تخت مانند ورق‌های فولادی، صفحات، تسمه‌ها و کلاف‌ها است. گریدهای مختلف ورق‌های فولادی بر اساس میزان کربن موجود در اسلب‌ها تولید می‌شوند. اسلب به عنوان یکی از مهم‌ترین محصولات فولاد خام محسوب می‌شود.
انواع دیگر: علاوه بر سه نوع اصلی، انواع دیگری از شمش فولاد نیز وجود دارند که بر اساس روش تولید، ترکیب شیمیایی یا کاربردشان دسته‌بندی می‌شوند:
شمش دستی: این شمش‌ها به روش دستی ریخته‌گری می‌شوند و معمولاً دارای سطح مقطع ذوزنقه‌ای و طول کوتاه‌تر (حداکثر 2 متر) هستند و برای کارگاه‌های کوچک مناسب می‌باشند.
شمش فولاد کربنی: این نوع شمش حاوی 0.2% تا 2.1% کربن است و به دلیل استحکام و قیمت مناسب در صنایع ساخت و ساز، ماشین‌سازی صنعتی و خودروسازی کاربرد دارد.
شمش فولاد آلیاژی: در تولید این شمش‌ها از عناصری مانند کروم، نیکل، مولیبدن و وانادیوم برای بهبود خواصی نظیر استحکام، سختی و مقاومت در برابر خوردگی و حرارت استفاده می‌شود و در صنایع هوافضا، خودروسازی و تولید ماشین‌آلات تخصصی کاربرد دارند.
شمش فولاد ابزار: این نوع شمش به طور خاص برای تولید ابزار، قالب و تجهیزات برش طراحی شده و دارای استحکام، سختی و مقاومت بالا در برابر سایش می‌باشد و حاوی عناصری مانند تنگستن، مولیبدن، وانادیوم و کبالت است.
شمش فولاد الکتریکی: از این شمش‌ها برای تولید محصولات الکتریکی مانند ترانسفورماتورها، ژنراتورها و موتورها استفاده می‌شود و دارای خواص مغناطیسی منحصر به فرد و سرعت بالای توزیع انرژی الکتریکی هستند.
شمش 5SP: این گرید خاص از شمش فولادی در صنایع مختلف کاربرد دارد و منشأ آن استاندارد روسی (GOST) است و دارای خواص مکانیکی و شیمیایی مشخصی است که بسته به منطقه می‌تواند متفاوت باشد. عموماً برای تولید میلگردهای تا سایز 25 مورد استفاده قرار می‌گیرد.
شمش 3SP: این گرید دیگر به دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر نسبت به سایر گریدها شناخته شده و اغلب برای تولید نبشی، ناودانی و میلگردهای با سایز کوچکتر (مانند 8 و 10) استفاده می‌شود.
تمایز بین بیلت، بلوم و اسلب بر اساس ابعاد سطح مقطع و محصولات پایین‌دستی مورد نظر، نشان‌دهنده وجود یک استاندارد در صنعت فولاد است که امکان تخصیص کارآمد مواد نیمه‌نهایی به فرآیندهای تولید خاص را فراهم می‌کند. آگاهی از نوع ماده اولیه (بیلت، بلوم یا اسلب) بلافاصله نوع محصولات نهایی که می‌توان به طور کارآمد از آن تولید کرد را مشخص می‌کند و جریان تولید را بهینه می‌سازد. همچنین، وجود گریدهای مختلف فولاد در دسته شمش (مانند 3SP، 5SP، فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد ابزار، فولاد الکتریکی) نشان می‌دهد که شمش‌های فولادی یک محصول یکپارچه نیستند، بلکه از نظر ترکیب شیمیایی برای برآورده کردن الزامات عملکردی خاص کاربردهای متنوع، سفارشی‌سازی می‌شوند. عناصر آلیاژی و درصد کربن متفاوت در هر گرید منجر به خواص مکانیکی، شیمیایی و مغناطیسی متمایز می‌شود. به عنوان مثال، محتوای کربن بالاتر در شمش‌های فولاد کربنی آن‌ها را برای کاربردهای ساختاری مناسب می‌سازد، در حالی که افزودن کروم در شمش‌های فولاد آلیاژی مقاومت در برابر خوردگی را برای محیط‌های سخت‌تر فراهم می‌کند.
جدول 1: تفاوت‌های کلیدی بین بیلت، بلوم و اسلب
نوع شمش (نوع شمش) | سطح مقطع معمول (سطح مقطع معمول) | حداکثر عرض/قطر معمول (حداکثر عرض/قطر معمول) | کاربردهای اصلی (کاربردهای اصلی) |
| بیلت/شمشال (Billet/شمشال) | مربع یا دایره‌ای (مربع یا دایره‌ای) | < 150 میلی‌متر | میلگرد، مفتول، مقاطع کوچک (میلگرد، مفتول، مقاطع کوچک) |
| بلوم/شمشه/فابریک (Bloom/شمشه/فابریک) | مربع یا مستطیلی (مربع یا مستطیلی) | > 150 میلی‌متر | مقاطع ساختمانی (تیرآهن، ناودانی، نبشی، ریل) (مقاطع ساختمانی (تیرآهن، ناودانی، نبشی، ریل)) |
| اسلب/تختال (Slab/تختال) | مستطیلی (عرض >> ضخامت) (مستطیلی (عرض >> ضخامت)) | عرض معمولاً حدود 1.25 متر | محصولات تخت (ورق، صفحه، تسمه، کلاف) (محصولات تخت (ورق، صفحه، تسمه، کلاف)) |
شمش‌های فولادی به عنوان ماده اولیه اساسی در صنایع گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ساخت و ساز: در صنعت ساخت و ساز، شمش‌های فولادی نقش حیاتی ایفا می‌کنند. از آن‌ها برای تولید میلگردهای تقویت‌کننده بتن استفاده می‌شود که استحکام کششی لازم را برای سازه‌های بتنی فراهم می‌کنند. همچنین، مقاطع فولادی ساختمانی مانند تیرآهن، ناودانی و نبشی که برای ساخت اسکلت فلزی ساختمان‌ها و سایر سازه‌ها ضروری هستند، از شمش‌های فولادی تولید می‌شوند. لوله‌های فولادی که برای انتقال آب و گاز در ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند نیز می‌توانند از شمش‌های فولادی تولید شوند. ورق‌های فولادی که از اسلب‌ها به دست می‌آیند، در کاربردهای مختلف ساختمانی از جمله پوشش سقف و دیوارها استفاده می‌شوند. علاوه بر این، از فولاد حاصل از شمش برای ساخت ریل‌های راه آهن نیز استفاده می‌شود. میزان کربن موجود در شمش فولادی عامل مهمی در تعیین خواص میلگرد تولیدی برای صنعت ساخت و ساز است.
خودروسازی: صنعت خودروسازی یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان فولاد است و شمش‌های فولادی به عنوان ماده اولیه برای تولید قطعات مختلف خودرو از جمله شاسی، بدنه، چرخ‌ها، ترمزها، سیستم‌های اگزوز و قطعات موتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع مختلف فولاد که از شمش‌ها به دست می‌آیند، بر اساس استحکام، وزن و قابلیت شکل‌دهی مورد نیاز برای هر قطعه خاص انتخاب می‌شوند. به عنوان مثال، از فولاد کم‌آلیاژ پر استحکام برای ساخت بدنه و چارچوب خودرو و از فولاد کربنی برای ساخت چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌شود. همچنین، فولاد گالوانیزه به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در ساخت بدنه و سقف خودرو کاربرد دارد و فولاد ضد زنگ در قطعاتی مانند سیستم اگزوز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
تولید: شمش‌های فولادی در بخش تولید نیز کاربردهای گسترده‌ای دارند. از آن‌ها برای تولید قطعات ماشین‌آلات صنعتی، ابزارها و تجهیزات مختلف استفاده می‌شود. لوله‌ها و تیوب‌های فولادی که برای کاربردهای صنعتی گوناگون از جمله در صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند، نیز از شمش‌های فولادی تولید می‌شوند. علاوه بر این، مفتول‌ها، بست‌ها و سایر قطعات فلزی نیز از این ماده اولیه ساخته می‌شوند. فرآیندهای فورجینگ و اکستروژن نیز از شمش‌های فولادی برای ایجاد اشکال و قطعات مختلف استفاده می‌کنند. در صنعت کشتی‌سازی نیز از فولاد تولید شده از شمش برای ساخت بدنه و اجزای ساختاری کشتی‌ها استفاده می‌شود. صنایع هوافضا از فولادهای آلیاژی با استحکام بالا که از شمش‌ها به دست می‌آیند برای ساخت قطعات حیاتی مانند شفت‌ها، توربین‌ها و قطعات موتور استفاده می‌کنند.
کاربرد گسترده فولاد مشتق شده از شمش‌ها در صنایع متنوع، نقش اساسی فولاد را به عنوان یک ماده به دلیل خواص چند منظوره آن که می‌توان از طریق تکنیک‌های مختلف آلیاژسازی و پردازش اعمال شده به شکل اولیه شمش، آن‌ها را تنظیم کرد، نشان می‌دهد. از زیرساخت‌های اساسی ساختمان‌ها و حمل و نقل گرفته تا ماشین‌آلات پیچیده مورد استفاده در تولید و الزامات سختگیرانه هوافضا، انعطاف‌پذیری فولاد از نظر استحکام، دوام و مقرون به صرفه بودن، آن را به یک ماده ضروری تبدیل کرده است. شمش به عنوان نقطه شروع این تطبیق‌پذیری عمل می‌کند. مثال‌های خاص از انواع فولاد مورد استفاده در صنعت خودروسازی (مانند فولاد گالوانیزه برای بدنه، فولاد ضد زنگ برای سیستم اگزوز، فولاد با استحکام بالا برای قاب) نشان می‌دهد که چگونه شمش اولیه فولاد بیشتر پردازش شده و به طور بالقوه آلیاژ می‌شود تا معیارهای عملکرد بسیار خاصی را برای کاربردهای مختلف در یک صنعت واحد برآورده کند. صنعت خودروسازی طیف گسترده‌ای از خواص فولاد، از مقاومت در برابر خوردگی گرفته تا نسبت استحکام به وزن بالا را طلب می‌کند. این امر مستلزم تولید انواع مختلف فولاد است که همه از شمش‌های فولادی منشأ می‌گیرند اما برای دستیابی به ویژگی‌های مورد نظر برای هر قطعه خاص خودرو، مراحل پردازش و آلیاژسازی متفاوتی را طی می‌کنند.
شمش‌های فولادی به عنوان ماده اولیه اصلی برای تولید تقریباً تمامی محصولات نهایی فولادی عمل می‌کنند و اولین شکل جامد و قابل حمل فولاد پس از فرآیندهای اولیه فولادسازی را تشکیل می‌دهند. کیفیت و ترکیب شیمیایی شمش فولادی به طور مستقیم کیفیت و خواص محصولات نهایی را تعیین می‌کند. استفاده از شمش‌های با کیفیت بالا منجر به تولید محصولات فولادی نهایی برتر می‌شود. قیمت شمش‌های فولادی به طور قابل توجهی بر هزینه تمام محصولات فولادی پایین‌دستی تأثیر می‌گذارد و آن را به یک عامل حیاتی در اقتصاد کلی صنعت فولاد تبدیل می‌کند. قابلیت حمل و نقل آسان شمش‌های فولادی استفاده از آن‌ها را به عنوان ماده اولیه برای تولید مقاطع فولادی مختلف تسهیل می‌کند. امروزه شمش فولادی مهم‌ترین کالا در زنجیره تولید فولاد محسوب می‌شود.
بیانیه مکرر مبنی بر اینکه شمش‌های فولادی "بنیان" یا "اساس" سایر محصولات فولادی هستند، بر نقش اساسی و ضروری آن‌ها در کل زنجیره ارزش فولاد تأکید می‌کند. بدون شمش‌های با کیفیت بالا و به آسانی در دسترس، تولید طیف وسیعی از مواد ضروری برای صنایع مختلف به شدت مختل خواهد شد. قیاس با یک بنیاد نشان می‌دهد که خواص و کیفیت شمش، محدودیت‌های بالایی برای خواص و کیفیت تمام محصولات بعدی تعیین می‌کند. هرگونه نقص یا ناسازگاری در شمش احتمالاً در محصولات نهایی فولادی نیز منتقل شده و به طور بالقوه تشدید می‌شود. حساسیت قیمت محصولات نهایی فولادی به قیمت شمش‌های فولادی نشان‌دهنده اهرم اقتصادی قابل توجهی است که تولیدکنندگان شمش در صنعت فولاد دارند. نوسانات قیمت شمش می‌تواند اثرات موجی در بسیاری از بخش‌ها داشته باشد و بر همه چیز از هزینه‌های ساخت و ساز گرفته تا قیمت خودروها تأثیر بگذارد. این حساسیت قیمت ناشی از این واقعیت است که شمش ماده اولیه اصلی برای بسیاری از تولیدکنندگان فولاد است. هرگونه افزایش در هزینه این ورودی به ناچار منجر به افزایش هزینه‌های تولید برای محصولات پایین‌دستی می‌شود که سپس به مصرف‌کنندگان منتقل شده یا توسط تولیدکنندگان جذب می‌شود و بر قیمت‌های کلی بازار تأثیر می‌گذارد.
تولید و استفاده از شمش‌های فولادی تحت استانداردهای کیفیت و مشخصات فنی گوناگونی صورت می‌گیرد. سازمان ملی استاندارد ایران، استانداردی را با عنوان «استاندارد شمشه و شمشال تولید شده به روش ریخته‌گری پیوسته مورد مصرف در فولادهای سازه‌ای» با شماره 20300 به تصویب رسانده است. این استاندارد دسته‌بندی‌های مختلفی از جمله شمش مربعی، شمشال مربعی، شمش مستطیلی و شمشال مستطیلی را بر اساس ابعادشان تعریف می‌کند. همچنین، الزامات مربوط به ترکیب شیمیایی بر اساس استانداردهای محصول یا توافق بین تامین‌کننده و خریدار را مشخص می‌کند. این استاندارد تلورانس‌های ابعادی و عیوب سطحی و داخلی مجاز را نیز پوشش می‌دهد. استاندارد مذکور اطلاعات مورد نیاز در هنگام سفارش (شناسه، مقدار، ابعاد، الزامات بازرسی، کاربرد نهایی، گواهینامه فنی) و جزئیات لازم در گواهینامه فنی فروشنده (نوع شمش، تاریخ تولید، شماره ذوب، ابعاد، مقدار، شماره سفارش، گرید فولاد، ترکیب شیمیایی، نتایج آزمایش‌ها، فرآیند تولید، گواهی سلامت از نظر پرتوزایی) را تشریح می‌کند.
علاوه بر استاندارد ملی ایران، استانداردهای بین‌المللی دیگری نیز در صنعت فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند که از جمله آن‌ها می‌توان به استاندارد DIN (آلمان)، ASTM (ایالات متحده آمریکا)، JIS (ژاپن)، BS (انگلستان)، GOST (روسیه) و AFNOR (فرانسه) اشاره کرد. مشخصات فنی شمش‌های فولادی معمولاً شامل گرید فولاد (بر اساس میزان کربن مانند 3SP، 5SP یا ترکیبات آلیاژی خاص مانند CK45، MO40)، خواص مکانیکی (استحکام کششی، استحکام تسلیم، ازدیاد طول) و ابعاد دقیق می‌باشد. آنالیز شیمیایی شمش برای تعیین مناسب بودن آن برای محصول نهایی مورد نظر بسیار حائز اهمیت است. استانداردهای کیفیت سطح نیز حکم می‌کنند که شمش‌ها باید عاری از عیوب سطحی مضر مانند ترک‌های طولی، عرضی و ستاره‌ای و همچنین عیوب داخلی مانند حفره‌های گازی و انقباضی باشند.
تصویب نسبتاً اخیر یک استاندارد ملی برای بیلت و بلوم فولادی در ایران (استاندارد شماره 20300، مصوب 1398 پس از یک فرآیند توسعه طولانی که در سال 1391 آغاز شد) نشان‌دهنده تأکید فزاینده بر کنترل کیفیت و استانداردسازی در صنعت فولاد ایران برای همسویی با بهترین شیوه‌های بین‌المللی است. این واقعیت که این استاندارد بر اساس تخصص محلی و به دلیل عدم وجود معادل بین‌المللی مستقیم توسعه یافته است، نشان‌دهنده سطح خوداتکایی و انطباق با نیازهای خاص داخلی است. فرآیند توسعه طولانی‌مدت نشان‌دهنده پیچیدگی و اهمیت ایجاد استانداردهای جامع برای چنین ماده اولیه‌ای اساسی است. تمرکز بر فولادهای ساختمانی تولید شده به روش ریخته‌گری مداوم، نشان‌دهنده غالب بودن این روش تولید و اهمیت کاربردهای ساختمانی در بازار ایران است. گنجاندن الزامات خاص برای ترکیب شیمیایی، ابعاد و محدودیت‌های عیوب، هدف آن اطمینان از یکنواختی و کیفیت در شمش‌های فولادی تولید شده در داخل کشور است. اشاره به استانداردهای مختلف بین‌المللی (DIN، ASTM، GOST) در کنار استاندارد ملی ایران، بر ماهیت جهانی صنعت فولاد و نیاز به قابلیت همکاری و مقایسه‌پذیری محصولات فولادی در بازارهای مختلف تأکید می‌کند. این نشان می‌دهد که در حالی که استانداردهای ملی برای تولید داخلی مهم هستند، تولیدکنندگان همچنین باید از استانداردهای بین‌المللی برای اهداف صادراتی یا برای برآورده کردن نیازهای خاص مشتریان بین‌المللی آگاه باشند و به طور بالقوه از آن‌ها پیروی کنند. کشورهای و مناطق مختلف مجموعه‌های استانداردهای خود را بر اساس نیازهای صنعتی خاص و شیوه‌های تاریخی خود توسعه داده‌اند. با این حال، افزایش جهانی شدن تجارت، درجه‌ای از هماهنگی یا حداقل درک متقابل این استانداردهای مختلف را برای تسهیل تجارت بین‌المللی محصولات فولادی ضروری می‌سازد.
جدول 2: مروری بر استاندارد ملی ایران به شماره 20300 برای شمش و شمشال فولادی
نوع شمش (نوع شمش) | سطح مقطع (سطح مقطع) | محدوده اندازه (میلی‌متر) (محدوده اندازه (میلی‌متر)) | گریدهای فولادی تحت پوشش (به عنوان مثال، بر اساس استاندارد ملی ایران 1-13280) (گریدهای فولادی تحت پوشش (به عنوان مثال، بر اساس استاندارد ملی ایران 1-13280)) | الزامات کلیدی (به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی، عیوب سطحی) (الزامات کلیدی (به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی، عیوب سطحی)) |
| شمشه مربعی (Square Billet) | مربع (مربع) | اضلاع > 120 | فولادهای سازه‌ای غیر آلیاژی و کم آلیاژی مطابق با استاندارد ملی ایران 1-13280 | محدودیت‌های عناصر شیمیایی، عدم وجود ترک‌های سطحی و عیوب داخلی مضر |
| شمشال مربعی (Square Bloom) | مربع (مربع) | اضلاع ≤ 120 | فولادهای سازه‌ای غیر آلیاژی و کم آلیاژی مطابق با استاندارد ملی ایران 1-13280 | محدودیت‌های عناصر شیمیایی، عدم وجود ترک‌های سطحی و عیوب داخلی مضر |
| شمشه مستطیلی (Rectangular Billet) | مستطیل (مستطیل) | مساحت > 14400، نسبت پهنا به ضخامت بین 1 و 2 | فولادهای سازه‌ای غیر آلیاژی و کم آلیاژی مطابق با استاندارد ملی ایران 1-13280 | محدودیت‌های عناصر شیمیایی، عدم وجود ترک‌های سطحی و عیوب داخلی مضر |
| شمشال مستطیلی (Rectangular Bloom) | مستطیل (مستطیل) | مساحت 2500-14400، نسبت پهنا به ضخامت بین 1 و 2 | فولادهای سازه‌ای غیر آلیاژی و کم آلیاژی مطابق با استاندارد ملی ایران 1-13280 | محدودیت‌های عناصر شیمیایی، عدم وجود ترک‌های سطحی و عیوب داخلی مضر |
استفاده از شمش‌های فولادی به عنوان ماده اولیه در صنعت فولاد دارای مزایا و معایبی است.
مزایا: شمش‌های فولادی به عنوان یک ماده اولیه چندمنظوره و ضروری برای تولید طیف گسترده‌ای از محصولات نهایی فولادی در صنایع متعدد عمل می‌کنند. خواص فولاد را می‌توان با تنظیم دقیق ترکیب شیمیایی (مانند میزان کربن، عناصر آلیاژی) در طول فرآیند تولید شمش برای برآورده کردن الزامات کاربردی خاص، کنترل و سفارشی‌سازی کرد. فولاد نسبت به وزن خود استحکام بالایی ارائه می‌دهد و آن را به یک ماده کارآمد و قابل اعتماد برای کاربردهای ساختاری مختلف در ساخت و ساز، خودروسازی و سایر بخش‌ها تبدیل می‌کند. در مقایسه با سایر فلزات با ویژگی‌های استحکام مشابه، فولاد عموماً یک ماده مقرون به صرفه است و استفاده از آن را در طیف وسیعی از کاربردها از نظر اقتصادی امکان‌پذیر می‌سازد. فولاد یک ماده بسیار قابل بازیافت است که به پایداری کمک کرده و اثرات زیست‌محیطی مرتبط با تولید مواد را کاهش می‌دهد. شکل جامد و استاندارد شمش‌ها در مقایسه با فولاد مذاب یا مواد خام، امکان جابجایی، ذخیره‌سازی و حمل و نقل آسان‌تر را فراهم می‌کند و لجستیک کارآمد را در زنجیره تأمین فولاد تسهیل می‌بخشد.
معایب: وجود ناخالصی‌ها یا عناصر نامطلوب (مانند گوگرد، فسفر، مس) در شمش‌های فولادی می‌تواند به طور منفی بر کیفیت و عملکرد محصولات نهایی تأثیر بگذارد و به طور بالقوه منجر به مشکلاتی مانند تردی، کاهش انعطاف‌پذیری یا کاهش مقاومت در برابر خوردگی و خستگی شود. تولید شمش‌های فولادی، به ویژه از طریق روش‌های پرمصرف انرژی مانند کوره‌های بلند و کوره‌های قوس الکتریکی، می‌تواند ردپای زیست‌محیطی قابل توجهی از نظر مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای داشته باشد. شمش‌های فولادی محصولات نیمه‌نهایی هستند و همیشه برای تبدیل شدن به محصولات نهایی قابل استفاده نیاز به پردازش بیشتر (نورد، آهنگری، اکستروژن) دارند که به هزینه و زمان کلی تولید می‌افزاید.
در حالی که منابع عمدتاً بر شمش‌های فولادی تمرکز دارند، مزایای ذکر شده (استحکام، مقرون به صرفه بودن، قابلیت بازیافت) به طور ضمنی فولاد را به عنوان یک ماده رقابتی در برابر جایگزین‌هایی مانند آلومینیوم، بتن و کامپوزیت‌ها در کاربردهای مختلف قرار می‌دهد. با این حال، معایب (مصرف بالای انرژی، نیاز به پردازش بیشتر) حوزه‌هایی را نشان می‌دهد که این مواد جایگزین ممکن است مزایایی داشته باشند. برای مثال، در حالی که آلومینیوم سبک‌تر از فولاد است، تولید آن عموماً پرمصرف‌تر و پرهزینه‌تر است. بتن، در حالی که در برابر فشار قوی است، فاقد استحکام کششی فولاد است. کامپوزیت‌ها می‌توانند خواص سفارشی ارائه دهند اما ممکن است گران‌تر و کمتر قابل بازیافت از فولاد باشند. تأکید بر تأثیر منفی ناخالصی‌ها، اهمیت حیاتی مرحله تصفیه در فرآیند فولادسازی را نشان می‌دهد. حتی با مزایای ذاتی فولاد، حذف ناکافی عناصر ناخواسته می‌تواند عملکرد و مناسب بودن آن را برای کاربردهای سخت به طور قابل توجهی کاهش دهد. این امر بر نیاز به اقدامات کنترل کیفیت دقیق در طول فرآیند تولید تأکید می‌کند. مثال‌های خاص از گوگرد که باعث تردی می‌شود و فسفر که بر استحکام و مقاومت در برابر خوردگی تأثیر می‌گذارد، نشان می‌دهد که چگونه ناخالصی‌های به ظاهر جزئی در مرحله شمش می‌تواند پیامدهای قابل توجهی برای یکپارچگی و طول عمر محصولات نهایی فولادی مورد استفاده در زیرساخت‌های حیاتی یا ماشین‌آلات داشته باشد.
قیمت شمش‌های فولادی تحت تأثیر عوامل متعددی در بازارهای جهانی و داخلی قرار دارد.
هزینه مواد اولیه کلیدی مورد استفاده در تولید شمش، مانند سنگ آهن، گندله آهن، کنسانتره، آهن اسفنجی و قراضه آهن، به طور قابل توجهی بر قیمت نهایی شمش تأثیر می‌گذارد. نوسانات در قیمت این مواد اولیه به طور مستقیم هزینه‌های تولید را تحت تأثیر قرار داده و در نتیجه قیمت فروش شمش را تعیین می‌کند. هزینه‌های انرژی، از جمله قیمت برق، گاز طبیعی و سوخت مورد استفاده در حمل و نقل و فرآیندهای تولید، نقش مهمی در تعیین هزینه کلی تولید شمش فولاد و قیمت بازار آن ایفا می‌کند. تعادل بین عرضه و تقاضا در بازارهای داخلی و بین‌المللی یک عامل اساسی در تعیین قیمت شمش فولاد است. افزایش تقاضا معمولاً منجر به افزایش قیمت می‌شود، در حالی که عرضه بیش از حد می‌تواند منجر به کاهش قیمت شود. عواملی مانند رشد اقتصادی، پروژه‌های زیربنایی و فعالیت‌های صنعتی به طور قابل توجهی بر تقاضا تأثیر می‌گذارند. نرخ ارز، به ویژه نرخ دلار آمریکا در برابر ارزهای محلی، تأثیر قابل توجهی بر قیمت شمش فولاد دارد، به ویژه در کشورهایی که در تجارت بین‌المللی فولاد دخیل هستند. نوسانات نرخ ارز می‌تواند هم بر هزینه مواد اولیه وارداتی و هم بر رقابت‌پذیری محصولات فولادی صادراتی تأثیر بگذارد. شرایط اقتصادی جهانی و ثبات سیاسی می‌توانند بر احساسات بازار و تقاضای کلی برای فولاد تأثیر بگذارند. رکودهای اقتصادی ممکن است منجر به کاهش تقاضا و کاهش قیمت‌ها شود، در حالی که دوره‌های رشد می‌تواند قیمت‌ها را افزایش دهد. رویدادهای ژئوپلیتیکی و سیاست‌های تجاری نیز می‌توانند نوسانات را در بازار فولاد ایجاد کنند. روند قیمت محصولات نهایی فولادی، مانند بیلت و سایر محصولات طویل، در بازار جهانی نیز می‌تواند بر قیمت‌گذاری شمش‌های فولادی تأثیر بگذارد، زیرا شمش‌ها ماده اولیه اصلی برای این محصولات هستند. پویایی بازار و تصمیمات قیمت‌گذاری در مناطق عمده تولیدکننده فولاد، مانند کشورهای مستقل مشترک‌المنافع (CIS)، به دلیل حجم صادرات بالای آن‌ها می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر قیمت‌های جهانی فولاد داشته باشد. در بازار ایران، قیمت شمش‌های فولادی تحت تأثیر عوامل داخلی مانند تعادل عرضه و تقاضا در داخل کشور، مقررات و سیاست‌های دولتی مرتبط با صنعت فولاد و عملکرد بخش‌های کلیدی مصرف‌کننده فولاد مانند ساخت و ساز و تولید خودرو نیز قرار دارد. قیمت‌های شمش فولاد اغلب به صورت روزانه و بر اساس هر کیلوگرم اعلام می‌شود و بسته به گرید، ابعاد و کارخانه تولیدکننده می‌تواند متفاوت باشد. اطلاعات بازار و به‌روزرسانی قیمت معمولاً از طریق وب‌سایت‌های صنعتی و بورس‌های کالا در دسترس است.
تعداد زیاد عوامل مؤثر بر قیمت شمش‌های فولادی (مواد اولیه، انرژی، ارز، اقتصاد جهانی، پویایی بازار منطقه‌ای) نشان‌دهنده ماهیت پیچیده و به هم پیوسته بازار جهانی فولاد است. نوسانات قیمت می‌تواند ناشی از طیف گسترده‌ای از متغیرها باشد که پیش‌بینی حرکات آتی قیمت را دشوار کرده و ذینفعان را ملزم به نظارت دقیق بر شاخص‌های مختلف اقتصادی و ژئوپلیتیکی می‌کند. برای مثال، افزایش قیمت جهانی سنگ آهن به طور مستقیم بر هزینه تولید شمش‌های فولادی تولید شده در کوره‌های بلند تأثیر می‌گذارد. به طور مشابه، نوسانات در قیمت انرژی بر هزینه‌های عملیاتی هر دو کوره بلند و کوره قوس الکتریکی تأثیر می‌گذارد و قیمت شمش را تحت تأثیر قرار می‌دهد. بی‌ثباتی نرخ ارز می‌تواند قیمت‌گذاری تجارت بین‌المللی را بیشتر پیچیده کند. اشاره خاص به بازار ایران و تأثیر عواملی مانند نرخ ارز و عملکرد صنایع داخلی (ساخت و ساز، خودرو) در کنار عوامل جهانی نشان می‌دهد که در حالی که روندهای جهانی تأثیر قابل توجهی دارند، شرایط اقتصادی محلی و سیاست‌های دولت نیز نقش مهمی در شکل‌دهی بازار داخلی شمش فولاد ایفا می‌کنند. برای مثال، ابتکارات دولت برای رونق بخش ساخت و ساز در ایران می‌تواند منجر به افزایش تقاضا برای شمش‌های فولادی شده و به طور بالقوه قیمت‌ها را در داخل کشور افزایش دهد، حتی اگر قیمت‌های جهانی ثابت بماند. برعکس، تغییرات در تعرفه‌های واردات یا مقررات صادرات نیز می‌تواند به طور قابل توجهی بر پویایی بازار محلی تأثیر بگذارد.
شمش‌های فولادی به عنوان محصولات نیمه‌نهایی حیاتی در صنعت فولاد، نقش محوری در تولید طیف گسترده‌ای از محصولات نهایی فولادی ایفا می‌کنند. فرآیند تولید آن‌ها شامل مراحل پیچیده‌ای از ذوب، تصفیه و ریخته‌گری است که با استفاده از روش‌ها و کوره‌های مختلف انجام می‌شود. انواع گوناگون شمش فولادی از جمله بیلت، بلوم و اسلب، هر کدام با ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود، نیازهای متنوع صنایع مختلف از ساخت و ساز و خودروسازی گرفته تا تولید و هوافضا را برآورده می‌سازند. کیفیت شمش فولادی به طور مستقیم بر کیفیت محصولات نهایی تأثیرگذار است و قیمت آن نیز نقش مهمی در اقتصاد صنعت فولاد دارد. استانداردهای کیفیت ملی و بین‌المللی به منظور اطمینان از تولید شمش‌های فولادی با مشخصات فنی مورد نیاز تدوین شده‌اند. در نهایت، قیمت شمش فولادی تحت تأثیر عوامل پیچیده و متعددی در بازارهای جهانی و داخلی قرار دارد که نیازمند رصد دقیق و تحلیل مداوم است. شمش فولادی به عنوان پایه و اساس تولید محصولات فولادی، همچنان نقش اساسی و غیرقابل انکاری در اقتصاد جهانی ایفا می‌کند.