แผ่นโลหะรีดร้อนเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์เหล็กแผ่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตอุตสาหกรรม ผลิตโดยการรีดแท่งเหล็ก (slab) ที่มีอุณหภูมิสูง โดยทั่วไปสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส ให้เป็นม้วนหรือแผ่นที่ตัดตามความยาวที่กำหนด กระบวนการรีดร้อนทำให้ผิวของเหล็กมีลักษณะเป็นเกล็ดและมีความแม่นยำทางมิติน้อยกว่าเหล็กแผ่นรีดเย็นเล็กน้อย แต่มีต้นทุนการผลิตต่ำกว่า และสามารถผลิตแผ่นที่มีความหนาได้มากกว่า สำหรับผู้ซื้อเหล็ก การเข้าใจช่วงการใช้งานของแผ่นโลหะรีดร้อนตามเกรดและขนาดความหนา จะช่วยให้เลือกวัสดุที่เหมาะสมกับงานแต่ละประเภท หลีกเลี่ยงการระบุคุณสมบัติที่สูงเกินความจำเป็นซึ่งจะเพิ่มต้นทุน และรับรองว่าสอดคล้องตามมาตรฐานอุตสาหกรรม คู่มือนี้ครอบคลุมภาคส่วนการใช้งานหลัก ชนิดของเหล็กที่ใช้บ่อย และหลักการเลือกความหนาของแผ่นโลหะรีดร้อน

การใช้งานในอุตสาหกรรมรถยนต์

อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นผู้บริโภคแผ่นโลหะรีดร้อนรายใหญ่ โดยเฉพาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและชิ้นส่วนที่ไม่ต้องการผิวเรียบระดับสูง แผ่นโลหะรีดร้อนที่มีความหนาตั้งแต่ 1.5 มม. ถึง 6 มม. ใช้ในการผลิตโครงแชสซี ที่ยึดเบาะ แผงด้านในของประตู และชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง เหล็กเกรด SPHC ซึ่งเป็นเหล็กรีดร้อนคุณภาพเชิงพาณิชย์ตามมาตรฐาน JIS G3131 นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างยานยนต์ที่ต้องการความสามารถในการขึ้นรูปได้ดี สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่า จะระบุให้ใช้แผ่นโลหะรีดร้อนชนิดความแข็งแรงสูงผสมโลหะต่ำ (HSLA) ข้อได้เปรียบของการใช้แผ่นโลหะรีดร้อนในงานยานยนต์คือประสิทธิภาพด้านต้นทุนสำหรับชิ้นส่วนที่อยู่ด้านในหรือจะถูกพ่นสีทับ ซึ่งคุณภาพผิวไม่ใช่ปัจจัยสำคัญ นอกจากนี้ โรงงานผลิตยานยนต์บางแห่งยังใช้แผ่นโลหะรีดร้อนเป็นวัตถุดิบเบื้องต้นสำหรับกระบวนการขึ้นรูปเย็นหรือการขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์ในขั้นตอนต่อไป อีกทั้งผู้ซื้อที่จัดหาแผ่นโลหะรีดร้อนสำหรับงานยานยนต์ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุนั้นสอดคล้องกับข้อกำหนดคุณสมบัติเชิงกลที่ระบุไว้ในแบบแปลนชิ้นส่วน รวมถึงความต้านแรงดึงที่จุดเริ่มไหล (Yield Strength), ความต้านแรงดึงสูงสุด (Tensile Strength) และความยืดตัว (Elongation)

การก่อสร้างและการใช้งานด้านอาคาร

ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง แผ่นโลหะรีดร้อนถูกใช้ในงานหลากหลายประเภท ตั้งแต่โครงสร้างหลักไปจนถึงชิ้นส่วนอาคารที่ไม่ทำหน้าที่รับน้ำหนัก แผ่นโลหะรีดร้อนเกรด Q235B ที่มีความหนาตั้งแต่ 1.2 มม. ถึง 12 มม. มักใช้สำหรับพื้นแบบ (floor decking), แผ่นหลังคา, โครงผนังแนวตั้ง (wall studs) และงานขึ้นรูปทั่วไป พื้นผิวที่มีคราบสเกล (scaled surface) ของแผ่นโลหะรีดร้อนนั้นยอมรับได้สำหรับงานก่อสร้างส่วนใหญ่ เนื่องจากวัสดุมักถูกทาสี ชุบสังกะสี หรือฝังอยู่ในคอนกรีต สำหรับงานโครงสร้าง ค่าความต้านแรงดึง (yield strength) และความสามารถในการเชื่อม (weldability) ของแผ่นโลหะเป็นเกณฑ์หลักในการเลือกใช้ แผ่นโลหะเกรด Q235B ให้สมดุลที่ดีระหว่างความแข็งแรงและความสามารถในการเชื่อมสำหรับงานก่อสร้างทั่วไป ในความหนาแบบบาง (1.2 มม. ถึง 3 มม.) แผ่นโลหะรีดร้อนใช้สำหรับรางเพดาน, โครงโปรไฟล์สำหรับผนังยิปซั่ม และโครงสร้างเหล็กเบา ส่วนในความหนาแบบหนา (6 มม. ถึง 25 มม.) จะใช้สำหรับแผ่นฐาน (base plates), แผ่นเสริมมุม (gusset plates) และแผ่นยึดโครงสร้าง (structural brackets) ผู้ซื้อควรทราบว่า สำหรับงานสถาปัตยกรรมที่เปิดเผยให้เห็นภายนอกซึ่งต้องคำนึงถึงลักษณะพื้นผิว แผ่นโลหะรีดร้อนที่ผ่านกระบวนการล้างกรดและเคลือบน้ำมัน (pickled and oiled) หรือแผ่นโลหะรีดเย็นอาจเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่า

การผลิตท่อและหลอด

แผ่นโลหะรีดร้อนเป็นวัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตท่อและหลอดเชื่อมด้วยความต้านทานไฟฟ้า แผ่นโลหะจะถูกคลายม้วน ปรับระนาบให้เรียบ จากนั้นขึ้นรูปให้เป็นทรงกระบอก แล้วจึงเชื่อมตามแนวรอยต่อบนผิวยาวของท่อ คุณภาพวัสดุ SPHC และ Q195 เป็นเกรดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการผลิตท่อ ERW โดยเฉพาะท่อที่ใช้ในการส่งน้ำ งานโครงสร้าง และท่อเครื่องกลทั่วไป ช่วงความหนาของแผ่นโลหะที่ใช้ผลิตท่อและหลอดมักอยู่ระหว่าง 1.5 มม. ถึง 16 มม. ซึ่งขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและค่าแรงดันที่กำหนดไว้ สำหรับส่วนประกอบโครงสร้างแบบกลวง (structural hollow sections) มักระบุให้ใช้แผ่นโลหะรีดร้อนเกรด Q235B เพื่อให้มั่นใจว่าท่อที่ผ่านกระบวนการเชื่อมจะมีความแข็งแรงสอดคล้องกับข้อกำหนดของมาตรฐานการออกแบบโครงสร้าง เมื่อจัดหาแผ่นโลหะรีดร้อนสำหรับการผลิตท่อ ผู้ซื้อควรใส่ใจเป็นพิเศษต่อความสม่ำเสมอของรูปร่างแผ่นโลหะ คุณภาพขอบแผ่นโลหะ และความสม่ำเสมอของคุณสมบัติเชิงกลตลอดความยาวของม้วนโลหะ เนื่องจากคุณสมบัติที่ไม่สม่ำเสมอดังกล่าวอาจก่อให้เกิดปัญหาในขั้นตอนการขึ้นรูปและการเชื่อม ส่งผลให้ได้ท่อที่มีข้อบกพร่อง

อุตสาหกรรมเครื่องจักรและอุปกรณ์

แผ่นโลหะรีดร้อนถูกใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตเครื่องจักรและอุปกรณ์ต่างๆ สำหรับโครงสร้าง กรอบครอบคลุม แผ่นป้องกัน และชิ้นส่วนรองรับโครงสร้าง ทั้งเกรด Q235B และ Q345B ต่างก็ถูกนำมาใช้งาน โดยการเลือกใช้ขึ้นอยู่กับความต้องการด้านแรงรับและแรงเครียดของชิ้นส่วนนั้นๆ ความหนาที่เลือกใช้มีช่วงตั้งแต่ 2 มม. สำหรับแผ่นป้องกันเครื่องจักรแบบเบา ไปจนถึง 25 มม. สำหรับโครงฐานของอุปกรณ์หนัก แผ่นโลหะรีดร้อนสามารถตัด เชื่อม และกลึงได้ค่อนข้างง่าย จึงเหมาะสำหรับงานขึ้นรูปพิเศษในโรงงานผลิตเครื่องจักร สำหรับเครื่องจักรการเกษตร แผ่นโลหะรีดร้อนถูกใช้ทำส่วนปลายไถ โครงของเครื่องไถพรวน และชิ้นส่วนรถแทรกเตอร์ที่ต้องการความแข็งแรงและความต้านทานต่อการกระแทก เกรด SPHC มักถูกเลือกใช้สำหรับชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ต้องการการดัดหรือขึ้นรูป เนื่องจากมีความเหนียวดี เมื่อกำหนดคุณสมบัติของแผ่นโลหะรีดร้อนสำหรับงานเครื่องจักร ผู้ซื้อควรพิจารณากระบวนการเชื่อมที่จะใช้ในการผลิตด้วย แผ่นที่มีความหนามากกว่าและเกรดที่มีความแข็งแรงสูงกว่าอาจจำเป็นต้องทำการให้ความร้อนล่วงหน้าและควบคุมกระบวนการเชื่อมอย่างระมัดระวัง เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดรอยแตกแบบเย็นในบริเวณที่ได้รับความร้อน

โครงสร้างพื้นฐานทางรถไฟและระบบขนส่ง

อุตสาหกรรมรถไฟใช้แผ่นเหล็กกล้ารีดร้อนสำหรับโครงสร้างตัวถังขบวนรถ ชิ้นส่วนโครงใต้ตัวรถ และงานขึ้นรูปที่เกี่ยวข้องกับทางรถไฟ แผ่นเหล็กในช่วงความหนา 3 มม. ถึง 12 มม. ใช้สำหรับแผงตัวถังรถไฟ โครงสร้างพื้น และการผลิตแผ่นยึด วัสดุเหล็กต้องมีคุณสมบัติทนต่อแรงกระแทกตามมาตรฐานเฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับขบวนรถที่ให้บริการในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งมักกำหนดให้ใช้เหล็กเกรด Q345B เนื่องจากมีความแข็งแรงและทนต่อแรงกระแทกสูงกว่าเกรด Q235B นอกจากนี้ แผ่นเหล็กกล้ารีดร้อนยังใช้ในการผลิตตู้คอนเทนเนอร์ขนส่ง โดยใช้เหล็กเกรด SPHC และ Q235B สำหรับตัวถังตู้คอนเทนเนอร์ ประตู และเสาตรีมุม ทั้งนี้ อุตสาหกรรมตู้คอนเทนเนอร์มีการใช้แผ่นเหล็กกล้ารีดร้อนปริมาณมากในความหนาตั้งแต่ 1.6 มม. ถึง 6 มม. ส่วนโครงสร้างพื้นฐานด้านการขนส่ง เช่น สะพานและโครงสร้างถนน ใช้แผ่นเหล็กกล้ารีดร้อนสำหรับแผ่นเว็บ (web plates) แผ่นฟลานจ์ (flange plates) และแผ่นเสริมความแข็งแรง (stiffeners) ในการผลิตคานแผ่น (plate girders) โดยทั่วไปจะใช้ความหนาตั้งแต่ 8 มม. ถึง 25 มม.

เกรดเหล็กทั่วไปสำหรับแผ่นโลหะรีดร้อน

การเลือกเกรดเหล็กที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญยิ่งเพื่อให้แผ่นเหล็กกล้ารีดร้อนสามารถทำงานได้ตามความต้องการในงานที่ออกแบบไว้ SPHC คือเหล็กกล้าคาร์บอนรีดร้อนคุณภาพเชิงพาณิชย์ ซึ่งกำหนดไว้ในมาตรฐาน JIS G3131 เหมาะสำหรับการขึ้นรูปทั่วไป การดัด และการใช้งานโครงสร้างเบา Q195 ซึ่งกำหนดไว้ในมาตรฐาน GB/T 700 เป็นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีความต้านแรงดึงแบบยิลด์ (yield strength) อย่างน้อย 195 เมกะปาสคาล ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตท่อ อุปกรณ์เครื่องใช้ และงานขึ้นรูปทั่วไปที่ไม่ต้องการความแข็งแรงสูง Q235B ซึ่งกำหนดไว้ในมาตรฐาน GB/T 700 เช่นกัน มีความต้านแรงดึงแบบยิลด์ขั้นต่ำ 235 เมกะปาสคาล และเป็นเกรดที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับงานโครงสร้างและงานวิศวกรรมทั่วไป Q235B สามารถเชื่อมได้ดีและเหมาะสำหรับกระบวนการขึ้นรูปเกือบทุกชนิด สำหรับงานที่ต้องการความแข็งแรงสูงกว่านี้ เกรด Q345B ตามมาตรฐาน GB/T 1591 จะให้ความต้านแรงดึงแบบยิลด์ขั้นต่ำ 345 เมกะปาสคาล และเหมาะสำหรับโครงสร้างหนักและเครื่องจักร เมื่อส่งออกไปยังตลาดที่ใช้มาตรฐาน ASTM จะมีเกรดที่เทียบเคียงกัน เช่น ASTM A36, ASTM A572 Grade 50 และ ASTM A1011 SS Grade 36

การเลือกความหนาตามการใช้งาน

ความหนาของแผ่นโลหะรีดร้อนควรเลือกตามข้อกำหนดด้านโครงสร้าง วิธีการผลิต และปัจจัยด้านต้นทุนของแต่ละการใช้งาน โดยทั่วไปแล้ว ความหนาของแผ่นโลหะรีดร้อนสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและแชสซีรถยนต์อยู่ในช่วง 2–6 มม. สำหรับแผ่นพื้นอาคารและแผ่นหลังคา ความหนามักอยู่ระหว่าง 0.8–3 มม. แม้ว่าแผ่นโลหะรีดร้อนในช่วงความหนานี้มักถูกแทนที่ด้วยเหล็กชุบสังกะสีก็ตาม สำหรับการผลิตท่อและท่อน้ำ ความหนาจะขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อและแรงดันในการออกแบบ โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 1.5–16 มม. สำหรับโครงเครื่องจักรและฐานอุปกรณ์ ความหนาที่เลือกใช้มักอยู่ระหว่าง 3–25 มม. ขึ้นอยู่กับภาระที่รับได้ ส่วนการใช้งานในระบบรถไฟและตู้คอนเทนเนอร์ ความหนา 1.6–12 มม. ครอบคลุมความต้องการส่วนใหญ่ ผู้ซื้อควรพิจารณาค่าความคลาดเคลื่อนของความหนาสำหรับแผ่นโลหะรีดร้อนด้วย ซึ่งโดยทั่วไประบุไว้ในมาตรฐาน GB/T 709 หรือ ASTM A6 ความหนาจริงอาจเบี่ยงเบนจากความหนาที่ระบุได้สูงสุด ±0.3 มม. ขึ้นอยู่กับช่วงความหนาและระดับความคลาดเคลื่อนที่โรงงานกำหนด สำหรับการใช้งานที่ต้องควบคุมความหนาอย่างแม่นยำ ผู้ซื้อควรระบุระดับความคลาดเคลื่อนที่แคบกว่าในใบสั่งซื้อ

สถานการณ์การจัดหาวัตถุดิบ: โรงงานผลิตท่อเหล็กเชื่อมแบบ ERW ในตะวันออกกลาง

สถานการณ์การจัดหาวัตถุดิบในทางปฏิบัติแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการเลือกเกรดและขนาดความหนาของวัสดุให้สอดคล้องกับการใช้งาน โรงงานผลิตท่อแบบ ERW แห่งหนึ่งในตะวันออกกลางผลิตท่อโครงสร้างแบบกลวง (structural hollow sections) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 50 มม. ถึง 300 มม. สำหรับโครงการก่อสร้าง โรงงานดังกล่าวเริ่มต้นจัดหาแผ่นเหล็กแผ่นรีดร้อนเกรด Q235B ที่มีความหนา 4 มม. และ 6 มม. สำหรับผลิตภัณฑ์ทั้งหมด หลังจากทบทวนข้อกำหนดด้านการออกแบบ ทีมงานเทคนิคพบว่า สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 150 มม. และมีข้อกำหนดด้านความแข็งแรงที่จุดไหล (yield strength) อยู่ที่ 235 เมกะพาสคาล แผ่นเหล็กแผ่นรีดร้อนเกรด Q195 ที่มีความหนา 3–5 มม. ก็เพียงพอต่อการใช้งานและมีต้นทุนต่อตันต่ำกว่า ด้วยการเปลี่ยนข้อกำหนดวัตถุดิบบางส่วนไปเป็นเกรด Q195 โรงงานสามารถลดต้นทุนวัสดุได้ประมาณร้อยละ 8 โดยยังคงสอดคล้องกับข้อกำหนดมาตรฐานของผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ ทั้งนี้ โรงงานยังร่วมมือกับผู้จัดจำหน่ายเหล็กในการจัดหาคอยล์ที่ควบคุมความแปรปรวนของความแข็งแรงที่จุดไหล (yield strength variation) อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยปรับปรุงความมั่นคงของมิติ (dimensional stability) ของท่อที่ผ่านกระบวนการขึ้นรูป และลดอัตราการทิ้งสินค้า (rejection rates) ระหว่างกระบวนการเชื่อม ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่า การเข้าใจคุณสมบัติของแต่ละเกรดวัสดุและข้อกำหนดการใช้งานจริงสามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนที่วัดผลได้โดยไม่กระทบต่อคุณภาพ

คำถามที่พบบ่อย

ความแตกต่างระหว่างแผ่นเหล็กแผ่นรีดร้อนเกรด SPHC กับ Q235B คืออะไร

SPHC เป็นเกรดมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่นที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน JIS G3131 ซึ่งออกแบบมาสำหรับการขึ้นรูปในงานเชิงพาณิชย์ทั่วไป ส่วน Q235B เป็นเกรดมาตรฐานจีนที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน GB/T 700 ซึ่งมีคุณสมบัติทางกลที่ระบุไว้ชัดเจน เช่น ความต้านแรงดึงและค่าความเหนียวต่อการกระแทก ทั้งนี้ SPHC มีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายคลึงกับเกรด Q215A แต่ไม่จำเป็นต้องผ่านค่าความต้านแรงดึงขั้นต่ำที่กำหนดไว้ ในขณะที่ Q235B เหมาะสมกว่าสำหรับงานโครงสร้างที่ต้องการการรับรองคุณสมบัติด้านความแข็งแรง

สามารถนำแผ่นเหล็กแผ่นรีดร้อนมาใช้งานภายนอกอาคารได้โดยไม่ต้องผ่านการเคลือบผิวหรือไม่

แผ่นโลหะรีดร้อนมีพื้นผิวที่เคลือบด้วยออกไซด์ซึ่งให้ความต้านทานการกัดกร่อนในระดับหนึ่ง แต่ไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานกลางแจ้งเป็นเวลานาน หากไม่มีการบำบัดพื้นผิว เช่น การชุบสังกะสี การทาสี หรือการเคลือบ แผ่นโลหะรีดร้อนจะเกิดสนิมในที่สุดในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งส่วนใหญ่ สำหรับการใช้งานกลางแจ้ง แผ่นโลหะรีดร้อนมักใช้เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ชุบสังกะสี หรือถูกทาสีด้วยระบบการเคลือบที่เหมาะสม

ความหนาสูงสุดที่มีให้สำหรับแผ่นโลหะรีดร้อนคือเท่าใด

แผ่นโลหะรีดร้อนโดยทั่วไปมีจำหน่ายในความหนาตั้งแต่ 1.2 มม. ถึง 25 มม. ในรูปแบบม้วน ส่วนผลิตภัณฑ์ที่มีความหนามากกว่า 25 มม. จะจัดอยู่ในหมวดหมู่ของแผ่นโลหะรีดร้อนแบบแผ่น (hot rolled plate) แทน ความพร้อมใช้งานของความหนาเฉพาะแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับช่วงการผลิตของโรงหลอมและปริมาณการสั่งซื้อ ผู้ซื้อควรยืนยันช่วงความหนาที่มีให้กับผู้จัดจำหน่ายก่อนกำหนดข้อกำหนดสุดท้าย