تکنولوژیصنعت فولادمیلگرد

میلگرد

میلگرد

تکنولوژی صنعت فولاد میلگرد  فولاد

طبقه بندی فولاد میلگرد :

در کشورهای مختلف فولاد میلگرد با استانداردهای متفاوتی تولید می‌شوند و در هر استانداردی طبقه بندی مشخصی در ارتباط با خواص مکانیکی فولادها وجود دارد. در ایران قسمت عمده فولادهای میلگرد که توسط کارخانه ذوب آهن اصفهان  تولید می‌شوند با استاندارد روسی مطابقت دارند. فولاد میلگردی که در ایران تولید می‌شود (طبق استاندارد روسی) به سه گروه تقسیم می‌شود: فولاد نوع A-1، فولاد نوع A-2 و فولاد نوع A-3.

فولاد A-1 از نوع صاف بوده و مقاومت تسلیم و مقاومت کششی آن به ترتیب ۲۳۰۰ و۳۸۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می‌باشد. فولاد A-2 از نوع آجدار با مقاومت تسلیم ۳۰۰۰ و مقاومت کششی ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع است، و فولاد A-3 نیز از نوع آجدار با مقاومت تسلیم ۴۰۰۰ و مقاومت کششی ۶۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می‌باشد.

از نظر تنوع قطر میلگردها نیز استانداردهای تولید کنندگان متفاوت است. در سیستم روسی که در کارخانجات ذوب آهن اصفهان مورد استفاده‌است میلگردها تا قطر ۴۰ میلیمتر ساخته می‌شوند.

تاریخچه استفاده از میلگرد در بتن:

به دنبال یک تکامل و پیشرفت به قرار زیر،مصرف فولاد در بتن رایج گردید:

۱- اولین سازه بتن مسلح با ساختن یک پاروی بتنی قایق،بوسیله شبکه های مربع مستطیل شکل،میله های آهنی، مسلح گردیده بود، توسطlambot  در سال ۱۸۴۸ بوجود آمد .

مواد اولیه مصرفی تولید میلگرد:

مواد اولیه مصرفی بسته به نوع محصول تولیدی فرق می کند.قسمت های نورد تیرآهن– ناودانی و نبشی از شمش های ۳sp و برای نورد میلگرد از شمش های ۵sp استفاده می کنند(شمش های ۳sp و ۵sp در آنالیز باهم تفاوت دارند). شمش ها در ابعاد مختلف که بسته به طراحی و نوع کوره های پیشگرم و خطوط نورد دارند تولید می شوند معمولا شمش ها در ابعاد های ۶۰۰۰*۱۵۰*۱۵۰ یا ۶۰۰۰*۱۲۵*۱۲۵ می باشد. اگر طول شمش ها ۱۲ متری باشد آنگاه در کارخانه شمش ها را به طول های مشخص متناسب با ظرفیت و ابعاد کوره برش می دهند.

نحوه تولید میلگرد :

نورد بر روی فولاد از متداول ترین کارهاست.یکی از روش های شکل دهی فلزات فرایند نورد می باشد به عبارت بهتر فرایند تغیر شکل مومسان فلز از طریق عبوراز بین غلتک ها به نورد موسوم است که به دو صورت گرم و سرد صورت می گیرد.

نورد سرد :

تغییر شکل فلز در دمای محیط

نورد گرم :

تغییر شکل در دمای بالاتر ازدمای محیط وکمتر از دمای ذوب فلز

نورد از متداول ترین فرایند های فلز کاری است زیرا تولید آن زیاد و کنترل محصول نهایی دقیق است.در تغیر شکل فلز بین غلطک ها ودر نتیجه اعمال فشار غلطک هاتنش های فشاری زیادی به قطعه وارد می شود.نیرو های اصطکاکی نیز مسبب کشش فلز به داخل غلطک ها هستند.اولین تبدیل شمش ها به شمشه و شمشال به طور کلی توسط نورد گرم آنجام می گیرد. با ادامه عمل نورد گرم صفحه ورق میلگرد مفتول لوله ریل یا دیگر اشکال ساختاری به وجود می آیند.

خطوط تولید نورد بسته به فضای در دسترس و همچنین تناژ مورد نظر طراحی خاص خود را می طلبد. که ما در این پروژه یک خط تولید را شرح می دهیم:

در ابتدا شمش ها را باید وارد کوره ها کنند که دمای کوره ها تا ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد می باشد  برای این کار شمش ها  را توسط یک جک هیدرولیکی در ردیف های مشخص  به داخل کوره ها هدایت می کنند ووقتی شمش ها در داخل کوره قرار گرفتند  به وسیله ی جریانات گردآبی دردمای ۱۱۰۰ سانتی گراد جهت نورد آماده می شوند.

بعداز رسیدن شمش ها به دمای مورد نظر جهت نورد به خط تولید ارسال میشود سپس شمش های پخته شده  روی رول ها قرار می گیرد و به طرف مرحله رافینگ هدایت می شوند مرحله رافینگ در سه مرحله از قطر شمش ها کاسته و به طول آن می افزاید و بعد از مرحله ی رافینگ (استند)ها (قفسه های نورد) قرار دارند که این مرحله متشکل از ۱۰-۱۸ تا استند با کالیبر مشخص می باشدمرحله  آخر نورد قسمت آج زنی میلگرد می باشد و بعد از استند آج زنی قیچی متراژ جهت برش میلگردهای تولید شده در طول های مشخص بکار برده می شود که معمولا ۲۴ و یا ۳۶ متر برش داده می شود سپس میلگردهای تولیدی در زیرگیوتین های بسته بندی به طول ۱۲ متری طبق استاندارد ایزیری ایران برش داده شده و در مرحله آخر به صورت بندیل های ۲ تنی بسته بندی می شوند.

طبق استاندارد ایزیری ایران میلگرد ها در دو نوع A II و A III تولید می شوند که برای تولید میلگرد A II به صورت مستقیم در خط نورد آج زنی می شود ولی برای تولید میلگرد A III  از یک فرآیند دیگری به نام گوﺋیچنگ (خنک کاری) (خنک کاری معمولا با پاشش آب و یا در معرض هوا قرار دادن میلگرد انجام می شود) و بعد از آج زنی میلگرد استفاده می گردد ، که در نهایت محصول تولیدی به رنگ سیاه در می آید.

دستگاه های موجود در کارخانه:

۱-کوره پیشگرم :  پخت شمش ها

۲-رول های کوره : انتقال شمش جهت نورد به طرف رافینگ

۳- رافینگ : جهت نورد و کاهش ابعاد شمش و افزایش طول آن

۴-رول های رافینگ : انتقال مواد به طرف استند

۵- قیچی  سرزن

۶-استند : شامل موتور گیربکس ـ گاردان-غلطک های مونتاژ شده و گاید های ورودی و خروجی

۷- قیچی متراژ :  برش میلگرد در طول های معین

۸- شانه های بسته بندی : جهت خنک کاری و آماده سازی برای بسته بندی

تکنولوژی QST

تکنولوژی آبدهی و خود تمپرینگ (QST) به‌صورت یک عملیات درون خطی در واحدهای نورد به کار گرفته می‌شود که در دهه‌های ۷۰ و ۸۰ میلادی در نتیجه تقاضای مهندسین عمران برای میلگردهای فولادی آجدار مورد استفاده به عنوان آرماتور بتون ابداع شد. با استفاده از این روش میلگردهای ساختمانی به استحکام تسلیم حداقل ۵۰۰ نیوتن بر مترمربع می‌رسند. توسعه موفقیت‌آمیز روش QST در تولید میلگرد‌های ساختمانی مزایای زیر را برای مهندسین عمران به همراه آورد:

:: کاهش حجم فولاد

:: کاهش هزینه‌های نیروی انسانی

:: کاهش مصرف انرژی برای حمل و نقل و دیگر مزایا

همچنین این تکنولوژی به نوبه خود این امکان را برای مهندسین عمران فراهم آورد تا طراحی‌های خود را با هزینه‌های کمتر به اجرا درآورند.

میلگردهای آجدار با نقطه تسلیم حداقل حدود ۵۰۰ نیوتن بر متر مربع محدودیت بیشتری برای آرماتورهایی که پیش تنیده نشده باشند دارند. با افزایش در میزان غلظت کربن و منگنز، این امکان در فولاد به‌وجود می‌آید تا میزان نقطه تسلیم آن افزایش یابد، اما چنین افزایشی در میزان کربن می‌تواند موجب پیدایش عیوبی از قبیل کاهش قابلیت جوش‌پذیری شود که همین امر باعث می‌شود تا میلگرد برای استفاده به عنوان آرماتور مناسب نباشد.

بتون آرماتور یکی از پرمصرف‌ترین سیستم‌های سازه‌ای در جهان است و در سال‌های اخیر در کشورهای مختلف شاهد بودیم که این سازه‌ها در سکوهای محسوس (phenomenal) که روی آنها پروژه‌های زیربنایی اجرا می‌شود، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ایمنی و قابلیت اطمینان این سازه‌ها مهمترین مشخصه‌های آنها بوده و این جنبه از کاربرد میلگردهای آجدار مطمئن یکی از پیش‌نیازهای حیاتی است که در هر تکنولوژی که مورد استفاده قرار می‌گیرد باید نیازهای خاص آن را برآورده کند.

فرآیند QST و تکنولوژی THERMEX®

هدف این تکنولوژی

در ابتدا ذکر این نکته اهمیت دارد که تکنولوژی THERMEX® برای تولید میلگردهای ساختمانی مستحکم است که دستیابی به نقطه تسلیم ۵۰۰ نیوتن بر متر مربع را تضمین کند. تمامی سیستم‌های Thermex® ارائه شده برای این هدف طراحی شده‌اند، مگر این که نیاز مشتری چیز دیگری باشد. این سیستم تقریبا در اکثر کشورها به همین صورت است. این سیستم مزایای بسیار درخشانی را برای طراحان و مهندسین عمران به همراه دارد.

کارخانه‌های نورد زمانی که به مرحله تولید می‌رسند اقدام به دریافت لیسانس فرآیند Thermex® می‌کنند و سپس محصولات آنها تحت آزمایش قرار می‌گیرد تا مشخص شود که آیا میلگردهای تولیدی بدون هیچ‌گونه مشکلی به درجه استحکام تسلیم ۵۰۰ رسیده‌اند یا خیر. موضوع دیگری که می‌توان بدان اشاره کرد این است که در بسیاری از کشورها تمایل به استفاده از میلگردهای ساختمانی QST به جای میلگردهای گرید CTD Fe 415 افزایش یافته است و از این رو صنایع مرتبط با مهندسی عمران در این کشورها قادر نیستند تا به‌طور کامل پاسخگوی این مزیت تکنولوژیکی باشند.

اساسا خواص مطلوب در یک میلگرد تحت فرآیند حرارتی قرار گرفته را می‌توان به صورت زیر برشمرد:

:: استحکام تسلیم حداقل ۵۰۰ نیوتن بر مترمربع یا بیشتر

:: نسبت تنش(TS/YS) 12/1 (به‌طور کلی ۱۵/۱ تا ۳/۱)

:: حداقل درصد ازدیاد طول ۱۶ (به‌طور کلی ۱۸ تا ۲۵)

:: قابلیت جوشکاری متناسب با نیازهای صنعتی

فرآیند QST

سیستم QST به مدد فرآیند THERMEX® امکان استفاده از انرژی حرارتی میلگرد نورد شده بعد از مقام (stand) نهایی واحد نورد را فراهم می‌آورد. به طور معمول، این انرژی کاملا از یک میلگرد در حال نورد در دمای ۹۵۰ تا ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد خارج می‌‌شود و موجب خنک کردن دمای پیرامون در بستر خنک‌کننده می‌شود.

فرآیند THERMEX® QST تکنولوژی بسیار دقیق و پیچیده‌ای است که طی چندین سال آزمایش و تجربه ابداع شده است.

سیستم Thermex® بین آخرین مقام و بستر خنک‌کننده نصب می‌شود .

کوئنچ کردن (Quenching) عبارت است از سرد کردن سریع فولاد از دمای سختکاری (آستنیته شدن) تا دمای محیط یا دمای خاص دیگری، کوئنچ کردن را می‌توان به روش‌های مختلفی انجام داد، مثلا فرو بردن فولاد گرم شده در روغن، آب، آب‌نمک (Brine) هوای آرام و حمام نمک (Salt bath) این بستگی به نوع فولاد دارد.

در فرآیند سختکاری فولاد، باید بلافاصله پس از تکمیل سیکل کوئنچ، عملیات تمپرینگ آغاز شود تا تنش‌هایی که در قطعه کار به وجود آمده و ممکن است باعث ایجاد ترک شوند، آزاد گردند.

تمپرینگ همچنین برای تنظیم سطح سختی مورد نیاز در فولاد لازم است.

در مورد فولادهای سخت شونده در هوا، تمپرینگ باعث می‌شود آستنیت باقی مانده در فولاد نیز به مارتنزیت تبدیل شود. برای حصول بهترین نتایج از تمپرینگ، نباید هیچ‌وقت زمان سیکل را کوتاه کنید.

عملیات آنیلینگ به‌منظور کاهش سختی، حذف تنش‌های داخلی و تصحیح میکروساختار انجام می‌شود. برای انجام عملیات آنیلینگ، ابتدا باید قطعات فولادی را ۳۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد بالای دمای AC3، گرم کرده و به مدت کافی در این دما نگهداری شوند. سپس، قطعات باید به آهستگی و با سرعتی در حدود ۰۲/۰ درجه سانتیگراد در ثانیه، سرد شوند.

معمولا عملیات سرد کردن قطعات یاد شده، در کوره صورت گرفته و بسیار زمان‌بر است. میلگرد زمانی که آخرین مقام (stand) را ترک می‌کند به سمت لوله‌های Thermex® که به طور ویژه و برای این فرآیند اختصاص یافته‌اند هدایت می‌شوند که در آن دمای سطح در حدود ۹۵۰ تا ۱۰۵۰ درجه سانتیگراد بوده و به واسطه خنک‌گردانی شدید و یکنواخت در یک دوره زمانی نسبتا کوتاه (تقریبا یک ثانیه) دمایش بشدت کاهش می‌یابد. این در حالی است که دمای مرکز میلگرد کماکان بدون تاثیر باقی مانده است.

سرد شدن شدید و از پیش تعیین شده محیط پیرامون میلگرد موجب تغییر ساختار خارجی آن به یک ساختار مارتنزیتی می‌شود و از این رو برای این که بتواند مورد استفاده قرار گیرد نیازمند عملیات آنیلینگ است. این آنیلینگ به واسطه حرارت موجود در هسته میلگرد حاصل می‌شود. اختلاف دمای بین هسته و جداره خارجی نهایتا در دمای حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد متعادل می‌شود و ساختار میلگرد حاصله در پیرامون جداره خارجی، تمپر مارتنزیتی و در هسته میلگرد پرلیتی فریتی دانه‌ریز می‌‌شود.

به‌طور کلی، هسته نرم میلگرد نهایی تقریبا ۶۵ تا ۷۵ درصد (با توجه به حداقل استحکام تسلیم مورد نیاز) از حجم آن را تشکیل می‌دهد و حجم باقیمانده نیز ساختار سخت دارد. از خصوصیات این محصول می‌توان به نقطه تسلیم بالا، سختی سطحی بالا، چقرمگی و چکش‌خواری بالا و جوش‌پذیری مناسب اشاره کرد.

زمانی که میلگرد در حال نورد با یک سرعت نرمال در سیستم Thermex به دمای حدود ۹۵۰ تا یک‌هزار درجه سانتیگراد می‌رسد جداره خارجی آن بشدت در معرض خنک شدن قرار می‌گیرد، در حالی که هسته در یک مدت زمان بسیار کوتاه هنوز تحت تاثیر فرآیند کوئنچ قرار نگرفته است. بخش جداره خارجی میلگرد که استحاله مارتنزیت در آن رخ داده است، به محض این که میلگرد از سیستم Thermex خارج می‌شود، بتدریج از سمت هسته گرم حرارت دریافت می‌کند. در حقیقت واژه THERMEX نیز از تبادل حرارت (Thermal Exchange) مشتق می‌شود و این تبادل گرما کلید فرآیند است. باید به این نکته توجه کرد که تعادل دما بدین صورت است که ما یک میلگرد با ساختار خارجی تمپر مارتنزیتی و هسته پرلیتی فریتی به ‌دست می‌آوریم.

تکنولوژی صنعت فولاد میلگرد  فولاد

 

سایز میلگرد (mm) وزن شاخه ۱۲متری (kg)
۸ ۵
۱۰ ۷٫۸
۱۲ ۱۱
۱۴ ۱۵
۱۶ ۲۰
۱۸ ۲۵
۲۰ ۳۰
۲۲ ۳۷
۲۵ ۴۷
۲۸ ۵۸
۳۰ ۶۶
۳۲ ۷۵
۳۴ ۸۵
۳۶ ۹۵
۳۸ ۱۰۶
۴۰ ۱۱۸

 

وزن هر شاخه میلگرد ذوب آهن اصفهان و مقایسه آن با وزن میلگرد دیگر کارخانه‌های تولیدکننده ایران

وزن هر شاخه (kg) ۸ ۱۰ ۱۲ ۱۴ ۱۶ ۱۸ ۲۰ ۲۲ ۲۵ ۲۸ ۳۲
ذوب آهن اصفهان ۴٫۷۴ ۷٫۳۹۲ ۱۰٫۶۵۶ ۱۴٫۵۲ ۱۸٫۹۶ ۲۴ ۲۹٫۶۴ ۳۵٫۷۶ ۴۶٫۲ ۵۷٫۹۶ ۷۵٫۷۲
کویر کاشان ۷٫۵ ۱۱ ۱۴٫۸ ۱۹٫۲ ۲۴٫۶ ۳۰ ۳۶ ۴۶٫۴ ۵۸٫۵ ۷۶
اهواز ۴٫۵ ۱۰٫۵ ۱۵ ۲۰ ۲۵ ۳۰
نیشابور ۱۴٫۲
۱۴٫۶
۱۸٫۸
۱۹٫۲
۲۴
۲۴٫۴
۲۹
۲۹٫۴
۳۶
۳۶٫۴
۴۶٫۸
۴۷٫۲
۵۷٫۸
۵۸٫۵
سیرجان ۱۰
۱۰٫۵
۱۳
۱۳٫۴
۱۷٫۵ ۲۲٫۵
شاهین بناب ۴٫۴۴
۴٫۶۶
۷٫۰۷
۷٫۳۱
۱۰٫۱۹
۱۰٫۵۴
۱۳٫۸۸
۱۴٫۳۶
۱۸٫۲۹
۱۸٫۷۷
۲۳٫۱۶
۲۳٫۷۶
۲۸٫۶۰
۲۹٫۳۵
۳۴٫۵۰
۳۵٫۴۱
۴۴٫۷۵
۴۵٫۵۷
۵۵٫۹۲
۵۷٫۳۹
۷۳٫۰۵
۷۴٫۹۸
ظفر بناب ۴٫۲ ۶٫۲ ۱۰٫۲ ۱۳٫۶ ۱۷٫۳ ۲۲٫۱ ۲۸ ۳۵٫۵ ۴۵٫۹
حسن رود ۴٫۷ ۶٫۹ ۱۰ ۱۳٫۷ ۱۸ ۲۲٫۹ ۲۹٫۶
آذر فولاد امین ۴٫۴۱ ۷ ۱۰٫۱۳ ۱۳٫۹ ۱۸٫۱۳ ۲۳ ۲۸٫۳ ۳۴٫۲ ۴۴٫۶ ۵۶ ۷۳٫۱
میانه ۱۴٫۵ ۱۹ ۲۴ ۲۹٫۵ ۳۶ ۴۶٫۵
امیرکبیر خزر ۱۰٫۷
۱۱٫۱
۱۳٫۷
۱۴٫۲
۱۸
۱۸٫۵
۲۴ ۲۸
۲۹
آریان فولاد ۷ ۱۰ ۱۴ ۱۸ ۲۳ ۳۰
کاوه تیکمه داش ۴٫۵۹۶ ۷٫۲۸۴ ۱۰٫۱۵۲ ۱۳٫۸۶ ۱۸٫۹۶ ۲۳٫۲۸ ۲۸٫۴ ۳۴٫۴۱ ۴۴٫۸۸ ۵۶٫۸۸ ۷۴٫۴
شاهرود ۱۸
۱۹٫۵
۲۴
۲۵
۲۹٫۵
۳۱
ارگ تبریز ۱۴٫۵ ۱۸٫۵
۱۹
۲۳
۲۴
۲۹٫۵ ۳۵
۳۵٫۵
شمس تهران ۹٫۵
۱۰
دماوند ۱۵ ۱۷
۱۸
کرمان ۱۹
الیگودرز کلاف
۵۰۰کیلویی
کلاف
۵۰۰کیلویی
کلاف
۵۰۰کیلویی
شیراز کلاف
۳۲۰کیلویی
کلاف
۳۲۰کیلویی
کلاف
۳۲۰کیلویی
کلاف
۳۲۰کیلویی
برچسب ها
نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

12 + دوازده =

بستن