با فرآیند تولید تیرآهن آشنا شوید

4.9/5 - (7 امتیاز)
4.9/5 - (7 امتیاز)

فرآیند تولید تیرآهن مراحل گوناگونی دارد که پس از ذوب شمش در کوره، شامل نوردهای مختلفی است. نود به فرآیندی گفته می‌شود که در آن فلز به دمای نرم شوندگی خود می‌رسد و سپس از میان غلتک‌های مختلف عبور داده می‌شود تا شکل خروجی مشخصی را تحت فشار به خود بگیرد.

می‌خواهیم به عنوان مثال فرآیند تولید تیرآهنی با مقطع H را شرح دهیم. در مرحله اول فولاد خام در یک کوره گرم می‌شود و سپس از غلتک نورد اولیه عبور می کند. در ادامه از غلتک های نورد میانی که غلتک های اصلی هستند، غلتک های افقی، غلتک های لبه دهنده و غلتک های نهایی عبور می کند. کاهش لبه‌ها و ضخامت باله در نوردهای اصلی و عرض لبه توسط غلتک های افقی ایجاد می‌شود.

تیرآهن هاش دارای ارتفاع داخلی نیز هست که این ارتفاعات توسط طول غلتک‌های نورد افقی تعیین می‌شود.  عرض باله یا همان عمق باله توسط کالیبر نوردهای مشخصی تعیین می‌شود. همانطور که مشخص است ابعاد درون تیرآهن H ثابت هستند و برای تغییر آن در صورت نیاز باید ارتفاع داخلی و یا عرض باله در نوردهای افقی تغییر داده شوند.

در نورد گرم تیرآهن هاش به دلیل تنش داخلی ناشی از اختلاف دما ممکن است، خمیدگی‌هایی در جان تیر آهن به وجود آید. دلیل این امر می‌تواند تغییر در انتقال دما در حین نورد باشد. برای حل این مسئله مهندسین از فناوری های جدیدی برای تولید تیر آهن استفاده کردند تا این خمیدگی ها ایجاد نشود و ارتفاع جان تیرآهن به طور آزاد تنظیم گردد. امروزه از نوردهای لب دهنده‌ای که توانایی تولید محصولات با عرض مختلف باله بدون تغییر غلطک را دارند استفاده می کنند. تکنولوژی کنترل دمای نورد برای این محصولات سبب شده است تا محصولاتی نسبتاً ضخیم به ساده‌ی و با کنترل بالاتر تولید گردند.

فایل صوتی این مطلب

 

تولید تیرآهن
نحوه تولید تیرآهن

 

تکنولوژی نورد با ابعاد آزاد و بسیار کارآمد

به منظور تنظیم ارتفاع درون جان تیرآهن غلتک‌های مورب به عنوان روش های کارآمد معرفی شده‌اند. در این روش تنها با یک بار عبور از نورد ارتفاع جان تیر آهن به طور کاملاً معینی تنظیم می‌گردد. برای آشنایی، این روش را بیشتر شرح می‌دهیم.

در روش نورد مورب، ۴ نورد در سمت چپ، راست، بالا و پایین نصب می‌شود و بهین غلتکهای ثبت و راست فاصله‌ای وجود دارد تا جهت نورد را با زاویه x تنظیم کرد.

می‌دانید که لبه‌های جان تیرآهن از بخش مرکزی ضخیم‌تر هستند و به منظور افزایش ارتفاع داخل جان تیرآهن در این مرحله، زاویه x و فاصله بین نورد چپ و راست را تنظیم می‌کنند.

رفتار ناپایدار یک ماده در طول نورد غلتکی نیز باید بررسی گردد. این رفتار ناپایدار در سه مرحله جداگانه مورد بحث قرار می‌گیرد. در مرحله اول در سمت ورودی نورد اگرچه کاهش به ضخامت جان تیرآهن اعمال نمی شود، اما غلتک های نورد با باله در تماس هستند و کل جان تیر آهن را تحت تاثیر قرار می‌دهند.

در مرحله دوم، به منظور عرض دهی به جان تیرآهن، نورد انجام می‌شود که شاهد افزایش ارتفاع داخلی آن می شوید.

در مرحله سوم در سمت خروج اگرچه کاهش نورد جان تیرآهن پایان یافته است، اما نبرد همچنان با طرف داخلی باله در تماس است و می‌تواند در گسترش داخل ارتفاع جان تیرآهن تاثیر گذار باشد.

همانطور که تا اکنون متوجه شده اید افزایش ارتفاع داخل جان تیر آهن در روش نورد انحرافی، نوعی نورد به منظور کشش جان تیرآهن محسوب می‌گردد.

روش غلتک نورد مورب در مقایسه با روش‌های دیگر روش برتر از که در آن ارتفاع داخلی در یک دامنه وسیع تنها با یک بار گذر از نورد به طور دلخواه تنظیم می‌شود. از مزایای این روش می‌توان به امکان تولید محصولات با شکل پایدار و دقیق بودن ابعاد آنها اشاره کرد. بار وارد شده بر غلتک در این نوع نورد در مقایسه با سایر روش‌ها کمتر است و همچنین قابلیت فشرده سازی غلتک‌ها در این روش وجود دارد.

شکل 3. اصول نورد کششی

اصول نورد کششی

شکل 4. روند تغییر شکل در فشار نورد

روند تغییر شکل در فشار نورد

 

نورد افقی باقابلیت تنظیم طول غلتک

به منظور پایان دادن به نورد توسط غلتک‌های اصلی باید طول غلتک در یک زمان کوتاه تنظیم گردد. تنظیم ارتفاع داخل جان تیر آهن تنها توسط طول غلتک افقی قابل تنظیم است.

این وظیفه مهم به این دلیل به غلتک‌های افقی سپرده شده است که محور های آن در بالای گیره‌های غلطک بسیار محکم نصب می شوند. به این ترتیب نورد افقی با قابلیت تنظیم طول غلتک استقامت خمشی نورد را فراهم می کند.

غلطک های جدا شده برای تنظیم طور غلتک به محور و پوسته میانی متصل می گردند. پوسته میانی نیز با یک اتصال بر روی یک یاتاقان رانشی که درخارج از گیره غلتک تعبیه شده است می‌نشیند. از سوی دیگر محور با یک اتصال داخلی درون پوسته داخلی به چرخش در می‌آید. این محور به بخش دوار مکانیسم تغییر طول غلتک و انتهای آن متصل می باشد. غلطک کناری به محوری با دو سازه مبطل است و نیروی چرخشی آن توسط یک زبانه انتقال داده می‌شود. همانطور که قبلا اشاره کردیم طول این غلتک با تغییر فاصله جداسازی بخش چپ و راست می‌تواند تغییر کند.

نورد لبه دهنده با سایز دلخواه

مجموع عمق باله بالا و پایین و همچنین ضخامت جان تیرآهن، عرض تیرآهن H را شامل می‌شود. به منظور محدود کردن موقعیت اجسام تیرآهن و کشش آن از نورد لبه دهنده استفاده می‌کنند. نوردهای لبه دهنده که عمق کالیبر کوچکتری از عمق باله دارند، به منظور تحت تاثیر گذاشتن مرکز جان تیرآهن به کار گرفته می‌شوند. برای محصولی که عمق باله بزرگتری داشته باشد، باید غلتک‌های لبه برای آن به طور مخصوص تنظیم گردند.

این غلتکها با نام غلتک‌های لبه آزاد شناخته می‌شوند. ساخت غلتک لبه دهنده با سایز آزاد با داشتن عمق کالیبراسیون متغیر بسیار مهم و ضروری است. در این غلتکها بخش باله لبه نورد از بخش غلتک محدودکننده جان تیر آهن جدا می شود و این دو بخش توسط یک رینگ خارج از مرکز به یکدیگر متصل می‌گردند.

موقعیت غلطک نورد جان تیر آهن و موقعیت نورد لب دهنده با چرخاندن پوسته خارج از مرکز قابل تغییر است. این مسئله سبب می شود تا محصولات بهبود یافته های از لحاظ جان تیر آهن مرکزی – خارجی در مقایسه با استفاده از غلتک‌های معمولی دیگر تولید کرد. این یک مزیت مهم برای این روش محسوب می‌گردد.

شکل 5. سازه غلتک نهایی با ابعاد آزاد

سازه غلتک نهایی با ابعاد آزاد

شکل 6. سازه غلتک لبه دهنده با سایز آزاد

سازه غلتک لبه دهنده با سایز آزاد

 

فن آوری کنترل دمای غلتک

به طور کلی در فولاد نورد H، ضخامت جان تیر آهن کمتر از ضخامت باله می باشد. همین مسئله باعث می‌شود تا تنش حرارتی که از اختلاف بین درجه حرارت باله و جان تیر آهن به وجود می‌آید، ایجاد شود. این مسئله ناشی از تفاوت ظرفیت حرارتی و تابش گرما در مراحل نورد و مراحل خنک کننده است.

تنش‌هایی که ایجاد می‌شود را می‌توان با عنوان استرس تنش و استرس فشرده شدن معرفی کرد. اگر استرس فشرده شدن جان تیر آهن بیش از حد مشخص باشد، خمش رخ می‌دهد. خمش جان تیر آهن در فرآیند خنک شدن آن به وقوع می‌پیوندد.

بدیهی است که تغییرات درجه حرارت و استرس حرارتی باله هنگام سرد شدن هوا صورت می‌گیرد.  جان تیر آهن که ضخامت کمتری نسبت به بال دارد سریعتر خنک می شود و تغییر دمای آن نسبت به باله متفاوت خواهد بود.

هنگامی که این تغییر به طور دقیق مشاهده می‌شود اختلاف دما به نقطه‌ای می‌رسد که تبدیل گرمازا در یک باله اتفاق می‌افتد. پس از آن اختلاف دما به تدریج کاهش می‌یابد و همچنین پس از اتمام فرایند در یک باله سرعت خنک شوندگی جان تیر آهن نیز کمتر می‌شود.

حتما می دانید که سرعت خنک شوندگی در این فرآیند، انقباض حرارتی در باله و جان تیرآهن موثر است و سبب می شود که این انقباض لحظه به لحظه تغییر کند. چنانکه مشخص است استرس حرارتی در جهت طولی تیرآهن ایجاد می‌شود.

مقدار تنش حرارتی باله با مقدار تنش حرارتی جان تیرآهن تفاوت دارد.  زمانی که انتقال گرما ای در باره به دلیل اختلاف دما کمتر می‌شود استرس حرارتی جان تیر آهن نیز کاهش می‌یابد.

در همین راستا استرس فشاری در جان تیر آهن ایجاد می گردد و به دنبال آن در باره نیز استرس کششی رخ می دهد. اگر تغییر شکل به وجود آید تعادل استرس در باله با وضعیت متفاوتی ایجاد می‌گردد. به دلیل این که تغییر شکل پلاستیک تا زمانی که تحول کامل شود ایجاد می گردد، تنش حرارتی زیاد نمی شود.

خمش جان تیرآهن در محصولاتی که باله بزرگ‌تری دارند بیشتر رخ می‌دهد. برای جلوگیری از خم شدن جان تیرآهن باید تفاوت دما به حداقل برسد. برای این منظور از آب برای خنک سازی با لوله بیرونی پس از نورد استفاده می‌شود.

این خنک کنندگی نیز باید به یک مقدار معین انجام شود و اگر خنک کننده با آب بیش از حد اعمال شود ممکن است باعث ایجاد ساختار فشرده و سختی بر روی سطح محصول شود. در صورتی که  دمای نورد به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یابد، ممکن است فاز فریتی ایجاد شود که افزایش مقاومت تسلیم را به دنبال خواهد داشت. به همین دلیل در تکنولوژی کنترل درجه حرارت نورد تیرآهن H مراحلی برای کنترل کیفیت و همچنین جلوگیری از خم شدن جان تیر آهن در نظر گرفته شده است.

شکل 7. نمودار انتقال خنک کاری و تنش حرارتی در شکل H

نمودار انتقال خنک کاری و تنش حرارتی در شکل H

 

دریافت آخرین قیمت تیرآهن

فناوری سایز نورد در تولید تیرآهن

به طور کلی روش‌های نورد تیرآهن H به دو دسته تقسیم بندی می شوند که به نوع مواد مورد استفاده در تولید تیرآهن بستگی دارند. در روش اول از فرمهای تقریباً H مانند استفاده می‌کنند و در روش دیگر از اسلب‌های مستطیلی شکل بهره می‌گیرند. از مزایای روش اول می‌توان به فرماندهی یکنواخت محصول اشاره کرد، چرا که بلوک‌های آن به شکل محصول نهایی است. از روش دوم یعنی اسلب مستطیلی در تولید محصولات سنگین‌تر استفاده می‌گردد.

با اینکه در روش دوم میزان بالایی نورد جهت شکل دهی مورد نیاز است اما در حال حاضر این روش بسیار رایج است. در روش اسلب مستطیلی بخش باله تیرآهن هاش با‌ نورد سطح جانبی، لبه تشکیل می‌شود. به منظور افزایش عرض محصول از نورد با قطرهای لبه های متعدد استفاده می شود که در نهایت منجر به تولید محصولی با عرض دلخواه می‌گردد.

پس از نورد لبه دهنده، از یک ماده پیش فرم که مشخصات شکل نورد به آن داده شده است به منظور فرم دهی به محصول وارد عمل می‌شود.  این کار به کمک یک شیار انجام می‌گردد. هرچه تعداد شیارهایی که در غلتک قرار دارند محدود شوند، مقدار کاهش در نورد لبه دهی نیز محدود می‌شود. انتخاب ارز محسوب با توجه به ابعاد محصول ضروری می‌باشد.

شکل 8. سازه نورد سایز کننده

سازه نورد سایز کننده

 

تیرآهن

 

شکل 9- فرآیند نورد متغیر رایج برای تولید مقاطع H

به روش‌های مختلفی می توان اسلب‌ها را آماده کرد که این امر باعث تولید محصولات متنوعی از نظر ابعاد می‌شود. به دلیل اینکه در روش اسلب مستطیلی فرآیند نورد پایدار نیست، این روش در مقایسه با روش بلوک‌های پیش فرم مزایای کمتری دارد. در نورد لبه دهنده اگر مواد فولادی به درستی به سمت مرکز شیار غلتک هدایت نشود، ضخامت نامتعادل درباره ایجاد می‌شود.

برای جلوگیری از این مشکل، موقعیت نورد فولاد همیشه بدون تغییر باقی می‌ماند. انتخاب شیار مناسب نیز بسیار حائز اهمیت است.

برای تولید کارآمد تیرآهن H،  صفحات گرمایشی باید در کوره گرم کننده توسط دو غلتک فشاری فرم دهی شوند. از غلتک‌های مخصوص برای لبه دهی استفاده می‌شود و باعث می‌شود تا محصولات باکیفیتی حاصل شود.

در نورد میانی، ضخامت موردنظر محصول تنظیم می‌گردد و با استفاده از غلتک‌های لبه آزاد عرض باله با ابعاد مختلف می‌تواند آزادانه نورد شود.

در مرحله نهایی این فرایند، نورد فشاری وظیفه تنظیم ارتفاع جان راه‌آهن را بر عهده دارد که این کار نیز توسط غلتک‌های قابل تنظیم در نبرد نهایی انجام می‌شود. در نهایت خنک کردن محصول نیز باید با تدابیر قبلی به طور صحیح انجام پذیرد. این روش امکان تولید بسیار کارآمد تیرآهن H را ممکن کرده و از هر نظر می‌توان محصولی مطابق با نظر مشتری تولید کرد. در حال حاضر ثابت مقطع H در اندازه‌های مختلفی قابل دسترس است. تیرآهن H نیز طبق استانداردهای بین المللی تولید می‌شود.

فرآیند نورد متغیر رایج برای تولید مقاطع H
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.