تیرآهن چگونه ساخته می‌شود؟

همان‌طور که می‌دانید پایه و اساس هر ساختمان، تیرآهن است و نمی‌توان ساخت بنا را بدون استفاده از آن تصور کرد. اما آیا چیزی راجع‌به روش تولید تیرآهن می‌دانید؟ این فرآیند طی چند مرحله انجام می‌شود و پس از ذوب شمش در کوره، شامل نوردهای مختلفی است.

نورد فرآیندی است که در آن فلز به دمای نرم شوندگی خود می‌رسد و بعد از آن از میان غلتک‌های مختلف عبور داده می‌شود تا شکل خروجی مشخصی را تحت فشار به خود بگیرد. در ادامه این نوشته می‌خواهیم فرایند ساخت تیرآهن را به طور مفصل شرح دهیم. با ما همراه باشید.

روش تولید تیرآهن

فرض کنید که قصد ساخت تیرآهنی با مقطع H را دارید. در مرحله اول، فولاد خام در یک کوره گرم می‌شود و بعد از غلتک نورد اولیه عبور می‌کند. در ادامه از غلتک‌های نورد میانی (غلتک‌های اصلی)، غلتک‌های افقی، غلتک‌های لبه دهنده و غلتک‌های نهایی عبور می‌کند.

کاهش لبه‌ها و ضخامت باله در نوردهای اصلی و عرض لبه توسط غلتک‌های افقی ایجاد می‌شود. تیرآهن H دارای ارتفاع داخلی نیز هست که این ارتفاع توسط طول غلتک‌های نورد افقی تعیین می‌شود.  عرض یا همان عمق باله توسط کالیبر نوردهای مشخصی تعیین می‌شود.

همانطور که مشخص است ابعاد درون تیرآهن H ثابت هستند و در صورت نیاز برای تغییر آن باید ارتفاع داخلی و یا عرض باله در نوردهای افقی تغییر داده شوند.

در روش نورد گرم برای تولید تیرآهن H ممکن است به دلیل تنش داخلی ناشی از اختلاف دما  خمیدگی‌هایی در جان تیر آهن به وجود آید. دلیل این امر می‌تواند تغییر در انتقال دما در حین نورد باشد.

مهندسین برای حل این مسئله و جلوگیری از ایجاد خمیدگی‌ها از فناوری‌های جدیدی برای ساخت تیر آهن استفاده کردند. این فناوری‌ها همچنین امکان تنظیم ارتفاع تیرآهن را نیز فراهم کرده‌اند.

امروزه از نوردهای لبه دهنده‌ای استفاده می‌شود که توانایی تولید محصولات با عرض مختلف باله بدون تغییر غلطک را دارند. تکنولوژی کنترل دمای نورد برای این محصولات سبب شده است تا محصولاتی نسبتا ضخیم به‌آسانی و با کنترل بالاتر تولید شوند.

فایل صوتی این مطلب

تکنولوژی نورد با ابعاد آزاد و بسیار کارآمد

برای تنظیم ارتفاع درون جان تیرآهن، غلتک‌های مورب به عنوان روش‌هایی کارآمد معرفی شده‌اند. در این روش تنها با یک بار عبور از نورد ارتفاع جان تیر آهن به طور کاملا معینی تنظیم می‌‌شود. در ادامه این روش را به طور مفصل شرح می‌دهیم.

در روش نورد مورب، ۴ نورد در سمت چپ، راست، بالا و پایین نصب می‌شود و بین غلتک‌های چپ و راست فاصله‌ای برای تنظیم نورد با زاویه x وجود دارد.

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

توجه داشته باشید که رفتار ناپایدار ماده در طول نورد غلتکی نیز باید بررسی شود. 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 نمی‌شود)، غلتک‌های نورد با باله در تماس هستند و کل جان تیر آهن را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

در مرحله دوم، به منظور عرض دهی به جان تیرآهن، نورد انجام می‌شود و شما افزایش ارتفاع داخلی آن را مشاهده می‌کنید.

در مرحله سوم در سمت خروج (اگرچه کاهش نورد جان تیرآهن پایان یافته است) نورد همچنان با طرف داخلی باله در تماس است و در گسترش داخل ارتفاع جان تیرآهن تأثیرگذار است.

همانطور که تا کنون متوجه شدید افزایش ارتفاع داخل جان تیرآهن در روش نورد انحرافی، به منظور کشش جان تیرآهن انجام می‌شود. روش غلتک نورد مورب در مقایسه با سایر متدها، ایده‌ای برتر است که در آن ارتفاع داخلی در  دامنه‌ای وسیع تنها با یک بار گذر از نورد به‌طور 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 فشرده‌سازی غلتک‌ها نیز وجود دارد.

شکل 3. اصول نورد کششی

شکل 4. 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 شود. ارتفاع داخل جان تیر آهن تنها توسط طول غلتک افقی قابل تنظیم است.

دلیل انجام این کار توسط غلتک‌های افقی این است که محورهای آن در بالای گیره‌های غلتک بسیار محکم نصب می‌شوند. به این ترتیب نورد افقی با قابلیت تنظیم طول غلتک استقامت خمشی نورد را فراهم می‌کند.

غلطک‌های جدا شده برای تنظیم غلتک به محور و پوسته میانی متصل می گردند. پوسته میانی نیز روی یک یاتاقان رانشی می نشیند که با یک اتصال درخارج از گیره غلتک تعبیه شده است.

از سوی دیگر، محور با اتصال داخلی درون پوسته داخلی به چرخش در می‌آید. این محور به بخش دوار مکانیسم تغییر طول غلتک و انتهای آن متصل است. غلطک کناری به محوری با دو سازه متصل است و نیروی چرخشی آن توسط یک زبانه انتقال داده می‌شود. همانطور که قبلا اشاره کردیم طول این غلتک می‌تواند با تغییر فاصله جداسازی بخش چپ و راست 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 تیرآهن‌ها و کشش آن از نورد لبه دهنده استفاده می‌کنند.

نوردهای لبه دهنده که عمق کالیبر کوچکتری نسبت به عمق باله دارند، به منظور تحت تأثیر گذاشتن مرکز جان تیرآهن به‌کار می‌روند. برای محصولی که عمق باله بزرگتری داشته باشد، باید غلتک‌های لبه به طور مخصوص تنظیم شوند.

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

موقعیت غلطک نورد جان تیر آهن و موقعیت نورد لبه دهنده با چرخاندن پوسته خارج از مرکز قابل تغییر است. این مسئله سبب می‌شود تا بتوان در مقایسه با غلتک‌های معمولی، محصولات بهبود یافته‌تری از لحاظ جان تیر آهن مرکزی – خارجی تولید کرد. این موضوع مزیتی مهم برای این روش محسوب می‌‌شود.

شکل 5. سازه غلتک نهایی با ابعاد آزاد

شکل 6. سازه غلتک لبه دهنده با سایز آزاد

فن‌آوری کنترل دمای غلتک

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

تنش‌های ایجاد شده را می‌توان به عنوان استرس تنش و استرس فشرده شدن معرفی کرد. اگر استرس فشرده شدن جان تیر آهن از حد مشخصی فراتر رود، در نتیجه 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 باله دارد، سریع‌تر خنک می‌شود و تغییر دمای آن نسبت به باله متفاوت خواهد بود.

هنگامی که این تغییر به طور دقیق مشاهده شود، 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 هر باله سرعت خنک شوندگی جان تیر آهن نیز کمتر می‌شود.

حتما می‌دانید که سرعت خنک شوندگی در فرآیند، انقباض حرارتی در باله و جان تیرآهن مؤثر است و باعث تغییر لحظه‌ای انقباض می‌شود. همان‌طور که مشخص است استرس حرارتی در جهت طولی تیرآهن ایجاد می‌شود.

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

در همین راستا استرس فشاری در جان تیرآهن ایجاد می‌شود و به دنبال آن نیز استرس کششی رخ می‌دهد. 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

فناوری سایز نورد در تولید تیرآهن

به طور کلی روش‌های نورد تیر آهن 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

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.

همان طور که حتما می دانید پایه و اساس هر ساختمان، تیرآهن است و نمی توان ساخت بنا را بدون استفاده از آن تصور کرد. اما این آیا با مراحل تولید تیرآهن آشنایی دارید؟ این فرآیند طی چند مرحله انجام می شود و پس از ذوب شمش در کوره، شامل نوردهای مختلفی است.

نورد فرآیندی است که در آن فلز به دمای نرم شوندگی خود می‌رسد و بعد از آن از میان غلتک‌های مختلف عبور داده می‌شود تا شکل خروجی مشخصی را تحت فشار به خود بگیرد. در ادامه این نوشته می خواهیم فرایند ساخت تیرآهن را به طور مفصل شرح دهیم. با ما همراه باشید.

روش تولید تیرآهن

فرض کنید که قصد ساخت تیرآهنی با مقطع H را دارید. در مرحله اول، فولاد خام در یک کوره گرم می‌شود و بعد از غلتک نورد اولیه عبور می کند. در ادامه از غلتک های نورد میانی (غلتک های اصلی)، 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 H دارای ارتفاع داخلی نیز هست که این ارتفاع توسط طول غلتک‌های نورد افقی تعیین می‌شود.  عرض یا همان عمق باله توسط کالیبر نوردهای مشخصی تعیین می‌شود.

همانطور که مشخص است ابعاد درون تیرآهن H ثابت هستند و در صورت نیاز برای تغییر آن باید ارتفاع داخلی و یا عرض باله در نوردهای افقی تغییر داده شوند.

در نورد گرم روش تولید تیرآهن H به دلیل تنش داخلی ناشی از اختلاف دما ممکن است، البته طی این فرایند، خمیدگی‌هایی در جان تیر آهن به وجود آید. دلیل این امر می‌تواند تغییر در انتقال دما در حین نورد باشد.

مهندسین برای حل این مسئله و جلوگیری از ایجاد خمیدگی ها از فناوری های جدیدی برای ساخت تیر آهن استفاده کردند. این فناوری ها همچنین امکان تنظیم ارتفاع تیذرآهن را نیز فراهم کرده اند.

امروزه از نوردهای لبه دهنده‌ای استفاده می شود که توانایی تولید محصولات با عرض مختلف باله بدون تغییر غلطک را دارند. تکنولوژی کنترل دمای نورد برای این محصولات سبب شده است تا محصولاتی نسبتا ضخیم به آسانی و با کنترل بالاتر تولید گردند.

فایل صوتی این مطلب

تکنولوژی نورد با ابعاد آزاد و بسیار کارآمد

برای تنظیم ارتفاع درون جان تیرآهن، غلتک‌های مورب به عنوان روش هایی کارآمد معرفی شده‌اند. در این روش تنها با یک بار عبور از نورد ارتفاع جان تیر آهن به طور کاملا معینی تنظیم می‌ شود. در ادامه این روش را به طور مفصل شرح می‌دهیم.

در روش نورد مورب، ۴ نورد در سمت چپ، راست، بالا و پایین نصب می‌شود و بین غلتک های چپ و راست فاصله‌ای برای تنظیم نورد با زاویه x وجود دارد.

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.

توجه داشته باشید که رفتار ناپایدار 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)، غلتک های نورد با باله در تماس هستند و کل جان تیر آهن را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

در مرحله دوم، به منظور عرض دهی به جان تیرآهن، نورد انجام می‌شود و شما افزایش ارتفاع داخلی آن را مشاهده می کنید.

در مرحله سوم در سمت خروج (اگرچه کاهش نورد جان تیرآهن پایان یافته است) نبرد همچنان با طرف داخلی باله در تماس است و در گسترش داخل ارتفاع جان تیرآهن تأثیر گذار است.

همانطور که تا کنون متوجه شدید افزایش ارتفاع داخل جان تیر آهن در روش نورد انحرافی، به منظور کشش جان تیرآهن مانجام می شود. روش غلتک نورد مورب در مقایسه با سایر متدها، ایدهای برتر است که در آن ارتفاع داخلی در  دامنه ای 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 نیز وجود دارد.

شکل 3. اصول نورد کششی

شکل 4. 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 شود. ارتفاع داخل جان تیر آهن تنها توسط طول غلتک افقی قابل تنظیم است.

دلیل انجام این کار توسط غلتک‌های افقی این 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 غلتک به محور و پوسته میانی متصل می گردند. پوسته میانی نیز روی یک یاتاقان رانشی می نشیند که با یک اتصال درخارج از گیره غلتک تعبیه شده است.

از سوی دیگر، محور با اتصال داخلی درون پوسته داخلی به چرخش در می‌آید. این محور به بخش دوار مکانیسم تغییر طول غلتک و انتهای آن متصل است. غلطک کناری به محوری با دو سازه متصل 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 تیرآهن‌ها و کشش آن از نورد لبه دهنده استفاده می‌کنند.

نوردهای لبه دهنده که عمق کالیبر کوچکتری نسبت به عمق باله دارند، به منظور تحت تأثیر گذاشتن مرکز جان تیرآهن به کار می‌روند. برای محصولی که عمق باله بزرگتری داشته باشد، باید غلتک‌های لبه به طور مخصوص تنظیم شوند.

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

موقعیت غلطک نورد جان تیر آهن و موقعیت نورد لبه دهنده با چرخاندن پوسته خارج از مرکز قابل تغییر است. این مسئله سبب می‌شود تا بتوان در مقایسه با غلتک‌های معمولی، محصولات بهبود یافته‌تری از لحاظ جان تیر آهن مرکزی – خارجی تولید کرد. این موضوع مزیتی مهم برای این روش محسوب می‌‌شود.

شکل 5. سازه غلتک نهایی با ابعاد آزاد

شکل 6. سازه غلتک لبه دهنده با سایز آزاد

فن‌آوری کنترل دمای غلتک

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

تنش‌های ایجاد شده را می‌توان به عنوان استرس تنش و استرس فشرده شدن معرفی کرد. اگر استرس فشرده شدن جان تیر آهن از حد مشخصی فراتر رود، در نتیجه 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 باله دارد، سریع‌تر خنک می‌شود و تغییر دمای آن نسبت به باله متفاوت خواهد بود.

هنگامی که این تغییر به طور دقیق مشاهده شود، 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 هر باله سرعت خنک شوندگی جان تیر آهن نیز کمتر می‌شود.

حتما می‌دانید که سرعت خنک شوندگی در فرآیند، انقباض حرارتی در باله و جان تیرآهن مؤثر است و باعث تغییر لحظه‌ای انقباض می‌شود. همان‌طور که مشخص است استرس حرارتی در جهت طولی تیرآهن ایجاد می‌شود.

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

در همین راستا استرس فشاری در جان تیر آهن ایجاد می‌شود و به‌دنبال آن نیز استرس کششی رخ می‌دهد. اگر تغییر شکل به وجود آید، تعادل استرس در باله با وضعیت متفاوتی ایجاد می‌شود. به دلیل این که تغییر شکل پلاستیک تا زمان کامل شدن تحول ظول می‌کشد، تنش حرارتی زیاد نمی‌شود.

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 پس از نورد، از آب برای خنک سازی با لوله بیرونی استفاده می‌شود.

این خنک کنندگی نیز باید به مقدار معینی انجام شود، زیرا در صورت خنک کردن بیش از حد ممکن است ساختار فشرده و سختی روی سطح محصول ایجاد 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

فناوری سایز نورد در تولید تیرآهن

به طور کلی روش‌های نورد تیر آهن H به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شوند و به نوع مواد مورد استفاده در تولید تیرآهن بستگی دارند. در روش اول از فرم‌های تقریبا 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 می‌شود.

با اینکه در روش دوم میزان بیشتری نورد جهت شکل‌دهی مورد نیاز است اما در حال حاضر این روش بسیار رایج است. در روش اسلب مستطیلی در بخش باله تیرآهن H با‌ نورد سطح جانبی، لبه تشکیل می‌شود. به منظور افزایش عرض محصول از نورد با قطرهای لبه‌های متعدد استفاده می‌شود که در نهایت منجر به تولید محصولی با عرض دلخواه می‌شود.

پس از نورد لبه دهنده، ماده‌ای 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 می‌‌شود. هرچه تعداد شیارهای موجود در غلتک محدود شوند، مقدار کاهش در نورد لبه دهی نیز محدود می‌شود.

شکل 8. سازه نورد سایز کننده

شکل 9- فرآیند نورد متغیر رایج برای تولید مقاطع H

به روش‌های مختلفی می‌توان 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 نشوند، ضخامت نامتعادلی 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.  برای لبه دهی از غلتک‌های مخصوص استفاده می‌شود و در نتیجه محصولات باکیفیتی تولید می‌شود.

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

در مرحله نهایی این فرایند، نورد فشاری وظیفه تنظیم ارتفاع جان تیر آهن 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 به‌طور صحیح انجام پذیرد. این روش امکان تولید 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 بین‌المللی تولید می‌شود.