نورد در صنعت فولاد

به نورد (Rolling) یکی از روش‌های شکل‌دهی موادِ دارای قابلیت موم‌سانی می باشد. در دماهای پایین و نزدیک به دمای اتاق تنها فلزات و برخی از پلیمرها توان موم‌سانی مناسب از خود نشان می‌دهند برای افزایش این قابلیت و همچنین شکل‌دهی موادی که در دماهای پایین نورد آن‌ها امکان‌پذیر نیست، از نورد گرم استفاده می‌شود.

فرایند نورد شامل گذراندن تکه‌ای از ماده از بین دو غلتک است که در اثر تنش فشاری اعمال شده توسط غلتک‌ها ضخامت آن کاهش می‌یابد. دستگاه‌های نورد در مدل‌های دو، سه و چهارغلتکه موجود می‌باشد. انواع محصولات از قبیل  و با مقاطع مختلف به وسیله فرایند نورد تولید می‌شوند، معمولاً این روش با فرایند آهنگری در رقابت بوده و برتری هر کدام بستگی به پیشرفته‌تر بودن فناوری آن دارد، ولی به‌طور کلی از نظر حجم و کمیت تولیدات، فرایند نورد در مقام اول فرایندهای شکل‌دادن فلزات قرار دارد.

هدف از نوردِ فلزات، تغییر فرم شمش یا به شکل مورد نظر می باشد. معمولاً محصول نهایی نورد، به صورت ورق یا است. پس از اتمام تغییر فرم، محصول نهایی توسط دستگاه‌های برشی خط به طول مورد نظر برش خورده و پس از عملیات تکمیلی و کنترل، بسته‌بندی شده و به انبار محصول حمل می‌شود.

از دستگاه‌های نورد به‌طور بسیار گسترده‌ای برای گرمکاری‌ و سردکاری فلزات و آلیاژها در اندازه‌های بسیار متنوع استفاده می‌شود. برخی از شمش‌هایی که به تولیدورق فولادی اختصاص داده شده‌اند ممکن است ۲۰ تن یا بیشتر وزن داشته و حداقل 0.3m ضخامت داشته باشند. آلومینیوم را می‌توان به صورت نوار ورق‌هایی به پهنای 4m نورد کرد و از طرف دیگر، ورق‌های بسیار نازک آلومینیومی را می‌توان با ضخامتی حدود 0.025mm تولید نمود.

انواع نورد

عملیات نورد بر اساس دمایی که در آن صورت می گیرد شامل دو نوع سرد و گرم است، که نورد سرد در دمای کمتر از دمای تبلور فلز یعنی همان دمای اتاق صورت گرفته و نورد گرم در دمای بالاتر از دمای تبلور فلز انجام می گیرد، اما نورد سرد و گرم چیست؟ در ادامه با وبسایت دانیال زاده همراه باشید تا به بررسی هر یک بپردازیم.

نورد گرم

آنچه که در فرایند نورد گرم بسیار حائز اهمیت است کنترل و تنظیم دما در این عملیات می باشد و ضروری است دمای یکنواخت که از دمای تبلور مجدد فلز بیشتر می باشد را در تمام نواحی قطعه تنظیم نماییم. این بیشتر بودن دما نسبت به دمای باعث افزایش شکل پذیری فولاد خواهد شد. در عملیات نورد گرم قطعات فلزی که به آن شمش نیز گفته می شود در دستگاه نورد قرار داده شده سپس با ایجاد گرما و حرارت، محصول خروجی به صورت یک رول صاف در می آید. بعد از این مرحله رول ها را در همان دما نگه داشته و از میان غلتک های دستگاه نورد عبور می دهیم.

در نهایت نیز قطعه سرد شده و انقباض در آن اتفاق خواهد افتاد، البته لازم به ذکر است که خنک شدن محصول موجب می شود تا نتوانیم شکل نهایی آن را به صورت دقیق اندازه گیری کنیم از این رو قطعات حاصل از نورد گرم در مواردی که دقیق بودن ابعاد حائز اهمیت است کاربردی ندارد. محصولات حاصل از نورد گرم بیشتر به صورت میلگرد در عملیات جوشکاری، ساخت و ساز، ساخت ریل و تیرآهن مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایای عملیات نورد گرم:

• محصولات نورد گرم به جهت افزیش دما از قابلیت شکل دهی بالایی برخوردار می باشند.
• سرد شدن قطعات پس از نورد با دمای مناسب صورت می گیرد که از خشک شدن یا سخت شدن آن جلوگیری می کند.
• قطعات حاصل از نورد گرم نیاز به پردازش کمتری داشته و با قیمت ارزان تری نسبت به قطعات نورد سرد به فروش می رسد.

نورد سرد

نورد سرد که با نام CRC نیز شناخته شده می باشد در واقع همان نورد گرم است ولی با پردازش بیشتر. فولادهای حاصل از دستگاه نورد سرد در مواردی که نیاز به قطعه ای با ابعاد بسیار دقیق است، کاربرد دارند. این تلورانس ابعادی دقیق به دلیل انجام این فرآیند در دمای محیط است که بر خلاف نورد کردن گرم، دمای فلز باید کمتر از دمای تبلور مجدد آن باشد، این فرآیند کیفیت سطحی محصول را نیز بهبود می بخشد. در محصولات این نورد، تغییر شکل بدون استفاده از گرما صورت گرفته و عموما از تنش مکانیکی به جای گرما برای تغییر ساختار فلز استفاده می شود.

مزایای عملیات نورد سرد:

• زیبایی ظاهری و تلرانس دقیق
• حمل و نقل آسان
• تحمل و مقاومت بالا

معرفی دستگاه نورد

اجزای دستگاه نورد شامل قفسه، غلتک ها، یاتاقان ها، محفظه محافظت از یاتاقان، نیرو محرکه حرکت غلتک و تجهیزات مکانیکی و الکتریکی می باشد، بیشترین کاربرد این دستگاه مربوط به کارخانه های فولاد است.
دستگاه نورد شامل دو غلتک استوانه ای شکل بوده که بر اثر اعمال نیرو توسط موتور در جهت مخالف نسبت به هم شروع به حرکت می کنند.

غلتک ها در محفظه ای به نام قفسه قرار دارند و بر اساس تعداد قالب و آرایش آنها به انواع مختلفی همچون قفسه دو غلطکی، سه غلطکی، اقماری و غیره تقسیم می شوند. در رابطه با ویژگی های این قفسه ها می توان گفت در قفسه های دو غلطکی امکان چرخش دو طرفه رول ها برای کاهش ضخامت وجود دارد و در قفسه های نورد سه غلطکی رول بالایی و پایینی در یک جهت و رول میانی در خلاف جهت آنها حرکت می کند، در صورت استفاده از قفسه های سه غلطکی دیگر نیازی به حرکت رفت و برگشتی نخواهد بود.

امروزه شاهد عرضه دستگاه های بسیار بزرگی هستیم که به راحتی می توان عملیات نورد را در کوتاه ترین زمان انجام داد به عنوان مثال با دستگاه نورد ورق آلومینیومی می توان ضخامت ورق را از 6 میلی متر به 20 میکرومتر تبدیل کرد، در برخی دیگر از دستگاه های نورد نیز قابلیت شکل دهی به فولاد وجود دارد.

یکی دیگر از مهم ترین کاربردهای دستگاه نورد از بین بردن انحنای سطح قطعه مورد نظر است که با عملیات تراز کردن غلتکی صورت می گیرد.

نورد تیرآهن

یکی از مراحلی که در فرآیند تولید تیرآهن صورت می گیرد، عملیات نورد به دو شکل گرم و سرد است که با هدف رسیدن به ابعاد مورد نظر صورت می گیرد. تیرآهن تولید شده با نورد گرم به جهت انعطاف پذیری بالا، بیشترین استفاده را در ساخت و ساز دارد و تیرآهن های حاصل از نورد سرد به جهت دارا بودن مقادیری از عنصر کربن، دوام و سختی بسیار بالایی داشته و در مواردی که نیاز به تحمل بالایی است کاربرد دارد. در تولید تیرآهن ابتدا شمش های فولادی با ابعادی مشخص درون کوره های نورد قرار گرفته و سپس با عبور از قفسه های متشکل از غلتک، وارد مرحله پیشنورد شده و تغییر شکل در شمش صورت می گیرد.

نحوه تولید میلگرد با نورد

میلگرد با روش های مختلفی تولید می شود اما اگر قصد دارید در نهایت میلگردی با مرغوبیت بالا داشته باشید، عملیات نورد میلگرد بهترین گزینه است. در نورد گرم می توان با عبور دادن شمش های فولادی از غلتک های خطوط نوردِ پیوسته تغییر شکل زیادی در آنها ایجاد کرد و با نورد آرماتور، آج زنی محصول را انجام داد. در نهایت میلگردها در طول های 24 و 36 متری برش داده شده و داخل بسته بندی قرار می گیرند. همچنین برخی میلگردها با نورد سرد نیز تولید می گردند، این روش موجب می شود آرماتورها ناحیه تسلیم نداشته و در نهایت به فولاهایی بسیار سخت با شکل پذیری پایین تبدیل شوند.

ورق های فولادی نورد گرم بهتر است یا نورد سرد؟

دستگاه نورد ورق دارای قفسه ها، غلطک ها، یاتاقان ها و یک محفظه جهت محافظت از قطعات است.
برای ورق می توان از دستگاه نورد دو غلطکی استفاده نمود، در این دستگاه با چرخش دو طردر ، عملیات‌های نَوَرد (به : Rolling) نورد یکی از فرآیندهای شکل دهی فلزات و کاهش ضخامت مقاطع مختلف فلزی است. در دستگاه نورد، شمش فلزی با عبور از بین یک یا چند جفت غلتک تغییر شکل می‌دهد.

در این ماشین، غلتک‌ها خلاف جهت هم و با سرعت یکسان می‌چرخند.سرعت چرخش رول‌ها از سرعت عبور قطعه اولیه بیشتر است.تنش‌های فشاری که توسط دستگاه نورد به قطعه واردمی‎‌گردد، منجر به تغییر شکل پلاستیک آن می‌شود. نیروهای اصطکاکی، نمونه فلزی را به فضای خالی بین غلتک‌ها می‌رانند تا طول را افزایش و ضخامت را کاهش دهند. میزان اصطکاک بین غلطک در دستگاه نورد و سطح فلز، در این روش اهمیت بسیاری دارد؛ چرا که مقدار کاهش ضخامت را تعیین می‌کند.

نورد معمولاً اولین فرآیند تبدیل یک ماده به محصول کار شده (Wrought Product) است. با نورد مواد اولیه ضخیم می‌توان آن‌ها به شکل بلوم (Bloom)، یا درآورد، یا این اشکال را می‌توان مستقیماً از بدست آورد. بلوم قطعه‌ای فلزی است که مقطعی مربعی یا مستطیلی شکل داشته و ضخامت آن بیشتر از ۱۵ سانتیمتر و طول آن کمتر از دو برابر ضخامت است. شمش (بیلت) معمولاً کوچکتر از بلوم بوده و یک مقطع دایره‌ای شکل یا مربعی دارد.

شمش معمولاً با نوعی فرآیند تغییر شکل مانند نورد یا تولید می‌شود. تختال (یا اسلب) یک جامد مستطیل شکل است که عرض آن بیش از دو برابر ضخامت است. با نورد تختال‌ها می‌توان پلیت‌ها، یا تسمه‌ها را تولید کرد. پلیت‌ها ضخامتی بیش از ۶ میلیمتر دارند، در حالیکه محدوده ضخامت ورق‌ها و تسمه‌ها بین ۶ تا ۰٫۱ میلیمتر می‌باشد