نورد فولاد چیست؟

نورد فولاد یعنی چه؟

نورد یا رولینگ (Rolling) از قرن هفدهم میلادی آغاز گردیده که در آن زمان فلزاتی از جنس قلع و سرب را نورد می‌دادند.

خوب مسلماً در قرن 17 میلادی برای انجام این کار امکانات الان موجود نبود و تنها از دو عدد غلطک از جنس چدن که توی قالب چارچوبی قرار گرفته بود این عملیات را انجام می‌دادند.

مانند تصویر زیر

با گذر زمان و پیشرفت بشر به تکنولوژی امروز رسیدیم که در ادامه مقاله به توضیح آنها می‌پردازیم.

هدف از انجام نورد چیست؟

شکل‌دهی مدنظر به فلزات مصرفی ساختمانی تا محصولی به دور از اعوجاج و کیفیت مطلوب در دسترس مصرف کننده قرار گیرد مانند نبشی، تیر آهن، میلگرد و …

♦ نورد کاری فولاد چیست؟

فرآیندی برای تغییر شکل قطعات بدون تغییر حجم می‌‎باشد (فرآیند کاهش سطح مقطع قطعات)، در نورد کاری فولاد با استفاده از دستگاه نورد کاری، دو غلطک چرخان وظیفه اصلی نورد کردن را بر عهده دارند.

به طوری که غلطک بالایی در جهت عقربه‌های ساعت و غلطک پایینی خلاف جهت توسط موتور می‌چرخد و در پی فرآیند نورد فولاد، از ضخامت ورق کاسته می‌شود ولی در عوض طول و عرض آن افزایش می‌یابد.

در مرحله اول نورد فولاد با روش ریخته گری پیوسته شمش – Continuous ingot casting (یکی از روش‌های تولید شمش و اولین مرحله تولید نورد به شمار می‌آید)، تختال‌هایی (اسلب یا تختال، محصولات فولادی نیمه آماده که از راه شمش‌ها در روند نورد تولید می‌شوند) به طول 4.5 الی 10متر و ضخامت 20 سانتیمتر تولید می‌شوند.

سپس بعد از اتمام عملیات ریخته‌گری تختال، شمش را به قسمت خنک کننده می‌برند تا دمای هم‌ترازی با محیط پیدا کند.

1- آماده کردن ماده اولیه

2- گرم کردن قطعه قبل از نورد

3- نورد تکمیل کاری

◊ نکته: قبل از شروع نورد فولاد، ماده اولیه باید آماده سازی شود یعنی نقص‌هایی که روی سطح فلز است از بین برود.

این کار مهمترین مرحله نورد، علی الخصوص در رابطه با نورد فولادهای آلیاژی و فولادهای کربنی مرغوب به شمار می‌آید.

∞ چه نکاتی باید قبل از شروع نورد و گرم کردن فلز انجام شود؟

بررسی نوع فولاد، انتخاب صحیح دمای شروع و خاتمه عملیات نورد و مراحل مناسب کاهش ابعاد قطعه.

رعایت نکردن موارد فوق باعث از بین رفتن خواص مکانیکی مطلوب در تولید محصول نورد می‌گردد.

1- نورد فولاد به روش گرم (Hot rolling steel)

2- نورد فولاد به روش سرد (cold formed steel)

♦ نورد گرم از رایج‌ترین روش‌های نورد فولاد محسوب می‌شود، در این روش فلز مدنظر که قرار است نورد شود بین دو غلطک دستگاه قرار می‌گیرد، ریلی که فلز روی آن قرار می‌گیرد سرعت کندتری در مقایسه با سرعت غلطک دارد و همین امر موجب ایجاد اصطکاک می‌شود که در اثر اصطکاک، گرما تولید می‌شود برای انجام این امر نیاز به گرمای بسیار بالایی است.

در نتیجه این روند باعث کم شدن ضخامت فلز و هل دادن آن به سمت جلو + افزایش طول فلز خواهد شد، البته مقدار کم شدن ضخامت سطح رویی فلز بستگی به میزان اصطکاک به وجود آمده بین غلطک و سطح فلز دارد.

در این فرآیند، مهم‌ترین عامل تنظیم دمای اولیه می‌باشد معمولاً دمای بیشتر از 925 درجه سانتیگراد را برای این روش در نظر می‌گیرند، این روند برای تغییر شکل فلز نیازمند دمایی بالاتر از دمای تبلور فلز است و در طی آن تبلور مجدد (دمایی که ساختار کریستالی فولاد کلاً عوض می‌شود) و تغییر شکل قطعه رخ می‌دهد.

همچنین برای تبلور مجدد باید دمای فلز را از مقدار دمای تبلور آن بالاتر برد، در واقع وقتی که فولاد مقدار دمایی بالاتر از دمای تبلور خودش بهش وارد شود، فرم‌دهی به آن آسان می‌شود.

در روش نورد فولاد گرم، فلز بدون هیچ توقف و بازپختی به شکل مدنظر تبدیل و تولید می‌شود و به حرارت دادن مجدد احتیاجی ندارد از این جهت مقرون به صرفه تر از نورد فولاد به روش سرد است.

نکته: وقتی برای اجرای عملیات به دنبال استحکام فولاد باشیم از روش نورد گرم استفاده می‌کنیم.

♦ نورد فولاد به روش سرد (CFS) در واقع یجورایی همان نورد فولاد به روش گرم محسوب می‌شود با این تفاوت که به پردازش بیشتری نیاز دارد، روشون بیشتر کار میشه بخاطر همین گرون‌تر از نورد گرم هست.

نورد سرد فولاد در 99% مواقع برای تولید قطعاتی که ابعاد و اندازه دقیق و ضخامتی نازک دارند (نیم تا 3 میلیمتر ضخامت) و مقدار ضخامت بسیار حائز اهمیت است، کاربرد دارند و محصول اصلاح شده‌تری نسبت به نورد گرم محسوب می‌شوند.

ابعاد دقیق حاصله به خاطر این هست که این عملیات در دمای محیط انجام می‌شود و دمای فلز باید کمتر از مقدار دمای تبلور مجدد فلز باشد.

وقتی کارفرمایان به دنبال مواردی نظیر: چرخاندن، سمباده‌کاری و پولیش‌کاری + خواص مکانیکی بهتر هستند، نورد سرد را در نظر می‌گیریم.

∝ کاربرد نورد گرم:

در جوشکاری و عملیات فنی مانند ساخت میله‌های راه آهن- مقطع‌های I شکل – تولید لوله و پروفیل از این روش استفاده می‌شود.

∝ کاربرد نورد سرد:

در پروژه‌های حساس و دقیق در ابعاد و اندازه، همچنین در ساخت مخازن فولادی، تولید تیرآهن، ساختمان‌های صنعتی و گاراژ از این روش استفاده می‌شود.

∞ مزایای نورد گرم:

به دلیل حرارت زیاد، قابلیت شکل‌پذیری بالایی دارند

به دلیل پردازش کمتر، قیمت مقرون به صرفه‌تری دارند

مناسب برای شمش‌های بزرگ

استحکام و مقاومت بالای فولاد

نیاز به دم و دستگاه کمتر برای انجام عملیات

∞ معایب نورد گرم:

عدم توانایی کنترل در ابعاد و اندازه فلز خروجی

کیفیت پایین‌تر قطعات تولید شده در مقایسه با نورد سرد

∞ مزایای نورد سرد:

کیفیت ظاهری و سطحی مقبول‌تری نسبت به نورد گرم

کنترل ابعادی دقیق‌تر

حمل و نقل آسان

∞ معایب نورد سرد:

برشکاری سخت

نیاز به تجهیزات سنگین و انرژی بیشتر

گران قیمت‌تر در مقایسه با نورد گرم

تنش‌گیری محصول تولید شده بعد از فرآیند نورد سرد

قطعات و اجزای تشکیل دهنده دستگاه نورد فولاد شامل ⇐ قفسه نورد (بدنه دستگاه)، غلتک‌‌ استوانه‌ای شکل در چند نوع دو غلطکی، سه غلطکی چهار و شش غلطکی، یاتاقان دستگاه (تکیه‌گاه)، لوله‌‍‌های روان کاری و نیروی محرکه حرکت غلطک می‌باشد.

انواع دستگاه‌های نورد فولاد براساس نوع محصول عبارت‌اند از:

1- نورد شمش

2- نورد ریل

3- نورد پروفیل‌های ساختمانی

4- نورد ورق و لوله

5- نورد میلگرد

6- نورد طوقه و چرخ

از آنجایی که کار در محیط کارخانه نورد فولاد بسیار خطرناک است، حتماً ((ایمنی)) قبل شروع کار را رعایت کنید چرا که سالانه عده کثیری در اثر گرمازدگی زیاد، منفجر شدن گازها در محیط کار، مسمومیت در اثر گاز مونوکسید کربن تولید شده توسط مواد مذاب فلزات و … جان خود را از دست می‌دهند.

توصیه می‌شود حتماً از لباس‌های ضد حریق، کلاه ایمنی مخصوص کار استفاده شود و حداکثر آموزش‌های لازم به کارگران و اپراتورها داده شود.

گردآورنده: گروه آموزشی استوارسازان با نظارت علمی مهندس سیدعلی منتظری