تولید فولاد، از سنگ آهن تا محصول نهایی، عمدتاً شامل چهار مرحله است: پخت، آهنسازی، فولادسازی و نورد. در مقالههای قبلی، جنبههای کلیدی فولادسازی را با جزئیات بررسی کردیم. در حال حاضر، ما بر روی فرآیند نورد فولاد تمرکز خواهیم کرد و عمیقتر در فرآیند تولید از شمش تا محصول نهایی کاوش خواهیم کرد. نورد به عنوان آخرین مرحله تولید فولاد در کارخانه های فولادسازی مدرن از اهمیت انکارناپذیری برخوردار است.
مروری بر نورد فولاد
نورد فولاد یک مرحله کلیدی در تولید فولاد است. از طریق تغییر شکل پلاستیکی بین غلتک های دوار، شمش های فولادی را به اندازه و شکل دلخواه تبدیل می کند. فرآیند نورد فولادی فرآیندی است که با دقت طراحی شده است که شامل آماده سازی بیلت، گرمایش، نورد و تکمیل می شود. فرم محصول مورد نظر از طریق تغییر شکل بین غلتک های دوار به دست می آید.
نورد فولادی یک فرآیند شکلگیری فشار{0} است که بین غلتکهای دوار برای تغییر شکل شمش یا شمش فولادی انجام میشود. این فرآیند با دقت طراحی شده از مراحل متعددی تشکیل شده است که با هم فرآیند کامل نورد فولاد را تشکیل می دهند.
توضیح مفصل فرآیند نورد فولاد
تهیه قبض و گرمایش
آماده سازی قبض شامل عملیات سطحی و عملیات حرارتی است. گرمایش شرایط دمایی لازم را برای نورد فراهم میکند و مرحله مهمی در فرآیند نورد گرم است. این اولین گام در تولید نورد فولادی است و شامل تمیز کردن عیوب سطح، حذف رسوب و پیش{2}}عملیات حرارتی بیلت است. گرمایش به ویژه در فرآیند نورد گرم بسیار مهم است، زیرا شرایط دمایی لازم را برای فرآیند نورد فراهم می کند.
نورد و تکمیل فولاد
نورد مرحله اصلی در تولید نورد فولاد است. در اینجا بیلت از طریق نورد تغییر شکل می دهد و این فرآیند تأثیر تعیین کننده ای بر کیفیت محصول نهایی دارد. تکمیل مرحله نهایی است که کیفیت نهایی را تضمین می کند و شامل سیم پیچی، خنک سازی و صاف کردن است. الزامات کیفیت محصول شامل جنبه های متعددی از جمله شکل هندسی، دقت ابعادی، ساختار و خواص داخلی و پرداخت سطح است. به عنوان آخرین مرحله در تولید نورد فولاد، وظیفه تضمین کیفیت محصول نهایی را بر عهده دارد. محتوای فرآیند تکمیل بسته به الزامات فنی محصول متفاوت است، اما معمولاً شامل کلاف کردن،{5}خنک کردن پس از نورد، صاف کردن، عملیات حرارتی نهایی، تمیز کردن سطح، و رنگآمیزی میشود.
روش های نورد فولادی
نورد گرم و نورد سرد
نورد گرم در دماهای بالا و نورد سرد در دمای اتاق انجام می شود. این تفاوت بر اساس دمای تبلور مجدد فلز است. تغییر شکل و پردازش شمش های فولادی یا بیلت ها در دمای اتاق دشوار است، بنابراین برای نورد بین 1100 درجه تا 1250 درجه گرم می شوند. این فرآیند نورد گرم نامیده می شود. نورد انجام شده در دمای اتاق به طور کلی نورد سرد در نظر گرفته می شود. از دیدگاه متالورژی، تمایز بین نورد سرد و گرم بر اساس دمای تبلور مجدد فلز است. نورد در زیر محدوده دمای تبلور مجدد 450 درجه تا 600 درجه نورد سرد در نظر گرفته می شود، در حالی که نورد بالای این محدوده دمایی نورد گرم در نظر گرفته می شود.
طولی و متقاطع-نورد
در نورد طولی، قطعه کار عمود بر محور رول حرکت می کند. در نورد متقابل-، قطعه کار حول خط مرکزی، موازی با محور غلتک میچرخد. نورد طولی، همچنین به عنوان نورد طولی شناخته می شود، رایج ترین نوع فرآیند نورد است. در این روش، مواد نورد شده از بین دو رول -در حال چرخش عبور میکنند و عمود بر محور رول حرکت میکنند و قطعه کار از طریق شکاف بین رولها به جلو حرکت میکند. از سوی دیگر، نورد متقاطع شامل چرخش قطعه کار بین رول ها حول خط مرکزی خودش است، با خط مرکزی موازی با محور غلتک، و فقط در جهت عرضی تحت فشار قرار می گیرد.
سیستم فرآیند نورد
سیستم تغییر شکل نورد
سیستم تغییر شکل نورد شامل تغییر شکل کل و توزیع آن در بین واحدهای نورد مختلف است. سیستم تغییر شکل مقطع فولادی در طراحی پاس منعکس می شود. این شامل کل تغییر شکل از مواد خام به محصول نهایی تحت شرایط نورد خاص، تعداد عبور نورد، توزیع تغییر شکل بین واحدهای مختلف نورد، و روش نورد است. در تولید مقاطع فولادی، قطعه کار در گذرهای متوالی از طریق عبور نورد می شود. بنابراین، سیستم تغییر شکل مقطع فولادی در درجه اول در طراحی پاس منعکس می شود. طراحی پاس شامل چندین جنبه، از جمله تعیین پاس، توزیع ضریب افزایش طول، طراحی نمایه مقطع مقطع، و طراحی پاس رول است.
سیستم دمای نورد
دمای قطعه کار در هر مرحله مشخص می شود. کارخانه های نورد مدرن تجهیزاتی برای کنترل دقیق دما دارند. این سیستم دمای شروع و پایان قطعه کار را در طول فرآیند نورد مشخص می کند. کارخانه های نورد مدرن اغلب به تجهیزاتی مانند مخازن آب میانی برای کنترل دقیق دما در هر مرحله مجهز هستند. در طول نورد مقطع فولادی، چندین پارامتر کلیدی باید به شدت کنترل شوند، از جمله دمای شروع نورد، دمای نورد نهایی، دمای تغییر شکل، دمای شروع خنک شدن، دمای متوسط خنککننده، دمای بستر پایینتر و دمای بستر خنککننده پایینتر.
کنترل سرعت چرخش
کنترل سرعت خطی رول ها در هر پاس برای اطمینان از سرعت جریان فلز یکسان بسیار مهم است. این شامل مقررات خاصی برای سرعت خطی رول ها در هر پاس و در مراحل مختلف فرآیند نورد است که به عنوان مقررات سرعت نیز شناخته می شود. انواع مختلف آسیاب های نورد الزامات و مقررات سرعت خاص خود را دارند. در یک آسیاب نورد پیوسته، حفظ دبی یکسان فلز در تمام پایه ها بسیار مهم است که از طریق کنترل و تنظیم سرعت نورد هر آسیاب به دست می آید.
تجهیزات نورد
طبقه بندی تجهیزات نورد
تجهیزات مکانیکی در یک کارخانه نورد را می توان بر اساس عملکرد آنها به قطار اصلی و سایر تجهیزات کمکی تقسیم کرد. غلتک ها اجزای اصلی قطار اصلی هستند و انواع آنها بسته به کاربردشان متفاوت است. تجهیزات اصلی که فلز را در داخل رول های دوار تغییر شکل می دهد، قطار اصلی آسیاب نورد نامیده می شود. اجزای اصلی قطار اصلی شامل موتور اصلی، ماشین آلات انتقال و کارخانه های نورد است. پیکربندی آنها بسته به آرایش آسیاب، روش درایو و مکانیسم انتقال متفاوت است. به عنوان مثال، یک آسیاب نورد معمولاً از یک قاب، رول ها، دستگاه های تنظیم رول، دستگاه های متعادل کننده رول و رولبرینگ ها تشکیل شده است.
رول ها به عنوان اجزای اصلی قطار اصلی را می توان به سه نوع اصلی طبقه بندی کرد: رول های آسیاب صفحه ای و نواری، رول های آسیاب مقطعی و رول های آسیاب لوله ای، بسته به نوع آسیاب. رول های آسیاب صفحه ای و نواری معمولاً استوانه ای هستند. رولهای نوار گرم-یک لوله مقعر برای حفظ شکل خوب علیرغم انبساط حرارتی دارند، در حالی که رولهای نوار نورد سرد- دارای لوله کمی محدب برای حفظ شکل عالی تحت نیروهای خمشی هستند. رول های آسیاب مقطعی شیاردار هستند و چیدمان آنها نیازمند طراحی دقیق بر اساس فرآیند نورد برای فولاد مقطع است. غلتک های مورد استفاده در نورد لوله بر اساس اصل-نورد زدن متقاطع طراحی شده اند و ممکن است مخروطی، طبل- یا دیسک-شکل باشند.
