آشنایی با فرآیند نورد گرم فلزات و آلیاژها
دسترسی سریع به محتوای مقاله
پس از فرآیندهای اصلی فولادسازی که شامل فرآوری آهن و فولاد از سنگ‌آهن است و به آن متالورژی اولیه گفته میشود، شکلدهی به آهن و فولاد برای تولید مقاطع مختلف انجام میشود. به مجموعه این فرآیندهای شکلدهی، متالورژی ثانویه گفته میشود. یکی از مهم‌ترین فرآیندها در این زمینه، فرآیند نورد گرم فلزات است که طیف گسترده‌ای از مقاطع از اسلب و بیلت و بلوم گرفته تا انواع ورق‌های فولادی به این روش تولید می‌شوند. درواقع اگر به دنبال تولید مقاطع تحت و طویل هستید، چاره‌ای ندارید جز اینکه به سراغ نورد گرم بروید. در این مقاله به‌طور کامل و مفصل به فرآیند نورد گرم اشاره خواهیم کرد.
فرآیند نورد گرم چیست؟
نورد گرم یا Hot Rolling به فرآیندی گفته میشود که در آن مقاطع ضخیم‌تر از بین یک سری غلتک‌های شکلدهی عبور کرده و افزایش طول و کاهش ضخامت در آن‌ها اتفاق می‌افتد. این فرآیند در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد برای فولادها (حدود 930 درجه سانتی‌گراد) انجام میشود تا فرآیند فرم دهی راحت‌تر انجام پذیرد. ساختار دانه‌های اولیه قطعات فولادی در ریخته‌گری غیریکنواخت بوده و شامل دانه‌های ستونی بزرگی است که در جهت انجماد رشد می‌کنند. این ساختار معمولاً شکننده با مرزهای دانه ضعیف است و ممکن است دارای عیوبی مانند حفره‌های انقباضی، تخلخل ناشی از گازها و آخال‌هایی مانند اکسیدهای فلزی باشد. نورد گرم ساختارهای دانه را می‌شکند و مرز دانه‌ها را از بین می‌برد و باعث تشکیل ساختارهای جدید و یکنواخت‌تر با مرزهای قوی‌تر میشود.
مشخصه های فولاد نورد گرم
فولاد نورد گرم معمولاً دارای روکش فلس‌دار، ظاهر مات و تلرانس ابعادی غیردقیق است که میتوان سطح فلس دار آن را با اسید شویی کردن، آسیاب کردن یا سند بلاست کردن از بین برد. سطح مات به دلیل وجود دوده و اکسیدهایی است که در دمای بالا ایجاد می‌شوند. به همین دلیل به ورق‌هایی که از طریق نورد گرم تولید می‌شوند، ورق سیاه گفته میشود. ازآنجایی‌که فرآیند نورد گرم ساده و ارزان است، قیمت ورق سیاه که مهم‌ترین محصول تولیدی به این روش است نیز ارزان‌تر از سایر ورق‌هاست. فولاد نورد گرم شده اساساً به‌صورت نرمالیزه است؛ به این معنی که تنش‌های داخلی که از فرآیندهای کوئنچ کردن یا سخت‌کاری ناشی می‌شوند، در آن کاهش می‌یابند. از دیگر مشخصه‌های فولادهای نورد گرم میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- لبه‌ها و گوشه‌های گرد برای محصولات تخت
- اعوجاج جزئی با دقت ابعادی کم
- محصولات انعطاف‌پذیرتر با قابلیت شکلپذیری بهتر
- قیمت ارزان‌تر نسبت به محصولات نورد سرد
- نیاز به پرداخت‌کاری نهایی برای بهبود کیفیت سطحی
مزایای نورد گرم
مهم‌ترین مزیت فرآیند نورد گرم، تولید محصولاتی ارزان و مقرون‌به‌صرفه است. زیرا مقاطع در این فرآیند به‌صورت پیوسته، با الزامات کمتر و بدون تأخیر در فرآیند تولید میشود و نیازی به گرم کردن مجدد ندارند. همچنین، در این فرآیند محصولات نرمالیزه می‌شوند زیرا اجازه داده میشود در دمای اتاق خنک شوند. این بدان معنی است که تنش‌های داخلی در آن‌ها کاهش یافته است. استحکام مناسب و قابلیت فرم پذیری بسیار خوب از دیگر مزایای نورد گرم فلزات است.
معایب نورد گرم
مهم‌ترین عیب فرآیند نورد گرم، ایجاد سطحی خشن، مات و حاوی اکسید است. بدان معنا که اگر نیاز باشد از محصولات نورد گرم مقاطعی تولید شود که در کاربردهای دکوراسیون و در معرض دید استفاده شود، انجام پرداخت‌کاری سطحی یا نورد سرد روی آن‌ها ضروری است. با تفاوت ورق نورد گرم و نورد سرد در این صفحه آشنا شوید. ضمن اینکه، سطح پرداخت‌کاری نشده محصولات نورد گرم احتمال وقوع خوردگی در آن‌ها را افزایش می‌دهد. عیوب سطحی ممکن است به دلیل رسوب، زنگ‌زدگی یا ناخالصی رخ دهند. هنگامی‌که سطح داغ مقاطع نورد گرم توسط هوا اکسید میشود، فلس‌هایی در سطح آن‌ها ایجاد میشود. اگر فولاد در مدت‌زمان کوتاهی در معرض هوا قرار گیرد، این مقیاس می‌تواند خوردگی را کاهش دهد، اما اگر برای مدت طولانی در معرض هوا قرار گیرد، خوردگی افزایش می‌یابد. وجود مقادیر زیاد فلس روی مقاطع نورد گرم در صورت تماس سطح با آب باعث خوردگی حفره‌ای شدید میشود.
کاربردهای فرآیند نورد گرم
از مهم‌ترین کاربردهای مقاطع تولیدشده به روش نورد گرم میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- تولید ورق و صفحه: نورد گرم به‌طور گسترده‌ای در تولید ورق‌ها و صفحات فولادی برای صنایع ساختمانی، خودروسازی و سایر صنایع استفاده میشود. این فرآیند امکان تولید صفحات بزرگ با ضخامت بالا و خواص مکانیکی مناسب را فراهم می‌کند.
- مقاطع ساختاری: نورد گرم برای تولید مقاطعی مانند تیرهای I و تیرهای H، انواع نبشی و ناودانی و نیز پروفیل‌ها مورداستفاده در ساخت‌وساز، و همچنین خطوط راه‌آهن و سایر اجزای سازه‌ای استفاده میشود.
- لوله و تیوب: نورد گرم معمولاً برای تولید لوله‌ها و تیوب‌های فولادی استفاده میشود که در ساخت‌وساز، حمل‌ونقل نفت و گاز و پروژه‌های مهندسی مختلف کاربرد دارد.
- ریل راه‌آهن: این فرآیند برای تولید ریل‌های فولادی بلند برای خطوط راه‌آهن نیز استفاده میشود. این فرآیند تضمین می‌کند که ریل‌ها از استحکام و دوام لازم برای مقاومت در برابر بارها و تنش‌های تحمیل‌شده توسط قطارهای متحرک برخوردار هستند.
- اجزای خودرو: در تولید اجزای مختلف خودرو ازجمله قطعات شاسی، عناصر ساختاری و اجزای خاص موتور از فرآیند نورد گرم استفاده میشود.
- پریفرم‌های آهنگری: نورد گرم برای ایجاد پریفرم برای فرآیندهای آهنگری بعدی استفاده میشود. شکل نورد گرم اولیه را میتوان از طریق آهنگری برای دستیابی به فرم مطلوب نهایی، بیشتر اصلاح کرد.
- کشتی‌سازی: صفحات و پروفیل‌های فولادی نورد گرم در ساخت اجزای کشتی مانند بدنه، عرشه و دیوارها استفاده میشود.
سؤالات متداول
1- آیا محصولات نورد گرم استحکام بالاتری از محصولات نورد سرد دارند؟
خیر، معمولاً فرآیند نورد گرم استحکام کمتر، مقاومت به خوردگی ضعیف‌تر، شکلپذیری بهتر و هزینه کمتری به دنبال دارد.
2- دلیل استفاده از درجه حرارت بالا در فرآیند نورد گرم چیست؟
به دلیل استفاده از شمشهای ضخیم برای تولید محصولات نورد گرم، استفاده از دمای بالا سبب نرم شدن شمش و شکلپذیری بهتر آن میشود و میتوان مقاطعی با ضخامتهای متنوع تولید کرد.
3- در فرآیند نورد گرم از چه تعداد غلتک شکلدهی استفاده میشود؟
بر اساس شکل محصول تولیدی تعداد غلتکها از 2 تا 5 عدد متغیر است.