دانلود مقاله تاریخچه تولید فولاد در جهان

رشد صنعت فولاد و آهن همراه با وضع اقتصادی مستحکم، در بسط و پیشرفت صنعتی یک کشور نقش مهمی را داراست.

کوشش هر کشوری در این است که برای پیشرفت و ترقی بیشتر در جهان صاحب صنایع آهن و فولاد شخصی باشد.

این جنبش و کوشش به طور مخصوصی بعد از جنگ جهانی اول هویدا شد.

در فاصله بین سال های 1920 و 1929 تولید به طور پیوسته توسعه یافت و 72 میلیون تن به 5/120 میلیون در سال بالغ گردید، ولی در اثر بحران شدید و ناگهانی اقتصادی در سال 1929 این تولید بین سال های 1930 به 50 میلیون تن کاهش یافت.

مجدداً در سال های بعد از این میزان تولید افزایش یافت، به طوری که در سال 1938 به 110 میلیون تن رسید که از این مقدار، ایالات متحده 29 میلیون تن، آلمان غربی 23 میلیون تن، شوروی سابق 18 میلیون تن، بریتانیای کبیر (انگلیس) 5/10 میلیون تن، فرانسه 5/6 میلیون و باقیمانده به وسیله بیست کشور تولید کننده جزء تولید شده بود.

30 سال بعد از جنگ جهانی اول که تأثیر عمیقی بر شبکه اقتصادی اکثر کشورهای جهان داشت، وضع تحول تولید بسیار مختلف بود.

برحسب آمار منتشره در مجله های صنعتی، تولید جهانی فولاد در سال 1956 به 283 میلیون تن بالغ گردید.

کشورهای مهم تولید کننده به ترتیب عبارتند بودند از: آمریکا 105 میلیون تن، شوروی (سابق) 5/49 میلیون تن، آلمان غربی 2/23 میلیون تن، انگلستان 21 میلیون تن و فرانسه 4/13 میلیون تن و سایر کشورهای تولیدکننده تشکیل می شدند از: ژاپن، بلژیک، ایتالیا، چکسلواکی، لهستان، کانادا و لوگزامبورگ.

به موجب آمار منتشره در مجله صنعتی «Stall .

und .

Eisen» تولید آهن فولاد در سال 1960 به 373 میلیون تن رسید که فقط 32% بیشتر از سال 1956 بود، یعنی کشورهایی که در ردیف کشورهای صنعتی نبودند، کم کم دست به کار تولید آهن و فولاد در کشورهای خود شدند.

این نکته قابل ذکر است که مصرف سرانه فولاد معیاری برای تشخیص رشد اجتماعی هر جامعه است و طبق آمارهای کشورهای مختلف، کشورهای پیشرفته دنیا از مصرف سرانه بیشتری برخوردار بوده اند و این وضع نشان دهنده آن است که چرا هر کشوری تمایل به صنعتی شدن و تولید آهن و فولاد دارد.

صرف نظر از پیشرفت های علم پتروشیمی باید معتقد بود که هنوز اسکلت بندی مقاصد فنی بر عهده آهن و فولاد است و در حال حاضر سعی بر آن است که هر چه بیشتر فولاد تهیه شود.

در هر صورت به موازات پیشرفت های مهم در این راه، صنایع وابسته نیز ترقی کرده و همواره سیر تکاملی خود را می پیمایند.

مهم ترین این شاخه ها که به طور مخصوص به صنایع ذوب آهن بستگی دارد، صنعت کک سازی است.

از آنجا که تهیه آهن و فولاد مستلزم مصرف بسیار زیاد زغال سنگ (به صورت کک) است، استخراج زغال سنگ نیز یکی از شاخه های اساسی صنعت محسوب می شود.

با وجود اینکه با پیشرفت های سریع علم، مواد پروتئینی مفیدی از آن بدست می آید ولی استفاده های آن در ذوب آهن به مراتب مهم تر است، زیرا صرف نظر از ایجاد حرارت، کربن لازم را نیز تأمین می نماید.

البته محصولات فرعی که در حین تهیه کک بدست می آید به نوبه خود شایان توجه هستند.

کشور جمهوری اسلامی ایران تا حدود سه دهه قبل، صنایع ذوب آهن نداشته و آهن مورد نیاز خود را از خارج از کشور وارد می کرده است و به خاطر اقتصاد رو به توسعه کشور، برنامه تهیه ارزان قیمت در مملکت مورد توجه قرار گرفته است.

با اجرای طرح های اولیه در زمینه فولاد و گسترش آن در بعد از انقلاب اسلامی بخصوص از سال 1376 به بعد، خوشبختانه تولید فولاد در ایران تا پایان برنامه پنج ساله دوم به بیش از 10 میلیون تن در سال خواهد رسید که امیدواریم این سیر تکاملی ادامه پیدا کند و روزی بتوانیم همپای قدرت های بزرگ تولید کننده فولاد در جهان پیش برویم.

مبانی نورد

مدارکی در دست است که نشان می دهد یک فرانسوی در سال 1553 برای تولید ورق با ضخامت یکنواخت جهت مهر زدن (نقش زدن) سکه های نقره و طلا از غلتک استفاده نموده است.

حتی در آن زمان نیز مشخص شده بود که نورد می تواند تولید افزون تری از چکش کاری که مورد استفاده عموم بود، بنماید.

پدر نورد مدرن، به هر حال، شخصی به نام هنری کورت که در سال 1783 میلادی بعضی از اصول اساسی مربوط به نورد را که هم اکنون نیز مورد استفاده است به دنیا شناساند.

در آغاز، کلیه عملیات نورد شبیه به پروسه نورد ورق صاف بود و در سیستم دو غلتکی نورد، ورق با عرض بسیار کمتری از عرض استانداردهای امروز صورت می گرفت.

به زودی سه عامل مهم بر پیشرفت و تکامل پروسه عملیات نورد تأثیر گذاشت که عبارتند از:

الف) نیاز به تولید ورق هایی با ضخامت کمتر، که تولید ورق های نازک تر نیاز به اعمال فشارهای بیشتری دارد که این مسئله منجر به بوجود آمدن خمش بیشتر در غلتک ها و محدودیت کاربرد دارد.

ب) نیاز به تولید ورق های عریض تر، را می طلبید و گذشته از آن مسئله کنترل صاف بودن سطح ورق را دشوارتر می کرد.

ج) نیاز به تولید مقاطعی غیر از مقاطع تخت، معمولاً حدود 4/3 تولیدات (اکثراً فولاد) از طریق نورد انجام می گیرد و 4/1 بقیه از دیگر روش ها مانند فورجینگ، اکستروژن و… می باشد.

علت این امر امکان کنترل دقیق بر روی تولید نهایی و تنوع محصولات تولیدی از طریق نورد است.

مهم ترین تولیدات (شکل دادن) به وسیله نورد، شامل صفحات، ورق، تسمه، مقاطع هندسی مختلف (اکثراً مورد استفاده در ساختمان ها و سازه ها)، لوله بدون درز، پروفیل ها و مقاطع ویژه با موارد کاربرد محدود می باشد.

بهتر است حدود 80 درصد از تولیدات نورد به صورت ورق باشد و بقیه به صورت مقاطع هندسی، زیرا ورق ماده اولیه است، ولی مقاطع هندسی مثلاً تیرآهن یک تولید نهایی می باشد.

تعریف نورد

پروسه نورد عبارت است از شکل دادن فلزات، به طور سرد یا گرم، توسط عبور دادن از بین دو غلتک که می توانند صاف یا کالیبردار باشند.

غلتک ها معمولاً با یک سرعت مساوی ولی در خلاف جهت یکدیگر می چرخند.

در نورد، فلز توسط نیروهای اصطکاکی مابین غلتک ها به داخل گپ غلتک ها کشیده می شود و بر اثر نیروهای فشاری اعمال شده توسط غلتک ها تغییر فرم پلاستیک می دهد.

ماده اولیه عموماً از تولیدات ریخته گری (مداوم)    می باشد که پیش از گرم شدن و انجام یک سری نورد گرم برای به دست آوردن ابعاد دقیق نهایی از نورد سرد عبور داده می شود، یا می توان تولیدات نیمه تمام را گرم کرده و اعمال فوق را روی آنها انجام داد.

شکل دادن فلزات با نورد سرد

اشکال سبک و جدار نازک با مقاطع پیچیده را می توان با شکل دادن ورق، نوار ورق یا کلاف به صورت نورد سرد، تولید کرد.

پروفیل هایی که از نورد سرد حاصل می شوند نسبت به پروفیل هایی که از نورد گرم حاصل       می شوند مزایای بیشتری دارند.

این اشکال را می توان با ضخامت هایی تا حدود 5/0 میلیمتر تولید کرد، در حالی که در کارخانجات جدید نورد ساختن پروفیل هایی که ضخامت دیواره آنها کمتر از 3 میلیمتر باشد با نورد گرم فوق العاده مشکل است.

این پروفیل ها ممکن است اشکال پیچیده و مدول مقطع زیادی داشته باشند.

بدین وسیله می توان مقاطع محکم و مقاومی را برای منظورهای مختلف طراحی کرد و در نتیجه وزن ساختمان ها را    سبک تر و در مصرف فلز صرفه جویی کرد.

چنین پروفیل هایی در دستگاه نورد سرد با نورد دوره ای یا مداوم تولید   می شود.

ماده اولیه نوع اول، ورق یا نوار نسبتاً کوتاهی است، درحالیکه در دستگاه های نوع دوم، ماده اولیه به صورت کلاف بکار برده می شود.

ماده اولیه از طول داخل غلتک های متوالی که قوه محرکه دارند، تغذیه می شود.

ماده اولیه به تدریج توسط زوج غلتک ها شکل می گیرد.

این دستگاه ها به دو صورت موجودند:

1- با غلتک های معلق آزاد

2- با غلتک های مستحکمی

که دو انتهای آنها در یاتاقان های مربوط به آن قرار گرفته اند.

غلتک معلق آزاد برای شکل دادن ورق های نازک بکار می رود.

تعداد زوج غلتک ها (دستگاه ها) در ماشین به شکل محصول بستگی دارد، هر چه شکل محصول پیچیده تر باشد، برای تولید آن غلتک های بیشتری لازم است.

سرعت محیطی غلتک ها در ماشین های مختلف ممکن است از 20 تا 120 متر در دقیقه باشد، سرعت کمتر برای دستگاه های سنگین تر در نظر گرفته         می شود.

در صنایع اتومبیل از اشکالی که با نورد سرد و به اندازه های کوچک تهیه می شوند نظیر قاب شیشه جلو، لوله های رادیاتور و… استفاده می شود.

این اشکال از ورقی نازک (2/0 تا 1 میلیمتر) و باریک (16 تا 80 میلیمتر) تهیه می شوند.

در صنایع ساختمانی، این محصولات به        صورت های ناودانی، تیرآهن، ورق های منگنه شده و… بکار می روند.

سرعت محیطی غلتک ها در ماشین های مختلف ممکن است از 20 تا 120 متر در دقیقه باشد، سرعت کمتر برای دستگاه های سنگین تر در نظر گرفته می شود.

در صنایع ساختمانی، این محصولات به صورت های ناودانی، تیرآهن، ورق های منگنه شده و… بکار می روند.

نورد فلزات اصول فرآیند نورد فلزات فرآیند شکل دادن فلزات و آلیاژ به صورت قطعات نیم ساخته یا تمام شده، با عبور دادن آنها از بین غلتک ها، نورد نامیده می شود.

غلتک ها در دو جهت مخالف، یکی در جهت عقربه های ساعت و دیگری برخلاف آن می چرخند.

نورد تغییر شکل پلاستیک فلز است که در آن ضخامت نوار ورق کم می شود ولی پهنا و طول آن افزایش می یابد.

در محاسبات مربوط به مقاومت غلتک ها و سایر اجزای دستگاه نورد، و همچنین در تعیین قدرت موتور مورد نیاز برای به حرکت درآوردن دستگاه نورد، لازم است که بار کامل غلتک یا نیروی جداکننده غلتک ها شناخته شود.

در نورد شکل های ساده نظیر ورق ها، نوار ورق ها یا شمشال هایی با مقطع مستطیل یا مربع، سطح تصویر شده به صورت حاصلضرب پهنای متوسط قطعه در ناحیه تغییر شکل، در طول این ناحیه محاسبه می شود.

در نورد شکل های پیچیده نظیر نبشی ها، ناودانی ها، تیرآهن ها، ریل ها و… سطح تماس تصویر شده با روش ترسیمی یا استفاده از فرمول های تقریبی محاسبه می شود.

فشار متوسط فلز روی غلتک ها، با استفاده از معادلات خاصیت پلاستیکی به طور تئوری یا به کمک اطلاعات تجربی و عملی تعیین می شود.

قدرت لازم موتورهای دستگاه نورد را ابتدا به ساکن می توان از روی گشتاور پیچشی مورد نیاز برای نورد، محاسبه کرد.

گشتاور پیچشی موتور دستگاه نوردی که در آن سرعت قطعه به هنگام عبور از میان غلتک ها ثابت بماند، برابر است با مجموع گشتاور پیچشی نیروهای لازم برای تغییر شکل فلز و گشتاور پیچشی نیروهای اصطکاک – عامل اول گشتاوری است که برای تغییر شکل فلز در غلتک ها لازم است و عامل دوم گشتاور نیروهای اصطکاکی است که در یاتاقان ها و جعبه دنده های مجموعه انتقال حرکت ظاهر می شوند.

در دستگاه های نوردی که سرعت نورد متغیری دارند،‌ گشتاور لازم برای شتاب دادن به موتور به هنگام ازدیاد سرعت، نیز باید منظور شود.

این گشتاور، گشتاور دینامیکی خوانده می شود.

طراحی و طبقه بندی دستگاه های نورد دستگاه نورد از واحدهای اصلی زیر تشکیل شده است: 1- یک یا چند پایه غلتک 2- موتور اصلی 3- جعبه دنده 4- قفسه چرخ دنده 5- چرخ لنگه 6- مجموعه چرخ دنده های درگیر بین واحدها دستگاه نورد روی پی یکپارچه ای نصب شده است.

پایه غلتک ها پایه غلتک ها اصلی ترین واحد دستگاه نورد است زیرا نورد واقعی فلز در آن صورت می گیرد.

این واحد مرکب از دو محفظه با پایه ها و صفحه زیرین که ستون ها روی آنها قرار می گیرند، تیر عرضی که محفظه ها را به یکدیگر متصل می کند، سرپوش محفظه، غلتک ها، گوه ها که متعلق به غلتک های پایینی، میانی و بالایی هستند با یاتاقان های مربوطه، مکانیزم تنظیم غلتک یا پیچ تنظیم و دستگاه موازنه غلتک بالایی است.

محفظه ها (قفسه ها) غلتک ها را در بر گرفته اند و بارهای وارد به غلتک ها از طریق گوه ها و سرمحورهای غلتک به محفظه منتقل می شود.

سر محور غلتک ها داخل یاتاقان های ساده یا بدون اصطکاک قرار می گیرند.

محفظه ها ممکن است دوتکه یا یکپارچه باشند، محفظه های یکپارچه امکان نورد اشکال مختلف را با دقت بسیار فراهم می آورند، ولی تعویض غلتک در آنها مشکل تر از محفظه های دوتکه است.

محفظه های یکپارچه در دستگاه های نورد مقطع شکن سنگین و دستگاه های نورد صفحات و ورق ها، که تحت نیروی نورد زیادی قرار می گیرند (تا 2000 تن) به کار برده می شود، با استفاده از واگن روباز صورت می گیرد.

پایه غلتک های نهایی نیز محفظه های یکپارچه ای دارند.

محفظه های دوتکه در دستگاه های نورد مقطع شکن و ضخیم کاری، در مواردی که صلابت محفظه ها از اهمیت زیادی برخوردار نیست، بکار می روند.

غلتک ها عمل واقعی کاهش ضخامت فلز و ایجاد شکل مورد نظر در آن را انجام می دهند.

در عملیات تغییر شکل فلز، غلتک ها تحت تأثیر نیروهایی که از طرف فلز به آنها وارد می شود قرار می گیرند و آنها نیز به نوبه خود این نیرو را، به یاتان ها منتقل می کنند.

غلتک نورد شامل اجزای اصلی زیر است: بدنه که در عملیات نورد مستقیماً با فلز در تماس است، گلوهای غلتک که روی هر دو سر بدنه ایجاد می شوند و داخل یاتاقان ها قرار می گیرند و گلوهای لنگ که غلتک را به هرزگرد متصل می کنند.

جنس غلتک ها جنس غلتک ها ممکن است از چدن یا فولاد باشد.

غلتک های چدن خاکستری نرم، که در قالب های ماسه ای ریخته گری می شوند، در گذرهای ضخیم کاری فولاد بکار می روند.

غلتک های چدن خاکستری سخت که در قالب های فلزی ریخته گری می شوند، لایه سطحی سخت مبردی دارند و در دستگاه های نورد ورق ها و صفحات و در دستگاه های نورد نهایی پروفیل ها و میله گردها کاربرد بسیاری پیدا کرده اند.

غلتک های فولادی ریخته گری یا پتک کاری شده، که قادر به تحمل تنش های خمش زیادی هستند، در دستگاه های نورد شمشه و تختال، در مراحل مقطع شکن، دستگاههای نورد پروفیل های سنگین و در دستگاه های نورد سرد به کار می روند.

غلتک های پتک کاری شده از غلتک های ریخته گری شده کمی مقاوم ترند اما 5/1 تا 2 برابر گران ترند.

غلتک های ساخته شده از فولاد آلیاژی در دستگاه های نورد ورق ها و صفحات به کار می روند.

چنین غلتک هایی اغلب از فولادهای کروم – نیکل یا کروم – مولیبدن ساخته می شوند.

گلوی غلتک ها درون یاتاقان های غلافی یا یاتاقان های غلتک دار که در پایه غلتک ها قرار دارند حرکت می کنند.

طبقه بندی دستگاه های نورد براساس طراحی پایه غلتک ها پایه غلتک ها، براساس تعداد و ترتیب قرار گرفتن آنها به پنج گروه تقسیم می شوند: 1- پایه های دو غلتکی 2- پایه های سه غلتکی 3- پایه های چهار غلتکی 4- پایه های چند غلتکی 5- پایه های اونیورسال پایه های دو غلتکی نیز خود به دو دسته تقسیم می شوند: 1- پایه های دو غلتکی یک طرفه 2- پایه های دو غلتکی دو طرفه پایه های دو غلتکی یک طرفه، دو غلتک با جهت دوران ثابت حول محورهای افقی دارد.

چنین پایه هایی در دستگاه های نوردی که قطعه فقط یک بار از آنها عبور می کند (دستگاه های نورد باز یا پایه های نهایی، دستگاه های نورد با ترتیب متوالی پایه ها و…) و دستگاههای نورد یک طرفه صفحات، زیاد به کار برده می شوند، که این نوع غلتک ها عموماً در نورد سرد استفاده دارند و دستگاه های نورد سرد مورد بحث در این مجموعه شامل چنین پایه های دو غلتکی می باشند (دروازه ها).

موتورها و مکانیزم های وابسته دستگاه نورد امروزه دستگاه های نورد به وسیله موتورهای الکتریکی جریان مستقیم یا متناوب (نوع القایی یا همزمان) به حرکت در می آیند.

چرخ طیار سگینی روی محور موتور دستگاه نورد نصب می شود تا حداکثر بارهای نوسانی را ملایم تر و امکان استفاده از موتورهایی با قدرت کمتر را فراهم کند.

از آنجا که سرعت دوران موتورهای سریع معمولاٌ با سرعت غلتک های دستگاه نورد انطباقی ندارد‌‍، جعبه دنده کاهنده ای بین موتور و پایه غلتک ها نصب می شود.

گشتاور پیچشی موتور باید به طور همزمان به چند غلتکی که روی یک پایه قرار دارند منتقل شود.

این عمل به کمک قفسه چرخ دنده صورت می گیرد.

محورهای موتور، جعبه دنده، قفسه چرخ دنده و غلتک ها به وسیله هرزگردها و چرخ دنده ها درگیر به هم مربوط اند تا گشتاور موتور را انتقال دهند.

امروزه تمامی ماشین ها و مکانیزم های کمکی و بارگیری دستگاه نورد به وسیله موتورهای الکتریکی به حرکت در می آیند.

طبقه بندی دستگاه های نورد براساس محصول دستگاه های نورد و براساس نوع کاربرد، به صورت زیر طبقه بندی می شوند: دستگاه نورد شمشه و تختال و شمشال و ریل و پروفیل های ساختمانی و نوار ورق و نوار لوله میل گرد، ورق و صفحه، اونیورسال، لوله، طوقه و چرخ.

دستگاه های نورد و ریل و پروفیل های ساختمانی غلتک هایی به قطر 750 تا 800 میلیمتر دارند و عمدتاٌ برای تولید ریل های راه آهن، تیرآهن ها، ناودانی ها و سایر پروفیل های سنگین ساختمانی به کار می روند.

دستگاه های نورد پروفیل به نوبه خود براساس ابعاد و اندازه پروفیلی که می توانند تولید کنند به سه دسته تقسیم می شوند: دستگاه نورد پروفیل سنگین، که غلتک هایی به قطر 500 تا 750 میلیمتر دارند و برای نورد پروفیل هایی با مقطع بزرگ به کار می روند، دستگاه نورد پروفیل متوسط که قطر غلتک آنها از 350 تا 500 میلیمتر است و برای نورد مقاطع متوسط مصرف می شوند و دستگاه نورد پروفیل سبک یا دستگاه نورد میل گرد، که قطر غلتک آنها از 250 تا 350 میلیمتر است و برای تولید میل گردهای سبک بکار می روند.

ساده ترین دستگاه نورد پروفیل نوع زنجیری باز است که در آن تمام دستگاه های نورد در یک خط کنار هم قرار می گیرند.

یکی از نقایص عمده این دستگاه های نورد این است که غلتک های تمام آنها می باید با سرعت یکسان حرکت کنند.

بنابراین، نورد میل گرد با سرعتی که بر اثر ازدیاد طول آن افزایش می یابد غیرممکن است.

از آنجا که کارایی دستگاه های نورد را می توان با مجزا کردن فرآیند تولید افزایش داد، دستگاه های نورد طوری طراحی می شوند که در چند خط مختلف قرار می گیرند.

نورد پشت سر هم و سرعت آنها برای مطالعه تئوری نورد سرد، نورد سرد یک ورق عریض مناسب ترین روش برای تجزیه و تحلیل است.

اصولاٌ در نورد برای رسیدن به یک خواص معین باید بین مواد نورد شده تداوم و پیوستگی باشد، لذا همیشه کویل های طویل غیرمنقطع مورد استفاده قرار می گیرند.

این مسئله سبب یکنواخت ماندن بار اعمالی گردیده، و برخلاف شرایط موجود در روش هایی مثل کشش عمیق و تولید لوله کوتاه و...

اثرات شروع و توقف در عمل خیلی کم می گردد.

پشت سر هم قرار دادن چند دستگاه نورد امری بسیار معمولی بوده و مسئله اصلی آن است که کشش تسمه یا ورق در فواصل بین دستگاه های نورد در محدوده ای مشابه قرار گیرد تا ضخامتی یکنواخت حاصل گردد.

همراه با کاهش در ضخامت ورق، به طول آن افزوده شده و سرعت خروجی ورق ممکن است به مقادیر بسیار بالایی تا حدود 250 متر بر ثانیه (5000 فوت بر دقیقه) برسد.

امکان آن وجود دارد که کنترل کشش ها توسط انسان در بین دستگاه های نورد مجاور، با تنظیم سرعت های نسبی غلتک ها انجام گیرد، اما در حال حاضر در یک کارخانه عظیم نورد، کامپیوترهایی برای این منظور بکار گرفته می شوند.

بخاطر این سرعت های بالا و تولید بسیار زیاد حاصل از نورد، تنظیم برنامه پاس های عبوری مناسب که بر مبنای خواص ماده، نوع غلتک ها (نورد) تعیین شده است از نظر اقتصادی نقش عمده ای دارد.

تأثیرات تغییر شکل های الاستیک در ضخامت ورق در نورد سرد برای بررسی بهتر اثرات تغییر شکل الاستیک، به طور تئوری فرض می کنیم ابزار نورد کاملاٌ صلب بوده و فلز نورد شده مانند یک جسم پلاستیک عمل می کند.

به عبارت دیگر هرگونه تغییر شکل الاستیک را می توان در مقایسه با تغییر شکل زیاد پلاستیک انجام یافته بر روی فلز، قابل اغماض دانست.

این فرض دقتی کافی را برای اغلب محاسبات بارهای کارآمد ارائه می نماید.

در اکثر عملیاتی مثل سیم کشی و اکستروژن (خروج کاری)، تنش های الاستیک سبب تغییرات کوچکی در ابعاد نهایی می گردد، که معمولاٌ می توان از آن صرف نظر نمود.

در نورد، ابزار به مقدار زیادتری تغییر شکل الاستیک می دهند و این به خاطر ابعاد نسبتاٌ بزرگ و همچنین بدنه فلزی دستگاه نورد است.

یک مورد از تغییر شکل الاستیک که قبلاٌ ذکر شد، تخت شوندگی غلتک است که باید به صورت در محاسبات اثر داده شود.

خمش غلتک های کاری بار گسترده توزیع شده در سراسر عرض ورق، همانند تخت شدن غلتک ها در ناحیه تماس، تولید گشتاور خمشی حول محور یاتاقان یا تکیه گاه غلتک ها می نماید.

البته غلتک ها در مقایسه با اکثر تیرهای ساختمانی بسیار کوتاه و سخت می باشند، اما در هر حال خمیدگی خواهند داشت.

این خمش را می توان با دقت کافی محاسبه نمود.

نتیجه این قبیل خمیدگی غلتک ها آن است که تسمه در مرکز کمی ضخیم تر، حدود 1/0 میلیمتر، نسبت به لبه هایش می گردد.

حتی مقدار فوق هم برای تسمه ای با تلرانس بالا قابل قبول نبوده و این مسئله را ممکن است با سنگ زدن غلتک ها به صورت محدب تصحیح نمود، به طوری که از به هم آمیختگی تأثیر خمش و تخت شدن غلتک ها، سطح میانی تخت و تسمه ای با ضخامت یکنواخت عرضه می شود.

در عمل تصحیح لازم، کمی از مقدار فوق کوچکتر می باشد.

این مسئله قسمتی به خاطر آن است که ورقی که ضخامت آن در امتداد عرضی اش یکنواخت است، در اولین عبور سعی در انحراف دارد، درحالیکه یک ورق با کمی برجستگی (نه بیش از 025/0 میلیمتر) بدون اعمال تنش به عقب کشی در مرکزیت خود باقی می ماند.

دلیل دیگر آن است که تغییرات جنبی در ضخامت سبب تغییرات مخالف در طول می گردد، زیرا که حجم (عرض نیز فرض می شود ثابت بماند) ثابت باقی می ماند.

خمش غلتک های پشتیبان گفتیم که غلتک هایی به شعاع کوچک برای کاهش های سنگین در نورد ورق نازک مورد لزوم هستند، که بحث "حداقل ضخامت ورق در نورد" به طور کامل تشریح شد، اما این قبیل غلتک ها به آسانی خمیده شده و باید توسط غلتک هایی نسبتاٌ بزرگ پشتیبانی گردند.

این نیاز منجر به اختراع دستگاه چهار غلتکه شده است که گسترده ترین دستگاهی است که بکار می رود.

اگرچه عملیات نورد شمش های بزرگ احتیاج به غلتک های باقطر زیاد دارد، و همچنین برعکس ورقه های نازک از فلزات نرم توسط دستگاه دو غلتکه نورد می گردند.

زمانی که غلتک های عمل کننده نسبت به غلتک های پشتیبان قطرشان کوچک باشد، استقامت آنها اصولاٌ همان استقامتی است که از غلتک های پشتیبانی که ممکن است به مانند دستگاه دو غلتکه بزرگ حاوی انحنا باشند، ارائه می گردد.

غلتک های عمل کننده کوچک در طی نورد انحنای فوق را از غلتک های پشتیبان به خود می گیرند.

به عبارت دیگر تمام بحث هایی که در مورد خمش غلتک های کاری صورت گرفت، برای غلتک های پشتیبان نیز صادق است و چون آنها نیز مانند یک تیر عمل می کنند می توان میزان خمش آنها را نیز اندازه گرفت و از آنجایی که آنها به عنوان تکیه گاهی برای غلتک های کاری هستند، پس کوچک ترین تغییر در وضعیت آنها باعث تغییر فاصله خالی غلتک کاری (گپ غلتک) یا در نهایت باعث تغییر ضخامت ورق می شوند.

انحنای غلتک ها در بحث مربوط به "محاسبه انحنای غلتک" اشاره کردیم که یکی از پارامترهای مهم در تعیین شکل نهایی نورد شده و در نتیجه ضخامت آن انحنای غلتک است.

اکنون به تفصیل اثر این عامل را مورد بحث قرار می دهیم.

گفتیم که شکل سطح مقطع ورق یا تسمه تولید شده عمدتاٌ به شکل فضای خالی غلتک در زمان عبور و شکل سطح مقطع اولیه بستگی دارد.

انحنای غلتک و نتیجتاٌ شکل فضای خالی بین دو غلتک (گپ غلتک) در غلتک هایی که بارگذاری سرد می شوند (نورد سرد)، تا حد قابل ملاحظه ای با شرایط واقعی نورد در غلتک هایی که همراه با حرارت بارگذاری می شوند (نورد گرم)، فرق می کند.

مادامی که عواملی مانند نیروی غلتک، دمای نوردکاری و...

بدون تغییر باقی می مانند، می توان با تراشکاری غلتک، دادن کرون به آن و تغییر شکل نهایی نامناسب محصول را اصلاح کرد، برای اصلاح اثرات منفی با فرض آنکه تمام عوامل دیگر ثابت باقی می مانند، تأثیر هر عامل بایستی به حساب آید.

مکانیک واحد نورد عملیات نورد در کارخانه ذوب آهن آلیاژی ملایر طی مراحل مختلف انجام می شود.

کارخانه فوق الذکر دارای مشخصات زیر می باشد: این کارخانه در 25 کیلومتری جاده ملایر – بروجرد واقع شده و در تاریخ 1/3/1380 توسط آقای حاج غلام عباس جعفری تأسیس گردیده است که هم اکنون مدیریت این کارخانه را هم بر عهده دارد.

این کارخانه دارای 330 نفر پرسنل است که در سه شیفت مشغول به کار هستند.

این کارخانه در سال های ابتدای تأسیس، فاقد واحد نورد بوده و فقط دارای بخش ذوب و ریخته گری (تولید شمش) بوده است، اما واحد نورد آن از سال 1384 توسط متخصصین تأسیس گردیده که هم اکنون کارخود را با موفقیت انجام می دهد و با تولید انواع شمش و میل گرد در بهتر پیش بردن چرخه صنعت فولاد ایران، سهم کوچکی را ایفا می کند.

همان طور که ذکر شد، عملیات نورد طی مراحل مختلفی انجام می گیرد که در ابتدا نام مراحل را ذکر کرده و سپس به بحث و بررسی تک تک مراحل می پردازیم.

مراحل عبارت است از: 1- کوره پیش گرم و گرم کننده شمش 2- قفسه رافینگ که شامل قفسه A و قفسه B می شود.

3- مرحله سینوسی 4- مرحله کانتینیوز 5- شامل دو مرحله جدا است: a) منو بلوک، b) کویلر که طبق خواسته مشتری شمش وارد یکی از این دو مرحله می شود (مرحله a یا مرحله b).

1- کوره در عمل نورد چون شمش باید برای حالت پذیرفتن به صورت خمیری درآید، پس باید در کوره حرارت داده شود.

شمش ورودی به کوره دارای طول 3 متر و ابعاد cm215×15، وزن kg500 می باشد.

طول کوره مورد نظر m24 و ماکسیمم شمش هایی که در کوره جا می گیرد 160 عدد می باشد.

همچنین ماکسیمم وزن کوره 80 تن می باشد.

به دلیل اینکه سوخت اصلی این کوره گاز است، پس عامل اصلی سوخت بهتر گاز، هوا می باشد که باید به صورت مکرر عمل مکش انجام گیرد.

تغذیه هوای کوره توسط عمل مکش انجام می شود.

به این ترتیب که به وسیله چهار فن که معمولاً دوتای آنها در مدار می باشد (در حالت توقف عملیات نوردکاری برای نگهداشتن کوره در یک دمای مشخص برای آسیب ندیدن به دیواره نسوز کوره یک فن در مدار قرار می گیرد.

برای انجام عمل مکش بهتر، یک راکت عمودی (m20~18) که هر چه ارتفاع راکت بلندتر باشد، عمل مکش بهتر صورت می گیرد) تعبیه شده است که این راکت توسط یک فن عمل مکش را انجام می دهد.

این قسمت از زیر توسط یک کانال به کوره متصل شده است که در سر راه این کانال یک دمپر وجود دارد که زاویه باز یا بسته بودن آن بسته به دمای مورد نیاز کوره توسط کوره بان تعیین می شود.

این دمپرها شامل سروموتورها می باشد که به وسیله آن عمل تنظیم باز یا بسته بودن دمپر انجام می شود.

چهار فن نام برده توسط یک راکت افقی که قسمتی از آن از بالای کوره عبور می کند، عمل مکش را از روی کوره توسط سروموتورهایی که عمل تنظیم باز یا بسته بودن دمپر را به عهده دارند انجام می شوند.

عمل ورود شمش به کوره ابتدا شمش های خروجی از بخش ذوب به وسیله جرثقال یا لیفتراک روی واکینگ بی قرار می گیرد که از آنجا بر روی غلتک های دیس شارژ رفته و توسط آن به قسمتی که پوش قرار دارد، منتقل می شوند (در نوردکاری به غلتک هایی که وظیفه انتقال را به عهده دارند، غلتک های دیس شارژ می گوییم).

پوش پوش توسط دو پمپ High و Low داخل مدار و یک پمپ High که در صورت نیاز وارد مدار می شود به جای High Pump اصلی تغذیه می شود.

استارت اولیه کار توسط پمپ Low انجام می شود، اما کار اصلی توسط High صورت می گیرد.

بدین ترتیب که با به حرکت درآوردن دو جک هیدرولیک باعث ضربه زدن به شمش شده و آن را به مقدار cm15 در مسیر ابتدای ورود به کوره که به آن اسکیت تیبل می گویند جلو برده می شود.

اسکیت تیبل توسط چند قطعه آهن ضد سایش که تحمل دما تا oc1100 را دارا می باشد و 4 عدد می باشد، ساخته شده است.

در زیر هر آهن لوله آبی وجود دارد که این لوله ها عمل خنک کردن اسکیت تیبل را انجام می دهد.

زیرا به علت اینکه در تماس با دماهای بالاست و خودش تا oc1100 را می تواند تحمل کند، لذا به وسیله لوله های آب، آن را خنک می کنند تا کمکی به تحمل دما داشته باشد.

این لوله های آب توسط پمپ های قوی، مرتب آب گرم را خارج و آب سرد را جایگزین می کنند.

ساختمان کوره کوره توسط یک اسکلت اصلی از جنس آهن (نبشی، ناودانی و...) ساخته می شود.

چون این اسکلت تحمل دمای کوره را به هیچ وجه ندارد، باید آن را عایق بندی کرد.

بدین ترتیب (شروع لایه ها از داخل کوره) که ابتدا یک لایه بتن روی اسکلت ریخته می شود.

سپس به وسیله آجر ایمنی پوشش داده می شود.

حال قسمت اصلی نسوز داخل کوره باید ساخته شود که شامل پشم شیشه، آجر نسوز، ملات و...

می باشد.

کوره دارای 5 ناحیه (ZONE) اصلی به نام های A و B و C و D و E می باشد که در هر ناحیه مشعل هایی تعبیه شده است که دمای مورد نیاز را به کوره می دهد.

به خاطر اینکه دمای داخل کوره بسیار بالا می باشد و ممکن است در اثر یکباره حرارت دادن به شمش، شمش دچار شوک های حرارتی و شکست قطعه شود، باید قبل از آن شمش پیش گرم شود.

در شکل کوره طوری است که ناحیه های A و B در ابتدای کوره و در یک راستای عمود و سپس ناحیه های C و D هم در وسط کوره و باز هم در یک راستای عمود و روبروی هم و در آخر هم ناحیه E می باشد که در انتهای کوره می باشد.