آشنایی با روش نورد در تولید فولاد

شکل‌دهی به فلزات، یکی از اصلی‌ترین مراحل تولید صنعتی در بسیاری از دوره‌های تاریخی بوده است. با توجه به این که معمولا مواد سخت، در ساخت محصولات طرفداران زیادی دارند، برای همین شکل‌دهی به آن‌ها هم کار سخت‌تری خواهد بود. اما یکی از روش‌های تولید فولاد، روش نورد است که به دو شیوه‌ی سرد و گرم انجام می‌شود. با توجه به فرآیند انجام عملیات، با استفاده از روش نورد، می‌توان ضخامت ورق فولادی را هم تعیین کرد. در ادامه، با مراحل انجام این روش، انواع آن، و مزایا و معایب هر یک بیشتر آشنا می‌شویم.

نورد چیست؟

نورد، که آن را با نام رولینگ هم می‌شناسند، یکی از فرآیندهای شکل دادن به فلزات و کاهش ضخامت شمش‌های فلزی است. ابزار اصلی در این روش، دو غلتک است که با سرعت یکسان در خلاف جهت یکدیگر حرکت می‌کنند. شمش فلزی با عبور از بین این دو غلتک، نازک‌تر می‌شود. محصول خروجی این روش، طول بیشتر و ضخامت کمتری دارند. میزان اصطکاکی که بین دو غلتک وجود دارد، اهمیت زیادی دارا می‌باشد. چرا که ضخامت ورق خروجی را همین اصطکاک تعیین می‌کند. در بازار آهن‌آلات، بسیاری از مقاطع مانند میلگرد، ورق آهنی و تسمه فولادی با استفاده از این روش تولید می‌شوند.

انواع نورد

با توجه به دمایی که فرآیند نورد در آن انجام می‌شود، نورد به دو دسته‌ی کلی تقسیم می‌شود:

• نورد گرم: در این روش، دمای عملیات، بالاتر از دمای تبلور فلز است.
• نورد سرد: در این فرآیند، دمای عملیات پایین‌تر از دمای تبلور فلز است (معمولا نزدیک به دمای اتاق).

نورد گرم

در این روش، شمش فلزی به صورت خمیری یا گداخته از بین دو غلتک عبور می‌کند تا تبدیل به ورق شود. با توجه به این که وقتی دمای فلز بالا باشد، راحت‌تر می‌توان به آن شکل و ضخامت آن را کاهش داد، در روش نورد گرم، دستگاه نیاز به تولید انرژی کمتری دارد. از طرفی دیگر، با توجه به نرم بودن ماده‌ی اولیه، استفاده از این روش در تولید ورق‌هایی که باید ضخامت خیلی نازکی داشته باشند، رواج دارد.

کنترل دما در روش نورد گرم اهمیت زیادی دارد. در این روش، باید دمای فلز در تمامی نقاط، حداقل بین ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد از دمای تبلور فلز بیشتر باشد. غلتک‌های مورد استفاده در روش نورد گرم هم بین ۶۰ تا ۱۴۰ سانتی‌متر قطر دارند.

در این روش، ابتدا شمش گرم می‌شود تا به شکل خمیری درآید. سپس از غلتک‌ها عبور می‌کند تا به ضخامت مورد نظر برسد. در مرحله بعد، ورق را سرد می‌کنند. در این مرحله، ورق دچار انقباض می‌شود. برای همین است که نمی‌توان به طور دقیق اندازه‌های آن را کنترل کرد. بنابراین، استفاده از روش نورد گرم برای ساخت محصولاتی که نیاز به دقت بالا در کنترل ابعاد و شکل ظاهری دارند، مناسب نمی‌باشد. کاربرد اصلی روش نورد گرم، تولید مقاطع فولادی مانند ورق و میلگرد می‌باشد.

مزایای روش نورد گرم

• در این روش، قابلیت شکل‌دهی به فولاد، بسیار بالا است.
• به محض تغییر شکل و سرد شدن، ماده مورد نظر مجددا ساختار میکروسکوپی پیش از نورد را می‌گیرد.
• با توجه به این که سرد شدن فلز در این روش، به تدریج و در دمای مناسبی انجام می‌شود، محصول نهایی، خشک و سفت نیست و می‌توان آن را چکش‌کاری کرد.

معایب روش نورد گرم

• افزایش دما در برخی موارد سبب اکسید شدن فلز می‌شود.
• افزایش دما در برخی از شرایط، باعث می‌شود تا خواص فلز هم تغییر کند.
• ضریب اصکاک پس از نورد گرم افزایش می‌یابد.
• در برخی از محصولات فولادی مانند تیرآهن، سطحی خشن به وجود می‌آورد.
• ابعاد دقیق محصول نهایی را نمی‌توان کنترل کرد.

نورد سرد

در روش نورد سرد، ماده مورد نظر، به حالت خمیری در نمی‌آید و معمولا استفاده از آن در دمای اتاق است. اعمال نیرو از طریق غلتک‌های دستگاه نورد انجام می‌شود. برای همین نیاز به انرژی بیشتری است و معمولا از دستگاه‌های چهار طبقه در این روش استفاده می‌شود. با توجه به فشار زیادی که به فلز وارد می‌شود، و تغییرات هم در حالت جامد فلز انجام می‌گردد، برای همین کنترل ابعاد راحت‌تر انجام می‌شود. همچنین این کار سبب می‌شود تا سطح محصول نهایی هم به حالت صیقلی در بیاید.

نورد سرد، معمولا بر روی محصول خروجی نورد گرم که دارای ضخامت‌های پایین هستند انجام می‌شود. یعنی از خروجی فرآیند نورد گرم در روش نورد سرد استفاده می‌شود. بین این دو مرحله، معمولا یک اسیدشویی هم قرار دارد. استفاده از محصولات نورد سرد در خودروسازی، تولید لوازم خانگی و تجهیزات ساختمانی رواج دارد.

مزایای روش نورد سرد

• تلرانس قطعات تولیدشده با استفاده از این روش، در کمترین حد قرار دارد.
• سطوح قطعات نورد سرد صاف، یکنواخت و صیقلی است.
• لبه‌ها و گوشه‌های قطعه در این روش، مشخص است.
• تیرآهن‌هایی که با استفاده از این روش تولید می‌شوند، یکنواختی بیشتری دارند.

معایب روش نورد سرد

• محصولاتی که با استفاده از این روش تولید شده‌اند، بهای تمام‌شده‌ی بالاتری دارند.
• در تولید قطعاتی که هندسه‌های متفاوتی دارند، دچار اشکالاتی است.
• برخی از محصولاتی که با استفاده از این روش تولید می‌شوند، تاب‌خوردگی دارند.