طرح توجیهی تاسیس کارخانه نورد گرم فولاد و تولید میلگرد ساختمانی

  مقدمه:

فولاد یکی از کالاهای اساسی و پرکاربرد در هر کشور است. همچنین فولاد از جمله کالاهایی است که می تواند به توسعه کشورها کمک نماید. اگر کشورها بتوانند برآورد مناسبی از میزان مصرف آهن آلات خود داشته باشند، می توانند سیاست های مناسبی را به منظور توسعه یا رشد این صنعت اتخاذ نمایند. در میان کشورهای در حال توسعه کشورهایی وجود دارند که مصرف سرانه فولاد بسیار اندکی دارند ( مثل هند و مصر) در حالی که سطح مصرف سرانه در کشورهای توسعه یافته حداقل 200 کیلوگرم و بیشتر می باشد. بنابراین هرچند مصرف سرانه شاخصی از میزان توسعه یافتگی است اما برای این شاخص نمی توان مرزبندی مشخصی ارائه نمود. هرچند این واقعیت نیز وجود دارد که کشورهای با سطح سرانه مصرف اندک از سطح توسعه یافتگی کمی نیز برخوردار باشند.

تولیدکنندگان میلگرد در ایران، با هدف تامین نیاز بازار به این محصول و نیز کشف بازارهای بین المللی، سالیانه به تولید چندین میلیون تن از این مقطع فولادی مشغول هستند. انواع میلگرد، مطابق با استاندارد به دو صورت ساده و آجدار تولید می‌شود. میلگرد آجدار خود انواع مختلفی دارد که هر کدام در موارد به خصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تمام تولید کنندگان میلگرد در ایران تنوع در محصول ندارند. چرا که نیاز به تکنولوژی‌های مختلف برای تولید انواع میلگرد و نیز ظرفیت و توان کارخانه مانع از اجرای چنین کاری خواهد شد. در نتیجه تنها برخی از کارخانه های میلگرد چون کارخانه ذوب آهن اصفهان، در زمینه تولید انواع میلگرد ساده و آجدار فعالند.

تلاش و فعالیت تولید کننده های میلگرد در جهت بهبود کیفیت محصول از گذشته تا به امروز موجب شد، ایران در زمره کشورهای صادر کننده قرار بگیرد. برندهای میلگرد ظفر بناب، پرشین فولاد و ذوب آهن اصفهان، در لیست تولید کنندگان میلگرد صادراتی ایران قرار گرفته‌اند. تلاش کارخانه‌های نورد میلگرد در بخش صادرات نه تنها به سود تولیدکننده، بلکه به توسعه اقتصادی کشور منجر می‌شود.

تاریخچه نورد

شروع فرایند نورد به قرن هفدهم میلادی میرسد. قرن هفدهم میلادی، قرن ظهور روش نورد در صنعت متالورژی بود. در نمونه های اولیه، دو غلتک چدنی در یک چهار چوب چوبی قرار داده می‌شد و با عبور قلع و سرب از بینشان و کاهش سطح مقطع آنها عملیات نورد صورت می‌گرفت. به مرور از غلتکهای بزرگتری استفاده شد که نیروی آن به وسیله حرکت اسب و یا توربین های آبی تامین میشد..

استفاده از شیار برای شکل دادن به محصول نورد شده نیز مربوط به این دوران است. سپس برای کاهش نیروی لازم جهت چرخاندن غلتک ها، به جای غلتک های بزرگ از غلتک های کوچکتری که با غلتک بزرگتری چرخانده می شود استفاده شد و به این ترتیب قفسه های چهار غلتکه به وجود آمدند .

با اختراع ماشین بخار محدودیت نیرو برداشته شد و قفسه های نورد بزرگتر شده و از ماشین های بخار قوی جهت نورد شمش ها استفاده شد. با پیشرفته تر شدن و صنعتی شدن صنعت نورد، این صنعت به عنوان جایگزین برای دیگر روش‌های شکل دادن فلز‌ها در آهنگری و ریخته‌گری گردید.

پس از آن و با بهبود فرآیند نورد، دیگر قسمت های کارخانه های شکل دهی فلزات هم پیشرفت کردند. برای مثال، کوره های ذوب ماشین های ریخته گری برای آماده سازی شمش‌های اولیه، کوره های پیش گرم برای گرم کردن شمش‌ها، خطوط جابجایی، حمام‌های اسیدشویی، کوره های عملیات حرارتی، حمام‌های آبکاری ماشین‌های بسته بندی و … هم بهبود پیدا کردند

میلگرد

میلگرد را اینگونه تعریف کرده اند که: استوانه توپر فولادی که قابلیت خمکاری مطلوبی دارد و با همین نام در بازار آهن آلات مورد معامله قرار می‌گیرد. استانداردهای مختلفی در تولید این مقطع فولادی در سرتاسر دنیا استفاده می‌شود.

کارخانه سهامی ذوب آهن اصفهان از فولادسازان بنام ایرانی، تولید کننده فولاد آرماتور مطابق با استانداردهای کشور روسیه و تامین کننده عمده نیاز بازار داخلی و خارجی است. بر همین اساس عمده میلگرد در بازار داخلی با استاندارد روسی است از طرفی هر استاندارد محدوده خاصی برای میلگردهایی با قطرهای متنوع دارد. به عنوان مثال بر اساس استاندارد روسی میلگردها نهایتا تا ضخامت ۴۰ میلی متر به مرحله تولید می رسند. در هنگام تهیه محصولات فولادی بر اساس استانداردهای تولیدی می توان برخی خواص مکانیکی و شیمیایی محصولات را شناسایی کرد.

در ایران انواع میلگرد بر اساس استاندارد ملی و با نام میلگرد A1 ،A2 ،A3 و A4 تولید می‌‌گردند.

استانداردها

در هر کشوری استاندارد خاصی برای تولید کلیه محصولات زنجیره فولادی وجود دارد استانداردی که به تایید فولادسازان داخلی رسیده و مطابق آن تجهیزات و ماشین آلات برای راه اندازی خطوط تولیدی تهیه می شوند. از طرفی فارغ از اینکه این استانداردها تعیین کننده ترکیبات شیمیایی محصولات و انتخاب ماشین آلات هستند، شامل طبقه بندی هایی هستند که محصولات زنجیره فولادی را بر اساس خاصیت های مکانیکی و شیمیایی در دسته بندی های متعددی قرار می دهند.

روش تولید انواع میلگرد، نورد گرم است. به این ترتیب شمش گداخته با عبور از میان غلتک‌های نورد رفته رفته کاهش ضخامت داده تا به صورت میلگرد از خط نورد خارج شود. تنها نوع بدون آج میلگرد A1 با بدنه ساده می باشد. در حالی که میلگردهای A2، A3 و A4، آجدار بوده و به شکل‌های مختلف آج بر روی بدنه آنها حک می‌شود.

بخش عمده میلگردهای مصرفی در صنعت و ساخت و ساز ایران از نوع فولاد معمول و مطابق با استاندارد روسی می باشد. این دسته از محصولات بنابر بر مشخصات فیزیکی و مکانیکی در چند گرید طبقه بندی می شوند.

گرید اول به نام A1 یا میلگرد ساده بدون آج در بازار شناسایی می شود. تشخیص این دسته از محصولات بسیار ساده است چون سطح آن ها صاف و بدون هیچ گونه آج می باشد. وجود درصد کربن در ترکیبات شیمیایی آن موجب شده نسبت به سایر گریدها نرم و انعطاف پذیرتر باشد. میزان تغییر شکل نسبی محصول ساده ۲۵ درصد تخمین زده شده بر همین اساس برای مواردی که تغییر شکل محصول در موارد صنعتی و ساختمانی اهمیت دارد، مورد استفاده قرار می گیرد. انجام عملیات جوشکاری رو سطح محصول بلامانع است.

گرید دوم یا میلگرد A2  نوع دیگر محصولاتی است که در عملیات ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد. با ارتقاء سطح گریدها میزان تنش جاری و گسیختگی آن ها نیز افزایش می یابد. این گرید نسبت به نوع ساده از درصد کربن بیشتری در ترکیبات شیمیایی خود برخوردار است پس طبیعتا باید کمی تردتر باشد. این محصولات در سایزهای متنوع به صورت آج دار و نیمه نرم در بازار  محصولات فولادی یافت می شوند. عمده کاربرد میلگرد A2 در مصارف ساختمانی بالاخص خاموت زنی یا طراحی پی به صورت عرضی می باشد. تفاوت قیمت میلگرد a2 و a3 به سایز و مجتمع تولید کننده بستگی دارد.

نوع سوم به نام A3 یا میلگرد آج دار جناغی شناخته می شود. محصول آجدار با ۱۴ درصد تغییر شکل برای عملیات ساختمانی (طراحی پی به صورت طولی) و صنعتی کاربرد دارد اما باید دقت داشت هر گونه عملیات جوشکاری، تغییر شکل های تند، جوشکاری، خم و باز خم روی سطح این دسته از محصولات غیر مجاز است.

دسته دیگری از محصولات که کمتر به چشم می خورند A4 یا آج پیچیده با ۱۸ درصد تغییر شکل هستند به نام های میلگرد آج دار دوکی، آج ۵۰۰، آج ۵۲۰ یا آج مرکب نیز شناخته می شوند. این دسته تنها در مصارف ساختمانی کاربرد دارند. شایان ذکر است از شمش هایی با کربن بالا در خط تولید استفاده نمی شود.

استاندارد ملی ISIRI 3132 برگرفته از استانداردهای کشور ژاپن، آمریکا و کشورهای اروپایی می باشد. در استانداردهای ملی کشور ایران هر دو روش تولیدی جای داده شده است. میگردهای تولیدی به شیوه ترمکس به گونه ای خاص علامت گذاری و رنگ بندی می شوند تا در ظاهر نیز قابل شناسایی باشند.

انواع میلگرد

امروزه در حوزه فولاد ایران میلگردها تحت عناوین زیر شناسایی می شوند:

• میلگرد بدون آج با علامت مشخصه س ۲۴۰ در بازار معامله می شود.
• میلگردهایی شامل آج های مارپیچی تحت عنوان آج دار ۳۴۰ و آج دار ۳۵۰
• محصولات آج دار جناغی به نام آج دار ۴۰۰ و ۴۲۰
• محصولات مرکب با آج ۵۰۰ و آج ۵۲۰

منظور از میلگرد ساده ۲۴۰  گرید A1، منظور از آج ۳۴۰ همان A2  و … است. تفاوت کلیه دسته بندی ها در شکل ظاهری، ترکیبات شیمیایی، کاربرد و میزان سختی آنهاست.

یکی از عمده کاربردهای میلگرد برای مسلح نمودن بتن و افزایش میزان مقاومت کششی آن است. شکل محصول و نحوه تعبیه آن بنابر هدف نهایی  متغیر است. به عنوان مثال:

• در برخی موارد به صورت راستا با هدف بالا بردن میزان مقاومت بتن
• به صورت سنجاقک برای اتصال میلگردهایی که به صورت خاموت و طولی در بتن تعبیه شده اند.
• خرک ها در کف و فونداسیون برای حفظ فواصل میان دو شبکه
• محصولات رکابی شکل که به صورت U مانند، آرماتورها را در یک راستا قرار می دهند.
• میلگردهای اتکا نیز با هدف خنثی کردن فشار نیروهای برشی در بتن تعبیه می شوند این دسته به نام لنگرگاه منفی نیز شناخته می شوند.

میلگرد کلاف

میلگرد ها باتوجه به سایز محصول به دو روش کلاف یا شاخه در بازار موجود می باشد. به اینگونه که آرماتورهای با قطر بالاتر از ۱۶ میل به صورت شاخه ای و آرماتورهای با قطر کم به صورت کلاف در بازار موجود می باشد.

به طور کلی منظور از کلاف میلگرد نوع بسته بندی میلگرد ها که به صورت کلاف پیچیده شده به یکدیگر هستند، می باشد. که بسته بندی آن نکات مخصوص به خود را دارد.

تولید کلاف میلگرد

به طور کلی کلاف میلگرد تولید شده از شمش فولادی و بیلت با استفاده از شیوه نورد گرم می باشد. این شمش ها را بعد از نورد گرم در غلطک های کشش قرار داده سپس با استفاده از نورد سرد به انواع سیم مفتولی آجدار یا ساده تبدیل می کنند. این کلاف ها ساخته شده از آرماتورهای سایز ۵.۵ تا ۱۶ می باشد که سایز های ۵.۵ تا ۸ این آرماتور ها مفتول یا وایر نام دارد. اغلب کلاف میلگرد از آرماتورها ی گرید A2 و A3 می باشد.

از مشخصه های کلاف ها می توان به قطر داخلی ۸۵۰ میلیمتر و وزن ۲۲۰۰۰ کیلوگرم آن اشاره کرد. آرماتورها برای استفاده در صنعت و ساختمان متفاوت ساخته می شوند. کلاف های ساخته شده از آرماتورهای سایز ۱۶ که در ساختمان سازی از آن استفاده می کنند اغلب به نام کلاف عرضی می شناسند. کلاف های عرضی اغلب در ساخت خرپا یا برای آرماتوربندی فونداسیون مورد استفاده قرار می گیرد. نقش کلاف عرضی در سقف ساختمان مانند میلگرد های حرارتی به عنوان تکیه گاه بوده و عملکرد آن به گونه ایست که در هنگام رفت و آمد از لرزش و ایجاد صدا جلوگیری می کند.

از آرماتورهای کلاف عرضی در هر دو نوع سقف های تیرچه بلوک و کرومیت استفاده می شود که باید در اجرای آن حتما به نکاتی توجه کنید. برای مثال چنانچه در سقف ها تیرچه بلوک بتنی دهانه بزرگ تر از ۴ متر بود حتما باید از این محصول استفاده کنید. در صورتیکه در سقف های کرومیت استفاده از آن در همه ی دهانه ها الزامی است.

کلاف عرضی در ساختمان باعث می شود نیروی حاصل از بار ها به صورت کاملا یکنواخت بر روی سقف توزیع شود همچنین از آن در مکان هایی که بار منفرد وجود دارد و برای پیشگیری از پیچش تیرها مورد استفاده قرار می گیرد.

میلگرد کلاف ساده و آجدار

آرماتورهای ساده کلاف در ابعاد ۵.۵ ، ۶.۵ ، ۸ و ۱۰ و با استاندارد RST34 می باشد. از این آرماتورها در صنایع دستی، ساخت زنجیر فلزی، توری حصاری، گابیون بندی، میخ و پیچ، خرپا و تیرچه، سیم بکسل و… مورد استفاده قرار می گیرد. این سیم ها با نام وایررود از پایه های اصلی مفتول آرماتور بندی به حساب می آید. مفتول ها متنوع بوده که با توجه به مشخصات فنی کاربرد های گوناگونی دارند.

وایررود کم کربن: این مفتول ها با دارا بودن درصد کمی از کربن قابلیت نورد سرد داشته همچنین از انعطاف و امکان جوش پذیری بیشتر و چکش خواری بالا برخوردار است. این مفتول بیشتر در مصارف ساختمانی و صنایع تحت کشش مورد استفاده قرار می گیرد. (میلگرد کلاف کم کربن)

وایررود با کربن متوسط: این نوع وایرها با درصد کم کربن به عنوان ماده اولیه کارخانجات بوده و در به صورت مفتول در کارخانجات ساخت کابل برق، تولید فنر، سیم بکسل، تایر و… کاربرد دارد. (میلگرد کلاف با کربن متوسط)

وایر پرکربن: این محصول با درصد کربن زیاد از انعطاف پذیری و چکش خواری کمتری برخوردار است و مانند مورد قبل در ساخت تایر، سیم بکسل، فنر، کابل های برق فشار قوی و… کاربرد دارد. استاندارد بکار گرفه شده در ساخت این محصول DIN ، ASTM، SAE می باشد. (میلگرد کلاف پرکربن)

فولاد کله زنی سرد کیفی: این محصول مطابق با استاندارد SAE J403، DIN 10016، ASTM A510 که اغلب در صنایع کشش سیم و ساخت پیچ و مهره یا پرچ مورد استفاده قرار می گیرد. (مفتول کله زنی)

مفتول الکترود جوشکاری و سیم جوش: که با استاندارد JIS G3503 و DIN 17145 ساخته و در موارد جوشکاری از آن استفاده می شود.

میلگرد ترانس

به میله های فولادی که در طی فرآیندی سطح آن صیقل داده می شود میلگرد ترانس گفته اند.

 از میلگرد ترانس بیشتر در مکان هایی که ظاهر کار اهمیت بالایی دارد مورد استفاده قرار می گیرد که علاوه بر مصارف ساختمان سازی از آن برای مصارف تزیینی مانند فرفوژه، شبکه بندی و تقویت سازه استفاده می کنند. میلگرد ترانس انواع مختلفی داشته که از تفاوت در نحوه ساخت این محصول ناشی می شود. اساس کار تولید به شیوه نورد گرم می باشد ولی نحوه ساخت انواع آن متفاوت است. به طور کلی سایز این محصول  با توجه به اندازه سطح مقطع آن اندازه گیری شده که قیمت متناسب با سایز، متغیر است.

انواع میلگرد ترانس:

1. ترانس تک پولیش
2. دو پولیش
3. ترانس کششی یا روغنی (ترانسیمسیون)
4. سنگ خورده (سر زرد و سر قرمز)
5. بلبرینگ خور
6. مفتول
7. تسمه
8. چهارپهلو ترانس تسمه
9. شش پر

نحوه تولید میلگرد ترانس

عمده میلگرد ایران در ذوب آهن اصفهان مطابق با استانداردهای روسی تولید شده که در تولید از دو نوع فولاد نو و فولاد ریخته گری استفاده می شود. محصول ساخته شده با فولاد نو را با حرف N و محصول ساخته شده با فولاد ریخته گری را با حرف W مشخص می کنند.

تک پولیش:

در تولید این نوع ترانس از روش نورد گرم استفاده می شود به این صورت که در ابتدای کار میله سطحی ناصاف داشته و بعد از انجام فرآیند پولیش محصول نهایی دارای سطحی صاف و براق می شود. از این محصول در جاهایی که ظاهر کار اهمیت دارد همچنین در سیلندرهای هیدرولیکی و ساخت قطعات پمپ های آب و نفت استفده می شود.

دو پولیش:

این نوع میله مانند ترانس تک پولیش از فرآیند نورد گرم تولید می شود. میلگرد در ابتدا سطحی ناصاف دارد ولی بعد از انجام فرآیند پولیش به سطحی آینه ایی تبدیل می شود. از این میله برای ساخت قطعات خوردو، سازه های معماری و همچنین مکانهایی که نیازمند ظاهری آیینه ایی و مقاوم می باشند مورد استفاده قرار می گیرد.

کششی یا روغنی (ترانسمیسیون):

در ساخت این نوع میله، از مواد خام طبق گواهینامه فولاد آلیاژی به صورت روغنی و پولیش زده به قطر ۱۰ الی ۶۰ میلیمتر و شاخه هایی به اندازه ۳ و ۶ متری استفاده می کنند.

سنگ خورده:

در فرآیند تولید از دستگاه های سنگ سنترلس LIDKOPING (دستگاهی سوئدی بسیار دقیق) استفاده می نمایند. این محصول با ضخامت ۳ الی ۱۰۰ میلیمتر و با تلورانس سفارش شده توسط مشتری به دو نوع سر زرد (ST) و سر قرمز (CK) تولید می شود.

بلبرینگ خور:

این میله محصولی مشابه به محصول سنگ خورده با سطحی براق می باشد که تنها تفاوت آن قابلیت بلبرینگ خوردن آن است. قابل ذکر است که قیمت آن نسبت به نوع سنگ خورده بسیار پایین تر می باشد.

مفتول:

مفتول ظاهری سفید و صیقلی با قطری ۳ تا ۱۴ میلیمتری داشته که به دلیل ضخامت کم قابلیت خم کاری دارد.

 تسمه:

تسمه سطح مقطعی صاف و مستطیل شکل که به سه شیوه نوردی، ماشینکاری و ترانسی تولید می شود. تسمه ترانسی نوعی تسمه با سطحی کاملا صاف و صیقلی و با کمترین تلورانس می باشد. به همین دلیل است که کمترین عملیات ماشینکاری روی آن انجام می شود.

چهار پهلو ترانس:

نوع چهار پهلو از سایز ۲*۲ تا ۹۰*۹۰ تولید و عرضه می شود که هر یک از سایزها برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می گیرد.

برای مثال: از سایز ۱۲*۱۲ تا ۹۰*۹۰ در تولید قطعات و لوازم با دقت بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

سایز ۲*۲ تا ۱۰*۱۰ که به آن خار گفته می شود در صنایعی مانند صنایع تولید قفل که به دقت و ظرافت بالا نیاز است مورد استفاده قرار می گیرد.

چهار پهلو سایز ۵-۶-۸-۹-۱۰-۱۲-۱۴- ۱۶ در ساخت نرده، درب و پنجره مورد استفاده قرار می گیرد که به شرح زیر می باشد:

• چهار پهلو سایز ۵ و ۶: بیشتر کاربرد تزیینی در تالارها و رستوران ها دارد.
• چهارپهلو سایز ۸ و۹: نسبت به سایز ۵ و ۶ مستحکم تر می باشد که در ساخت گل نرده های کوره ایی از آن استفاده می شود.
• چهار پهلو سایز ۱۰: برای ساخت گل نرده کوره ایی، ساخت نرده و حفاظ و درب و پنجره از این نوع استفاده می شود.
• چهارپهلو سایز ۱۲: از بیشترین مقاومت و استحکام برخوردار است که در ساخت سرنیزه های حفاظتی، درب های ساختمانی و نرده مورد استفاده قرار می گیرد.

آرماتوربندی فونداسیون

چهارپهلو ۱۴ و ۱۶: این نوع، وزن و سایز بزرگتری نسبت به انواع دیگر دارد که طبیعتا از استحکام بیشتری هم برخوردار بوده و به صورت سفارشی ساخته و تولید می شود.

شش پر ترانس:

شش پر آهنی از فولادی با آلیاژ ST37  تولید و باتوجه به نیاز مشتری در اندازه های متفاوت عرضه می شود. این نوع میله را در صنایع خودروسازی، نساجی و تجهیزات و غیره بکار میبرند.

محصول میلگرد سال ها است که به سبد محصولات فولادی ایران اضافه شده و در موارد صنعتی و ساختمانی کاربرد فراوانی دارد. این محصولات اصولا به صورت منفرد یا گروهی برای افزایش میزان مقاومت سازه ها به صورت آرماتور، بتن مسلح و مش بندی مورد استفاده قرار می گیرند. به صورت عادی میزان مقاومت بتن در برابر ضربه بالاست اما مقاومت کششی آن بسیار ضعیف است و همین مورد یک نقص برای بتن محسوب می شود. برای اینکه بتن در برابر کلیه فشارهای وارده بر ساختمان مستحکم باشد برای افزایش میزان مقاومت کششی بتن از میلگرد کمک گرفته می شود. قیمت روز میلگرد نیز بر اساس فاکتورهایی چون ابعادف ضخامت، تولیدکننده و… تعیین می شود. در برخی موارد از محصولات فولادی چون ناودانی یا قوطی برای مسلح نمودن بخش هایی از بتن کمک گرفته می شود.