فرآیند نورد سرد

نقطه ی تسلیم باعث به وجود آمدن شرایط تغییر شکل ناهمگن در فرآیند شکل دهی وکشش عمیق ورقه ها و تسمه  ها میشود و حذف آن مهم است و انجام چندین کار مکانیکی به وسیله ی نورد که به آن نورد باز پخت گفته می شود موجب حذف نقطه ی تسلیم می شود.

به طور کل میتوان گفت هدف از این این فرآیند نورد سرد ، کاهش ضخامت ورق تحت فشار بالاست از طریق غلتکی با دو دسته غلتک با قطر کم است که در دمای حداکثر ۲۰۰ درجه سانتی گراد انجام می شود.

فرآیند نورد سرد دارای ویژگی های افزایش تنش تسلیم،افزایش سختی ماده، افزایش نابجایی در ساختار کریستالی در انجام عملیات می باشد. از مزایای این روش نیز میتوان به دو مورد زیر اشاره کرد :

• روغن کاری راحت تر
•  تلورانس کمتر و پرداخت سطح بهتر در غیاب سرما و اکسیداسیون

کاربرد محصولات نورد سرد:

فرآیند نورد سرد به طور کلی در محصولات وتجهیزات و دستگاه های  زیر کاربرد اصلی و مهمی دارد که عبارت اند از :

• خودرو سازی
• تجهیزات ساختمانی
• تجهیزات خانگی مانند یخچال، ماشین لباسشویی و ظرف شویی
• دستگاه های الکتریکی مخازن

فولاد مبارکه اصفهان دارای فرآیند نورد سرد برای تولید تجهیزات و محصولات خود می باشد.این واحد دارای ۷ واحد فرآیند نورد سرد می باشد که به ترتیب این واحد ها عبارت اند از :

فولاد مبارکه دارای ۲ خط واحد اسید شویی می باشد.خطوط اسید شویی دارای ویژگی های وکاربرد های  زیر می باشند:

کلاف ها در خطوط اسیدشوییپس از بازا شدن توسط قرقره های بازکننده وارد حوضچه اسید کلریدریک می شوند و شسته میشوند. اين کلاف ها پس از شسته شدن و خارج شدن از حوضچه هاي اسيد توسط آب شسته شده و با عبور از تونل هواي گرم خشک مي شوند.پس از این عملیات روغن کاری بر روی آن ها انجام میشود و دوباره به شکل کلاف در مي آيند و در انبار نگهداري مي شوند.

این واحد که پس از واحد اسید شویی قرار دارد هدف کاهش ضخامت ورق در درجه حرارت محیط را دارا می باشد. در این واحد قبل از باز شدن کلاف در دستگاه کلاف بازکن و عبور از مرحله چهار غلتکی ، در اثر کشش فشار زیاد ضخامت ورق ها کاهش می یابد و در نهایت توسط دستگاه کلاف پبچ به شکل کلاف در می آید که شامل ورق هایی با ضخامت ۰/۳ تا ۳ میلمتر می باشد.

پس از واحد تاندوم میل ،واحد نورد دوقفسه ای موجود می باشد.در این واحد برعکس واحد قبلی ، پس از باز شدن در دستگاه کلاف بازکن و در اثر کشش و فشار زیاد کاهش ضخامت پیدا می کند و در پایان توسط دستگاه کلاف پیچ به شکل کلاف در می آید.

در این واحد شست وشوی ،عملیات شست و شوی سطح ورق انجام میشود.در این واحد تمامی آلودگی ها و چربی های سطحی ورق طی دو مرحله غوطه وری در محلول قلیایی و شستشوی الکترولیتی رفع می گردد.

در واحد بازپخت هیدروژنی تمامی کلاف ها پس از طی عملیات حرارتی و خنک کاری به واحد تمپرمیل ارسال می شوند.

این واحد پس از واحد بازپخت هیدروژنی قرار دارد.تمامی ورقه ها  جهت سخت نمودن سطح ورق و رسیدن به خواص مکانیکی مناسب از کوره های بازپخت عبور داده می شود که هدف از این کار کاهش امواج ورقه ها و سختی دادن مناسب به ورقه ها می باشد.این ورقه ها پس از این مرحله جهت قلع اندود کردن سطح ورق به واحد قلع اندودی ارسال میشوند.

این واحد بر اساس روش الکترولیت اسیدی طراحی شده است. در اين روش ورق پس از عبور از حوضچه‌هاي شستشوي الکتروليتي و شسته شدن با آب و عبور از حوضچه اسیدشوئي الکتروليتي و طی دو مرحله شستشو با‌ آب وارد حوضچه‌هاي محتوي محلول الکتروليت می شود و طي پنج مرحله قلع اندود میشود.

این کارگاه ها که در گام نهایی کاهش ضخامت ورق و فرآیند نورد سرد می باشند، وظيفه سنگ زني کليه غلتکها و تيغه ‌هاي نواحي نورد سرد و نيز واحد تکميل نورد گرم را به عهده دارد.

در این واحد تمامی غلتک ها وارد کارگاه میشوند و پس از دمونتاژ چوک، غلتک ها جهت سنگ زني روي ماشين سنگ سوار مي شود. پس از اتمام سنگ زني در صورتي که نياز به ايجاد زبري باشد از طريق دستگاه گريت بلاست اين کار انجام مي‌شود.در این کارگاه ها از تکنولوژی EDT استفاده میشود.

در ادامه درباره تعدادی از ویژگی های فرآیند نورد سرد توضیحاتی ارایه میشود.

 کار سختی و نرخ کرنش 

یکی از موضوعات مهم و اساسی در طراحی خطوط نورد سرد کار سختی و نرخ کرنش می باشد و آگاهی از این موضوع از ضروریات فرآیند نورد سرد می باشد.به عبارت دیگر اطلاع از حساسیت به نرخ کرنش فلزات از واجبات خطوط نورد است که کار سختی فلز و حساسیت آن به نرخ کرنش در فرآیندهای نورد سرد و گرم ایجاب می کند .

شکل قطعات در خطوط نورد سرد  

نخستین موضوعی که در فرآیند های نورد بیش از همه چیز جلب توجه میکند تغییرات ابعادی سریع و آشکار قطعه کار در طی فرآیند نورد است. بعنوان مثال شمشی که طول آن ۱۰ متر می باشد پس از ۱۰ تا ۱۵ مرحله نورد در زمانی کمتر از ۲ دقیقه به کلافی به طول چند صد متر تبدیل میشود. از نظر برنامه ی نورد نیاز است که تغییرات ابعادی قطعه کار در هر مرحله از نورد به سادگی گزارش شود.

در ادامه تغییرات هندسی قطعه کار خط نورد  ، با روش هایی که در فرآیند نورد سرد مورد قبول است همراه با شرایط ساده شده ی معیار تسلیم بررسی می شود.

• اصول نورد طولی
• فشار و نیرو در نورد
• کار ، گشتاور و توان نورد

اصول نورد طولی

تمامی فرآیند های نورد طولی سرد از قواعد و قوانین مشخصی پیروی می کنند که محصولات این فرآیند ها شامل  تختال ، شمش ، صفحه ، ورق ، نوار ورث و یا تسمه و فویل می باشند. همانگونه که قبل از این نیز به آن اشاره شده است ویژگی همه ی این محصولات این ست که در همه مراحل نورد سطح مقطع آنها همواره بصورت مربع مستطیل بر جا می ماند و تغییر شکل عمدتاً در راستای کاهش ضخامت قطعه کار است . در برخی از این محصولات  مانند کلاف که پهنای قطعه کار نسبت به ضخامت آن بسیار بزرگ است  شرایط نورد به گونه ای خواهد شد که کرنش صفحه ای حاکم است. این بدان معنا است که سیلان فلز در راستای پهنا و پهن شدن مسدود می شود و در عمل پهنای فرآورده ثابت باقی می ماند .

 فشار و نیرو در فرآیند نورد

در فرایند نورد ، حجم و بزرگ بودن فرآیند ها باعث میشود که فشار و نیروی نورد که به وسیله غلتک ها وارد می شود، بسیار بزرگ باشند .این فشار طوری است که در نورد شمش و یا ورقهای فولادی نیروی نورد ممکن است به چند هزار تن برسد.به همین خاطر آگاهی وپیش بینی  فشار و نیروی نورد ، برای طراحان و سازندگاه غلتکها و قفسهای نورد و هم برای تولید کنندگان فرآوردهای نورد بسیار با اهمیت و ضروری می باشد.

محاسبه فشار و نیروی مطلوب یکی از کارهایی است که پژوهشگران سعی کرده اند تا بر پایه گرم بودن و سر بودن فرایند و یا شکل فرآیند ها این فشار و نیرو را محاسبه کنند.

کار، گشتاور و توان در فرآیند نورد 

در فرآیند نورد تعیین مقدار کار لازم برای تغییر شکل فلزات از اهمیت ویژه ای برخوردار است . این اهمیت  به دلیل دانستن کار یا انرژی لازم برای تغییر شکل و همچنین استفاده از انرژی تغییر شکل می تواند بسیاری از مسائل نورد را حل کند.

در فرآیند های نورد ، حجم ماده تغییر شکل یافته بسیار زیاد است که این کار باعث میشود تا  پیش بینی توان و یا انرژی تغییر شکل ، برای مهندسین و طراحان خطوط نورد و  تولید کنندگان محصولات نورد ، از اهمیت زیادی بر خوردار باشد.

تمامی ویژگی های  و کمیت های  کار ، توان و گشتاور با یکدیگر ارتباط دارند  و با مشخص شدن یکی ، دیگری نیز تعیین می شود . مهم ترین کمیت گشتاور می باشد که با دانستن آن دیگر کمیت ها نیز محاسبه میشود. محاسبه گشتاور هر قفسه نورد ، با توجه به آگاهی های مربوط به جنس ، ابعاد و مقدار تغییر شکل فراوردهاانجام می پذیرد .