رفتن به مطلب

پست های پیشنهاد شده

تكنولوژي QST جديدترين روش براي توليد ميلگردهاي آجدار استحكام بالا

 

 

ميلگرد يا آرماتور فولادي است كه در بتن براي جبران مقاومت كششي پايين آن مورد استفاده قرار مي‌گيرد. فولادي كه به اين منظور در سازه‌هاي بتن آرمه به كار مي‌رود به شكل سيم يا ميلگرد است و فولاد ميلگرد ناميده مي‌شود. البته در موارد خاصي از فولاد ساختماني نظير نيمرخ‌هاي L شكل، ناوداني و يا قوطي نيز براي مسلح كردن بتن استفاده مي‌شود.

 

 

مشخصه‌هاي محاسباتي مهم ميلگرد

 

مقاومت تسليم: مقدار تنشي كه در آن بدون افزايش بار تغيير طول نمونه فولادي ازدياد مي‌يابد را تنش تسليم يا مقاومت تسليم يا مقاومت جاري شدن مي‌نامند و آن را با fy نمايش مي‌دهند.

 

مقاومت كششي: از تقسيم حداكثر بار ثبت شده در آزمايش كشش بر سطح مقطع اوليه به دست مي‌آيد.

 

 

طبقه‌بندي فولاد ميلگرد

 

در كشورهاي مختلف فولاد ميلگرد با استانداردهاي متفاوتي توليد مي‌شوند و در هر استانداردي طبقه‌بندي مشخصي در ارتباط با خواص مكانيكي فولادها وجود دارد. در ايران قسمت عمده فولادهاي ميلگرد كه توسط كارخانه ذوب‌آهن اصفهان توليد مي‌شوند با استاندارد روسي مطابقت دارند. فولادي كه در ايران توليد مي‌شود (طبق استاندارد روسي) به سه گروه تقسيم مي‌شود:

 

فولاد نوع A-1

 

فولاد نوع A-2

 

فولاد نوع A-3.

 

فولاد A-1 از نوع صاف بوده و مقاومت تسليم و مقاومت كششي آن به ترتيب ۲۳۰۰ و۳۸۰۰ كيلوگرم بر سانتيمترمربع است. فولاد A-2 از نوع آجدار با مقاومت تسليم ۳ هزار و مقاومت كششي ۵ هزار كيلوگرم بر سانتيمترمربع است و فولاد A-3 نيز از نوع آجدار با مقاومت تسليم ۴ هزار و مقاومت كششي ۶ هزار كيلوگرم بر سانتيمترمربع است.

 

از نظر تنوع قطر ميلگردها نيز استانداردهاي توليدكنندگان متفاوت است. در سيستم روسي كه در كارخانه‌هاي ذوب‌آهن اصفهان مورد استفاده‌ است ميلگردها تا قطر ۴۰ ميليمتر ساخته مي‌شوند.

 

 

تكنولوژي QST

 

تكنولوژي آبدهي و خود تمپرينگ (QST) به‌صورت يك عمليات درون خطي در واحدهاي نورد به كار گرفته مي‌شود كه در دهه‌هاي 70 و 80 ميلادي در نتيجه تقاضاي مهندسين عمران براي ميلگردهاي فولادي آجدار مورد استفاده به عنوان آرماتور بتون ابداع شد. با استفاده از اين روش ميلگردهاي ساختماني به استحكام تسليم حداقل 500 نيوتن بر مترمربع مي‌رسند. توسعه موفقيت‌آميز روش QST در توليد ميلگرد‌هاي ساختماني مزاياي زير را براي مهندسين عمران به همراه آورد:

 

كاهش حجم فولاد

 

كاهش هزينه‌هاي نيروي انساني

 

كاهش مصرف انرژي براي حمل و نقل و ديگر مزايا

 

همچنين اين تكنولوژي به نوبه خود اين امكان را براي مهندسين عمران فراهم آورد تا طراحي‌هاي خود را با هزينه‌هاي كمتر به اجرا درآورند.

 

ميلگردهاي آجدار با نقطه تسليم حداقل حدود 500 نيوتن بر متر مربع محدوديت بيشتري براي آرماتورهايي كه پيش تنيده نشده باشند دارند. با افزايش در ميزان غلظت كربن و منگنز، اين امكان در فولاد به‌وجود مي‌آيد تا ميزان نقطه تسليم آن افزايش يابد، اما چنين افزايشي در ميزان كربن مي‌تواند موجب پيدايش عيوبي از قبيل كاهش قابليت جوش‌پذيري شود كه همين امر باعث مي‌شود تا ميلگرد براي استفاده به عنوان آرماتور مناسب نباشد.

 

بتون آرماتور يكي از پرمصرف‌ترين سيستم‌هاي سازه‌اي در جهان است و در سال‌هاي اخير در كشورهاي مختلف شاهد بوديم كه اين سازه‌ها در سكوهاي محسوس (phenomenal) كه روي آنها پروژه‌هاي زيربنايي اجرا مي‌شود، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ايمني و قابليت اطمينان اين سازه‌ها مهمترين مشخصه‌هاي آنها بوده و اين جنبه از كاربرد ميلگردهاي آجدار مطمئن يكي از پيش‌نيازهاي حياتي است كه در هر تكنولوژي كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد بايد نيازهاي خاص آن را برآورده كند.

 

 

فرآيند QST و تكنولوژي THERMEX®

 

هدف

 

در ابتدا ذكر اين نكته اهميت دارد كه تكنولوژي THERMEX® براي توليد ميلگردهاي ساختماني مستحكم است كه دستيابي به نقطه تسليم 500 نيوتن بر متر مربع را تضمين كند. تمامي سيستم‌هاي Thermex® ارائه شده براي اين هدف طراحي شده‌اند، مگر اين كه نياز مشتري چيز ديگري باشد. اين سيستم تقريبا در اكثر كشورها به همين صورت است. اين سيستم مزاياي بسيار درخشاني را براي طراحان و مهندسين عمران به همراه دارد.

 

كارخانه‌هاي نورد زماني كه به مرحله توليد مي‌رسند اقدام به دريافت ليسانس فرآيند Thermex® مي‌كنند و سپس محصولات آنها تحت آزمايش قرار مي‌گيرد تا مشخص شود كه آيا ميلگردهاي توليدي بدون هيچ‌گونه مشكلي به درجه استحكام تسليم 500 رسيده‌اند يا خير. موضوع ديگري كه مي‌توان بدان اشاره كرد اين است كه در بسياري از كشورها تمايل به استفاده از ميلگردهاي ساختماني QST به جاي ميلگردهاي گريد CTD Fe 415 افزايش يافته است و از اين رو صنايع مرتبط با مهندسي عمران در اين كشورها قادر نيستند تا به‌طور كامل پاسخگوي اين مزيت تكنولوژيكي باشند.

 

اساسا خواص مطلوب در يك ميلگرد تحت فرآيند حرارتي قرار گرفته را مي‌توان به صورت زير برشمرد:

 

استحكام تسليم حداقل 500 نيوتن بر مترمربع يا بيشتر

 

نسبت تنش(TS/YS) 12/1 (به‌طور كلي 15/1 تا 3/1)

 

حداقل درصد ازدياد طول 16 (به‌طور كلي 18 تا 25)

 

قابليت جوشكاري متناسب با نيازهاي صنعتي

 

 

فرآيند

 

سيستم QST به مدد فرآيند THERMEX® امكان استفاده از انرژي حرارتي ميلگرد نورد شده بعد از مقام (stand) نهايي واحد نورد را فراهم مي‌آورد. به طور معمول، اين انرژي كاملا از يك ميلگرد در حال نورد در دماي 950 تا 1050 درجه سانتيگراد خارج مي‌‌شود و موجب خنك كردن دماي پيرامون در بستر خنك‌كننده مي‌شود.

فرآيند THERMEX® QST تكنولوژي بسيار دقيق و پيچيده‌اي است كه طي چندين سال آزمايش و تجربه ابداع شده است.

 

سيستم Thermex® بين آخرين مقام و بستر خنك‌كننده نصب مي‌شود (شكل شماره يك).

 

 

محتوای مخفی

    برای مشاهده محتوای مخفی می بایست در انجمن ثبت نام کنید.

 

 

كوئنچ كردن (Quenching) عبارت است از سرد كردن سريع فولاد از دماي سختكاري (آستنيته شدن) تا دماي محيط يا دماي خاص ديگري، كوئنچ كردن را مي‌توان به روش‌هاي مختلفي انجام داد، مثلا فرو بردن فولاد گرم شده در روغن، آب، آب‌نمك (Brine) هواي آرام و حمام نمك (Salt bath) اين بستگي به نوع فولاد دارد.

 

در فرآيند سختكاري فولاد، بايد بلافاصله پس از تكميل سيكل كوئنچ، عمليات تمپرينگ آغاز شود تا تنش‌هايي كه در قطعه كار به وجود آمده و ممكن است باعث ايجاد ترك شوند، آزاد گردند.

 

تمپرينگ همچنين براي تنظيم سطح سختي مورد نياز در فولاد لازم است.

 

در مورد فولادهاي سخت شونده در هوا، تمپرينگ باعث مي‌شود آستنيت باقي مانده در فولاد نيز به مارتنزيت تبديل شود. براي حصول بهترين نتايج از تمپرينگ، نبايد هيچ‌وقت زمان سيكل را كوتاه كنيد.

 

عمليات آنيلينگ به‌منظور كاهش سختي، حذف تنش‌هاي داخلي و تصحيح ميكروساختار انجام مي‌شود. براي انجام عمليات آنيلينگ، ابتدا بايد قطعات فولادي را 30 تا 50 درجه سانتيگراد بالاي دماي AC3، گرم كرده و به مدت كافي در اين دما نگهداري شوند. سپس، قطعات بايد به آهستگي و با سرعتي در حدود 0.02 درجه سانتيگراد در ثانيه، سرد شوند.

 

معمولا عمليات سرد كردن قطعات ياد شده، در كوره صورت گرفته و بسيار زمان‌بر است. ميلگرد زماني كه آخرين مقام (stand) را ترك مي‌كند به سمت لوله‌هاي Thermex® كه به طور ويژه و براي اين فرآيند اختصاص يافته‌اند هدايت مي‌شوند كه در آن دماي سطح در حدود 950 تا 1050 درجه سانتيگراد بوده و به واسطه خنك‌گرداني شديد و يكنواخت در يك دوره زماني نسبتا كوتاه (تقريبا يك ثانيه) دمايش بشدت كاهش مي‌يابد. اين در حالي است كه دماي مركز ميلگرد كماكان بدون تاثير باقي مانده است.

 

سرد شدن شديد و از پيش تعيين شده محيط پيرامون ميلگرد موجب تغيير ساختار خارجي آن به يك ساختار مارتنزيتي مي‌شود و از اين رو براي اين كه بتواند مورد استفاده قرار گيرد نيازمند عمليات آنيلينگ است. اين آنيلينگ به واسطه حرارت موجود در هسته ميلگرد حاصل مي‌شود. اختلاف دماي بين هسته و جداره خارجي نهايتا در دماي حدود 600 درجه سانتيگراد متعادل مي‌شود و ساختار ميلگرد حاصله در پيرامون جداره خارجي، تمپر مارتنزيتي و در هسته ميلگرد پرليتي فريتي دانه‌ريز مي‌‌شود.

 

به‌طور كلي، هسته نرم ميلگرد نهايي تقريبا 65 تا 75 درصد (با توجه به حداقل استحكام تسليم مورد نياز) از حجم آن را تشكيل مي‌دهد و حجم باقيمانده نيز ساختار سخت دارد. از خصوصيات اين محصول مي‌توان به نقطه تسليم بالا، سختي سطحي بالا، چقرمگي و چكش‌خواري بالا و جوش‌پذيري مناسب اشاره كرد.

 

زماني كه ميلگرد در حال نورد با يك سرعت نرمال در سيستم Thermex به دماي حدود 950 تا يك‌هزار درجه سانتيگراد مي‌رسد جداره خارجي آن بشدت در معرض خنك شدن قرار مي‌گيرد، در حالي كه هسته در يك مدت زمان بسيار كوتاه هنوز تحت تاثير فرآيند كوئنچ قرار نگرفته است. بخش جداره خارجي ميلگرد كه استحاله مارتنزيت در آن رخ داده است، به محض اين كه ميلگرد از سيستم Thermex خارج مي‌شود، بتدريج از سمت هسته گرم حرارت دريافت مي‌كند. در حقيقت واژه THERMEX نيز از تبادل حرارت (Thermal Exchange) مشتق مي‌شود و اين تبادل گرما كليد فرآيند است. بايد به اين نكته توجه كرد كه تعادل دما بدين صورت است كه ما يك ميلگرد با ساختار خارجي تمپر مارتنزيتي و هسته پرليتي فريتي به ‌دست مي‌آوريم.

 

 

نتيجه سختي

 

انجام آزمايش سختي صورت پذيرفته روي ميلگرد تحت فرآيند Thermex به خوبي نشان داد كه ميزان سختي از جداره به سمت مركز كاهش يافته، به‌طوري كه سختي در جداره به بيش از 260 ويكرز مي‌رسد اما در مركز سختي كمتر از 160 ويكرز است.

 

 

 

منبع: Steelworld

كمال‌الدين غفوري

به اشتراک گذاری این ارسال


لینک به ارسال

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

مهمان
ارسال پاسخ به این موضوع ...

×   شما در حال چسباندن محتوایی با قالب بندی هستید.   حذف قالب بندی

  تنها استفاده از ۷۵ اموجی مجاز می باشد.

×   لینک شما به صورت اتوماتیک جای گذاری شد.   نمایش به عنوان یک لینک به جای

×   محتوای قبلی شما بازگردانی شد.   پاک کردن محتوای ویرایشگر

×   شما مستقیما نمی توانید تصویر خود را قرار دهید. یا آن را اینجا بارگذاری کنید یا از یک URL قرار دهید.


×
×
  • جدید...