نورد سرد و انواع آسیاب‌های آن

نورد سرد یک فرآیند شکل‌دهی فلز است که در آن یک شمش یا بلوم فلزی در دمای اتاق یا نزدیک به دمای اتاق از بین دو غلتک دایره‌ای عبور داده می‌شود. این فرآیند باعث کاهش ضخامت فلز و افزایش طول آن می‌شود.  در طی فرآیند نورد سرد، فلز تحت فشار زیادی قرار می‌گیرد و به همین دلیل، ساختار کریستالی آن تغییر می‌کند. این تغییر ساختار باعث افزایش استحکام و سختی فلز می‌شود. از این فرآیند  برای تولید ورق‌ها، تسمه‌ها، لوله‌ها و سایر مقاطع فلزی استفاده می‌شود.

نورد سرد چیست؟

نورد سرد (cold rolling) یکی از انواع نورد است که طی آن، محصولات فولادی باکیفیتی تولید می‌شوند. این فرآیند، در دمای اتاق و بسیار پایین‌تر از دمای نورد گرم اجرا می‌شود؛ به همین دلیل، به نورد سرد معروف شده است. در واقع، نورد سرد یکی از عملیات شکل‌دهی فلزات است که باعث کاهش ضخامت آن‌ها نیز می‌شود. می‌توان گفت که یکی از اهداف نوردکاری سرد، کاهش ضخامت ورق‌ها با فشار مضاعف است. فولادهای نورد سرد مصارف متنوع و گسترده‌ای در صنعت خودروسازی، پزشکی و هوافضا دارند.

دستگاه نورد سرد چیست و چه قسمت هایی دارد؟

دستگاه نورد سرد به شکل آسیاب ساخته شده است. این دستگاه با ضخامت‌سنج‌های خود، فولاد را در زمان خروج از غلتک‌ها مورد بررسی قرار می‌دهد. همچنین، دستگاه‌های نورد سرد از 3 الی 6 جفت غلتک تشکیل شده‌اند که وظیفه آن‌ها، کاهش ضخامت فولاد تا دستیابی به محصول نهایی است. این پروسه تا رسیدن به نتیجه دلخواه چندین مرتبه تکرار می‌شود. محصولات خروجی نورد سرد جهت ساخت پروفیل‌های مختلف به کار گرفته می‌شوند و اصولا کاربردهای مهمی دارند.

به‌طورکلی، پروسه رفت و برگشت در این دستگاه، ضخامت قطعه را حدود 50 الی 90 درصد کاهش می‌دهد. در هر گام نوردکاری به دلیل نیروی فشار بالا اصطکاک قابل ‌توجهی حاصل می‌شود؛ به طوری که دمای هر گام تا نهایت 250 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. جهت کاهش این دما از خنک‌کننده‌های مختلفی مانند آب یا روغن استفاده می‌کنند. همچنین، امکان کاهش ضخامت خروجی دستگاه تا حداقل 2.5 میلی‌متر وجود دارد. این نازک بودن فولاد نورد سرد باعث استفاده از آن در تولید قوطی نوشابه، پنل وسایل حمل‌ونقل، قطعات سبک هواپیما و ... شده است.

مراحل نورد سرد

در فرآیند نورد سرد، فلز با هدف از بین بردن اکسیدهای تشکیل‌شده بر روی آن، در خطوط اسیدشویی قرار می‌گیرد. سپس، نوبت به عبور از تاندوم مداوم و نورد دو قفسه‌ای می‌رسد. واحد تاندوم میل بعد از اسیدشویی قرار داشته و هدف آن، کاهش ضخامت ورق در درجه حرارت فضای پیرامونش است. در واحد نورد قفسه‌ای نیز مجدد به دلیل کشش و فشار زیاد، ضخامت آن کاهش می‌یابد. مرحله بعدی مربوط به واحد شستشوی الکترولیتی است؛ در این مرحله، سطح ورق از آلودگی‌ها و چربی‌ها پاک می‌شود.

واحد بعدی، بازپخت هیدروژنی است که طی آن، کلیه کلاف‌ها بعد از فرآیند حرارتی و خنک‌کاری به واحد تمپرمیل منتقل می‌شوند. در واحد تمپرمیل، ورق‌ها جهت دستیابی به خواص مکانیکی ایده‌آل در کوره‌های بازپخت قرار می‌گیرند؛ با این کار، امواج ورق کاهش یافته و به سختی مورد نظر می‌رسد. سپس، ورق‌ها به واحد قلع‌اندود منتقل شده و تحت عملیات شستشوی الکترولیتی و قلع‌اندود قرار می‌گیرند. کارگاه غلتک نیز به عنوان آخرین گام موظف به سنگ‌زنی تمام غلتک‌ها، تیغه‌های بخش‌های نورد سرد است.

انواع آسیاب نورد سرد

انواع آسیاب نورد سرد شامل موارد زیر می‌شود:

آسیاب دو غلتکی

آسیاب دو غلتکی همان‌طور که از نامش پیداست، دارای دو غلتک در مقابل هم است. غلتک‌ها نیز حدود 0.6 الی 1.4 متر قطر دارند. همچنین، مدل‌های دو غلتکی از قابلیت چرخش معکوس برخوردار هستند.

آسیاب سه غلتکی

در دستگاه آسیاب سه غلتکی، معکوس کردن غلتک‌ها اتفاق نمی‌افتد؛ اما در آخر هر مسیر به بالابر یا ابزاری برای چرخاندن قطعه نیاز است. همچنین، غلتک‌های کوچکتر به منظور یک کاهش ضخامت مشخص باعث ایجاد طول تماس کمتری می‌شوند؛ به همین جهت، فرآیند شکل‌دهی به انرژی کمی نیاز دارد.

آسیاب چهار غلتکی

در دستگاه آسیاب چهار غلتکی، غلتک‌های پشتیبان با هدف حمایت از غلتک‌های کوچکتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حالت در هر دو نوع نورد پیاده‌سازی می‌شود.

نورد خوشه‌ای

در نورد خوشه‌ای همچون دستگاه آسیاب چهار غلتکی، از غلتک پشتیبان استفاده می‌شود. به‌علاوه در یک دستگاه نورد خوشه‌ای، غلتک در تماس با قطعه می‌تواند قطری در حدود 6 میلی‌متر داشته باشد.

نورد پیوسته

در نورد پیوسته می‌توان قطعات فولادی گوناگونی را از نظر شکل ظاهری و ابعادی تولید کرد. این مقاطع طی فرآیندهای مختلف نورد پیوسته حاصل می‌شوند.

مزایا و معایب نورد سرد

مزایای نورد سرد عبارتند از:

• زیبایی ظاهر
• افزایش سختی
• افزایش تنش تسلیم
• امکان روغن‌کاری آسان و سریع
• داشتن مقاومت و انعطاف‌پذیری مطلوب
• ساخت محصولات فولادی با ابعاد دقیق
• تولید انواع مقاطع فولادی با سطح مقطع ثابت

محدودیت‌ها و معایب نورد سرد عبارتند از:

• هزینه بالای تولید
• تنش‌های داخلی در فولاد
• محدودیت داشتن در ساخت قطعات با هندسه‌های مختلف

محصولات تولید شده در فرآیند نورد سرد و کاربرد آن‌ها

مهم‌ترین محصولات تولیدشده در فرآیند نورد سرد عبارتند از انواع ورق مانند ورق کرکره، پروفیل‌های باز نظیر پروفیل z و ناودانی و همین‌طور، پروفیل‌های بسته همچون لوله‌ها که مصارف مهمی در سیستم‌های لوله‌کشی دارند. در کل، محصولات حاصل از نورد سرد در صنعت ساخت‌وساز، خودروسازی، لوازم خانگی به‌خصوص وسایل آشپزخانه مورد استفاده قرار می‌گیرند. بنابراین، همان‌طور که اشاره شد، فولادهای نورد سرد مصارف گسترده‌ای در صنایع دارند.

کارخانه‌های نورد سرد در ایران

کارخانه‌های فولاد ایران از تولیدکنندگان مطرح محصولات نوردی هستند که کارخانجات آن، مقاطع فولادی را طی نورد سرد تولید و روانه بازار می‌کنند. کارخانه فولاد مبارکه اصفهان یکی از دارندگان نورد سرد است؛ نورد سرد این کارخانه از 7 واحد مجزا تشکیل شده است. این واحدها به ترتیب عبارتند از خطوط اسیدشویی، تاندوم میل، نورد دو قفسه‌ای، شستشوی الکترولیتی، تمپرمیل، قلع اندود و کارگاه غلتک که در قسمت بالا، ماهیت آن‌ها را شرح داده‌ایم.