تبلیغات
مهندسی مواد - تكنولوژی QST جدیدترین روش تولید میلگردهای آجدار استحكام بالا
خوش آمدید امید واریم توجه شما را جلب کرده باشیم

میلگرد یا آرماتور فولادی است كه در بتن برای جبران مقاومت كششی پایین آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولادی كه به این منظور در سازه‌های بتن آرمه به كار می‌رود به شكل سیم یا میلگرد است و فولاد میلگرد نامیده می‌شود. البته در موارد خاصی از فولاد ساختمانی نظیر نیمرخ‌های L شكل، ناودانی و... یا قوطی نیز برای مسلح كردن بتن استفاده می‌شود. 


مشخصه‌های محاسباتی مهم میلگرد 

مقاومت تسلیم: مقدار تنشی كه در آن بدون افزایش بار تغییر طول نمونه فولادی ازدیاد می‌یابد را تنش تسلیم یا مقاومت تسلیم یا مقاومت جاری شدن می‌نامند و آن را با fy نمایش می‌دهند. 

مقاومت كششی: از تقسیم حداكثر بار ثبت شده در آزمایش كشش بر سطح مقطع اولیه به دست می‌آید. 


طبقه‌بندی فولاد میلگرد 

در كشورهای مختلف فولاد میلگرد با استانداردهای متفاوتی تولید می‌شوند و در هر استانداردی طبقه‌بندی مشخصی در ارتباط با خواص مكانیكی فولادها وجود دارد. در ایران قسمت عمده فولادهای میلگرد كه توسط كارخانه ذوب‌آهن اصفهان تولید می‌شوند با استاندارد روسی مطابقت دارند. فولادی كه در ایران تولید می‌شود (طبق استاندارد روسی) به سه گروه تقسیم می‌شود: 

فولاد نوع A-1 

فولاد نوع A-2 

فولاد نوع A-3. 

فولاد A-1 از نوع صاف بوده و مقاومت تسلیم و مقاومت كششی آن به ترتیب ۲۳۰۰ و۳۸۰۰ كیلوگرم بر سانتیمترمربع است. فولاد A-2 از نوع آجدار با مقاومت تسلیم ۳ هزار و مقاومت كششی ۵ هزار كیلوگرم بر سانتیمترمربع است و فولاد A-3 نیز از نوع آجدار با مقاومت تسلیم ۴ هزار و مقاومت كششی ۶ هزار كیلوگرم بر سانتیمترمربع است. 

از نظر تنوع قطر میلگردها نیز استانداردهای تولیدكنندگان متفاوت است. در سیستم روسی كه در كارخانه‌های ذوب‌آهن اصفهان مورد استفاده‌ است میلگردها تا قطر ۴۰ میلیمتر ساخته می‌شوند. 


تكنولوژی QST 

تكنولوژی آبدهی و خود تمپرینگ (QST) به‌صورت یك عملیات درون خطی در واحدهای نورد به كار گرفته می‌شود كه در دهه‌های 70 و 80 میلادی در نتیجه تقاضای مهندسین عمران برای میلگردهای فولادی آجدار مورد استفاده به عنوان آرماتور بتون ابداع شد. با استفاده از این روش میلگردهای ساختمانی به استحكام تسلیم حداقل 500 نیوتن بر مترمربع می‌رسند. توسعه موفقیت‌آمیز روش QST در تولید میلگرد‌های ساختمانی مزایای زیر را برای مهندسین عمران به همراه آورد: 

كاهش حجم فولاد 

كاهش هزینه‌های نیروی انسانی 

كاهش مصرف انرژی برای حمل و نقل و دیگر مزایا 

همچنین این تكنولوژی به نوبه خود این امكان را برای مهندسین عمران فراهم آورد تا طراحی‌های خود را با هزینه‌های كمتر به اجرا درآورند. 

میلگردهای آجدار با نقطه تسلیم حداقل حدود 500 نیوتن بر متر مربع محدودیت بیشتری برای آرماتورهایی كه پیش تنیده نشده باشند دارند. با افزایش در میزان غلظت كربن و منگنز، این امكان در فولاد به‌وجود می‌آید تا میزان نقطه تسلیم آن افزایش یابد، اما چنین افزایشی در میزان كربن می‌تواند موجب پیدایش عیوبی از قبیل كاهش قابلیت جوش‌پذیری شود كه همین امر باعث می‌شود تا میلگرد برای استفاده به عنوان آرماتور مناسب نباشد. 

بتون آرماتور یكی از پرمصرف‌ترین سیستم‌های سازه‌ای در جهان است و در سال‌های اخیر در كشورهای مختلف شاهد بودیم كه این سازه‌ها در سكوهای محسوس (phenomenal) كه روی آنها پروژه‌های زیربنایی اجرا می‌شود، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ایمنی و قابلیت اطمینان این سازه‌ها مهمترین مشخصه‌های آنها بوده و این جنبه از كاربرد میلگردهای آجدار مطمئن یكی از پیش‌نیازهای حیاتی است كه در هر تكنولوژی كه مورد استفاده قرار می‌گیرد باید نیازهای خاص آن را برآورده كند. 


فرآیند QST و تكنولوژی THERMEX® 

هدف 

در ابتدا ذكر این نكته اهمیت دارد كه تكنولوژی THERMEX® برای تولید میلگردهای ساختمانی مستحكم است كه دستیابی به نقطه تسلیم 500 نیوتن بر متر مربع را تضمین كند. تمامی سیستم‌های Thermex® ارائه شده برای این هدف طراحی شده‌اند، مگر این كه نیاز مشتری چیز دیگری باشد. این سیستم تقریبا در اكثر كشورها به همین صورت است. این سیستم مزایای بسیار درخشانی را برای طراحان و مهندسین عمران به همراه دارد. 

كارخانه‌های نورد زمانی كه به مرحله تولید می‌رسند اقدام به دریافت لیسانس فرآیند Thermex® می‌كنند و سپس محصولات آنها تحت آزمایش قرار می‌گیرد تا مشخص شود كه آیا میلگردهای تولیدی بدون هیچ‌گونه مشكلی به درجه استحكام تسلیم 500 رسیده‌اند یا خیر. موضوع دیگری كه می‌توان بدان اشاره كرد این است كه در بسیاری از كشورها تمایل به استفاده از میلگردهای ساختمانی QST به جای میلگردهای گرید CTD Fe 415 افزایش یافته است و از این رو صنایع مرتبط با مهندسی عمران در این كشورها قادر نیستند تا به‌طور كامل پاسخگوی این مزیت تكنولوژیكی باشند. 

اساسا خواص مطلوب در یك میلگرد تحت فرآیند حرارتی قرار گرفته را می‌توان به صورت زیر برشمرد: 

استحكام تسلیم حداقل 500 نیوتن بر مترمربع یا بیشتر 

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

حداقل درصد ازدیاد طول 16 (به‌طور كلی 18 تا 25) 

قابلیت جوشكاری متناسب با نیازهای صنعتی 


فرآیند

سیستم QST به مدد فرآیند THERMEX® امكان استفاده از انرژی حرارتی میلگرد نورد شده بعد از مقام (stand) نهایی واحد نورد را فراهم می‌آورد. به طور معمول، این انرژی كاملا از یك میلگرد در حال نورد در دمای 950 تا 1050 درجه سانتیگراد خارج می‌‌شود و موجب خنك كردن دمای پیرامون در بستر خنك‌كننده می‌شود.
فرآیند THERMEX® QST تكنولوژی بسیار دقیق و پیچیده‌ای است كه طی چندین سال آزمایش و تجربه ابداع شده است. 

سیستم Thermex® بین آخرین مقام و بستر خنك‌كننده نصب می‌شود (شكل شماره یك). 

كوئنچ كردن (Quenching) عبارت است از سرد كردن سریع فولاد از دمای سختكاری (آستنیته شدن) تا دمای محیط یا دمای خاص دیگری، كوئنچ كردن را می‌توان به روش‌های مختلفی انجام داد، مثلا فرو بردن فولاد گرم شده در روغن، آب، آب‌نمك (Brine) هوای آرام و حمام نمك (Salt bath) این بستگی به نوع فولاد دارد. 

در فرآیند سختكاری فولاد، باید بلافاصله پس از تكمیل سیكل كوئنچ، عملیات تمپرینگ آغاز شود تا تنش‌هایی كه در قطعه كار به وجود آمده و ممكن است باعث ایجاد ترك شوند، آزاد گردند. 

تمپرینگ همچنین برای تنظیم سطح سختی مورد نیاز در فولاد لازم است. 

در مورد فولادهای سخت شونده در هوا، تمپرینگ باعث می‌شود آستنیت باقی مانده در فولاد نیز به مارتنزیت تبدیل شود. برای حصول بهترین نتایج از تمپرینگ، نباید هیچ‌وقت زمان سیكل را كوتاه كنید. 

عملیات آنیلینگ به‌منظور كاهش سختی، حذف تنش‌های داخلی و تصحیح میكروساختار انجام می‌شود. برای انجام عملیات آنیلینگ، ابتدا باید قطعات فولادی را 30 تا 50 درجه سانتیگراد بالای دمای AC3، گرم كرده و به مدت كافی در این دما نگهداری شوند. سپس، قطعات باید به آهستگی و با سرعتی در حدود 02/0 درجه سانتیگراد در ثانیه، سرد شوند. 

معمولا عملیات سرد كردن قطعات یاد شده، در كوره صورت گرفته و بسیار زمان‌بر است. میلگرد زمانی كه آخرین مقام (stand) را ترك می‌كند به سمت لوله‌های Thermex® كه به طور ویژه و برای این فرآیند اختصاص یافته‌اند هدایت می‌شوند كه در آن دمای سطح در حدود 950 تا 1050 درجه سانتیگراد بوده و به واسطه خنك‌گردانی شدید و یكنواخت در یك دوره زمانی نسبتا كوتاه (تقریبا یك ثانیه) دمایش بشدت كاهش می‌یابد. این در حالی است كه دمای مركز میلگرد كماكان بدون تاثیر باقی مانده است. 

سرد شدن شدید و از پیش تعیین شده محیط پیرامون میلگرد موجب تغییر ساختار خارجی آن به یك ساختار مارتنزیتی می‌شود و از این رو برای این كه بتواند مورد استفاده قرار گیرد نیازمند عملیات آنیلینگ است. این آنیلینگ به واسطه حرارت موجود در هسته میلگرد حاصل می‌شود. اختلاف دمای بین هسته و جداره خارجی نهایتا در دمای حدود 600 درجه سانتیگراد متعادل می‌شود و ساختار میلگرد حاصله در پیرامون جداره خارجی، تمپر مارتنزیتی و در هسته میلگرد پرلیتی فریتی دانه‌ریز می‌‌شود. 

به‌طور كلی، هسته نرم میلگرد نهایی تقریبا 65 تا 75 درصد (با توجه به حداقل استحكام تسلیم مورد نیاز) از حجم آن را تشكیل می‌دهد و حجم باقیمانده نیز ساختار سخت دارد. از خصوصیات این محصول می‌توان به نقطه تسلیم بالا، سختی سطحی بالا، چقرمگی و چكش‌خواری بالا و جوش‌پذیری مناسب اشاره كرد. 

زمانی كه میلگرد در حال نورد با یك سرعت نرمال در سیستم Thermex به دمای حدود 950 تا یك‌هزار درجه سانتیگراد می‌رسد جداره خارجی آن بشدت در معرض خنك شدن قرار می‌گیرد، در حالی كه هسته در یك مدت زمان بسیار كوتاه هنوز تحت تاثیر فرآیند كوئنچ قرار نگرفته است. بخش جداره خارجی میلگرد كه استحاله مارتنزیت در آن رخ داده است، به محض این كه میلگرد از سیستم Thermex خارج می‌شود، بتدریج از سمت هسته گرم حرارت دریافت می‌كند. در حقیقت واژه THERMEX نیز از تبادل حرارت (Thermal Exchange) مشتق می‌شود و این تبادل گرما كلید فرآیند است. باید به این نكته توجه كرد كه تعادل دما بدین صورت است كه ما یك میلگرد با ساختار خارجی تمپر مارتنزیتی و هسته پرلیتی فریتی به ‌دست می‌آوریم. 


نتایج

ریز ساختار 

شكل شماره 3 نشان‌دهنده ساختار متالورژیكی یك میلگرد تحت فرآیند حرارتی قرار گرفته با جداره تمپر مارتنزیتی و هسته فریتی پرلیتی است. همچنین ریزساختار یك میلگرد كه تحت این عملیات قرار نگرفته را نیز مشاهده می‌‌كنید. تفاوت در اندازه دانه‌ها كاملا مشهود است. 


سختی 

انجام آزمایش سختی صورت پذیرفته روی میلگرد تحت فرآیند Thermex به خوبی نشان داد كه میزان سختی از جداره به سمت مركز كاهش یافته، به‌طوری كه سختی در جداره به بیش از 260 ویكرز می‌رسد اما در مركز سختی كمتر از 160 ویكرز است.



منبع: Steelworld 




طبقه بندی: دنیای صنعت، 
برچسب ها: تكنولوژی QST،
ارسال توسط کامیار بالسینی
آرشیو مطالب
پیوند ها

دانلود اهنگ

دانلود

دانلود رایگان

دانلود نرم افزار

دانلود فیلم

دانلود

شادزیست

قالب وبلاگ

لیمونات

شارژ ایرانسل

تک باکس

دانلود نرم افزار