فرایند تولید تیرآهن از 0 تا 100

تیرآهن، اصلی‌ترین جزء ساختمانی در ایران است؛ مقطعی فولادی که بدون آن هیچ سازه فلزی قابل تصور نیست. اما آیا می‌دانید این مقطع از کجا می‌آید و چگونه ساخته می‌شود؟ فرآیند تولید تیرآهن یک زنجیره صنعتی پیچیده است که از معدن سنگ آهن شروع می‌شود و با یک شاخه تیرآهن استاندارد پایان می‌یابد. در این مقاله این مسیر را گام به گام طی می‌کنیم.

تولید تیرآهن چگونه انجام می‌شود؟

فرآیند تولید تیرآهن معمولاً به روش نورد گرم انجام می‌شود. در این روش، شمش‌های فولادی یا بلوم‌ها در کوره‌های مخصوص تا دمایی در حدود ۱۱۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند. پس از رسیدن به دمای مناسب، شمش‌ها از میان مجموعه‌ای از غلتک‌های نورد عبور می‌کنند تا به تدریج شکل گرفته و به ابعاد و استانداردهای مورد نظر تبدیل شوند. در مراحل پایانی نیز تیرآهن‌ها خنک‌کاری، برش و بسته‌بندی می‌شوند تا برای عرضه به بازار آماده شوند.

کیفیت مواد اولیه، فناوری خطوط تولید و رعایت استانداردهای بین‌المللی از مهم‌ترین عواملی هستند که بر کیفیت نهایی و قیمت تیرآهن تأثیر می‌گذارند. به همین دلیل کارخانه‌های معتبر تولیدکننده تیرآهن همواره تلاش می‌کنند محصولات خود را مطابق با استانداردهای ملی و جهانی تولید کنند تا استحکام، دوام و ایمنی سازه‌ها تضمین شود. برای خرید تیرآهن و استعلام موجودی به آسن مراجعه کنید.

مواد اولیه تولید تیرآهن

فولاد ماده اصلی تیرآهن است و برای تولید فولاد به دو مسیر اصلی پشت سر گذاشته می‌شود:

مسیر اول: از سنگ آهن یا روش کوره بلند

در این روش که روش سنتی‌تر است، سه ماده خام اصلی مورد نیاز است:

•          سنگ آهن: ماده معدنی اصلی که حاوی اکسیدهای آهن است. سنگ آهن پس از استخراج از معدن، آسیاب، جداسازی و به شکل گندله یا زینتر درمی‌آید تا برای ورود به کوره بلند آماده شود.
•          کک: زغال‌سنگ پس از گرمادهی در غیاب هوا به کک تبدیل می‌شود. کک دو نقش دارد: سوخت کوره و عامل احیاکننده اکسیدهای آهن. ترکیب آن ۹۰ تا ۹۳ درصد کربن است و تکه‌های آن به اندازه ۲.۵ تا ۱۰ سانتی‌متر برش می‌خورند.
•          سنگ آهک: نقش پاک‌کننده دارد. در دمای بالا با ناخالصی‌های سنگ آهن ترکیب شده و سرباره تشکیل می‌دهد که از مذاب آهن جدا می‌شود.

سنگ آهن + کک + سنگ آهک در کوره بلند با دمای بیش از ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد به آهن خام یا چدن مذاب تبدیل می‌شوند. این آهن خام سپس در مبدل کنورتور به فولاد تبدیل می‌شود.

مسیر دوم: از ضایعات فولادی یا کوره قوس الکتریکی

روش متداول‌تر در ایران استفاده از کوره قوس الکتریکی است. در این روش:

•          ضایعات و قراضه فولادی به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود.
•          قراضه‌ها با جرثقیل وارد کوره می‌شوند.
•          قوس الکتریکی با ولتاژ بسیار بالا بین الکترودهای گرافیتی و بار فلزی برقرار می‌شود.
•          دمای کوره به بیش از ۱۶۰۰ درجه می‌رسد و فولاد مذاب حاصل می‌شود.

مقایسه روشکوره بلند و کوره قوس الکتریکی:

 

انواع روش‌های تولید تیرآهن

تیرآهن به سه روش مرسوم زیر تولید می‌شود:

فرایند تولید نورد گرم

بیش از ۹۰ درصد تیرآهن‌های موجود در بازار به این روش ساخته می‌شوند. در نورد گرم، شمش فولادی پس از گرمادهی تا دمای مومسانی (۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد) از میان غلتک‌های شکل‌دهنده عبور می‌کند و به شکل نهایی در می‌آید. این روش را در بخش قبلی کامل توضیح داده شد.

فرایند تولید تیرآهن جوشی

در این روش سه ورق فولادی جداگانه که یک ورق برای جان و دو ورق برای بال‌هاست با دستگاه‌های جوشکاری صنعتی به هم متصل می‌شوند:

•          ورق‌ها به ابعاد دقیق برش می‌خورند.
•          با استفاده از جوش زیر پودری (SAW) اتصال داده می‌شوند.
•          امکان تولید تیرآهن با ابعاد غیراستاندارد و سفارشی فراهم است.

فرایند تیرآهن اکسترود شده

در فرآیند اکستروژن، شمش فولادی (سرد یا گرم) با فشار از قالبی با شکل مقطع دلخواه عبور می‌کند. یک قطعه جداکننده بین فلز و پیستون قرار می‌گیرد و تیرآهن از طرف دیگر کشیده می‌شود تا صاف و مستقیم شود. این روش برای تیرآهن‌های خاص و آلیاژی استفاده می‌شود.

مراحل تولید تیرآهن

فرآیند نورد گرم که رایج‌ترین روش تولید است، از این مراحل تشکیل شده:

مرحله ۱: تهیه شمش بلوم

ماده اولیه نورد تیرآهن شمش بلوم است. بلوم یک شمش فولادی با سطح مقطع مربع یا مستطیل است که ابعاد آن بزرگتر از بیلت (ماده اولیه میلگرد) است. ابعاد معمول بلوم بین ۱۵۰×۱۵۰ تا ۴۰۰×۴۰۰ میلی‌متر است. بلوم از ریخته‌گری پیوسته فولاد مذاب تولید می‌شود.

مرحله ۲: پیش‌گرم در کوره

شمش‌های بلوم با جک هیدرولیکی در ردیف‌های مشخص به داخل کوره پیش‌گرم هدایت می‌شوند. دمای کوره به ۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در این دما فولاد حالت خمیری یا "مومسانی" پیدا می‌کند که امکان تغییر شکل بدون ترک‌خوردگی را فراهم می‌کند.

زمان ماند شمش در کوره بسته به ابعاد و دمای اولیه شمش متفاوت است. خروج شمش از کوره با کنترل دقیق دما انجام می‌شود تا دمای یکنواختی در تمام مقطع وجود داشته باشد.

مرحله ۳: رافینگ

شمش‌های پخته‌شده روی رول‌های انتقال قرار می‌گیرند و به سمت اولین مرحله نورد هدایت می‌شوند. در مرحله رافینگ:

•          شمش سه بار از میان غلتک‌های اولیه عبور می‌کند.
•          هر بار ضخامت شمش کاهش و طول آن افزایش می‌یابد.
•          سطح مقطع اولیه شروع به تغییر شکل می‌کند.

این مرحله را "پیش‌نورد" هم می‌نامند و بیشترین تغییر حجمی شمش در اینجا اتفاق می‌افتد.

مرحله ۴: نورد میانی

پس از رافینگ، نوبت به قفسه‌های نورد میانی می‌رسد. در این مرحله ۱۰ تا ۱۸ استند با کالیبرهای مشخص وجود دارند. هر استند یک جفت غلتک است که شکل کالیبر مشخصی دارد. شمش با عبور از هر استند به تدریج به شکل مقطع I نزدیک‌تر می‌شود.

کلیدی‌ترین نکته در این مرحله سایزینگ است چرا که باید از همان ابتدا ابعاد نهایی تیرآهن چون ارتفاع جان، ضخامت جان، عرض بال و ضخامت بال مشخص باشد. هر تغییر در این پارامترها مستلزم تعویض غلتک‌ها و تنظیم مجدد خط است.

مرحله ۵: نورد پایانی

آخرین قفسه‌های نورد، شکل نهایی و دقیق تیرآهن را ایجاد می‌کنند. در نورد تیرآهن برخلاف میلگرد، از غلتک‌های لبه‌ای هم استفاده می‌شود که بال‌ها را از طرف لبه فشار می‌دهند. این کار برای کنترل دقیق عرض بال ضروری است.

در این مرحله تنش‌های ناشی از اختلاف دما در بخش‌های مختلف مقطع می‌تواند باعث خمیدگی تیرآهن شود. این موضوع با کنترل دقیق دما و فشار غلتک‌ها مدیریت می‌شود.

مرحله ۶: خنک‌کاری

تیرآهن‌های خروجی از نورد پایانی روی بستر خنک‌کاری قرار می‌گیرند. این بستر معمولاً یک سطح مشبک متحرک است که تیرآهن‌ها به آرامی روی آن حرکت می‌کنند و در هوای محیط خنک می‌شوند.

خنک‌کاری کنترل‌شده اهمیت زیادی دارد؛ خنک‌شدن ناگهانی می‌تواند باعث تنش‌های داخلی و تاب‌برداشتن تیرآهن شود.

مرحله ۷: برش به طول استاندارد

پس از خنک‌شدن، تیرآهن‌ها توسط قیچی‌های صنعتی یا دیسک‌های برش به طول‌های استاندارد برش می‌خورند. طول استاندارد تیرآهن در ایران ۱۲ متر است. برش ابتدا و انتهای هر شاخه که ممکن است نامنظم باشند نیز حذف می‌شود.

مرحله ۸: صاف‌کاری

تیرآهن‌های خروجی در صورت داشتن انحراف از خط مستقیم، از دستگاه‌های صاف‌کن عبور می‌کنند. این دستگاه‌ها با غلتک‌های مخالف تیرآهن را تحت فشار قرار داده و کجی آن را برطرف می‌کنند.

مرحله ۹: کنترل کیفیت

قبل از بسته‌بندی، تیرآهن‌ها تحت آزمون‌های مختلفی قرار می‌گیرند:

•          بازرسی ابعادی: کنترل ارتفاع، عرض بال، ضخامت جان و بال با کولیس و ابزار دقیق
•          آزمون کشش: تعیین تنش تسلیم، استحکام کششی و ازدیاد طول
•          آزمون ضربه یا شارپی: تعیین مقاومت در برابر ضربه
•          آزمون خمش: بررسی انعطاف‌پذیری
•          آنالیز شیمیایی: تعیین ترکیب کربن، منگنز، سیلیسیم، گوگرد و فسفر

مرحله ۱۰: بسته‌بندی و انبارداری

تیرآهن‌های تأیید شده به صورت بندیل با وزن مشخص بسته‌بندی می‌شوند. هر بندیل دارای برچسب مشخصات شامل نوع تیرآهن، سایز، وزن، کارخانه تولیدکننده و شماره ذوب است. این اطلاعات برای ردیابی کیفیت ضروری هستند.

کارخانه تولید تیرآهن در ایران

کارخانه ذوب آهن اصفهان بزرگ‌ترین تولیدکننده تیرآهن در ایران است که بخش قابل توجهی از حجم تولیدی این محصول در کشور را به خود اختصاص داده است. این کارخانه از روش کوره بلند استفاده می‌کند و تنها کارخانه ایرانی است که کل زنجیره تولید از سنگ آهن تا محصول نهایی را دارد.

سایر کارخانه‌های مهم ایران

 

جمع‌بندی

فرآیند تولید تیرآهن یک مسیر صنعتی چندمرحله‌ای است که از استخراج سنگ آهن یا جمع‌آوری ضایعات فولادی شروع می‌شود، از مرحله ذوب و تولید شمش بلوم می‌گذرد، و با نورد گرم به محصول نهایی تبدیل می‌شود. هر مرحله از این زنجیره بر کیفیت نهایی تأثیر مستقیم دارد و مهم است که از کجا خرید تیرآهن را انجام می‌دهید. آسن در حوزه تامین و فروش آهن آلات تجربه‌ زیادی دارد و با قیمت‌های مناسب انواع محصولات فولادی را به قیمت مناسب به سراسر ایران و خارج از کشور با فاکتور رسمی، صادر می‌کند.

نکات کلیدی که باید به خاطر بسپارید:

•       بیش از ۹۰٪ تیرآهن‌های بازار با روش نورد گرم تولید می‌شوند.
•       ماده اولیه نورد، شمش بلوم است نه بیلت.
•       دمای نورد بین ۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد است.
•       تیرآهن استاندارد در ایران به طول ۱۲ متر تولید می‌شود.
•       استاندارد IPE  اروپایی و INP/IPN  روسی-چینی هستند.

 

 

سوالات متداول

تیرآهن از چه ماده‌ای ساخته می‌شود؟

تیرآهن از فولاد ساخته می‌شود. پرکاربردترین نوع، فولاد کربنی ST37 یا ST52 است که عنصر اصلی آن کربن بوده و باعث استحکام و مقاومت تیرآهن می‌شود.

تفاوت تیرآهن نورد گرم و جوشی چیست؟

تیرآهن نورد گرم از یک تکه فولاد شکل داده شده و اتصالی ندارد؛ بنابراین مقاومت یکپارچه‌ای دارد. تیرآهن جوشی از سه ورق جداگانه ساخته می‌شود که به هم جوش خورده‌اند و امکان تولید سایزهای غیراستاندارد را فراهم می‌کند.

طول استاندارد تیرآهن در ایران چقدر است؟

طول استاندارد تیرآهن در ایران ۱۲ متر است. البته بر اساس سفارش می‌توان طول‌های دیگر هم تولید کرد.

چه دمایی برای نورد تیرآهن استفاده می‌شود؟

شمش بلوم در کوره پیش‌گرم تا دمای ۱۰۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. در این دما فولاد حالت خمیری پیدا کرده و قابل شکل‌دهی می‌شود.

بزرگ‌ترین کارخانه تولید تیرآهن در ایران کدام است؟

ذوب آهن اصفهان بزرگ‌ترین تولیدکننده تیرآهن در ایران است و علاوه بر تأمین بازار داخلی، صادرات قابل توجهی هم دارد.