میلگرد ترمکس چیست؟ تکنولوژی و فرآیند تولید آن
کارخانه‌های تولید کننده فولاد، باتوجه به نوع کاربرد و افزایش خواص مکانیکی میلگردها، راهکارهای مختلفی را جهت تولید میلگرد به‌کار می‌برند. استفاده از تکنولوژی QST یکی از روش‌های تولید میلگردهای ترمکس بوده که در این مقاله به بررسی آن می‌پردازیم. در این پروسه که یک روش ترمومکانیکی جهت کنترل سختی فولاد است از شمش فولادی با ترکیب شیمیایی مشخص، مقاومت بالاتری بدست می‌آید.
این تکنولوژی در نقاط مختلف دنیا قابل استفاده است، دمای میلگرد بعد از طی کردن آخرین مرحله نورد، با عبور از داخل نازل‌های آب به سرعت کاهش می‌یابد. درچنین شرایطی فولاد میلگرد درقسمت‌های بیرونی تغییر فاز داده و شبکه کریستالی آن به مارتنزیت تبدیل می‌شود ولی پس از اینکه آرماتورهای برش خورده روی بستر خنک کننده قرار می‌گیرند، حرارت مرکزی این فاز را متعادل نموده و در نتیجه میلگرد در سطح بیرون تاعمق کمی دارای جنس سخت بوده ولی قسمت بیشتر عمق دارای دارای فاز فریت–پرلیت خواهد بود که ساختار انعطاف پذیری دارد و این تغییرات ساختاری موجب بالا رفتن استحکام میلگرد تولیدی می‌شود.
تکنولوژی QST چیست؟
تکنولوژی QST (Quenched and Self-Tempered)، برای افزایش استحکام میلگردهای آجدار و تسهیل ساخت سازه‌های بلند طراحی شده است. این فرآیند در نورد میلگرد، بدون نیاز به تغییر ترکیب شیمیایی فولاد، مقاومت تسلیم را به ۵۰۰ نیوتن بر متر مربع می‌رساند. در نتیجه، مشکلاتی مانند کاهش جوش‌پذیری ناشی از افزایش درصد کربن و منگنز برطرف می‌شود. استفاده از QST علاوه بر تولید میلگردهای مقاوم و اقتصادی، هزینه‌های آلیاژسازی و نیروی انسانی را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
میلگرد ترمکس چیست؟
در دهه ۷۰ و ۸۰ میلادی، مهندسان عمران به‌منظور افزایش میزان سختی میلگردها و بالا بردن مقاومت آن‌ها جهت استفاده در سازه‌های غول‌آسا و آسمان‌خراش‌ها، تکنولوژی Quenched And Self Tempered یا QST را ابداع نمودند. هدف از استفاده این تکنولوژی، بالابردن مقاومت تسلیم میلگرد تا میزان ۵۰۰ نیوتن بر مترمربع است. این تکنولوژی بعدها در کشور هندوستان، استانداردسازی و بهینه‌سازی گشته و با نام تجاری THERMEX در دنیا به شهرت رسید.
مزیت بالای فرآیند ترمکس، عدم تغییر در ترکیب شیمیایی میلگردها به موازات بالا بردن مقاومت آن‌هاست. عملیات خنک‌کاری بعد از نورد میلگرد باعث می‌شود تا سختی سطحی و در عین حال استحکام میلگردها، افزایش یافته و خواص بهتری نسبت به میلگردهای معمولی داشته باشند. به‌همین‌دلیل، استفاده از این تکنولوژی سبب می‌شود تا هزینه‌های جانبی تولید محصول، مثل هزینه‌های نیروی کار و آلیاژسازی حذف شده و فرآیند تولید میلگرد، در کنار افزایش مقاومت آن‌ها، مقرون به‌صرفه‌تر باشد.
مقایسه مشخصات میلگرد ترمکس، ساده، آجدار (مارپیچ، جناغی و مرکب)
به‌طورکلی، میلگردهای ترمکس باتوجه به روش تولید، دارای خواص مکانیکی بهبود یافته هستند. میلگردهای A1 مناسب کارهای جوشکاری و آهنگری بوده، A2 در خاموت‌زنی و مش‌بندی کارایی داشته، A3 و A4 به دلیل سختی بالا و شکنندگی، غیرقابل جوشکاری بوده و شکل‌پذیری بالایی ندارند. اما ترمکس‌ها، مقاومت بالایی در برابر خوردگی و شکنندگی داشته و خاصیت چکش‌خواری، خمش و جوش‌پذیری مطلوبی دارند.
حداقل میزان استحکام تسلیم ترمکس‌ها در حدود ۵۰۰ نیوتن بر متر مربع بوده ولی این شاخص در میلگردهای A1، A2، A3 و A4 به ترتیب برابر ۲۴۰، ۳۴۰، ۴۰۰ و ۵۰۰ نیوتن بر مترمربع است.
میلگردهای ترمکس دارای تنوع ساختاری در ترکیب خود بوده ولی میلگردهای دیگر، عموماً دارای ساختاری یکنواخت هستند.
مراحل تولید میلگرد با روش ترمکس
مراحل تولید ترمکس‌ها شامل دو مرحله می‌شود؛ در مرحله اول میلگردهای خروجی از فرایند نورد که دمایی در حدود ۹۵۰ تا ۱۰۵۰ درجه سانتی‌گراد داشته، توسط جریان آب سرد، به سرعت خنک شده که این امر باعث تشکیل یک لایه با ساختار کریستالی (مارتنزیت) در سطح محصول می‌شود؛ درعین‌حال، لایه‌های داخلی همچنان گرم و منعطف باقی می‌مانند.
در مرحله دوم، میلگردهای خروجی از محفظه سردکننده بر روی صفحه‌ای بزرگ و در معرض هوا قرار می‌گیرند. به‌دلیل گرم بودن لایه‌های درونی، سطح میلگرد مجدداً گرم شده و سطح خارجی آن که در مرحله اول، سخت و شکننده شده بود، به اصطلاح چقرمه (تغییر فرم پلاستیکی قبل از شکست) و چرم مانند می‌شود.
میلگردهای تولیدی در این روش، دارای تنوع ساختاری فیزیکی هستند، به شکلی که لایه بیرونی چقرمه و سخت، لایه میانی کمی سخت و لایه درونی دارای ساختاری نرم و چکش‌خوار خواهد بود.
فرق میلگرد ترمکس و TMT
میلگردهای TMT که با عملیات ترمومکانیکی تولید می‌شوند، هیچ تفاوتی با ترمکس‌ها ندارند و در واقع طی همان فرایند تکنولوژی QST تولید می‌شوند. تنها تفاوت آن‌ها در عدم لایسنس THERMEX در میلگردهای TMT است؛ از لحاظ فرایند تولید، هیچ تفاوتی بین آن‌ها نبوده ولی چون روش ترمکس، یک روش استاندارد و مهندسی شده با کیفیتی بالاست، امکان دارد میلگردهای TMT تولیدی، دارای کیفیت و خواص فیزیکی پایین‌تری نسبت به ترمکس‌ها باشند. قیمت میلگرد ترمکس و TMT نیز بایکدیگر اندکی تفاوت دارد.
براساس نظر کارشناسان آهن آنلاین:
«به‌دلیل استفاده کم از کربن (در حدود 0.25 درصد) در تولید ترمکس‌ها، میزان شکل‌پذیری آن‌ها بسیار زیاد است ولی باتوجه به فرایند تولید این محصولات و دارا بودن مقاومت سطحی بالای لایه خارجی نسبت به مرکز میلگرد و نرم بودن لایه داخلی، استفاده از میلگردهای ترمکس در مناطق زلزله‌خیزی چون کشور ژاپن مناسب نبوده و ممنوع است.»
اهمیت آشنایی با مشخصات و کاربرد میلگردهای ترمکس
به‌دلیل استفاده بالای انواع میلگردها مثل میلگرد ترمکس در سازه‌های مختلف، اطلاع و آشنایی از مشخصات و کاربرد میلگرد انواع مختلف این محصولات، امری مهم و ضروری برای مهندسان و کارشناسان پروژه‌های عمرانی است. میلگردهای ترمکس با استفاده از تکنولوژی پیشرفته QST، دارای خواصی چون استحکام سطحی بالا، انعطاف‌پذیری داخلی و مقاومت در برابر خوردگی هستند. این ویژگی‌ها، همراه با مقرون‌به‌صرفه بودن فرآیند تولید، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های عمرانی و صنعتی تبدیل کرده است. بااین‌حال، توجه به محدودیت‌های استفاده از این میلگردها در مناطق زلزله‌خیز ضروری است. آشنایی کامل با مشخصات و کاربرد انواع میلگردها می‌تواند به مهندسان کمک کند تا انتخاب‌های بهتری برای پروژه‌های خود داشته باشند.
