فرآیند تولید میلگرد

فرآیند تولید میلگرد شامل چند مرحله کلیدی است که بر کیفیت، خواص و قیمت نهایی محصول تأثیر خواهد گذاشت. با توجه به گستردگی کاربرد میلگرد در صنایع مختلف، آشنایی با فرآیند تولید و عوامل مؤثر بر آن، می‌تواند به بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و افزایش رضایتمندی مشتریان کمک کند. به همین ترتیب فرایند تولید میلگرد یکی از موضوعات مهمی است که بر کیفیت محصول عرضه شده تاثیر بسیار زیادی دارد و همچنین موجب تنوع در قیمت میلگرد خواهد شد. مهمترین کاربرد میلگرد را می‌توان جبران مقاومت کششی در بتن‌ مسلح شده دانست. در این مقاله قصد داریم فرآیند تولید میلگرد را مورد بررسی قرار دهیم.

مواد اولیه لازم برای تولید میلگرد

میلگرد یکی از مصالح مهم در ساختمان‌سازی است که از فولاد تولید می‌شود. فولاد، یک آلیاژ از آهن و کربن است که می‌تواند با عناصر دیگری مانند منگنز، کروم، نیکل، مولیبدن و غیره ترکیب شود تا خواص مورد نظر را داشته باشد.

برای تولید میلگرد، ابتدا شمش فولادی به شکل مکعبی یا مستطیلی در کوره‌های ذوب تولید می‌شود. شمش فولادی می‌تواند از فولاد کربنی، آلیاژی، ضد زنگ، فولاد ابزار و فولاد الکتریکی باشد. هر نوع از شمش فولادی دارای ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی مخصوص به خود است.

مثلا فولاد آلیاژی دارای مقاومت بالاتر، سختی بیشتر، جوش‌پذیری بهتر و مقاومت در برابر خوردگی و سایش است. پس از تولید شمش فولادی، آن را در کوره‌های پیش‌گرم کننده گرم می‌کنند و سپس به ماشین‌های نورد می‌فرستند. در ماشین‌های نورد، شمش فولادی تحت فشار قرار می‌گیرد و به شکل میلگرد با قطر مورد نظر تبدیل می‌شود.

لازم به ذکر ایت که میلگرد می‌تواند ساده یا آجدار باشد. میلگرد آجدار دارای خمیرک‌هایی روی سطح خود است که موجب افزایش چسبندگی بین میلگرد و بتن می‌شود. میلگرد تولید شده را با استانداردهای معتبری مانند ASTM A615، BS 4449، IS 1786 و غیره مطابقت می‌دهند. این محصول در طول‌های مختلف برش زده می­شود و با کارت مشخصات فنی ارائه می­گردد.

فرایند تولید میلگرد چگونه است؟

به منظور تولید میلگرد، ابتدا شمش‌ها بوسیله جک‌های هیدرولیکی به سمت کوره هدایت می‌شوند و فرآیند حرارت دادن تا رسیدن شمش‌ها به دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد ادامه پیدا می‌کند. در مرحله بعد فرایند نورد شروع خواهد شد و  شمش‌های حرارت دیده برای انجام عملیات رافینگ به سمت خط تولید حرکت داده می‌شود.

در فرآیند تولید میلگرد، مرحله رافینگ مرحله‌ای است که تغییرات اساسی بر روی شمش برای تبدیل شدن به میلگرد انجام می‌پذیرد. به منظور افزایش طول و کاهش قطر شمش‌ها آنها را از بین قفسه‌های نوردی موجود عبور می‌دهند. در این مرحله از تولید میلگرد، ۱۰ تا ۱۸ عدد غلطک برای نورد موجود است. در ادامه آج زنی میلگرد انجام می‌شود و در نهایت به منظور برش میلگرد در طول‌های معین، از قیچی متراژ استفاده می‌شود. میلگردها اکثرا به طول ۱۲ متری برش داده شده و بسته بندی می‌شوند و در نهایت آن‌ها را در بندیل‌های ۲ تنی قرار می‌دهند.

بنابراین در یک نگاه کلی، به منظور تولید میلگرد از دستگاه‌های کوره پیش گرم به منظور پخت شمش، از رول‌های کوره به منظور جابجایی شمش‌ها به سمت مرحله رافینگ، از رافینگ به منظور افزایش طول و کاهش ابعادی شمش به منظور ارسال شمش‌ها به سمت مرحله نورد، قیچی سرزن، استند، قیچی متراژ و شانه‌های بسته‌بندی به منظور آماده‌سازی میلگردها جهت دسته‌بندی و خنک کاری استفاده می‌شود.

در مورد فرایند تولید میلگرد توجه داشته باشید که در کارخانه‌ها جهت بررسی میلگرد تولید شده و تطبیق آن با قوانین و استانداردهایی از پیش تعیین شده، آزمایشاتی بر روی آن‌ها انجام می‌دهند. 

روش های تولید میلگرد

با توجه به گستردگی انواع میلگرد در صنعت، هر کدام خواص مکانیکی و فیزیکی مخصوص به خود و همچنین دارای ظاهر متفاوت و مشخصات فنی (استاندارد) تولیدی خود هستند. در اینجا به هر کدام از آن‌ها اشاره‌ خواهیم کرد.

• نورد گرم: این شیوه، پرکاربردترین و سنتی‌ترین روش تولید میلگرد است. در این روش، ابتدا فولاد مذاب را به شمش‌هایی با شکل مستطیلی تبدیل می‌کنند. سپس شمش‌ها را در دمای بالا حرارت داده و از طریق غلتک‌های متحرک و متعدد، به میله‌هایی با قطر کوچک‌تر و طول بیش‌تر تبدیل می‌کنند. در نهایت، با استفاده از غلتک‌هایی که آج‌های مورد نظر را روی سطح میله‌ها ایجاد می‌کنند، میلگرد را شکل داده و برش می‌زنند. میلگرد تولید شده با این روش معمولا دارای خواص مکانیکی متوسط و قیمت پایین است.
• نورد سرد: این روش یک شیوه نوین‌تر برای تولید میلگرد است که با هدف افزایش خواص مکانیکی میلگرد از آن استفاده می‌شود. در این روش ابتدا میلگرد نورد گرم را در دمای اتاق (به‌صورت سرد) از طریق غلتک‌هایی که فشار زیادی روی آن اعمال می‌کنند، می‌کشند. این کار باعث می‌شود که میلگرد دارای قطر کوچک‌تر، طول بیش‌تر، استحکام بالاتر و کشسانیت پایین‌تری شود. میلگرد تولید شده با این روش معمولا دارای خواص مکانیکی بالا و قیمت متوسطی است.
• روش ترمکس: یک روش پیشرفته برای تولید میلگرد است که با هدف افزایش خواص مکانیکی و کاهش هزینه‌های تولی، آن را به­کار می‌گیرند. در این روش ابتدا میلگرد نورد گرم را در دمای بالا به­صورت سریع خنک می‌کنند. سپس میلگرد را در دمای متوسط حرارت داده و دوباره خنک می‌کنند. این فرآیند باعث می‌شود که میلگرد دارای ساختار میکروسکوپی مناسب، استحکام و کشسانیت بالا با خوردگی پایین شود. میلگرد تولید شده با این روش، اغلب خواص مکانیکی بسیار بالا و قیمت پایین دارد.
• روش آلیاژسازی: این روش یک شیوه جدید برای تولید میلگرد است که با هدف افزایش خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی از آن استفاده می‌شود. در این روش ابتدا به فولاد مذاب، عناصر آلیاژی مانند منگنز، کروم، نیکل، مولیبدن و غیره اضافه می‌کنند. آنگاه فولاد آلیاژی را به شمش تبدیل کرده و از طریق نورد گرم یا سرد، به میلگرد نهایی تبدیل می‌کنند. میلگرد تولید شده با این روش معمولا دارای خواص مکانیکی و شیمیایی بسیار بالا و قیمت بالایی است.
• روش نوین رافینگ: این شیوه، یکی از روش‌های گروه نورد گرم است که در آن شمش‌های فولادی را در دمای بالا حرارت داده و از طریق غلتک‌های متعدد به میله‌هایی با قطر کوچک‌تر و طول بیش‌تر تبدیل می‌کنند. این کار باعث می‌شود که ساختار شمش‌ها بهم ریخته و مقاومت تسلیم و شکل‌پذیری میلگرد افزایش یابد.

در­نهایت با استفاده از غلتک‌هایی که آج‌های مورد نظر را روی سطح میله‌ها ایجاد می‌کنند، میلگرد را شکل داده وآن‌ها را برش می‌زنند. استفاده از این روش تولید میلگرد مزایایی مانند کاهش هزینه‌های تولید، افزایش کیفیت محصول، کاهش ضایعات و امکان تولید میلگرد‌های با مقاومت بالا را به­همراه دارد. البته همزمان محدودیت‌هایی مانند نیاز به کوره‌های پیش‌گرم، مشکلات نوردکاری در دمای بالا و افزایش خوردگی میلگرد‌ها را به‌­دنبال خواهد داشت.

روش های نوین تولید میلگرد

تولید میلگرد نیز همانند سایر مصالح ساختمانی دستخوش تحولات ایدئولوژیک و فناوری می‌شود تا به خواصی بهتر و هزینه‌های کمتر تولید دست یابیم. از این رو در حال حاضر کارکارخانه­های متعددی از روش‌های نوین برای تولید میلگرد و سایر محصولات خود استفاده می‌کنند که در این‌جا به آن‌ها اشاره خواهیم کرد:

• نورد مداوم

 این روش یکی از پرکاربردترین روش‌های تولید میلگرد است که در آن شمش‌های فولادی را در دمای بالا از طریق یک­سری غلتک‌ها عبور می‌دهند و به شکل میله‌های باریک و بلند تبدیل می‌کنند. این روش موجب می‌شود که میلگرد دارای خواص مکانیکی مناسب و همگن بوده و همچنین مصرف انرژی و هزینه تولید را کاهش دهد.

• نورد هیدرولیکی

این شیوه، یکی از روش‌های جدید تولید میلگرد است که در آن از فشار آب برای تغییر شکل شمش‌های فولادی استفاده می‌شود. این روش دارای مزایایی مانند کاهش دمای نورد، افزایش سرعت تولید، کاهش استهلاک غلتک‌ها و بهبود کیفیت میلگرد است.

• استفاده از پوشش‌های محافظ

این روش شامل ایجاد یک لایه نازک از مواد مختلف بر روی سطح میلگرد است که می‌تواند از خوردگی، سایش، اکسیداسیون و آلودگی میلگرد جلوگیری کند. انواع پوشش‌های محافظ می‌توانند شامل رنگ، رزین، پلاستیک، گالوانیزه، آلومینیوم و غیره باشند.

مراحل تولید میلگرد

تولید میلگرد، یکی از مهم‌ترین مواد ساختمانی و صنعتی است و در بسیاری از صنایع از جمله ساخت و ساز، خودروسازی، حمل و نقل، صنعت دریایی، انرژی و … به کار می‌رود. فرآیند تولید میلگرد شامل چند مرحله کلیدی است که در ادامه به طور خلاصه توضیح داده می‌شود:

• آماده‌سازی مواد اولیه: در ابتدا، سنگ‌آهن استخراج شده طی فرآیندهای خردایش و تغلیظ به گندله یا کنسانتره تبدیل می‌شود. این مواد خام پایه تولید فولاد هستند.
• ذوب در کوره: گندله یا آهن اسفنجی در کوره‌های قوس الکتریکی یا بلند ذوب شده و فولاد مذاب به دست می‌آید. در این مرحله، مواد آلیاژی به فولاد اضافه می‌شود تا خواص موردنظر حاصل شود.
• ریخته‌گری: فولاد مذاب در قالب‌های مخصوص ریخته می‌شود تا به شمش‌های فولادی (بیلت) تبدیل گردد. کیفیت بیلت نقش مهمی در کیفیت نهایی میلگرد دارد.
• فرآیند نورد گرم: بیلت‌های فولادی گرم شده و از میان غلتک‌های نورد عبور داده می‌شوند. در این مرحله میلگردها شکل می‌گیرند و به قطر و طول موردنظر می‌رسند.
• خنک‌کاری: میلگردهای تولید شده پس از خروج از خط نورد، تحت فرآیند خنک‌کاری کنترل شده قرار می‌گیرند تا استحکام مکانیکی آن‌ها افزایش یابد.
• کنترل کیفیت: در هر مرحله از فرآیند تولید میلگرد، کنترل کیفیت برای اطمینان از کیفیت محصولات نهایی انجام می‌شود.
• برش و بسته‌بندی: میلگردها به طول‌های استاندارد بریده شده و پس از بازرسی نهایی، بسته‌بندی و برای ارسال به بازار آماده می‌شوند. 

تکنولوژی های پیشرفته در تولید میلگرد: بهبود عملکرد و کاهش هزینه ها

تکنولوژی‌های پیشرفته در تولید میلگرد می‌توانند بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها را به دنبال داشته باشند. برخی از این تکنولوژی‌ها عبارتند از:

• فرآیند کوره الکتریکی: در این فرآیند، از جایگزینی کوره‌های ککی با کوره‌های الکتریکی برای ذوب مواد اولیه استفاده می‌شود. این فرآیند عموماً کارآمدتر، سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر از کوره‌های سنتی است و باعث کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد در تولید میلگرد می‌شود.
• تکنولوژی‌های پیشرفته در ریخته‌گری: استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته در ماشین‌های ریخته‌گری می‌تواند دقت و سرعت ریخته‌گری را افزایش داده و کاهش هزینه‌ها را به همراه داشته باشد.
• کنترل هوشمند: اتوماسیون و کنترل هوشمند در فرآیندهای تولید میلگرد می‌توانند دقت و کارایی را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش دهند. مانیتورینگ و کنترل در زمان واقعی از طریق سامانه‌های هوشمند و کاربردی می‌تواند به بهبود عملکرد تولید میلگرد کمک کند.
• بهینه‌سازی استفاده از انرژی: استفاده از فناوری‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی، مانند بازیافت حرارتی، بهره‌برداری از انرژی‌های بازیافتی و کاهش آلودگی می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد در تولید میلگرد کمک کند.

استفاده از فناوری‌های جدید کنترل کیفیت

این شیوه، شامل استفاده از روش‌های نوین اندازه‌گیری و آزمایش برای ارزیابی خواص فیزیکی و شیمیایی میلگرد هستند. این روش‌ها می‌توانند با استفاده از سنسورها، دوربین‌ها، رادارها، لیزرها، اولتراسونیک و غیره را باشند.

بهره‌مندی از کوره‌های الکتریکی در تولید میلگرد

 شامل استفاده از کوره‌های الکتریکی برای ذوب فولاد و تولید شمش‌های فولادی است. این روش مزایایی مانند افزایش بازدهی انرژی، کمتر کردن هزینه‌های تولید و امکان تولید انواع مقاطع فولادی از جمله میلگرد صنعتی و یا میلگرد ساده Ck45 را به­همراه دارد. مزایای دیگر استفاده از این روش مهم عبارتند از:

• کاهش آلایندگی محیط زیست، چرا که کوره‌های الکتریکی از انرژی برق استفاده می‌کنند و تولید دود و گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهند.
• افزایش بازدهی انرژی، زیرا کوره‌های الکتریکی دارای راندمان بالایی هستند و مصرف انرژی و هزینه تولید را تقلیل می‌دهند.
• امکان تولید انواع مقاطع فولادی با خواص مورد نظر، چرا که کوره‌های الکتریکی امکان کنترل دقیق دما، ترکیب شیمیایی و همگن‌سازی مذاب را فراهم می‌کنند.
• امکان استفاده از مواد قراضه و ضایعات فولادی به‌عنوان ماده اولیه، زیرا کوره‌های الکتریکی قادر به ذوب انواع فلزات و آهن‌آلات هستند.

تاثیر تولید میلگرد بر اقتصاد و صنعت: چالش ها و فرصت ها

تولید میلگرد به عنوان یکی از مهم‌ترین مواد اولیه در صنایع ساختمانی، خودروسازی، تجهیزات صنعتی و زیرساخت‌ها، تأثیر قابل‌توجهی بر اقتصاد و صنعت دارد. در زیر به برخی از چالش‌ها و فرصت‌های تولید میلگرد در اقتصاد و صنعت اشاره می‌شود:

چالش‌ها:

• نوسانات بازار: صنعت میلگرد به شدت تحت تأثیر نوسانات بازار جهانی قیمت مواد اولیه و تقاضا برای محصولات ساختمانی و خودروسازی قرار دارد. نوسانات قیمت‌ها و تقاضا می‌توانند بر روی سودآوری و پایداری صنعت میلگرد تأثیر منفی داشته باشند.
• رقابت جهانی: صنعت میلگرد در رقابت شدیدی با تولیدکنندگان دیگر در سراسر جهان، از جمله کشورهایی با هزینه‌های تولید پایین تر روبه‌رو است. این رقابت می‌تواند به کاهش قیمت‌ها و سودآوری تولیدکنندگان محلی بیانجامد.
• محدودیت‌های منابع طبیعی: تولید میلگرد نیازمند مواد اولیه استفاده شده در فرآیند تولید، مانند آهن و ذوب‌کننده‌ها است. محدودیت‌ها در دسترسی به منابع طبیعی و مواد اولیه ممکن است به چالش‌های تولید میلگرد از جمله افزایش قیمت‌ها و کاهش تأمین منابع منجر شود.

فرصت‌ها:

• رشد بازار: با وجود چالش‌هایی که در صنعت میلگرد وجود دارد، بازارهای تقاضا برای میلگرد در صنایع ساختمانی و خودروسازی همچنان در حال رشد است. افزایش توسعه شهری و نیاز به زیرساخت‌ها و تجهیزات صنعتی، فرصت‌هایی برای تولید میلگرد ایجاد می‌کند. با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته و بهره‌گیری از بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها، تولید میلگرد می‌تواند بازارهای جدید را به دست آورده و به رشد اقتصادی و اشتغال‌زایی کمک کند.
• بهبود فناوری: تکنولوژی‌های پیشرفته مانند ذوب الکتریکی، فرآیندهای پیشرفته کنترل کیفیت، اتوماسیون و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، می‌توانند عملکرد و کارایی در تولید میلگرد را بهبود بخشند. این امر می‌تواند هزینه‌های تولید را کاهش داده و رقابت‌پذیری تولیدکنندگان میلگرد را افزایش دهد.
• توسعه صادرات: افزایش تولید میلگرد و استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته می‌تواند به توسعه صادرات این محصول کمک کند. ارائه میلگرد با کیفیت و قیمت رقابتی به بازارهای خارجی، می‌تواند فرصت‌های جدیدی را برای رونق صنعت و اقتصاد کشورهای تولیدکننده میلگرد فراهم کند.

مقایسه روش تولید میلگرد در ایران با سایر کشورها

با توجه به اینکه ایران یکی از تولیدکنندگان عمده میلگرد در جهان است، روش‌های تولید میلگرد در ایران بسیار متنوع و پیشرفته هستند. بر اساس آمار منتشر شده، ایران در سال ۱۴۰۰ بیش از ۲۵ میلیون تن میلگرد تولید و بیش از ۷ میلیون تن آن را صادر کرده است.

از میان روش‌های تولید میلگرد، روش‌های میکروآلیاژی و ترمکس در ایران بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این روش‌ها باعث می‌شوند که میلگردهای تولید شده در ایران، دارای کیفیت و مقاومت بالا و همچنین مناسب با شرایط اقلیمی و بازار ایران باشند. ضمن آنکه این روش‌ها می‌توانند به افزایش صادرات میلگرد از ایران کمک کرده و بازارهای جدیدی را برای ایران فراهم کنند.

• روش میکروآلیاژی: این روش در ایران توسط کارخانه‌هایی مانند فولاد مبارکه، فولاد خوزستان و فولاد آلیاژی ایران انجام می‌شود.
• روش ترمکس: این روش در ایران توسط کارخانه‌هایی مانند فولاد ارفع، فولاد اصفهان و فولاد آذربایجان انجام می‌شود.

برای مقایسه روش تولید میلگرد در ایران با سایر کشورها، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

روش ترمکس یکی از روش‌های مدرن و پیشرفته تولید میلگرد است که در کشورهای اروپایی، آمریکایی و آسیایی مانند آلمان، ایتالیا، فرانسه، آمریکا، ژاپن، هند و چین بیشتر از سایر روش‌ها استفاده می‌شود. این کشورها اغلب به مقرون‌به‌صرفه و سریع بودن این روش توجه می‌کنند و به همین دلیل اغلب از روش ترمکس برای تولید میلگرد در کشورهای اروپایی استفاده می‌شود.

از روش میکروآلیاژی در کشورهای خاورمیانه، آفریقایی و آسیایی مانند ایران، ترکیه، عربستان سعودی، مصر و پاکستان بیشتر از سایر روش‌ها استفاده می‌شود. این کشورها اغلب به کیفیت و استاندارد بودن این روش توجه می‌کنند و به همین دلیل اغلب از روش میکروآلیاژی برای تولید میلگرد در کشورهای خاورمیانه استفاده می‌شود.

در سایر کشورها، روش‌های تولید میلگرد بسته به نیازها و شرایط مختلف متفاوت است. برخی کشورها مانند چین، هند و ترکیه از روش نورد گرم برای تولید میلگرد استفاده می‌کنند. این کشورها اغلب به تولید میلگرد با هزینه کمتر و مقدار بیشتر توجه می‌کنند و به همین دلیل از روش نورد گرم برای تولید میلگرد استفاده می‌کنند.

روش‌ های تولید میلگرد و تأثیر آن‌ها بر کیفیت و قیمت آن

میلگردها به‌عنوان پرکاربردترین مقاطع فولادی در جهان، بیشترین استقبال را داشته و خریداران به­ دنبال برندهایی هستند که این محصول را با کیفیت بهتر و قیمت پایین‌تری ارائه دهد. از آنجا که هر روش تولید میلگرد به خصوصیات فیزیکی و مکانیکی این مقطع، ویژگی و میزان معینی می‌بخشد اما در عین واحد، تمام روش‌ها می‌توانند حداقل‌های مورد لزوم را تعیین کنند.

در ایران روش‌های نوین و قابل توجهی برای تولید میلگرد استفاده می‌شود که یکی از آن‌ها کوره قوس الکتریکی است اما در عین حال می‌توان از دیگر روش‌های سنتی هم استفاده کرد که برای میلگرد، مشخصات فنی خاصی را به ارمغان خواهند آورد. میلگردهایی که در کارخانه‌ها تولید می‌شوند به دلیل طول اولیه‌ای که دارند معمولا به همان شکل قابل استفاده نیستند به همین دلیل می‌توان گفت یکی از وظایفی که تولید کننده میلگرد دارد این موضوع است که میلگرد تولیدی را به اندازه‌هایی برش دهند که از نظر طراح سازه مناسب باشد. علاوه بر موارد مطرح شده در کارخانه‌ها فرآیند خم کاری میلگرد نیز انجام می‌شود که کارخانه‌ها معمولا خمکاری را در سه دسته سبک، سنگین و مخصوص انجام می‌دهند.