تولید میلگرد با استحکام بالا، به عنوان یک فرآیند ترمومکانیکی یا به عبارت دیگر، میلگرد ترمکس، یکی از روش‌های مهم و حیاتی در صنعت فولاد است. در این فرآیند، میلگرد فولادی تازه تولید شده از طریق فرآیند نورد گرم، به تصفیه‌کننده آب منتقل می‌شود. اینجاست که با تکنولوژی QST (Quenching and Self-Tempering) آشنا می‌شویم، که اساس تولید میلگرد ترمکس را تشکیل می‌دهد.
مراحل این فرآیند جذاب و پیچیده، از انتقال میلگرد تازه تولید شده به تصفیه‌کننده آب، از جمله مراحل کلیدی است که در اینجا به تفصیل بررسی می‌شود. تکنیک‌ها و فنون مدرنی که در QST به کار گرفته می‌شود، جزئیاتی است که افتخار آورندگان این صنعت را نشان می‌دهد. ویژگی‌های منحصر به فرد میلگرد ترمکس، از جمله استحکام بالا و تنوع در ابعاد، در این مطلب به چشم می‌خورد.
در ادامه، به مقایسه میلگرد ترمکس با میلگرد TMT (Thermo-Mechanically Treated) پرداخته می‌شود. این مقایسه به ما کمک می‌کند تا تفاوت‌ها و مزایای هر یک از این دو روش را به وضوح درک کنیم. همراه با ما باشید تا این مسیر پیچیده را با دقت بیشتری طی کنیم و به اعماق فرآیند تولید میلگرد با استحکام بالا نفوذ کنیم.
فناوری QST چیست؟
تکنولوژی QST که از کلمات “Quenched and Self-Tempered” به معنای فرونشسته یا خودآب‌دیده مشتق شده است، در دهه‌های 1970 تا 1990 میلادی به درخواست مهندسان عمران به منظور افزایش استحکام میلگرد آجدار و راحتی در ساخت سازه‌های بلند و خاص ابداع شد. این تکنولوژی به عنوان یک فرآیند درون‌خطی در واحدهای نورد گرم میلگرد اجرا می‌شود و هدف اصلی آن افزایش مقاومت تسلیم میلگرد به 500 نیوتن بر متر مربع است.
در فرآیند QST، میلگرد فولادی تازه تولید شده از طریق نورد گرم به عنوان واحد اصلی، با استفاده از این تکنولوژی فرونشسته و خودآب‌دیده می‌شود. این روش به عنوان جایگزینی مناسب برای افزایش استحکام میلگرد بدون نیاز به تغییرات در ترکیب شیمیایی فولاد تولیدی شناخته شده است. این توانایی برتری به دست آمده است، زیرا تغییر در ترکیب شیمیایی ممکن است به افزایش مقاومت تسلیم منجر شود، اما همزمان باعث کاهش قابلیت جوشکاری میلگرد می‌گردد. در نتیجه، استفاده از آن به‌عنوان آرماتور در ساخت‌وسازهای مختلف ممکن نخواهد بود.
به کارگیری فناوری QST در تولید میلگرد، همراه با عدم استفاده از آلیاژسازی برای تولید میلگردهای مقاوم در برابر زلزله، به کاهش هزینه‌های آلیاژسازی، نیروی انسانی، و کلیاً هزینه‌های تولید فولاد مصرفی منجر شده است. این دستاورد نه تنها به افزایش بهره‌وری در صنعت فولاد، بلکه به بهبود اقتصادی و محیط زیستی نیز کمک کرده است.
ترمکس چیست؟
با پیشرفت و گسترش استفاده از فناوری QST در تولید میلگرد، این روش به‌طور جهانی بهبود یافت و توسط یک کارخانه در هندوستان بهینه‌سازی و استانداردسازی شد، سپس با نام تجاری THERMEX® به بازار جهانی عرضه شد.
کارخانه‌های تولید میلگرد که تمایل به تولید میلگرد ترمکس دارند، پس از اتمام خط نورد گرم، لایسنس ترمکس را دریافت کرده و با اجرای تجهیزات مورد نیاز برای فرآیند تولید، میلگرد ترمکس آزمایشی تولید می‌کنند. سپس پس از تولید، نمونه‌های تولیدی را آزمایش می‌کنند.
در صورت تأیید مقاومت تسلیم میلگرد به 500 نیوتون بر متر مربع بدون مشکل، کارخانه مربوط مجوز رسمی دریافت می‌کند و از این پس می‌تواند به‌صورت رسمی فعالیت خود را آغاز کند. این کارخانه‌ها، میلگرد ترمکس خود را با حک حرف T انگلیسی مشخص می‌کنند تا خریداران در زمان خرید از اصالت و کیفیت این محصول مطلع شوند. این اقدامات نه تنها نشان از اعتبار و قدرت تکنولوژی QST و THERMEX® دارند، بلکه به خریداران اطمینان می‌دهند که محصولی از کیفیت بالا و استانداردهای معتبر جهانی را دریافت می‌کنند.
روش تولید میلگرد ترمکس
در این فرآیند پیشرفت‌یافته، میلگردهای با توانایی مقاومت در برابر فشار زیاد تولید می‌شوند. یکی از مراحل حیاتی این تولید، مرحله “سرد کردن ناگهانی” نام دارد که در آن از آب برای سریع‌ترین خنک‌کردن ممکن، استفاده می‌شود. این گام اساسی ترمومکانیکی، با به‌کارگیری آب به عنوان محیط خنک‌کننده، موجب افزایش قابل‌ملاحظه‌ای در کیفیت نهایی میلگردها می‌شود و به افزایش قابلیت آنها در مقابل فشارهای زیاد کمک می‌کند.
در این مرحله کلیدی، میلگردهای داغ تولید شده از فرآیند نورد گرم، با تکنیک سرد کردن ناگهانی، با سرعت بسیار بالا تحت تأثیر آب قرار می‌گیرند. این عمل سریع و کارآمد، انجام شده به منظور خنک‌کردن فوری و یکنواخت میلگردها، نه‌تنها به جلوگیری از احتمال ایجاد عیوب و نقصان در ساختار داخلی میلگرد، بلکه به بهبود ویژگی‌های مکانیکی و مقاومتی آنها نیز کمک می‌کند. این بهبودات مهم در کیفیت میلگرد، به معنای ارتقاء مقاومت آن در مقابل فشارهای زیاد و شرایط سخت محیطی مختلف می‌باشد. به‌طور خاص، این فرآیند حرارتی موجب تقویت ساختار داخلی میلگرد می‌شود، که نه‌تنها به سازگاری بهتر با محیط‌های مختلف منجر می‌شود بلکه عملکرد در مقابل تنش‌ها و فشارهای خارجی را نیز بهبود می‌بخشد.
پیشنهاد سایت : فلز غیرآهنی چیست ؟
مرحله اول:
در این مرحله از فرآیند، میلگردهایی که از فرآیند نورد گرم خارج می‌شوند و دارای دمایی حدود 950 تا 1050 سانتی‌گراد هستند، به محفظه‌ی سردسازی منتقل می‌شوند و در اینجا، تحت شرایط کنترل شده، به‌سرعت تحت عمل فرآیند سردسازی قرار می‌گیرند. از یک سیستم آبی خاص در این محفظه استفاده می‌شود که با سرعت بسیار زیاد سطح میلگرد را سرد کرده و در عین حال دمای درون آن را حفظ می‌کند.
سرعت بالا در فرآیند سردسازی، تغییراتی در ساختار کریستالی سطح میلگرد ایجاد می‌کند. این تغییرات در ساختار کریستالی باعث می‌شود که سطح میلگرد سخت و شکننده شود. این افزایش سختی به معنای افزایش مقاومت میلگرد در برابر فشارهای خارجی می‌باشد. اما در عین حال، مرکز میلگرد همچنان نرم و انعطاف‌پذیر باقی می‌ماند.
این تغییر در خواص سطح و مرکز میلگرد به تعادل مناسبی در ساختار آن منجر می‌شود، به گونه‌ای که میلگرد همچنان دارای سختی لازم برای مقابله با شرایط سخت محیطی است، اما در عین حال از انعطاف و سازگاری با فشارها و تنش‌های مختلف برخوردار است. این فرآیند هوشمندانه سعی در بهینه‌سازی ویژگی‌های مکانیکی میلگرد دارد تا براحتی در انواع مختلف سازه‌ها و شرایط استفاده‌ی مختلف به‌کار گرفته شود.
مرحله دوم:
پس از خروج میلگرد از بخش سردکننده، آنها به صفحه‌ای بزرگ واقع در معرض هوا منتقل می‌شوند که به آن، صفحه‌ی خنک‌کننده گفته می‌شود. در این مرحله حساس، با توجه به دمای مرکز و سطح میلگرد، سطح بیرونی میلگرد به‌طور طبیعی دوباره گرم می‌شود و انتقال گرما از مرکز به سطح با دقت و کنترل انجام می‌پذیرد.
در این فرآیند پیچیده، با ادامه انتقال گرما، ساختار کریستالی سطح میلگرد که در مرحله قبلی سخت و شکننده بود، تغییر می‌کند و به چقرمگی بالا می‌رسد. این تغییر در ساختار، به محصول خاصیت‌هایی می‌بخشد که در زمینه‌های مختلف مصارف، ارزشمند و تأثیرگذار هستند. از جمله این خواص می‌توان به افزایش نقطه‌ی تسلیم، سطح با سختی بالا، چقرمگی مناسب، مقاومت به ضربه بالا و جوش‌پذیری به شکل مناسب اشاره کرد.
در واقع، این تغییرات کنترل شده در ساختار میلگرد در این مرحله از فرآیند، میلگردها را به یک محصول با ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی بهینه تبدیل می‌کند که از آن به‌طور گسترده در صنعت‌های مختلف برای ساخت سازه‌ها و قطعات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
نتیجه نهایی:
پس از انجام این فرآیند پیشرفت‌یافته، میلگردهای ترمکس به یک تنوع ساختاری و فیزیکی دارای ارتقاء می‌یابند که در آن لایه بیرونی با سختی و چقرمگی ممتاز، لایه میانی کمی نرمتر و در مرکز میلگرد، یک ساختار نرمتر و چکش خوار ایجاد می‌شود.
این تنوع در ریزساختار میلگردهای ترمکس، آنها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای پروژه‌های ساختمانی با کیفیت تبدیل کرده است. با اینکه این میلگردها خالی از هرگونه عیب و نقص سطحی هستند، در مقایسه با دیگر میلگردها، در تحمل فشار پیچشی به نحو قابل توجهی بهتر عمل می‌کنند و در برابر خوردگی نیز مقاومت بالاتری دارند.
میلگردهای ترمکس از نظر انعطاف‌پذیری بالاترین مراتب را دارا هستند و به اندازه‌ای پایدار هستند که در مناطق زلزله‌خیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، مقاومت بالایی در برابر خوردگی داشته و قابلیت جوش‌پذیری آنها نیز بهبود یافته است. این تحولات در ویژگی‌های میلگردهای ترمکس نه‌تنها نشان‌دهنده توانایی آنها در مقابله با چالش‌های مختلف صنعت ساخت و ساز، بلکه نمایانگر کیفیت و استحکام بالای آنها در مقایسه با محصولات مشابه می‌باشد.
مشخصات فیزیکی مورد انتظار برای میلگردهای ترمکس:
از یک میلگرد تولید شده به روش ترمکس، انتظار می‌رود که حداقل دارای مشخصات فیزیکی زیر باشد:
1. استحکام تسلیم: حداقل 500 نیوتن بر مترمربع
2. نسبت تنش (TS/YS): حداقل 12/1
3. حداقل درصد افزایش طول: 16 درصد
4. قابلیت جوشکاری که با نیازهای صنعتی هماهنگ باشد
5. سختی در جداره: بیش از 260 ویکرز
6. سختی در مرکز: حدود 150 تا 160 ویکرز
این مشخصات، به‌عنوان استانداردهای حداقلی برای میلگردهای تولید شده با تکنولوژی ترمکس، نشانگر کیفیت و قابلیت‌های مکانیکی بالای آنهاست. این ویژگی‌ها نه‌تنها تأکید بر استحکام و مقاومت میلگرد در برابر فشارها و تنش‌های مختلف دارند، بلکه به انعطاف‌پذیری، قابلیت جوشکاری مناسب، و سازگاری با نیازهای صنعتی نیز توجه ویژه‌ای دارند.
چرا میلگرد ترمکس به این روش تولید می‌شود؟
فرآیندی که برای تولید این میلگردها به‌کار می‌رود، به گونه‌ای طراحی شده است که سطح خارجی آنها محکم و بخش داخلی آنها نرم شود. این امر باعث افزایش مقاومت کششی و قابلیت چکش‌خواری این میلگردها می‌شود.
همچنین، این فرآیند باعث می‌شود که میلگردهای استفاده شده در سازه‌های عظیم مانند سد، برج و پل، توانایی بیشتری در مقابل فشارهای زیاد و ناگهانی داشته باشند. این توانایی به طور مستقیم با ایمنی و استحکام سازه‌ها در مواجهه با شرایط آب و هوایی و زلزله مرتبط است.
ساختار ریز میلگرد که به این شکل بهینه‌سازی شود، منجر به افزایش مقاومت میلگرد در برابر فشار می‌شود و به تبع آن، هزینه ساخت نیز کاهش می‌یابد. توان و استحکام میلگردهای ترمکس در مقایسه با سایر میلگردهای معمول، بیشتر بوده و در نتیجه، برای اجرای یک پروژه، نیاز به تعداد کمتری از میلگردهای ترمکس است که این موضوع به کاهش هزینه‌ها منجر می‌شود.
به علاوه، میلگردهای ترمکس به‌خوبی به عنوان گزینه‌ای مناسب برای طراحی‌های مدرن شناخته می‌شوند؛ زیرا دارای انعطاف‌پذیری و دوام بالایی هستند. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که میلگردهای ترمکس نه‌تنها به عنوان یک ماده سازه‌ای مطمئن و قابل اطمینان شناخته شوند بلکه به عنوان انتخابی متناسب با نیازهای پروژه‌های مختلف و با ارزش اقتصادی بالا محسوب گردند.
چه تفاوتی بین میلگرد ترمکس و میلگرد TMT وجود دارد؟
اگر سریعاً و به صورت خلاصه پاسخی بخواهید، باید بگوییم که تفاوت چندانی وجود ندارد. میلگرد TMT در اصل، نمونه‌ای از میلگرد است که در فرآیند QST تولید می‌شود. اما این میلگرد، زیر لایسنس Thermex تولید نمی‌شود و با استانداردها و تاییدیه‌های این برند هم‌خوانی ندارد. به طور کلی، می‌توان گفت که از نظر فرآیند تولید، هیچ تفاوت معنی‌داری بین میلگرد TMT و میلگرد ترمکس وجود ندارد.
باید به یاد داشت که چون روش ترمکس به‌طور کامل مهندسی‌شده و استانداردی است، ممکن است میلگردهای TMT که بدون استاندارد این برند تولید می‌شوند، از نظر کیفیت نهایی یا خواص فیزیکی با میلگردهای ترمکس، هم‌خوانی نداشته باشند. این اختلافات ممکن است در عملکرد و کاربردهای مختلف سازه‌ها تأثیرگذار باشند، زیرا استانداردها و فناوری‌های مرتبط با هر برند ممکن است تفاوت‌هایی را در نتایج نهایی ایجاد کنند.
پیشنهاد سایت : توضیحاتی در مورد فولاد دوبلکس
