بارهای سنگین، شرایط محیطی، حوادث طبیعی مانند سیل و زلزله به المان‌ها و سازه‌هایی بسیار مقاوم نیاز دارند. تیرآهن یک محصول فولادی و سازه‌ای می‌باشد که برای تحمل بارهای سنگین ساخته شده است.
از مهم‌ترین فرآیند تولید تیرآهن، تولید به روش نورد گرم است. در ادامه سه روش تولید تیرآهن به همراه ویدیو بررسی خواهد شد.
فهرست مطالب
مواد اولیه تولید تیرآهن
در وهله اول به مواد تشکیل دهنده تیرآهن ساختمانی می‌پردازیم. برای ساخت انواع مقاطع فولادی در صنعت آهن آلات از شمش استفاده می‌کنند. شمش‌های فولادی در سه نوع بیلت، بلوم و تختال دسته بندی شده است. برای ساخت تیرآهن، شمش بلوم استفاده می‌شود.
این فلز نوعی شمش فولادی است که برای تولید مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بلوم (Bloom) که به آن شمشه نیز گفته می‌شود با مقطع مربعی و مستطیلی تولید می‌شود.
بلوم مستطیلی دارای مقطع مستطیل شکل با طول بیشتر از ۳۲۰ سانتی‌متر و عرض بیشتر از ۱۵ سانتی‌متر است. بیلت‌های مربعی نیز در ابعاد ۱۰۰ × ۱۰۰، ۱۲۵× ۱۲۵ و ۱۵۰×۱۵۰ تولید می‌شوند. همچنین طول این نوع شمش در ۶ متر و ۱۲ متر قابل تهیه است.
این ماده اولیه از ذوبِ آهن قراضه و ضایعات در کوره به دست می‌آید. کیفیت و خلوص نهایی شمش بلوم وابسته به کیفیت ضایعات استفاده شده می‌باشد و با توجه به ساختار کیفیتی، قیمت محصول تغییر می‌کند.
ضایعات در کوره با دمای ۱۱۰ درجه سانتی گراد ذوب شده و آلیاژهایی نظیر کروم، نیکل، کربن، گوگرد، فسفر، سیلسیم، وانادیوم و مولیبدن براساس نیاز به آن اضافه کرده و شمش تولید می‌کنند.
سپس این شمش‌ها برای تولید میلگرد، تیرآهن و دیگر محصولات آهنی روانه کارخانجات نورد و تولید می‌شود.
بخوانید: ترکیبات سنگ آهن | روش استخراج و تبدیل آن به فولاد
آلیاژهای استفاده شده در تیرآهن
اصلی‌ترین مواد تشکیل دهنده فولاد و تیرآهن فولادی، کربن و فلز آهن می‌باشد. از کربن برای افزایش مقاومت و بالا بردن کشش تیر استفاده می‌شود. اما تیرآهن‌هایی با کربن بالا قابلیت جوشکاری مناسبی ندارند بنابراین میزان کربن مصرفی در تیرآهن بسیار مهم می‌باشد.
برای افزایش مقاومت در برابر زنگ زدگی و خوردگی محصول به عبارتی ضدزنگ کردن تیرآهن از آلیاژ کروم استفاده می‌شود. کروم با ایجاد یک لایه محافظ بر روی محصول از زنگ زدن آن جلوگیری می‌کند.
حدود میزان استفاده از کروم در تیرهای آهنی ۱۰ تا ۲۷ درصد است. تیرهای شامل کروم، تیرآهن ضد زنگ نام دارد. همچنین افزودن تیتانیوم خاصیت جوش پذیری تیرآهن را بهبود می‌بخشد.
منگنز، نیکل، مولیبدن، نیتروژن، نیوبیوم و سیلیکون، فسفر و گوگرد و مس از دیگر آلیاژهای پرکاربردی هستند که برای افزایش خصوصیت‌های مکانیکی و شیمیایی به تیرآهن اضافه می‌شوند.
بخوانید: فلزات آهنی و غیرآهنی | تفاوت و جنبه‌های کاربری هر یک از آن
مراحل فرآیند تولید تیرآهن
تیرآهن با گذر از مراحل زیر به مرحله تولید می‌رسد. لازم به ذکر است تولیدکنندگان با استفاده از تجهیزات و ابزارهای مدرن، محصولات باکیفیت‌تری عرضه خواهند کرد. همچنین استفاده از تکنولوژی‌های نوین به آسان‌تر شدن فرآیند تولید کمک می‌کند.
- ذوب شمش در کوره
- نورد و شکل دهی به فلز
- غلتک تنظیم سایز نهایی
- برش قطعات در ابعاد استاندارد
- کنترل و بسته‌بندی محصول
ذوب شمش در کوره
آهنی که از ذوب ضایعات و یا از استخراج سنگ معدن به دست می‌آید، باید دوباره شکل داده شود تا محصول نهایی تولید گردد. شمش فولادی تهیه شده از آهن خام در داخل کوره با درجه حرارت ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود تا حالت نرم و شکل پذیری بگیرد.
شمش بعد از نرم شدن توسط رافینگ کشیده شده و در ابعاد تیرآهن دلخواه شکل دهی می‌شود سپس به مرحله نورد فرستاده شده و تا زمانی که شکل صحیح و استاندارد بگیرد نورد دهی می‌شود.
نورد و شکل دهی تیرآهن
نورد گرم فولاد در بالای ۱۷۰۰ درجه فارنهایت صورت می‌گیرد که این دما بالاتر از دمای تبلور مجدد می‌باشد. زمانی که دمای فولاد بالاتر از دمای تبلور مجدد باشد به راحتی با غلتک تغییر شکل داده می‌شود. تیرآهن H I و خطوط ریلی راه آهن با استفاده از این فرآیند تولید می‌شوند.
این مرحله شامل نورد اولیه، نورد میانی و نورد نهایی است. جان و بال تیرآهن، ارتفاع، میزان ضخامت، عرض و طول مقطع تیر در این مرحله ایجاد و تنظیم می‌شود.
بخوانید: شمش آهن از شروع تولید تا قیمت گذاری
غلتک تنظیم سایز نهایی
برای تنظیم نهایی ابعاد و ضخامت‌های تیر از غلتک‌های مورب استفاده می‌شود. غلتک‌های استفاده شده در این مرحله دارای زاویه‌ای هستند که ضخامت داخلی تیر را تنظیم می‌کنند.
لبه جان تیر از قسمت‌های مرکزی، ضخامت بیشتری دارد و برای تامین دقیق این ابعاد، این مرحله از نورد اجرا می‌شود. پس از اتمام نوردکاری، مقطع فولادی دارای ابعادی دقیق و استاندارد خواهد بود.
در ایران کارخانجات ذوب آهن اصفهان، فولاد ظفر بناب و نورد آریان فولاد از بهترین تولیدکنندگان تیرآهن هستند که فرآیند تولید آنها با استفاده از نورد گرم می‌باشد.
در ویدئو زیر مراحل نورد شمش فولادی و شکل دهی استاندارد آن نمایش داده می‌شود، لطفا مشاهده کنید.
برش تیرآهن و انواع روش‌های برشکاری
محصول نهایی در طول مدنظر برش داده می‌شود. طول استاندارد تیرآهن اکثرا در شاخه‌های ۱۲ متری به فروش می‌رسد. برای برش تیرآهن دو روش مختلف وجود دارد؛ روش کوپال و برنول.
در روش کوپال یا روش سرد با استفاده از دستگاه‌های قطع کن که دارای گیوتین است برش کاری انجام می‌شود. در روش برنول یا روش گرم توسط لوله برنول با شعله بنفش حاصل از گاز استیلن و اکسیژن برشکاری اجرا می‌گردد.
کنترل و بسته بندی محصول
در آخرین مرحله تولید تیرآهن، تمامی مصالح ساخته شده از نظر ابعاد، کیفیت، سطح مقطع، شکل هندسی بررسی و کنترل می‌شود تا بر طبق استاندارد تولید، تایید شده باشد سپس بسته بندی شده و شناسه محصول بر روی آن نصب می‌شود تا به مراکز فروش ارسال گردد.
لازم به ذکر است که تیر فولادی به روش‌های دیگری نیز ساخته می‌شود. یکی از این روش‌ها فرآیند تولید تیرآهن با استفاده از جوشکاری است که طی این فرآیند، ورق سیاه طبق مشخصات مورد نیاز بریده شده و سپس با استفاده از ابزارهای صنعتی به هم جوش داده می‌شود.
تیرها را می‌توان با پرچ کردن هم ایجاد کرد به این صورت که ورق‌های فولادی با سوراخ کاری و استفاده از پرچ در کنار هم نگه داشته شده و تیرآهن ساخته می‌شود.
یکی از مراحل ساخت تیرآهن استفاده از جوشکاری است که در این روش از ورق سیاه استفاده می‌شود. در ویدیو زیر مراحل تولید تیرآهن فولادی با استفاده از روش جوشکاری نمایش داده می‌شود، لطفا مشاهده کنید.
برای دسترسی به لیست تولیدکنندگان تیرآهن در ایران و بررسی جدول محصولات آنها به لیست تولیدکنندگان تیرآهن مراجعه کنید.
انواع تیرآهن
- تیرآهن I : اندازه جان به بال در این تیرآهن بیشتر بوده و با نام تیرآهن معمولی شناخته می‌شود. تیر I شکل در دو استاندارد IPE و INP تولید و به بازار ارائه می‌گردد.
- تیرآهن H : این نوع تیرآهن بال پهن نامیده شده و در سه نوع HEB، HEA و HEM دسته بندی شده است.
- تیر لانه زنبوری: این نوع تیر در امتداد طولی خود حفره‌های شش ضلعی شبیه به لانه زنبور دارد که بیشتر به علت سبک‌تر کردن المان اجرا شده است. این نوع تیرها ممان خمشی بیشتری را با خیز نسبتا کم تحمل می‌کنند. کم وزن بودن تیر لانه زنبوری باعث ایمن‌تر شدن سازه و افزایش انعطاف پذیری آن در مقابل بار زلزله می‌گردد.
- تیر ویراندل: این نوع تیر بیشتر در سازه‌های بلند با دهانه زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیر ویراندل به صورت شبکه‌ای بوده و تشکیل شده از اعضای افقی، عمودی و یا ضربدری است. اما به دلیل هزینه زیاد ارجحیت ندارد.
بخوانید: نکاتی که باید در مورد انواع تیرهای سازه‌ای بدانید
جمع بندی
تیرآهن در اندازه‌ها و انواع مختلفی تولید می‌شود و به همین دلیل کاربردهای متفاوتی در ساخت سازه و ساختمان دارد. تحمل بار توسط تیرآهن با روش تولید آن، وزن، ابعاد، ضخامت، مواد اولیه به کار برده شده رابطه مستقیم دارد و هرچه در فرآیند تولید تیرآهن از تجهیزات بهتری استفاده شود، محصول نهایی با کیفیت‌تر خواهد بود.
برای خرید و اطلاع از قیمت تیرآهن به وبسایت عصرآهن مراجعه کرده و در صورت نیاز به مشاوره رایگان در خصوص خرید میلگرد و آهن آلات می‌توانید با شماره ۰۴۱۴۱۸۰ با ما در تماس باشید، تیم پشتیبانی عصرآهن پاسخ گوی سوالات شما می‌باشد.
