نورد گرم و نورد سرد چیست و چه تفاوتی با هم دارند؟

نورد گرم

نورد گرم شامل عبور شمش یا بیلت داغ از دو رول چرخان است که در دو جهت مخالف هم و با سرعتی یکنواخت می‌چرخند. شمش یا بیلت آنقدر از بین غلتک‌ها عبور داده می‌شوند تا به ضخامت مورد نظر برسند. برای رساندن مقطع فلزی به ضخامت مورد نظر، فاصله بین رول ها را تنظیم می‌کنند. این فاصله همواره کمتر از ضخامت شمش مورد استفاده است. وقتی فلز از رول‌ها عبور می‌کند، تغییراتی در ساختار مولکول‌های آن ایجاد می‌شود. زمانی که شمش فشرده می‌شود، مولکول‌ها در جهت غلتیدن، کشیده می‌شوند. تولید ورق سیاه، ورق آجدار فابریک و ورق اسید شویی از طریق این فرایند صورت می‌گیرد. هاش نیز عمدتاً به روش گرم تولید می‌شود.

نورد سرد

نورد سرد فرایندی است که به منظور ایجاد سطح صاف و روشن در مقطع فلزی که قبلاً نورد گرم شده بود، صورت می‌گیرد. این فرایند در دمای اتاق یا نزدیک به دمای اتاق انجام می‌شود. قبل آنکه cold rolling انجام شود، محصولی که نورد گرم شده بود، باید از طریق شستشو با اسید و سایر عملیات، تمیز شود. جهت تولید ورق‌های با سطح کاملاً صاف و تمیز، قبل از رول کردن پلیت، آنیل کاری و اسیدشویی صورت می‌گیرد. ورق آلومینیوم، ورق گالوانیزه، ورق روغنی و ورق رنگی از طریق این فرایند تولید می‌شوند.

فولاد نورد گرم (Hot rolled steel) فولادی است که در دمای بسیار بالا (بیش از 1700 درجه فارنهایت) که بالاتر از دمای تبلور مجدد برای بیشتر فولادها است، تحت فشار قرار گرفته است. فرایند Hot rolling باعث می‌شود تا مقاطع فولادی حاصل، قابلیت شکل پذیری راحت‌تری داشته و کار با آن‌ها آسان‌تر باشد. پردازش فولاد نورد گرم، با شمش فولادی یا بیلت آغاز می‌شود. طی این فرایند، شمش گرم می‌شود و سپس به مرحلۀ پیش پردازش ارسال شده تا در آنجا به صورت رول بزرگ صاف شود. طی این مراحل، دما بالا نگه داشته می‌شود و شمش یا بیلت، از طریق یک سری غلتک عبور داده می‌شود تا به ابعاد نهایی و مورد نیاز برسد. نوارهای گرم فولاد با سرعت زیاد از غلتک‌ها عبور می‌کنند.

برای تولید پلیت‌های فولادی، فولاد نورد شده را به صورت کویل یا رول در می‌آورند و می‌گذارند تا خنک شود. برای اشکال دیگر، مانند میله‌ها یا صفحات (شیت)، آن‌ها را برش داده و بسته بندی می‌کنند.

مشخصات

فولاد نورد گرم اغلب با ویژگی‌های زیر قابل تشخیص است:

• اعوجاج جزئی.
• سطح فلس مانند در محصول که به دلیل خنک شدن و رهایی از درجه حرارت شدید ایجاد می‌شود.
• لبه‌ها و گوشه‌های آن‌ها کمی گرد است. زیرا مقاطع فولادی نورد گرم پس سرد شدن، اندکی کوچک می‌شوند. این حالت در مورد محصولات میله‌ای (میلگردها) و صفحه‌ای (ورق ها) ایجاد می‌شود.

سطح فلس مانند یا پوسته پوسته را می‌توان با سنگ‌زنی یا اسیدشویی برطرف و حذف کرد. پس از حذف پوسته‌ها، بُرس کاری انجام می‌شود. این عملیات کمک می‌کند تا رنگ آمیزی و سایر روش‌های پوشش دهی سطح مقطع فولادی، بهتر و راحت‌تر صورت می‌گیرد.

مزایا و موارد استفاده فولاد hot rolling

1. فولاد نورد گرم معمولاً نسبت به فولاد نورد سرد، به پردازش کمتری نیاز دارد؛ در نتیجه، قیمت مقاطع فولادی Hot rolling، ارزان‌تر تمام خواهد شد.
2. امکان خنک‌سازی مقطع فولادی در دمای اتاق وجود دارد؛ بدون آنکه تنش‌های داخلی ناشی از خنک کاری در محصول ایجاد شود.

موارد استفاده:

Hot rolling steel در جایی استفاده می‌شود که:

• زیبایی سطحی یا ظاهری مهم و مورد توجه نباشد.
• اعوجاج یا گرد شدگی بخش‌های پایانی مقطع فلزی مهم نباشد.
• تلرانس ابعادی، به اندازه استحکام کلی مواد، مهم نباشد.

با توجه به مواردی که گفته شد، از کاربردهای مقاطع فولادی نورد گرم می‌توان به استفاده از آن‌ها در در ساخت مسیرهای راه آهن و پروژه‌های ساختمانی اشاره کرد. مثل تیرآهن I.

فولاد نورد سرد (Cold rolled steel) یا به اختصار CRS، در واقع فولاد نورد گرمی است که پردازش بیشتری در مورد آن صورت گرفته است. انجام پرداخت‌های بیشتر، باعث می‌شود تا CRS معمولاً سخت‌تر و قوی‌تر از فولادهای استاندارد نورد گرم شوند. برای ایجاد حالت cold rolling، پس از سرد شدن فولاد نورد گرم، مجدداً آن نورد می‌کنند. اما این بار، نورد کردن در دمای اتاق انجام می‌شود. هدف از rolling مجدد، دست‌یابی به ابعاد دقیق‌تر و کیفیت سطحی بهتر است.

اصطلاح نورد سرد به اشتباه در مورد همه مقاطع فولادی استفاده می‌شود. در حالی که از نظر فنی، نورد سرد فقط در مورد ورق هایی (شیت و پلیت) که بین غلطک‌ها تحت فشار قرار می‌گیرند، اتلاق می‌شود و شامل میله‌ها یا لوله هایی که تحت کشش قرار می‌گیرند، نمی‌شود. در طول فرآیند cold rolling، هنگامی که فلز تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرد، تغییرات دائمی در ساختار بلوری فلز ایجاد می‌شود. این تغییرات باعث بالا رفتن مقاومت فلز می شود و اغلب مقاومت در برابر خوردگی را نیز بهبود می‌بخشد. بهبود سطحی و ظاهری (به لحاظ زیبایی) و بهبود و بالا رفتن دقت ابعادی از دیگر مزایای فرایند cold rolling است.

فرایندهای پرداخت در فولاد نورد سرد

فولاد پس از نورد شدن در دمای اتاق، تحت فرایند پخت (آنیل) و یا نورد حرارتی (tempers rolling) قرار می‌گیرد تا بیشتر پردازش شود. این فرایند یک مقطع فولادی با تلرانس پایین تولید می‌کند.

تمپرینگ معمولاً بعد از آنیلینگ و شستشو با اسید انجام می‌شود. تمپرینگ با هدف بهبود صافی سطح پلیت و به حدأقل رساندن هرگونه تمایل به کشش، کرنش و فلوت (flute) و ایجاد سطحی با بافت خاص انجام می‌شود.

در مورد میله‌هایی که تحت نورد سرد قرار می‌گیرند، cold finishing انجام می‌شود. cold finishing شامل مراحل زیر است:

1. کشش و / یا چرخش سرد (cold drawing and/or turning).
2. آسیاب کردن یا یکنواخت کردن (grind).
3. پرداخت یا پولیش کاری (Polishing).

cold finishing منجر به افزایش بازدهی محصول شده و چهار مزیت مهم دارد:

• کشش سرد: قدرت و مقاومت کششی را افزایش می‌دهد و اغلب، عملیات حرارتی پر هزینه را حذف می‌کند. برای ساخت پروفیل سبک مبلی از این روش استفاده می‌شود.

• چرخش (Turning) نواقص سطحی را از بین می‌برد.
• آسیاب کردن یا یکنواخت کردن (grind) محدوده تلرانس را از تلرانس اصلی کم می‌کند.
• پولیش کاری نیز سطح را بهبود می‌بخشد.

همه مراحل مذکور سبب می‌شود تا محصولات حاصل از cold rolling، در مقایسه با hot rolling، با کیفیت‌تر بوده و به لحاظ ظاهری نیز سطحی تمیزتر داشته باشند و به ایده آل‌ها نزدیک‌تر باشند. اما از طرف دیگر، این درمان‌ها و پرداخت‌های اضافی، می‌تواند باعث ایجاد تنش یا استرس داخلی در مواد شود. بنابراین، اگر مقطع فولادی قبل از برش، سنگ‌زنی و جوشکاری، تحت فشار قرار نگیرد، امکان پیچ خوردگی غیر قابل پیش‌بینی وجود دارد.

به دلیل افزایش مقدار کربن، کار با میله‌های سرد معمولاً سخت‌تر از انواع حاصل از نورد گرم است. اما این حالت در مورد ورق‌ها وجود ندارد. مقدار کربن در ورق‌های نورد سرد کم است؛ به همین دلیل، معمولاً آنیل می‌شوند. آنیلینگ باعث می‌شود تا فلز نرم‌تر شود و قابلیت شکل گیری آن بهبود یابد.

مشخصات فولاد نورد سرد چیست؟

فولاد نورد سرد اغلب با ویژگی‌های زیر قابل تشخیص است:

1. سطح ظاهری بهتر (به لحاظ زیبایی).
2. تلرانس پایین.
3. سطح صاف که لمس چرب مانند دارد.
4. قوطی پروفیل های با سطح مقطع مربع - مستطیل، کاملاً شارپ و دارای لبه‌ها و گوشه‌های مشخص هستند.
5. لوله‌ها و پروفیل‌های حاصل از این فرایند، از یکنواختی بیشتری برخوردار بوده و مستقیم‌تر و صاف‌تری هستند.

مزیت ها

مقاطع فولادی حاصل از cold rolling، به دلیل پردازش‌های اضافی که بر روی آن‌ها انجام می‌شود، قیمت بالاتری دارند. از طرف دیگر، دارای مزایای زیر هستند:

• برای کاربردهای فنی دقیق، ایده‌آل هستند.
• به دلیل سطح ظاهری خوب، در مواردی که زیبایی مهم است، مناسب هستند.
• به لحاظ ویژگی‌های فیزیکی، سخت‌تر و قوی‌تر از فولادهای استاندارد نورد گرم هستند.
• از آنجا که مقاطع فولادی نورد سرد، در دمای پایین شکل می‌گیرند، سختی فولاد افزایش می‌یابد.
• شکل‌گیری در دماهای پایین باعث می‌شود در برابر شکست، کشش و تغییر شکل، مقاوم شود.

به طور کلی در هر پروژه‌ای که تلرانس پایین، شرایط سطحی یا ظاهری خوب، متمرکز بودن و صاف بودن هدف اصلی باشد، از محصولات cold rolling استفاده می‌شود.

 فرایند تولید فولاد تأثیر قابل توجهی بر کیفیت و کارایی محصول تولید شده دارد؛ حتی اگر گرید و مشخصات فولاد اولیه یکسان باشد. بنابراین، فولادی که طی فرایند نورد گرم تولید می‌شود، نسبت به فولادی که طی نورد سرد تولید شده، متفاوت است. تفاوت اصلی بین این دو، به پردازش انجام شده با گرما مربوط است. فولاد با خنک شدن کمی منقبض می‌شود. از آنجا که فولاد نورد گرم پس از پردازش خنک می‌شود، کنترل کمتری بر شکل نهایی آن وجود دارد و باعث می‌شود تا برای کاربردهای دقیق، آنچنان مناسب نباشد. فولادهای با عیار و مشخصات مختلف می‌توانند نورد گرم یا نورد سرد شوند؛ از جمله فولادهای کربنی پایه و سایر فولادهای آلیاژی.

در میان مقاطع فولادی پرکاربرد، میلگرد ساده هم به روش گرم و هم به روش سرد تولید می‌شود که بسته به نوع کاربرد، از نوع گرم یا سرد آن استفاده می‌شود.

تفاوت فولاد گرم و سرد شامل موارد زیر است:

• قیمت: فولاد نورد گرم اغلب ارزان‌تر از فولاد نورد سرد است.
• دما: محصولات فولادی نورد گرم در دمای بالا (معمولاً بالای 1700 درجه فارنهایت) و انواع cold rolling در دمای اتاق (حدود 24 درجه سانتی گراد) تولید می‌شوند.
• فرایند Hot rolling با گرم کردن شمش فولادی یا یک صفحه فلزی مستطیل شکل بزرگ به نام بلیت آغاز می‌شود. اما در cold rolling، فرایند نورد با تغییرات در سطح و ضخامت صفحه فولادی که قبلاً تولید شده بود آغاز می‌شود و ادامه می‌یابد.
• کنترل اندازه و شکل نهایی محصول: هنگامی که فولاد خنک می‌شود، کمی کوچک می‌شود. بنابراین، اندازه و شکل نهایی محصولات حاصل از روش گرم، کمتر قابل کنترل است.
• کاربرد: Hot rolling steel در مواردی استفاده می‌شود که اشکال و ابعاد دقیق اهمیت چندانی ندارد (مثل ساختمان سازی). اما نوعِ سرد در کاربردهای دقیق (به لحاظ ابعادی) و نیاز به استحکام بالا استفاده می‌شود.