فرآیند تولید میلگرد خواص نهایی محصول، کیفیت و کارایی آن را تعیین می‌کند. قیمت میلگرد تا حد زیادی تحت تأثیر فرآیند تولید این محصول قرار می‌گیرد. به همین دلیل لازم است تا در هنگام خرید میلگرد به روش تولید آن نیز توجه کنید. میلگرد کارخانه‌هایی که مطابق استانداردهای معتبر ملی و بین‌المللی تولید می‌شوند، دارای وزن استاندارد هستند و به وزن درج‌شده در جدول اشتال میلگردها بسیار نزدیک است. این‌چنین، فرآیند تولید منجر به ساخت میلگردهایی با کارایی مطلوب می‌شود که تحت شرایط موجود در پروژه‌های مختلف می‌توانند به‌خوبی در برابر تنش‌های وارد شده مقاومت کنند. اما از کجا بفهمیم که میلگرد به چه روشی تولید شده است؟ روش‌های تولید میلگرد ساده و آجدار کدامند؟ در کشورهای مختلف میلگردها به چه روش‌هایی تولید می‌شوند؟ برای پاسخ به این پرسش‌ها تا انتهای مطلب با ما همراه باشید.
اهمیت فرآیند تولید میلگرد
به دلیل استفاده روزافزون و فراوان از میلگردهای فولادی در سازه‌های بتنی و حتی فونداسیون سازه‌های فولادی، تقاضا برای این محصول بسیار بالاست. بنابراین، فرآیند تولید میلگرد در کشور باید به‌گونه‌ای باشد که میلگرد به اندازه کافی و مورد نیاز مشتریان به بازار عرضه شود. تولید میلگرد در داخل ایران توسط تولیدکنندگان مختلف سبب می‌شود تا هم پاسخگوی نیاز صنایع مختلف باشیم. این امر در متعادل نگه‌داشتن قیمت میلگرد به‌عنوان مهم‌ترین مقطع فولادی مصرفی در صنعت ساخت‌وساز لازم و ضروری است.
ضمن اینکه، فرآیند تولید میلگرد عامل اصلی در تعیین خواص مکانیکی آن است. ممکن است فرآیند تولید میلگرد در یک روش منجر به بهبود مقاومت کششی آن شود اما در روشی دیگر شکل‌پذیری آن را افزایش دهد. بنابراین، قبل از خرید میلگرد باید بدانید که این محصولات به چه روشی تولید شده و برای چه کاربردهایی مناسب هستند.
استانداردهای تولید میلگرد چیست؟
استانداردهای تولید میلگرد در ایران و جهان ممکن است متفاوت باشد. برخی کشورها از استانداردهای ملی که مختص همان کشور است استفاده می‌کنند اما برخی کشورهای دیگر از استانداردهای بین‌المللی و منطقه‌ای برای تولید میلگرد استفاده می‌کنند. رایج‌ترین استانداردهای تولید میلگرد شامل ASTM آمریکا، DIN آلمان، EN اتحادیه اروپا، JIS ژاپن، BS انگلستان و GOST روسیه هستند.
در بین استانداردهای تولید میلگرد، استاندارد GOST 5781، یک استاندارد قدیمی روسی و منسوخ شده است. اما این نوع استاندارد هنوز در ایران مورد استفاده قرار می‌گیرد. بر اساس این استاندارد GOST 5781، میلگردها به چهار دسته شامل A1 یا میلگرد ساده، A2 یا میلگرد آجدار مارپیچ، A3 یا میلگرد آجدار جناقی و A4 یا میلگرد آجدار مرکب تقسیم می‌شوند. این میلگردها در استاندارد ملی ایران به ترتیب به‌صورت S240، S340، S400 و S500 نمایش داده می‌شوند.
روش های ساخت میلگرد
برای تولید میلگرد چهار روش اصلی وجود دارد که شامل تولید میلگرد به روش نورد گرم، نورد سرد، آلیاژسازی یا میکروآلیاژی و روش ترمکس می‌شوند. هر یک از این روش‌ها مشخصه‌ها و خواص منحصربه‌فردی برای میلگردهای فولادی به ارمغان می‌آورند و بر قیمت میلگرد اثر می‌گذارند. در این روش‌ها، مراحل تولید میلگرد تا قسمت‌هایی مشابه یکدیگر هستند اما در مراحل پایانی و تمام‌کاری محصول با یکدیگر متفاوتند.
تولید میلگرد به روش نورد گرم
فرآیند تولید میلگرد به صورت نورد گرم رایج‌ترین روش تولید میلگرد است که در آن شمش فولادی را تا دمای بالا (حدود 1100 درجه سانتی‌گراد) حرارت داده و سپس عملیات نورد روی آن‌ها انجام می‌شود. این فرآیند نورد به صورت 4 غلتکه یا 8 غلتکه انجام می‌شود و با جرای سه پاس نورد (سه بار عبور شمش از بین غلتک‌های نورد)، شمش‌ها به شکل میله‌هایی طویل با سطح مقطع دایره‌ای درمی‌آیند که مرحله رافینگ نام دارد.
پس از آن میلگردها برای رسیدن به قطر نهایی وارد مرحله استند می‌شوند. در این مرحله، توسط غلتک‌های دیگر، میلگردهایی با قطر استاندارد 8 الی 40 میلی‌متر تولید می‌شوند. در انتها نیز میلگردها مراحل آج‌زنی را طی کرده و این آج‌ها به‌وسیله گروه دیگری از غلتک‌های نورد بر روی سطح میلگرد نقش می‌بندند. مرحله استند یا قفسه‌های نورد شامل 10 الی 18 استند است که هر یک قطرهای مختلف میلگرد را ایجاد می‌کنند. پس از اینکه میلگردها به قطر مورد نظر رسیدند و آجدار شدند، توسط قیچی‌های مخصوص و گیوتین به طول استاندارد 12 متر برش زده می‌شوند.
لازم به ذکر است که برای تولید میلگردهای آجدار مطابق استاندارد ملی ایران، میلگردهای S340 یا همان A2 در خط نورد گرم به‌صورت مستقیم آج‌زنی می‌شوند اما میلگردهای S400 یا A3 و S500 یا A4 پس از اینکه توسط آب تا دمای اتاق کوئنچ و سرد شدند، عملیات آج‌زنی بر روی آن‌ها صورت می‌گیرد.
تولید میلگرد به روش نورد سرد
تولید میلگرد به روش نورد سرد شباهت زیادی به روش نورد گرم دارد. برای این منظور نیز ابتدا شمش‌های فولادی مراحل پیش گرم کردن تا دمای بالا و عملیات رافینگ که شامل کاهش سطح مقطع شمش و گرد شدن آن طی سه مرحله است را پشت سر می‌گذارند. سپس میله‌های تولید شده در این مرحله توسط آب کوئنچ و خنک می‌شوند و پس از آن فرآیند تولید میلگرد مجدداً مشابه حالت نورد گرم دنبال می‌شود. با این تفاوت که در تولید میلگرد به روش نورد سرد، تعداد پاس‌های نورد و غلتک‌ها افزایش می‌یابند. همین موضوع منجر به استحکام بالای میلگرد کوئنچ شده و دشوار بودن شکل‌دهی آن مربوط می‌شود.
میلگردهایی که به روش نورد سرد تولید می‌شوند دارای استحکام و سختی بالاتری نسبت به میلگردهای نورد گرم هستند و به همین دلیل شکل‌پذیری کمتری دارند. به دلیل استحکام بالا و انعطاف‌پذیری و مقاومت پیچشی کم میلگردهای نورد سرد، استفاده از آن‌ها برای ساخت ساختمان در مناطق زلزله‌خیز ممنوع است.
تولید میلگرد به روش آلیاژسازی
روش تولید میلگرد در حالت آلیاژسازی دقیقاً مشابه تولید میلگرد به روش نورد گرم است. با این تفاوت که به‌جای شمش‌های فولادی کربنی، از شمش‌هایی که آلیاژسازی شده‌اند استفاده می‌شود. میلگردهای میکروآلیاژی میلگردهایی هستند که با عناصر آلیاژی همچون تیتانیم، نیوبیوم و وانادیوم به منظور بهبود خواص مکانیکی از جمله سختی و استحکام، تقویت شده‌اند. حضور این عناصر سبب تولید کاربیدهای آلیاژی در ریزساختار فولاد شده و استحکام و سختی میلگرد را افزایش می‌دهند. این روش تحت عنوان روش میکروآلیاژی نیز شناخته می‌شود که دلیل آن اضافه شدن هر یک از عناصر آلیاژی به مقدار کمتر از 0.1 درصد است. در چنین حالتی، محصول فولادی تولید شده طبق استاندارد ASTM فولاد، میکروآلیاژ نامیده می‌شود.
فرآیند خنک‌سازی میلگردها در تولید به روش آلیاژسازی با سرعت آهسته‌تری انجام می‌شود و این امر نیز موجب می‌شوند تا میلگردها علاوه‌بر استحکام مطلوب، از شکل‌پذیری مناسبی برخوردار باشند. به همین دلیل، میلگردهای میکروآلیاژی بهترین نوع میلگرد برای استفاده در مناطق زلزله‌خیز هستند. لازم به ذکر است که قیمت میلگردهای میکروآلیاژی نسبت به سایر انواع میلگرد گران‌تر است.
تولید میلگرد به روش ترمکس
تولید میلگرد به روش میکروآلیاژی با وجود خواص مطلوبی که دارد، گران‌تر از سایر روش‌ها است. به همین دلیل، روش ترمکس که مخفف عبارت Thermal-Exchange است روی کار آمد. در حال حاضر با تولید میلگردهای مستحکم و قیمت مناسب، جایگزین آن شود. برای تولید میلگرد به روش ترمکس، از تکنولوژی کوئنچ و خود- برگشتی یا Quenching and Self-tempering که به مخفف QST نامیده می‌شود، استفاده می‌شود.
برای این منظور، میلگردها پس از پشت سر گذاشتن فرآیند نورد، توسط تکنولوژی QST کوئنچ و تمپر می‌شوند. در این حالت، سطح میلگردها سرد شده و به مقاومت و سختی بالایی می‌رسد؛ در حالی که مغز میلگرد همچنان در دمای بالاتری است و با گذشت زمان به‌آرامی سرد می‌شود تا یک هسته مرکزی نرم‌تر را تشکیل دهد. این روش منجر به تولید میلگردهایی با استحکام بالا تا حدود 500 مگا پاسکال و چقرمگی و شکل‌پذیری مناسب می‌شود که ارزان‌تر از میلگردهای میکروآلیاژی هستند. با این حال، همچنان میلگردهای میکروآلیاژی برای استفاده در مناطق زلزله‌خیز بهترین گزینه هستند. ضمن اینکه، میلگردهای ترمکس از قابلیت جوشکاری برخوردار هستند و همین امر استفاده از آن‌ها در پروژه‌های عمرانی را دوچندان کرده است.
شیوه تولید میلگرد در ایران
از آنجایی که در ایران با انواع شرایط آب و هوایی و مناطق زلزله‌خیز مواجه هستیم، میلگردهایی که در کشور تولید می‌شوند باید با نیاز تمامی این مناطق همخوانی داشته باشند. میلگردهای تولیدی در ایران بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره 3132 و یا استاندارد روسی GOST 5781 هستند. این میلگردها اغلب به دو روش ترمکس و میکروآلیاژی تولید می‌شوند و این روش تولید نیز بر روی بدنه میلگرد حک می‌شود. بنابراین، برای استان‌های زلزله‌خیز باید از میلگردهای میکروآلیاژی و برای سایر مناطق از میلگردهای ترمکس استفاده شود.
تولید میلگرد در ژاپن
روش تولید میلگرد در ژاپن به‌صورت میکروآلیاژی و مطابق با استاندارد JIS است. دلیل تولید میلگرد در ژاپن به روش آلیاژسازی به زلزله‌خیز بودن ژاپن مربوط می‌شود. در این کشور روزانه چندین بار زلزله می‌آید اما به سبب ساخت‌وساز اصولی و بسیار استاندارد، این زمین‌لرزه‌های کوچک اصلاً حس نمی‌شوند. میلگردهای میکروآلیاژی از قابلیت ارتجاعی و شکل‌پذیری بسیار خوبی برخوردارند و به همین دلیل در هنگام وقوع زمین‌لرزه‌های شدید در ژاپن، آسیب قابل‌توجهی به سازه‌ها وارد نمی‌شود.
تولید میلگرد در اروپا
میلگردهایی که در کشورهای اروپایی تولید می‌شوند اغلب از نوع ترمکس هستند. کشورهای اروپایی معمولاً زلزله‌خیز نبوده و لازم نیست میلگردهای قابل استفاده در این کشورها از شکل‌پذیری و استحکام بالایی برخوردار باشند. در نتیجه، اروپاییان اغلب میلگردهای به‌صرفه از نظر اقتصادی را برای ساخت سازه‌های بتنی انتخاب می‌کنند.
چطور روش تولید و ساخت میلگرد را تشخیص دهیم؟
برای اطلاع از روش تولید میلگرد می‌توان از منابع مختلفی استفاده کرد. یکی از مهم‌ترین منابع، برگه آنالیز کیفیت میلگرد، پلاک محصول و توجه به علامت اختصاری حک شده روی میلگرد هستند. از آنجایی که در همه این روش‌ها از علامت‌های به‌خصوصی برای تعیین نحوه تولید میلگرد استفاده می‌شود، باید با این نشانه‌ها و مفهوم آن‌ها آشنا شوید. انواع علامت اختصاری روش تولید میلگرد که بر روی بدنه آن‌ها و بین آج‌ها حک می‌شوند عبارتند از:
- T: میلگردهای تولید شده به روش ترمکس
- U: میلگردهای تولید شده به روش میکروآلیاژی یا آلیاژسازی
- A: میلگردهای تولید شده به روش استاندارد درج‌شده در شناسه محصول
به عنوان مثال، عبارت ESCO CU حک شده بر روی میلگرد اصفهان بیانگر تولید میلگرد به روش میکروآلیاژی و از نوع S400 است. همچنین، عبارت BS ST 32 بیانگر میلگرد شاهین بناب تولیدشده به روش ترمکس است که از نوع S500 بوده و سایز آن 32 است. برای اطلاع از علامت‌های اختصاری مربوط به نوع آج میلگردها و استحکام آن‌ها به موارد زیر توجه کنید:
- J: میلگرد آجدار مارپیچ یا A2 با سایز آج 340
- L: میلگرد آجدار مارپیچ یا A2 با سایز آج 350
- C: میلگرد آجدار جناقی یا A3 با سایز آج 400
- H: میلگرد آجدار جناقی یا A3 با سایز آج 420
- S: میلگرد آجدار مرکب یا A4 با سایز آج 500
- F: میلگرد آجدار مرکب یا A4 با سایز آج 520
جمع‌بندی
روش تولید میلگرد پارامتری است که به‌طور مستقیم بر روی خواص نهایی محصول، کاربرد و به دنبال آن قیمت میلگرد اثر می‌گذارد. به طور کلی، میلگردها به چهار روش نورد گرم، نورد سرد، میکروآلیاژی یا آلیاژسازی و ترمکس تولید می‌شوند. در بین این روش‌ها، میلگردهایی که به‌صورت آلیاژسازی تولید می‌شوند بهترین نوع میلگرد برای کاربرد در مناطق زلزله‌خیز هستند چرا که هم استحکام بالایی دارند و هم از قابلیت شکل‌پذیری و ارتجاعی خوبی بهره می‌برند. با این حال، میلگردهای میکروآلیاژی گران بوده و به همین دلیل روش ترمکس برای تولید میلگردهای ارزان‌تر اما دارای خواص مکانیکی مطلوب توسعه داده شده است. مهم‌ترین استانداردهای تولید میلگرد شامل DIN، ASTM، BS، EN، JIS و GOTS هستند که در ایران از استاندارد روسیGOST 5781 استفاده می‌شود. برای تشخیص روش ساخت میلگرد نیز باید از علامت‌های حک‌شده بر روی بدنه میلگرد و یا پلاک شناسه محصول استفاده کنید.
سؤالات متداول
1- بهترین روش تولید میلگرد کدام است؟
میلگردها به چهار روش نورد گرم، نورد سرد، میکروآلیاژی و ترمکس تولید می‌شوند که هر یک خواص منحصربه‌فردی دارند و انتخاب بهترین نوع میلگرد از بین آن‌ها باید بر اساس نوع کاربرد و شرایط منطقه پروژه ساخت‌وساز انجام شود.
2- میلگردهای تولید شده در ایران به چه روشی ساخته می‌شوند؟
اکثر میلگردهای تولیدی توسط کارخانه‌های داخلی از نوع ترمکس یا آلیاژسازی هستند.
3- چگونه از روی علامت اختصاری میلگرد روش ساخت آن را تشخیص دهیم؟
در علامت اختصاری میلگرد علامت‌های T، U و A به ترتیب به تولید میلگرد به روش‌های ترمکس، آلیاژسازی و تولید به روش درج شده در استاندارد شناسه محصول مربوط می‌شوند.
4- میلگرد QST چیست؟
عبارت QST مخفف Quenching and Self-tempering و تکنیکی برای تولید میلگرد به روش ترمکس است.