یکی از مهمترین فرآیندهای صنعتی، تولید تیرآهن است که با استفاده از روش نورد گرم و سرد انجام میگیرد. در این روش، شمشههای فلزی با استفاده از حرارت زیاد از میان غلتکهای نورد عبور میکنند و شکل و ضخامت آنها هنگام عبور از این غلتکها تغییر میکند. این محصولات کاربردهای گوناگونی در ساختمانسازی دارند و روی قیمت مسکن نیز موثر هستند.
برای تولید تیرآهن از روشهای مانند ذوب و ریختهگری استفاده میشود. مهمترین مرحله تولید تیرآهن، مرحله نورد گرم است که به صورت مستقیم روی ضخامت این قطعه تاثیر میگذارد. معمولاً در این روش از بلوم یا شمشههای فلزی استفاده میشود که طول آنها معمولاً کمتر از ۲۳۰ سانتیمتر مربع است.
مواد اولیه تولید تیرآهن
معمولاً از شمش برای تولید انواع محصولات فولادی و آهنآلات به خصوص تیرآهن استفاده میشود. شمشهای فولادی در انواع مختلف مانند بیلت، بلوم و تختال قرار میگیرند. بلوم با اسامی دیگری مانند شمشه شناخته میشود و با سطح مقطع مختلف مربعی یا مستطیلی تولید میشود. طول سطح مقطع این قطعه معمولاً بیشتر از ۳۲۰ سانتیمتر و عرض آن بیشتر از ۱۵ سانتیمتر است. بیلتهای مربعی نیز در ابعاد ۱۰۰ × ۱۰۰، ۱۲۵× ۱۲۵ و ۱۵۰×۱۵۰ به بازار عرضه میشوند. برای تهیه این مواد اولیه، ضایعات را در کوره با دمای ۱۱۰ درجه سانتیگراد ذوب کرده و فلز ذوب شده را به صورت شمش به بازار عرضه میکنند. از آلیاژهایی مثل کروم، نیکل، کربن، گوگرد، فسفر، سیلسیم، وانادیوم و مولیبدن استفاده میشود. برخی از مهمترین مواد اولیه برای تولید تیرآهن شامل موارد زیر هستند:
۱. سنگ آهن: یکی از مهمترین ترکیبات اولیه برای تولید تیرآهن، سنگ آهن است که از معدن سنگ آهن استخراج میشود و باید دارای خلوص بالایی باشد. هر چقدر درصد ناخالصی در سنگ آهن کمتر باشد، تیراهن از کیفیت بالاتری برخوردار خواهد بود.
۲. کک: یکی دیگر از مهمترین مواد اولیه برای تولید تیرآهن، کک است که از زغال سنگ تهیه میشود و برای تامین سوخت در فرایند ذوب سنگ آهن مورد استفاده قرار میگیرد.
۳. آهک: از آهک برای ذوب فلزات در کوره استفاده میشود. در واقع، آهک یکی از بهترین مواد اولیه برای حذف ناخالصیهای سنگ آهن است و به افزایش خلوص و استحکام این فلز کمک میکند.
آلیاژهای استفاده شده در تیرآهن
معمولاً برای تولید تیرآهن از فولاد کربنی استفاده میشود که با توجه به درصد کربن به کار رفته، در دو دسته فولاد کم کربن و فولاد پر کربن قرار میگیرد. هر چقدر درصد فولاد به کار رفته بیشتر باشد، تیرآهن از استحکام و سختی بالاتری برخوردار خواهد بود.
تیرآهن بر اساس درصد آلیاژهای به کار رفته در دستههای مختلف مانند فولاد کم آلیاژ و فولاد پرآلیاژ دستهبندی میشود. در فولاد کم آلیاژ، درصد کمی از عناصر آلیاژی مانند منگنز، کروم و نیکل به کار رفته است. استحکام و مقاومت این فولاد در سطح متوسط قرار دارد.
در مقابل در فولاد پرآلیاژ، درصد بالایی از عناصر آلیاژی به کار برده شده است و همین مسئله باعث افزایش مقاومت فلز در برابر خوردگی و حرارت میشود. به طور کلی، آلیاژهای موجود در تیرآهن شامل موارد زیر هستند:
کروم (Alliage nickel-chrome)
کروم یکی از مهمترین آلیاژهای به کار رفته در تیرآهن است که مقاومت زیادی در برابر رطوبت دارد. تیرآهنهای حاوی کروم، به عنوان تیرآهنهای ضد زنگ و ضد خوردگی شناخته میشوند و در محیطهای مرطوب مورد استفاده قرار میگیرند. میزان فرم موجود در این تیرآهنها بین ۱۰ تا ۲۷ درصد است.
نیکل (Nickel)
نیکل یکی دیگر از بهترین آلیاژهای موجود در تیرآهن است که خاصیت ضد زنگ بودن آن را افزایش میدهد و برای تهیه اغلب تیرآهنها مورد استفاده قرار میگیرد. ترکیب نیکل و کروم باعث افزایش مقاومت تیرآهن در برابر حرارت و خوردگی میشود. البته توجه داشته باشید که تیرآهنهای حاوی نیکل با قیمت بالاتری به فروش میرسند.
منگنز (Manganese)
منگنز از دیگر عناصر به کار رفته در تیرآهن است که باعث کاهش قیمت تیرآهن میشود و جایگزین مناسبتری برای نیکل است. این عنصر خواص مکانیکی سختی و مقاومت تیرآهن را بهبود میبخشد.
مولیبدن و نیتروژن (Nitrogen & Molybdenum)
معمولاً مولیبدن و نیتروژن به صورت همزمان در تیرآهن مورد استفاده قرار میگیرند و به حفظ استحکام تیرآهن در محیطهای سرشار از گوگرد و کلر کمک میکنند.
مس (copper)
مس نیز یکی از مهمترین عناصر موجود در تیرآهن است که باعث مقاوم شدن این فلز در برابر آب دریا و اسید سولفوریک میشود. این عنصر برای تهیه اکثر تیرآهنها مورد استفاده قرار میگیرد و به عنوان پرکاربردترین آلیاژ در صنعت ساختمان سازی شناخته میشود.
تیتانیوم (Titanium)
تیتانیوم نیز برای تولید تیرآهن کاربرد دارد و و افزایش خاصیت جوش پذیری آهن کمک میکند. اغلب تیرآهنها حاوی ۰.۲ تا ۰.۶ تیتانیوم هستند.
فسفر و گوگرد (Phosphorus and sulfur)
مهمترین خواص فسفر و گوگرد شامل ضد زنگ بودن و مقاومت نسبت به ضربه است. ترکیب این دو عنصر باعث بهبود خواص ضد خوردگی تیرآهن میشود و خاصیت ماشین کاری آن را نیز افزایش میدهد.
سیلیکون و نیوبیوم (Silicon & Niobium)
این عناصر برای بهبود مقاومت حرارتی فلز مورد استفاده قرار میگیرند. عنصر سیلیکون به عنوان یک ماده اکسید کننده شناخته میشود و نقش مهمی در مرحله ذوب فولاد و تولید آلیاژ دارد.
روشهای تولید تیرآهن
روشهای مختلفی برای تولید تیرآهن وجود دارند که برخی از آنها شامل موارد زیر هستند:
روش نورد گرم و نورد سرد
دو روش رایج برای تولید تیرآهن شامل روش نورد گرم و نورد سرد هستند که برای تولید اغلب تیرآهنهای موجود در بازار مورد استفاده قرار میگیرند. روش نورد باعث افزایش انعطاف پذیری فلز میشود و آن را به ضخامت مورد نظر میرساند. در فرایند نورد گرم، فلزاتی با نقطه تبلور مجدد بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار میگیرند.
ابتدا فلزات تحت حرارت قرار میگیرند تا کاملاً گرم شوند. سپس از بین غلتکهای خاصی عبور داده خواهند شد و شکل و ضخامت آنها تغییر میکند. در فرآیند نورد سرد، از محصولات تولید شده در فرآیند نورد گرم به عنوان ماده اولیه استفاده میشود. فلزات تولید شده در فرایند نورد گرم از بین غلتکهای خاصی عبور میکنند و به فرم مورد نظر میرسند.
معمولاً این فلزات از استحکام و مقاومت بالاتری برخوردار هستند. یکی دیگر از تکنیکهای تولید تیرآهن، ساخت قطعات آهنی با اکستروژن است. در این روش، فلز با فشار زیاد از درون قالب عبور میکند و با استفاده از روشهای نورد گرم و سرد تولید میشود.
روش جوشکاری و پرچ
سایر روشهای تولید تیرآهن روش جوشکاری و روش پرچ هستند. این روش متداول نیست و خیلی کم از طریق این روش تیرآهن تولید میشود و روش اصلی همان نورد گرم و نورد سرد است. با این حال، در فرآیند تولید تیرآهن با جوشکاری، ورقههای فلزی برش داده میشوند. سپس با استفاده از روش جوشکاری به یکدیگر متصل خواهند شد.
در فرایند ساخت تیرآهن با پرچ، ابتدا ورقههای فلزی برش داده میشوند و سپس با استفاده از ابزارهای خاصی سوراخ کاری خواهند شد. در مرحله بعد، از پرچ برای جمع کردن تیرآهن و تولید یک تیر استفاده میشود.
مراحل تولید تیرآهن
برای تولید تیرآهن از چند مرحله کلی استفاده میشود که شامل موارد زیر هستند:
ذوب کردن شمش در کوره
یکی از مهمترین مراحل تولید تیرآهن، ذوب کردن شمش در کوره است. همانطور که گفته شد، شمش فولادی از ذوب قراضه آهن یا ضایعات آهن در کوره با درجه حرارت ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد به دست میآید. همین دمای بالا باعث میشود تا فلز در کوتاهترین زمان ممکن ذوب شود و شکل نرمی پیدا کند.
نورد و شکل دادن به فلز
در این مرحله، تیرآهن در یک دستگاه مخصوص میگیرد و به شکلهای خاصی تبدیل میشود. سپس از فرایند نورد گرم در دمای بالای ۱۷۰۰ درجه فارنهایت یا همان دمای تبلور استفاده میشود. همزمان با حرارت دهی، تمامی قطعات از میان غلتکهای بزرگ عبور میکنند و تغییر شکل میدهند.
در این مرحله، تیرآهنهایی با فرم H و I تولید میشوند. توجه داشته باشید که سایز و زاویه غلتکها ابتدا باید مشخص شود. معمولاً غلتکها دارای زاویه مورب هستند و از این طریق زاویه داخلی تیرآهن را کنترل میکنند.
برش تیرآهن در ابعاد و استاندارد
قطعات تولید شده در ابعاد و اندازههای خاصی برش داده میشوند. معمولاً طول و اندازه استاندارد تیرآهن شامل شاخههای ۱۲ متری، ۱۴ متری، ۱۶ متری، ۱۸ متری، ۲۰ متری و ۳۰ متری است. برای برش دادن تیرآهن از تکنیکهای مختلف استفاده میشود.
مراحل بالا تنها مرحلههای لازم برای تولید تیرآهن نیستند. گاهی اوقات از مراحل دیگری مانند ذوب مواد اولیه برای تولید تیرآهن استفاده میشود. در این روش از ترکیبات مانند سنگ آهن کربن یا سایر ترکیبات به صورت پودر یا کلوخه شده برای تولید تیرآهن استفاده میشود. این مواد اولیه وارد کورههای ذوب میشوند و تحت حرارت قرار میگیرند تا نرم شوند.
یکی دیگر از مهمترین مراحل تولید تیرآهن، ریختهگری است که بعد از مرحله ذوب مواد اولیه انجام میشود. در این فرایند، آهن مایع درون قالبهایی با اندازه مشخص ریخته میشود تا به مرور زمان خنک و جامد شود. مرحله آخر، مرحله پردازش نهایی است که شامل چند بخش مختلف مانند کرنش دهی، ورق کاری، ماشین کاری و تراشکاری است.
کاربردهای تیرآهن
تیرآهن به دلیل برخورداری از بعضی ویژگیها مانند استحکام و مقاومت بالا یا قابلیت تحمل، کاربردهای گوناگونی در صنعت دارد. به عنوان مثال، در صنعت ساختمانسازی برای تولید سازههای فلزی، ساخت اسکلت ساختمان، پل و برج مورد استفاده قرار میگیرد.
از دیگر کاربردهای تیرآهن، ساخت سازههای دریایی و سکوهای حفاری در صنعت نفت و گاز است. این قطعات در صنعت خودروسازی برای تولید شاسی ماشین استفاده میشوند.
کارخانههای تولیدکننده تیرآهن
برخی از مهمترین کارخانههای تولیدکننده تیرآهن در ایران شامل موارد زیر هستند:
کارخانه ذوب آهن اصفهان
انواعی از تیرآهن IPE یا بال نیم پهن موازی با استاندارد DIN1025-5 در سایزهای ۱۲ الی ۳۰ در این کارخانه تولید میشود. نوع دوم تیرآهن IPN یا بال باریک شیبدار با استاندارد DIN1025-1 در سایزهای ۱۲۰و ۱۴۰ و نوع سوم تیرآهن IPB یا بال پهن موازی با استاندارد DIN1025-2 در سایزهای ۱۴ ۱۶ ۱۸ ۲۰ و ۳۰ است.
کارخانه فولاد البرز ایرانیان (فایکو)
این کارخانه به عنوان یکی از بزرگترین کارخانههای خصوصی برای تولید محصولات فولادی شناخته میشود و فعالیت خود را از سال ۱۳۸۰ آغاز کرد.
تیرآهن آریان فولاد بر اساس استاندارد آلمانی DIN 1025-5 ساخته شده است و در سایزهای مختلف وارد بازار میشود. تیرآهنهای IPE در سایزهای ۱۴ تا ۲۴ و INP با ضخامت ثابت، توسط این کارخانه تولید میشوند.
کارخانه جهان فولاد غرب (کرمانشاه)
یکی دیگر از مهمترین کارخانههای تولید کننده تیرآهن، کارخانه جهان فولاد غرب است که فعالیت خود را از سال ۱۳۸۴ آغاز کرد و در مدت زمان کوتاهی به موفقیت رسید انواع تیرآهن جهان فولاد غرب؛ شامل تیرآهن نیم پهن I مدل IPE در سایزبندی ۸۰ الی ۲۰۰ میلیمتر و تیرآهن عریض I مدل IPB، در سایزبندی ۱۰۰ الی ۱۰۰۰ میلیمتر هستند.
نکات مهم در خرید تیرآهن
بهتر است هنگام خرید تیرآهن به برخی نکات توجه داشته باشید. اولین و مهمترین نکته، مقایسه قیمت روز آهن ۱۴ اصفهان در مشهد و سایر محصولات فولادی است. حتماً به چند فروشگاه و سایت اینترنتی مراجعه کرده و قیمت تیرآهن اصفهان امروز را در مراکز مختلف با یکدیگر مقایسه کنید.
مقایسه قیمتها به شما امکان میدهد تا خریدی مقرون به صرفه و مناسب داشته باشید. به عنوان نکته دوم، باید به گارانتی و خدمات پس از فروش محصولات توجه کنید.
تمامی محصولات فولادی باید دارای برگه ضمانت و گارانتی باشند. علاوه بر این، بهتر است قبل از خرید محصول با مشتریان مشورت کنید و اطلاعات بیشتری درباره تامین کننده به دست آورید.
نتیجهگیری
تیرآهن یکی از مهمترین قطعات صنعتی است که به علت استحکام و مقاومت و تنوع زیاد، در بسیاری از صنایع مانند ساختمان سازی یا خودروسازی مورد استفاده قرار میگیرد. انتخاب تیرآهن با کیفیت و قیمت مناسب اهمیت بسیار زیادی دارد و هزینه اجرای پروژه را تا حد زیادی کاهش میدهد.
برای خرید تیرآهنهای با کیفیت و مقایسه قیمتها، باید به مراکز معتبر مانند آهن رسان مراجعه کنید یا کانال قیمت آهن مشهد را چک کنید. مجموعههای معتبری مانند آهن رسان بهترین محصولات فولادی را در اختیار شما قرار میدهند و تمامی قطعات را با قیمت مقرون به صرفه به بازار عرضه میکنند. میتوانید برای کسب اطلاعات بیشتر درباره قیمت تیرآهن و خرید آهن آلات با چک، با کارشناسان این مجموعه و شماره ۰۵۱۳۱۹۱۶ تماس بگیرید.
سوالات متداول
۱. تیرآهن چیست و چه کاربردی دارد؟
تیرآهن نوعی پروفیل فولادی است که به علت مقاومت بالا در برابر زنگزدگی و خوردگی، در حوزههای مختلف مانند ساختمانسازی، پلسازی و مواردی مانند این مورد استفاده قرار میگیرد.
۲. مراحل تولید تیرآهن چیست؟
تولید تیرآهن شامل چند مرحله است و با استفاده از روشهای مختلف مانند نورد گرم یا نورد سرد انجام میشود. ذوب ضایعات آهن و عبور مایع آهن از میان غلتکها، از مهمترین مراحل تولید تیرآهن هستند.
۳. آلیاژهای استفاده شده در تولید تیرآهن کدامند؟
برخی از مهمترین آلیاژهای به کار رفته در تیرآهن شامل فولاد کربنی، منگنز، مولیبدن، روی و مواردی شبیه به این هستند.
۴. چه کارخانههایی در ایران تیرآهن تولید میکنند؟
کارخانههای مختلفی مانند ذوب آهن اصفهان، فولاد مبارکه، فولاد کاوه و جهان فولاد غرب از مهمترین تولید کنندههای تیرآهن در ایران هستند.
۵. چرا تیرآهن در ساختمانسازی مهم است؟
تیرآهن استحکام بالایی در برابر خوردگی و ضربه دارد. همچنین به علت شکلپذیری بالا به عنوان یکی از مهمترین مصالح ساختمانی شناخته میشود
