مفتول چیست | روش تولید مفتول | دستگاه کشش مفتول
مفتول آهنی یا مفتول فولادی کاربردهای زیادی در صنایع و ساختمان سازی دارد. مصارف صنعتی مفتول به مراتب از مصارف ساختمانی آن بیشتر می باشد. از این رو در این مقاله بیشتر بر بعد صنعتی مفتول متمرکز می شود.
روش تولید مفتول فولادی
کارخانجات نورد جهت تولید مفتول، شمش مورد نیاز را در کوره های پیش گرم قرار داده و تا رسیدن به دمای ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد حرارت می دهند. پس از اینکه شمش کاملا گداخته شد به صورت مکانیزه به دستگاه های نورد هدایت می شود. تعداد دفعات عبور شمش از دستگاههای نورد به قطر مفتول مورد نیاز بستگی دارد. پس از اینکه مفتول به اندازه ی کافی نورد شد توسط دستگاه های تولید کلاف تبدیل به کویل یا توپی مفتول می گردد.
روش خنک کردن محصول مفتول فولادی به این صورت می باشد که در ایستگاه اولیه نورد حدود ۵۵ درجه سانتیگراد، در ایستگاه های بعد ۹۲ درجه و در ایستگاه نهایی ۵۵ درجه از دمای آن کاسته می شود. با این شرایط در هنگام رسیدن مفتول به ایستگاه پایانی دمایی حدود ۹۸۰ درجه سانتگراد دارد. اگر میزان افت دما بیش از میزان ذکر شده باشد مفتول پس از نهایی شدن مرحله تولید بسیار ترد و شکننده خواهد شد. در فرآیند سرد شدن شمش گداخته در حال تبدیل به مفتول، دمای ۷۲۷ درجه سانتیگراد را دمای بحرانی می نامند. در این دما کربن در آهن به صورت فاز پرلیتی شکل می گیرد. فاز پرلیت باعث سخت شدن آهن می گردد. سخت شدن مفتول باعث می گردد برای تولید مفتول کششی با مشکل مواجه گردیم.
کشش مفتول
کارخانه کشش مفتول در زمره صنایع نهایی و پایین دستی صنعت فولاد قرار می گیرد. کششی که در هنگام تولید مفتول کشش صورت می گیرد هیچ گونه تغییری در درصد عناصر شیمیایی آلیاژ مفتول ایجاد نمی نماید. اما تغییرات در خواص مکانیکی و فیزیکی ایجاد می گردد. عمده ترین تغییرات ایجاد شده در مفتول در هنگام عملیات کشش مفتول به شرح زیر است:
- کاهش سطح مقطع
- افزایش طول
- بالا رفتن استحکام کششی
- بالا رفتن تنش تسلیم
- عملیات کشش مفتول
بعد از عملیات زنگ زدایی و پوسته گیری، مفتول فولادی پس از عبور پودر کشش و دوزه وارد دستگاه کشش می شود. بر اساس نیاز یا کیفیت مفتول یا نوع دستگاه یک یا چند کشش متوالی بر روی آن صورت می گیرد. در اینجا تنش های گوناگون و زیادی بر روی مفتول اعمال میگردد. این تنش ها باعث افزایش طول و کاهش سطح مقطع می گردد. کاهش سطح مقطع بیشتر در مفتول به معنای اعمال تنش بیشتر بر مفتول می باشد و به همین دلیل است که مفتول کشیده شده از مفتول خام سفت‌تر و دارای چقرمگی بیشتر است. اصولا کار کشش را مانند نوردکاری، چکش کاری و … کارسرد بر روی فلز می نامند و کار سرد باعث سخت شدن فلز و برهم خوردن آرایش اتمی آن می شود و این علت اصلی سفت شدن مفتول در اثر کشش می باشد.
اصولا این سفت شدن در اثر کشش به سه عامل مرتبط می باشد:
- درصد عناصر شیمیایی موجود در مفتول (خصوصا میزان کربن موجود در آن)
- سرعت کشش
- تعداد دفعات انجام عملیات کشش بر روی مفتول
مراحل کشش مفتول
زنگ زدایی
سطح مفتول در حال تولید در کارخانجات نورد به دلیل اینکه حرارت بسیار بالایی دارد قابلیت اکسید شدن و ترکیب با اکسیژن هوا را دارد. اکسید آهن یک لایه سخت و در عین حال شکننده می باشد. از این رو اولین مرحله در عملیات کشش مفتول، زدودن این اکسیدها و زنگ ها از روی مفتول می باشد که به عمیلات زنگ زدایی موسوم است. یکی از دلایلی که حتما عملیات زنگ زدایی می بایست انجام گردد، آسیب رسانی لایه اکسیدی به قالب های کشش مفتول است.
عملیات زنگ زدایی در چند مرحله و با روش های مختلفی صورت میگیرد که عمده ترین این روش ها عبارتند از:
- زنگ زدایی مکانیکی
- اسیدشویی
- زنگ زدایی مکانیکی همزمان با برس سیمی
- شات بلاست (با فشار ساچمه)
بسته به میزان زنگ زدگی می توان از یک یا چند مراحل بالا بهره گرفت.
عملیات روکش
برخی از انواع مفتول را می بایست پس از تولید با استفاده از فلز دیگری روکش نمود. مهمترین روکش برای مفتول همان فلزِ روی یا Zn می باشد که محصول این روکش کاری تولید مفتول گالوانیزه می باشد. این روکش به صورت کاملا پیوسته می باشد و دو روش مرسوم برای اعمال روکش گالوانیزه عبارتند از روش گالوانیزه گرم و الکتروگالوانیزاسیون (روش سرد). مفتول پس از گالوانیزه شده مقاومت خوبی به زنگ زدگی پیدا می نماید.
از دیگر روکش هایی که بر روی مفتول ها اعمال می گردد می توان موارد زیر را نام برد:
- روکش مسوار
- روکش گالوانیزه
- روکش فسفات روی
عملیات آنیل
مراحلی که در کشش مفتول انجام می گردد، به دلیل اعمال نیرو بر روی کریستالهای مفتول باعث ایجاد بی نظمی شدیدی در کریستالهای فولاد به کار رفته در مفتول می شود. این موضوع به اصطلاح کارسختی نامیده می شود. سختی حاصل از عملیات اعمال نیرو بر روی فولاد در اثر ریز شدن دانه ها و در هم ریختن نظم کریستالهای فولاد است. اما در متالورژی برای نظم دادن به کریستالهای فولاد راهی وجود دارد که باعث ایجاد نرمی فولاد و یا از بین بردن اثر سختی ایجاد شده در اثر عملیات مکانیکی می گردد. این روش که از طریق حرارت دادن فولاد و نگهداشتن آن در دما و زمان معینی صورت می گیرد عملیات آنیل نام دارد.در نتیجه ی انجام عملیات آنیل، خواص انعطاف پذیری، نرمی، قابلیت ماشین کاری و ضربه خواری بهبود پیدا می نمایند. در صورتیکه عملیات آنیل به درستی انجام نگیرد ممکن است باعث ایجاد عیوبی در مفتول گردد. یکی از عیوب متداول در اثر اعمال عملیات آنیل سوختن کربن فولاد و یا به اصطلاح دی کربوره شدن آن می باشد. برای این منظور عملیات آنیل را باید با سرعت ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد در ساعت خنک نمود و در زمانی که دمای کوره به ۳۰۰ درجه سانتیگراد رسید، کوره را از مفتول تخلیه نمود. اختلاف زیاد در دما و سرعت خنک کردن می تواند موجب بروز عیوب گفته شده در مفتول گردد.
دستگاه دوزه کشش مفتول
در پایان این بحث مختصری در خصوص دوزه کشش یکی از بخش های به کار رفته در دستگاه کشش مفتول صحبت می کنیم. پیش از آن یادآوری می کنیم که عملیات کشش مفتول در جهت کاهش قط یا تغییر شکل سطح مقطع مفتول صورت می گیرد. طرای دوزه های کشش بستگی زیادی به نوع و جنس مفتولی که باید توسط آنها کشیده شود دارد. در تصویر شماره ۳ اجزای اصلی و زوایای مختلف یک دستگاه دوزه کشش به تصویر کشیده شده است.
به صورتی که در تصویر شماره ۳ می توان ملاحظه کرد، دوزه کشش از دو جزء اصلی تشکیل شده است. این دو جزء عبارتند از پوسته ی آهنی دوز و هسته دوزه. پوسته آهنی دوزه از جنس آهن معمولی می باشد و جنس هسته اغلب از آلیاژ تنگستن تشکیل می شود. در قسمت هسته چند جز را می توان به طور جداگانه نامگذاری نمود که عبارتند از راهنما، زاویه ورودی، زاویه تماس، استوانه سایز و زاویه خروجی.
انواع سیم مفتول
سیم مفتول به طور کلی به دو دسته فابریک و غیر فابریک تقسیم می شود:
- سیم مفتول فابریک از کشش و نازک کردن میلگرد تولید می گردد.
- سیم مفتول غیرفابریک از تسمه های فلزی تهیه می شود.
برخی از مفتول ها برحسب کاربرد و جنس مفتول دسته بندی می شوند که شامل:
- سیم مفتول گالوانیزه
- سیم مفتول سیاه (مفتول آرماتوربندی)
- سیم مفتول سفید (سیم گلخانه، سیم قپان، سیم رابیتس، سیم اسکوپ بندی، سیم توری فنس، سیم خاردار)
- سیم مفتول استیل
هر گونه افزایش قیمت داخلی یا بین المللی این فلز تاثیر مستقیمی برا قیمت انواع سیم دارد. از طرفی سیم مفتول مانند سایر محصولات سیم و کابل مشابه عایق پلیمری دارند که در نتیجه نوسانات قیمت مواد اولیه پلیمری به ویژه پی وی سی تغییری در قیمت این محصول ایجاد خواهد کرد.