کویل‌های فولادی چیستند؟ کاربردها، محاسبه وزن و نورد گرم در مقابل نورد سرد

1.0تعریف کویل فولادی

فولاد به دلیل استحکام کششی بالا، انعطاف‌پذیری و هزینه کم، به طور گسترده در تولید، مهندسی و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در میان اشکال مختلف آن، کلاف فولادی یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین آنهاست.

کلاف فولادی، رول استوانه‌ای از ورق فولادی است که با نورد گرم یا سرد تا ضخامت مشخصی تولید می‌شود و سپس برای حمل و نقل، ذخیره‌سازی و پردازش بیشتر، به صورت کلاف پیچیده می‌شود. در طول تولید، اسلب‌های فولادی از کارخانه‌های نورد پیوسته عبور داده می‌شوند، به ورق‌های نازک تبدیل می‌شوند و سپس کلاف می‌شوند. سطح کلاف‌های فولادی می‌تواند صاف یا آجدار باشد که شکل‌پذیری و استحکام خوبی را ارائه می‌دهد.

1.1فرآیندهای تولید رایج کویل‌های فولادی

نورد سرد به ویژه برای فولادهای ضد زنگ مانند ... مناسب است. 304 و گرید ۳۱۶ که برای استفاده در کاربردهای دشوار به سطح نهایی عالی، دقت ابعادی و مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارند.

تولید کویل فولادی شامل چندین فرآیند کلیدی است که هر کدام بر خواص و کاربردهای کویل تأثیر می‌گذارند:

• نورد گرم:تختال‌های فولادی تا دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد (حدود ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد) گرم می‌شوند و قبل از کلاف شدن، از میان نوردها عبور داده می‌شوند تا ضخامت آنها کاهش یابد.
  • ویژگی‌هاراندمان تولید بالا، هزینه کمتر، مناسب برای کویل‌های ضخیم‌تر. سطح معمولاً دارای مقیاس است و دقت ابعادی کمتری دارد.
  • کاربردها: ساخت و ساز، پل ها و ماشین آلاتی که در آنها تلرانس های دقیق مورد نیاز نیست.

• نورد سرد:کلاف‌های نورد گرم در دمای اتاق بیشتر نورد می‌شوند تا ضخامت کاهش یافته و کیفیت و دقت سطح بهبود یابد.
  • ویژگی‌هاسطح صاف، تلرانس‌های ابعادی دقیق‌تر، استحکام و سختی افزایش یافته. مناسب برای کاربردهای دقیق.
  • کاربردهاخودرو، لوازم خانگی و لوازم الکترونیکی که نیاز به کیفیت سطح بالایی دارند.

• آنیل کردن:کلاف‌های نورد سرد گرم شده و به آرامی سرد می‌شوند تا شکل‌پذیری و چقرمگی آنها بهبود یابد و در عین حال تنش‌های داخلی آنها کاهش یابد.
  • هدف: شکل‌پذیری را افزایش می‌دهد و پردازش مواد را در عملیات قالب‌گیری یا شکل‌دهی آسان‌تر می‌کند.

• درمان سطحی:فرآیندهایی مانند گالوانیزه کردن یا الکتروقلع‌کاری برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی و گسترش کاربرد استفاده می‌شوند.
  • ویژگی‌هادوام و مقاومت در برابر خوردگی بهبود یافته، ایده‌آل برای صنایعی با الزامات خاص محیطی یا عملکردی

1.2مقایسه انواع مختلف کویل‌های فولادی: تعاریف، ویژگی‌ها و کاربردها

در میان کویل‌های نورد سرد و گالوانیزه، فولادهای ضد زنگ 304 و 316 معمولاً زمانی استفاده می‌شوند که مقاومت در برابر خوردگی و استانداردهای بهداشتی برتر مورد نیاز باشد، مانند صنایع غذایی، دریایی و تجهیزات پزشکی.

جدول زیر تعاریف، ویژگی‌های کلیدی و کاربردهای معمول انواع کویل فولادی رایج را شرح می‌دهد. این مقایسه به شناسایی مناسب‌ترین کویل برای نیازهای خاص کمک می‌کند و راهنمایی برای انتخاب مواد و بهینه‌سازی کاربرد ارائه می‌دهد.

1.3نمرات و عملکرد کویل فولادی

عملکرد کویل‌های فولادی به گرید فولاد مورد استفاده بستگی دارد. گریدهای مختلف، خواص مکانیکی و شیمیایی متفاوتی دارند.

مزایای کویل‌های فولادی

کویل‌های فولادی مزایای متعددی ارائه می‌دهند که آنها را در صنایع مختلف محبوب می‌کند:

• دوام بالا
• مقاومت حرارتی عالی
• هزینه‌های نگهداری پایین
• حمل و نقل و پردازش آسان
• مقرون به صرفه با ارزش خرید عالی
• در صورت نیاز می‌توان آن را از کلاف باز کرد، برش داد و شکاف داد

1.4تفاوت بین کویل‌های فولادی و صفحات فولادی

برخلاف صفحات فولادی که مسطح باقی می‌مانند، کلاف‌های فولادی، ورق‌های پیوسته‌ای هستند که به صورت رول‌های استوانه‌ای پیچیده شده‌اند. این شکل، حمل و نقل را ساده کرده و امکان پردازش انعطاف‌پذیر مانند باز کردن کلاف، برش و شیار زدن را فراهم می‌کند و کارایی و تطبیق‌پذیری را تا حد زیادی بهبود می‌بخشد.

1.5کاربردهای کویل‌های فولادی

به لطف خواص فیزیکی و شیمیایی عالی، کویل‌های فولادی به طور گسترده در بخش‌های الکترونیک، خودرو، ساخت و ساز، بسته‌بندی، ماشین‌آلات و انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها نیازهای مربوط به استحکام، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر خوردگی و پردازش دقیق را برآورده می‌کنند. قابلیت بازیافت و مقرون به صرفه بودن آنها، کویل‌های فولادی را در تولید مدرن ضروری می‌کند.

2.0کویل فولادی نورد گرم چیست؟

کویل فولادی نورد گرم با نورد کردن شمش‌های فولادی گرم شده در دماهای بالا تا ضخامت مورد نظر تولید می‌شود. این روش معمولاً در مواردی که دقت حیاتی نیست و به اندازه‌های بزرگتر یا صفحات ضخیم‌تر نیاز است، مانند ساخت و ساز و خطوط راه آهن، استفاده می‌شود.

2.1مروری بر فرآیند نورد گرم

نورد گرم شامل پردازش شمش‌های فولادی در دماهای بالاتر از ۱۷۰۰ درجه فارنهایت (حدود ۹۲۷ درجه سانتیگراد) است که بالاتر از دمای تبلور مجدد فولاد است و شکل‌دهی آن را آسان‌تر می‌کند. این فرآیند شامل موارد زیر است:

• گرم کردن شمش‌های فولادی تا دماهای بالا؛
• عبور مکرر آنها از میان غلتک‌ها برای کاهش ضخامت؛
• صفحات را به طور طبیعی خنک کنید، سپس آنها را به صورت رول بپیچید یا به صورت ورق و میله برش دهید.

از آنجا که فولاد به طور طبیعی خنک می‌شود، ممکن است انقباض و تغییر شکل جزئی رخ دهد و در نتیجه دقت ابعادی پایین‌تری حاصل شود.

2.2ویژگی‌های معمول فولاد نورد گرم

• سطح پوسته پوسته: اغلب پوشیده از پوسته اکسیدی است که با اسیدشویی یا سندبلاست قابل جدا شدن است.
• لبه‌های گرد: لبه‌ها به دلیل انبساط و انقباض حرارتی کمی کند هستند؛
• تاب برداشتن جزئی: ممکن است در حین خنک شدن تغییر شکل دهد.
• شکل‌پذیری خوب: به راحتی به اشکال مختلف شکل می‌گیرد.
• دقت ابعادی پایین: برای قطعات دقیق مناسب نیست؛
• بدون تنش: خنک‌کاری طبیعی از تنش‌های پسماند ناشی از کوئنچ یا سخت‌کاری جلوگیری می‌کند.

3.0فولاد نورد سرد چیست؟

کویل فولاد نورد سرد با پردازش بیشتر فولاد نورد گرم در دمای اتاق تولید می‌شود که منجر به دقت بالاتر و کیفیت سطح برتر می‌شود. این فرآیند همچنین ممکن است شامل آنیل و تمپر کردن باشد که منجر به فولاد نازک‌تر و انعطاف‌پذیرتر می‌شود که به طور گسترده در کاربردهایی که نیاز به تلرانس‌های دقیق و سطوح ظریف دارند، استفاده می‌شود.

3.1فرآیند نورد سرد

فولاد نورد سرد با نورد فولاد نورد گرم کاملاً سرد شده در دمای محیط ساخته می‌شود. این فرآیند شامل موارد زیر است:

• نورد سرد ورق فلزی بین غلتک‌ها؛
• فرآیندهای تکمیلی تکمیلی مانند ماشینکاری، سنگ زنی و صیقل کاری برای بهبود دقت ابعادی و پرداخت سطح.

3.2ویژگی‌های معمول کویل فولادی نورد سرد

• سطح صاف با کمی حس روغنی؛
• لبه‌های تیز و واضح با تلرانس‌های ابعادی دقیق‌تر؛
• نوارها و لوله‌های مربعی با تمرکز و صافی خوب؛
• ساختار یکنواخت و ظاهر عالی.

3.3مزایای عملکرد فولاد نورد سرد

• استحکام بالاتر: تقریباً 20% قوی‌تر از فولاد نورد گرم، مناسب برای کاربردهای با تنش بالا؛
• دقت بیشتر: پس از شکل‌دهی از نظر ابعادی پایدار است، به حداقل پردازش ثانویه نیاز دارد.
• سطح عالی: درخشان، بدون زنگ‌زدگی، بدون پوسته اکسیدی، ایده‌آل برای کاربردهایی با نیازهای سطحی بالا؛
• شکل‌پذیری خوب: انعطاف‌پذیری عالی، مناسب برای کشش متوسط.

4.0وزن کلاف فولادی چقدر است؟

وزن یک کلاف فولادی معمولاً بر حسب تن یا پوند اندازه‌گیری می‌شود. این وزن با ضرب طول، عرض و ضخامت کلاف در چگالی فولاد محاسبه می‌شود. از آنجایی که گریدهای مختلف فولاد چگالی‌های کمی متفاوتی دارند، وزن کلاف‌های فولادی می‌تواند متفاوت باشد. دانستن دقیق وزن به برنامه‌ریزی حمل و نقل و کنترل هزینه کمک می‌کند.

فرمول محاسبه وزن:

وزن = طول × عرض × ضخامت × چگالی فولاد

• طول، عرض و ضخامت به ابعاد کویل اشاره دارند که معمولاً بر حسب متر یا میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شوند.
• چگالی فولاد معمولاً حدود ۷.۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب (یا ۷۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب) است، اما بسته به گرید فولاد می‌تواند کمی متفاوت باشد.

مثال:

یک کلاف فولادی به طول 10 متر، عرض 1 متر و ضخامت 0.005 متر (5 میلی‌متر) تقریباً وزن دارد:

۱۰×۱×۰.۰۰۵×۷۸۵۰=۳۹۲.۵ کیلوگرم

بنابراین، وزن کلاف فولادی بسته به اندازه و جنس آن می‌تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. درک وزن کلاف برای حمل و نقل، انبارداری و برنامه‌ریزی تولید ضروری است.

5.0حمل و نقل و اندازه گیری کویل فولادی

حمل و نقل

به دلیل وزن سنگین و حجم زیاد، کلاف‌های فولادی در حین حمل و نقل نیاز به دقت دارند. در کارخانه‌ها یا انبارها، معمولاً از جرثقیل و لیفتراک استفاده می‌شود. برای حمل و نقل در مسافت‌های طولانی، از کامیون‌های کفی مخصوص، قطارها یا کشتی‌هایی که برای کلاف‌های فولادی طراحی شده‌اند، استفاده می‌شود. از آنجا که کلاف‌ها استوانه‌ای هستند، باید با استفاده از تسمه‌ها، کابل‌های فولادی یا سایر مهارها به طور ایمن بسته شوند تا از غلتیدن یا جابجایی در حین حمل و نقل جلوگیری شود و ایمنی تضمین گردد.

اندازه‌گیری ابعاد

اندازه کویل فولادی معمولاً با استفاده از پارامترهای زیر توصیف می‌شود:

• عرض: عرض مسطح ورق فولادی نورد نشده، که حداکثر اندازه عرضی ماده را تعیین می‌کند.
• ضخامت: ضخامت یک لایه فولادی که معمولاً بر حسب میلی‌متر یا اینچ اندازه‌گیری می‌شود.
• طول: طول کل وقتی که کلاف کاملاً باز شده است، برای تخمین میزان فولاد موجود استفاده می‌شود.
• قطر خارجی (OD): قطر خارجی‌ترین لایه کویل، که بر نحوه‌ی کار و سازگاری با دستگاه تأثیر می‌گذارد.
• قطر داخلی (ID): قطر هسته کویل، که برای سازگاری با تجهیزات و پایداری حمل و نقل مهم است.

6.0سوالات متداول در مورد کویل فولادی: ایمنی، دما، انواع و کاربردها توضیح داده شده است

 

مراجع:

https://www.reliance-foundry.com/blog/hot-vs-cold-rolled-steel?srsltid=AfmBOopy_YcPYfcWO9YFZWDGLkONTyVYDxRils2WuUCzVTzKJRc0lz1H

https://blog.tatanexarc.com/da/steel-coil-definition-and-classification/