خطوط نورد مقاطع طویل
LPM؛ شکل‌دهی فولاد از شمش تا محصول طویل
خط نورد مقاطع طویل یک کارخانه یا واحد صنعتی است که شمش‌های فولادی (Billet/Bloom) را در دمای بالا (حدود ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) از بین غلتک‌های متوالی عبور داده و آن را به محصولات طویل با مقطع ثابت تبدیل می‌کند.
کلمه کلیدی در این فرآیند “طویل” است؛ به این معنی که محصول نهایی طول بسیار زیادی دارد (حتی چندین صد متر) و در انتها به طول‌های استاندارد برش داده می‌شود.
مواد اولیه و خوراک خط
1- بیلت (Billet): رایج‌ترین ماده اولیه، با مقطع معمولاً مربع یا مستطیل (ابعاد مثلاً ۱۳۰x۱۳۰ mm تا ۱۶۰x۱۶۰ mm).
2- بلوم (Bloom): شمش با ابعاد بزرگ‌تر از بیلت که معمولاً برای تولید مقاطع سنگین‌تر مانند تیرآهن‌های H بزرگ استفاده می‌شود.
این شمش‌ها از قبل در کارخانه فولادسازی تولید و برای نورد آماده شده‌اند.
اجزای اصلی خطوط نورد مقاطع طویل
1- انبار مواد اولیه و بارگیر: محل ذخیره‌سازی بیلت‌ها.
2- کانویر (نوار نقاله) و میز غلطکی: برای انتقال بیلت‌ها بین ایستگاه‌های مختلف.
3- کوره پیش‌گرم (Reheating Furnace):
وظیفه: گرم کردن بیلت‌ها تا دمای حدود ۱۲۰۰-۱۱۵۰ درجه سانتی‌گراد برای نرم و چکش‌خوار کردن فولاد.
انواع: کوره‌های پیاده‌رو (Walking Beam)، کوره‌های غلطکی (Roller Hearth).
4- پوسته‌زدا (Descaler):
وظیفه: پاک کردن پوسته اکسیدی (Scale) که در اثر حرارت بر روی سطح بیلت تشکیل شده است. این کار معمولاً با فشار بسیار بالای آب انجام می‌شود.
5- ایستگاه‌های نورد (Mill Stands): قلب خط تولید:
نورد اولیه (Roughing Mill): کاهش شدید سطح مقطع و شروع به تغییر شکل.
نورد میانی (Intermediate Mill): نزدیک کردن شکل به فرم نهایی.
نورد پایانی (Finishing Mill): دادن شکل و ابعاد نهایی به محصول با دقت بالا.
6- میزهای خنک‌کننده (Cooling Bed):
وظیفه: خنک‌کردن یکنواخت و کنترل‌شده محصول طویل خروجی از نورد.
انواع: میز خنک‌کننده پیاده‌رو (Walking Cooling Bed) رایج‌ترین نوع است.
7- قیچی برش (Shear):
قیچی گرم (Hot Shear): برای برش‌های اضطراری و جدا کردن سر و دم محصول در حین فرآیند.
قیچی سرد (Cold Shear): برای برش محصول خنک‌شده به طول‌های استاندارد و تجاری (مثلاً ۱۲ یا ۱۸ متر).
8- دستگاه جمع‌کننده و بندیل (Collection & Bundling Station):
وظیفه: جمع‌آوری مقاطع برش‌خورده در بندیل‌های منظم و بستن آن‌ها با تسمه برای حمل‌ونقل.
مراحل اصلی فرآیند نورد مقاطع طویل
1- تغذیه: بیلت‌ها از انبار به کوره منتقل می‌شوند.
2- گرم‌ایش: بیلت در کوره تا دمای مطلوب گرم می‌شود.
3- پوسته‌زدایی: بیلت گرم از زیر آب پرفشار عبور می‌کند.
4- نورد: بیلت به طور متوالی از بین ایستگاه‌های نورد اولیه، میانی و پایانی عبور می‌کند. در هر ایستگاه، شکل و ابعاد آن به محصول نهایی نزدیک‌تر می‌شود.
5- خنک‌کاری: محصول روی میز خنک‌کننده به آرامی و به طور یکنواخت خنک می‌شود.
6- برش: محصول طویل و خنک‌شده به طول‌های مشخص بریده می‌شود.
7- بندیل‌گیری و انبار: محصول نهایی بسته‌بندی و برای ارسال به انبار منتقل می‌شود.
انواع خطوط نورد مقاطع طویل
1- خط نورد با آرایش مداوم (Continuous Mill): پرسرعت‌ترین و مدرن‌ترین نوع، که در آن محصول به طور پیوسته و بدون توقف از تمامی ایستگاه‌ها عبور می‌کند. برای تولید انبوه (مانند آرماتور) ایده‌آل است.
2- خط نورد نیمه مداوم (Semi-Continuous Mill): ترکیبی از ایستگاه‌های مداوم و غیرمداوم. انعطاف‌پذیری بیشتری برای تغییر محصول دارد.
3- خط نورد دروازه‌ای (Reversing Mill): در این نوع، محصول از بین یک ایستگاه نورد به جلو و عقب حرکت می‌کند. برای تولید مقاطع بزرگ و سنگین مناسب است اما سرعت پایین‌تری دارد.
انواع مقاطع خروجی
1- مقاطع ساختمانی:
آرماتور (میلگرد) در سایزهای مختلف.
تیرآهن (I-Beam, IPE, INP).
تیرآهن H (H-Beam یا Wide Flange).
ناودانی (U-Channel).
قوطی پروفیل (Square & Rectangular Hollow Sections – نیاز به فرآیند اضافی جوش دارد).
سیم مفتول (Wire Rod) در کلاف.
2- مقاطع صنعتی:
ریل راه‌آهن.
نبشی (Equal & Unequal Angles).
تسمه با عرض‌های مختلف.
سیستم‌های کنترل و اتوماسیون
1- PLC (کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر): برای کنترل موتورها، شیرها و مکانیزم‌ها
2- SCADA (کنترل نظارتی و اکتساب داده): برای مانیتورینگ کلی فرآیند، نمایش گرافیکی خط و ثبت داده‌ها
3- درایوهای سرعت متغیر (VSD): برای کنترل دقیق سرعت غلتک‌ها و هماهنگی بین ایستگاه‌ها
4- سیستم‌های اندازه‌گیری ابعاد (DGS): برای کنترل آنلاین ابعاد محصول و اطمینان از کیفیت
ملاحظات کلیدی در طراحی و بهره‌برداری
• انرژی: این خطوط مصرف‌کننده بسیار بزرگی از انرژی (برق و گاز طبیعی) هستند
• آب: برای خنک‌کاری غلتک‌ها و پوسته‌زدایی نیازمند حجم زیادی آب هستند که معمولاً در یک سیستم چرخشی استفاده می‌شود
• نگهداری و تعمیرات (Maintenance): به دلیل استرس مکانیکی و حرارتی بسیار بالا، برنامه تعمیرات پیشگیرانه (Preventive Maintenance) حیاتی است
• کنترل کیفیت: آزمایش‌های مداوم بر روی محصول (مانند تست کشش، خمش و آنالیز شیمیایی) برای اطمینان از مطابقت با استانداردها ضروری است
• انعطاف‌پذیری: برخی خطوط برای تولید یک محصول خاص (مثلاً فقط آرماتور) بهینه شده‌اند، در حالی که برخی دیگر (مانند خطوط نورد بخش‌های سنگین) قابلیت تغییر قالب غلتک‌ها (Roll Change) برای تولید محصولات مختلف را دارند