فرایند تولید میلگرد از صفر تا صد

مراحل تولید میلگرد از 0 تا 100

فرایند تولید میلگرد

تولید میلگرد یکی از مراحل حیاتی در صنعت ساخت و ساز به شمار می ‌رود چرا که این محصول با افزایش مقاومت کششی بتن، امکان ساخت سازه‌ های مقاوم و پایدار را فراهم می‌ کند. در فرآیند تولید میلگرد فولاد مذاب یا شمش فولادی به‌ عنوان ماده اولیه وارد خط تولید می‌ شود و سپس با طی مراحل مختلف حرارتی و نورد، به میلگرد نهایی تبدیل می ‌شود.

انتخاب مواد اولیه

کیفیت میلگرد نهایی به ‌طور مستقیم به انتخاب مواد اولیه بستگی دارد. دو مسیر اصلی برای تأمین فولاد وجود دارد:

استفاده از قراضه فولادی (scrap steel) که در کوره ‌های قوس الکتریکی (EAF) ذوب می‌ شود.

استفاده از شمش یا بیلت فولادی (billet) که قبلاً ریخته ‌گری شده است.

در انتخاب مواد اولیه، معیارهایی مانند ترکیب شیمیایی (کربن، منگنز، سیلیسیوم)، میزان ناخالصی ‌ها ( فسفر، گوگرد)، یکنواختی ساختار و منبع تأمین (داخلی یا وارداتی) بررسی می‌ شود.

ذوب و ریخته گری

در این مرحله، مواد اولیه در کوره‌ های مخصوص ذوب شده تا فولاد مذاب حاصل شود. پس از ذوب، فولاد مذاب ریخته‌ گری می ‌شود تا شمش یا بیلت برای نورد آماده شود. کیفیت این مرحله نقش بسیار مهمی در خواص مکانیکی میلگرد دارد و هرگونه خطا در ذوب یا ریخته‌ گری می ‌تواند منجر به ضعف محصول نهایی شود.

گرما دهی و نورد گرم

شمش فولادی ابتدا وارد کوره پیش ‌گرم می ‌شود و سپس در دمای بالا تحت نورد گرم قرار می ‌گیرد تا شکل و ابعاد مورد نظر را پیدا کند. دما معمولاً بین ۱۰۵۰ تا ۱۱۵۰ درجه سانتی ‌گراد تنظیم می ‌شود تا فولاد قابلیت شکل  ‌پذیری لازم را داشته باشد. نورد گرم نه ‌تنها ابعاد میلگرد را مشخص می ‌کند، بلکه ساختار میکروسکوپی فولاد و خواص مکانیکی آن مانند استحکام، سختی و انعطاف ‌پذیری را نیز تعیین می‌ کند

عملیات حرارتی و سرد سازی

پس از نورد، میلگرد ها ممکن است تحت عملیات حرارتی تکمیلی مانند کوئنچینگ (Quenching) و خود  پخت (Self-Tempering) قرار گیرند و سپس به آرامی سرد شوند. این مراحل باعث بهبود خواص مکانیکی و ساختاری میلگرد می‌ شوند. یکی از فرآیندهای شناخته ‌شده در این زمینه، Tempcore process  است که طی آن سطح میلگرد به سرعت با آب سرد می ‌شود تا سختی مناسب ایجاد شود و مرکز آن هنوز دمای بالایی داشته باشد.

برش بسته بندی و ارسال

در مرحله نهایی، میلگرد ها به طول‌ های استاندارد (مثلاً ۱۲ متر) برش می ‌خورند، دسته ‌بندی می ‌شوند و بسته ‌بندی می‌ شوند تا برای ارسال به پروژه‌ های ساختمانی آماده باشند. این مرحله شامل کنترل کیفیت، دسته ‌بندی بر اساس قطر، گرید و نوع میلگرد نیز می‌ شود.

میلگرد چیست ؟

میلگرد یا rebar، میله‌ ای فولادی است که برای تقویت سازه‌ های بتنی به کار می ‌رود. از آنجایی که بتن مقاومت بالایی در برابر فشار دارد اما در برابر کشش و خمش ضعیف است، میلگرد با قرار گرفتن در بتن، این ضعف ‌ها را جبران می ‌کند.

• میلگرد معمولاً از فولاد کربنی ساخته شده و دارای برجستگی‌ هایی  (آج) روی سطح خود است تا چسبندگی به بتن افزایش یابد و لغزش کاهش یابد.
• کاربرد میلگرد در پروژه ‌های ساختمانی گسترده است؛ از پی‌ها و ستون‌ ها گرفته تا تیرها، دال ‌ها، پل‌ ها و تونل‌ ها.
• از لحاظ فنی، ضریب انبساط حرارتی میلگرد نزدیک به بتن است، بنابراین تغییرات دما تنش‌ های ناشی از انبساط و انقباض بین بتن و فولاد را کاهش می ‌دهد.
• تولید میلگرد بر اساس استانداردهای بین ‌المللی (مانند ASTM) انجام می ‌شود که شامل مشخصات قطر، وزن، ترکیب شیمیایی و مقاومت مکانیکی است.

انواع میلگرد 

میلگرد ها یا rebar  از عناصر اساسی تقویت سازه ‌های بتنی هستند و انواع مختلفی دارند که براساس جنس فولاد، سطح، پوشش، قطر و روش تولید دسته‌ بندی می ‌شوند. تنوع میلگرد ها به دلیل تفاوت شرایط محیطی، بار گذاری سازه، خطرات زلزله، خوردگی و الزامات طراحی اهمیت زیادی دارد. انتخاب نوع مناسب میلگرد می‌ تواند دوام، ایمنی و عملکرد سازه را به  ‌طور مستقیم تحت تأثیر قرار دهد.

در ادامه، رایج ‌ترین انواع میلگرد و ویژگی‌ های هر یک آورده شده است همراه ما باشید :

میلگرد فولادی کربنی

این نوع میلگرد رایج ‌ترین انتخاب در پروژه‌  های ساختمانی است. معمولاً از فولاد کربنی ساخته شده و دارای سطح آج ‌دار (deformed)  برای افزایش چسبندگی به بتن است.

مزایا:

هزینه نسبتاً پایین

قابلیت شکل ‌دهی و خم‌ پذیری مناسب

دسترسی گسترده در بازار

محدودیت ‌ها:

مقاومت پایین در برابر خوردگی

در محیط ‌های مرطوب بهتر است از میلگرد های پوشش ‌دار یا آلیاژهای خاص استفاده شود.

میلگرد آجدار یا فرم ‌دار (Deformed Rebar)

در این نوع میلگرد، سطح میله دارای بر جستگی‌ ها یا آج‌ هایی است که باعث افزایش چسبندگی بین فولاد و بتن می ‌شوند. این ویژگی مقاومت میلگرد را در برابر کشش، خمش و نیروهای جانبی افزایش می ‌دهد.

کاربرد:

• ستون ‌ها، تیرها و دیوارهای باربر
• پروژه ‌هایی که مقاومت در برابر زلزله یا نیروهای شدید ضروری است

میلگرد های ساده  یا plain rebar

معمولاً برای کاربرد های کم ‌تنش یا به‌ عنوان آرماتور کمکی استفاده می ‌شوند و دارای سطحی صاف و بدون آج هستند.

میلگرد با پوشش یا مقاومت ویژه در برابر خوردگی

در محیط‌ هایی که خوردگی تهدید اصلی است مانند مناطق ساحلی، پروژه ‌های دریایی یا صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند .

 استفاده از میلگرد های مقاوم ضروری است. نمونه‌ های رایج شامل:

• میلگرد با پوشش اپوکسی (Epoxy Coated Rebar): فولاد کربنی با پوششی از اپوکسی برای جلوگیری از خوردگی؛ باید در حمل و نصب مراقبت شود تا پوشش آسیب نبیند.
• میلگرد گالوانیزه (Galvanized Rebar): فولاد پوشش داده ‌شده با روی (zinc) که مقاومت بالایی در برابر خوردگی ایجاد می ‌کند.
• میلگرد فولاد ضد زنگ (Stainless Steel Rebar): آلیاژهای کروم و نیکل که مقاومت فوق‌العاده‌ ای در برابر خوردگی دارند و برای پروژه‌ های حساس یا محیط‌ های شدید مناسب هستند.

جدول مقایسه ‌ای: انواع میلگردها

روش‌ های تولید میلگرد

تولید میلگرد روش ‌های متنوعی دارد که با توجه به نوع فولاد، اندازه‌ ها، کاربرد و الزامات سازه ‌ای انتخاب می‌ شوند. این روش‌ ها شامل نورد گرم، نورد سرد، استفاده از فولادهای میکرو آلیاژی و فرآیندهای حرارتی پیشرفته مانند TMT (Tempcore) هستند. در ادامه، هر یک از این روش‌ ها را بررسی می‌ کنیم و ویژگی‌ ها و مزایای آن‌ها را توضیح می ‌دهیم.

۱.نورد گرم  (Hot Rolling)

در این روش، شمش یا بیلت فولادی پس از حرارت‌ دهی تا دمای بالا (معمولاً بالاتر از ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد) از میان رول ‌های نورد عبور داده می ‌شود تا مقطع آن کاهش یافته و شکل میلگرد به ‌دست آید. پس از نورد، ممکن است عملیات سرد سازی یا پیش‌ گرم انجام شود تا خواص مکانیکی و سطحی محصول بهبود یابد. این روش، رایج ‌ترین شیوه تولید میلگرد بوده و محصول نهایی دارای انعطاف‌ پذیری مناسب و قابلیت شکل ‌پذیری مطلوب است.

۲.نورد سرد  (Cold Rolling)

نورد سرد فرآیندی است که در آن فولاد در دمای پایین ‌تر از دمای باز بلوری شکل ‌دهی می‌ شود. این روش باعث افزایش استحکام از طریق کارسختی و ایجاد ساختار ریز دانه می ‌شود. اگرچه نورد سرد معمولاً برای تولید میلگرد استفاده نمی ‌شود، اما در تولید محصولات دیگری مانند ورق و نوار فولادی کاربرد زیادی دارد.

۳.فولادهای میکرو آلیاژی (Micro Alloyed Steels)

این نوع فولاد ها شامل مقادیر کمی از عناصر آلیاژی مانند Nb، V، Ti و Mo هستند. با کنترل دقیق فرآیندهای نورد و سرد سازی، این عناصر باعث افزایش استحکام، چقرمگی و کارایی ساختاری میلگرد ها می ‌شوند. استفاده از فولادهای میکرو آلیاژی، به خصوص در سازه‌ های حساس، مزیت ‌های قابل توجهی دارد.

۴.فرآیند TMT یا Tempcore

یکی از پیشرفته ‌ترین روش ‌های تولید میلگرد، فرآیند TMT است. در این روش، میلگرد پس از نورد گرم، در حالی که هنوز داغ است، سطح آن با آب سرد پاشیده می‌ شود تا سریعاً ساختار سخت در سطح ایجاد شود، در حالی که هسته داخلی هنوز گرم و انعطاف‌ پذیر باقی می‌ ماند.

سپس حرارت هسته به سطح منتقل می ‌شود و سطح کمی نرم می‌ شود. نتیجه این فرآیند، میلگرد ی با هسته چقرمه و سطح سخت است که استحکام بالا، مقاومت به شکست مناسب و عملکرد عالی در شرایط لرزه‌ ای و بار گذاری شدید دارد.

جدول مقایسه روش‌ ها

اهمیت میلگرد در ساختمان سازی

در ساخت ‌و ساز، میلگرد (rebar) نقش اساسی در سازه‌ های بتنی دارد. بتن مقاومت فشاری بالایی دارد، اما در برابر نیروهای کششی، خمشی و جانبی ضعیف است. فولاد به ‌کار رفته در میلگرد این ضعف را جبران می ‌کند و باعث می‌ شود سازه توانایی تحمل نیروهای مختلف را پیدا کند.

طبق گزارش مؤسسه Concrete Reinforcing Steel Institute (CRSI)، ضریب انبساط حرارتی فولاد و بتن تقریباً برابر است، بنابراین تغییرات دما فشار اضافی بین آن ‌ها ایجاد نکرده و یکپارچگی سازه حفظ می ‌شود.

به طور خلاصه، میلگرد برای افزایش دوام، ایمنی و ظرفیت بار بری سازه‌ های بتنی حیاتی است. بدون وجود آن، بسیاری از ساختمان ‌ها، پل‌ ها و زیر ساخت ‌ها قادر به مقاومت مطمئن در برابر نیرو هایی مانند زلزله، باد شدید یا نشست زمین نخواهند بود.

نقش میلگرد در سازه‌ های بتنی:

• بتن مقاومت فشاری بالایی دارد، اما در برابر کشش و نیروهای خمشی ضعیف است.
• میلگرد فولادی این ضعف را جبران کرده و ظرفیت تحمل نیروهای مختلف را افزایش می‌ دهد.
• ضریب انبساط حرارتی فولاد و بتن تقریباً برابر است؛ بنابراین تغییر دما باعث فشار اضافی بین آن‌ ها نمی ‌شود و یکپارچگی سازه حفظ می‌شود.
• میلگرد برای دوام، ایمنی و عملکرد مطمئن ساختمان ‌ها، پل‌ ها و زیرساخت‌ ها در برابر زلزله، باد شدید و نشست زمین ضروری است.

تولید میلگرد در ایران و جهان

میلگرد به‌ عنوان یکی از اجزای حیاتی صنعت فولاد، نقش مهمی در توسعه زیر ساخت‌ها و ساخت ‌و سازهای مدرن ایفا می ‌کند. با توجه به نیاز جهانی به ساختمان ‌ها، پل‌ها و سایر سازه ‌های بتنی، تولید میلگرد همواره در صدر محصولات فولادی قرار داشته است.

این محصول نه تنها سهم قابل توجهی از بازار فولاد را به خود اختصاص داده، بلکه شاخص مهمی برای ارزیابی روند رشد صنعت فولاد در کشورهای مختلف به ‌شمار می ‌رود.

  میلگرد یکی از محصولات اصلی و کلیدی در صنعت فولاد بلند محصول به شمار می ‌رود.

برآورد ها نشان می  ‌دهد که تولید جهانی میلگرد در سال ۲۰۲۴ حدود ۲۱۶ میلیون تن بوده است که کمی کمتر از میزان سال قبل است.

این آمار نشان می ‌دهد که میلگرد بخش قابل توجهی از بازار فولاد را در اختیار دارد، هرچند نرخ رشد آن در سال‌ های اخیر نسبتاً پایین بوده است.

متوسط رشد سالانه تولید میلگرد در بازه ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۴ بین ۱٫۳ تا ۲٫۳ درصد برآورد شده است.

از نظر جغرافیایی، بیشترین تولید میلگرد در کشورهای چین (۳۴–۴۶ میلیون تن)، ترکیه (حدود ۱۹ میلیون تن) و هند (حدود ۱۸ میلیون تن) متمرکز است.

با وجود ظرفیت تولید بالا، رشد قابل توجهی در سال ‌های اخیر دیده نشده و بازار با چالش ‌هایی همچون مازاد ظرفیت، افزایش هزینه انرژی و فشارهای زیست ‌محیطی مواجه است.

.

جدول مقایسه‌ ای تولید میلگرد در کشورهای برتر (میلیون تن، ۲۰۲۴)

نگاه آینده به بازار میلگرد

با افزایش سریع شهرنشینی و رشد پروژه‌  های زیرساختی در کشورهای در حال توسعه، میلگرد به یکی از ارکان اساسی صنعت ساخت‌ و ساز تبدیل شده و نقش مهمی در پیشبرد توسعه اقتصادی، ساخت مسکن و اجرای پروژه‌ های عمومی ایفا می ‌کند.

تقاضا برای میلگرد در پروژه‌ هایی مانند راه ‌سازی، پل‌ سازی، ساختمان‌ های بلند مرتبه و نوسازی زیر ساخت ‌ها به ویژه در منطقه آسیا و اقیانوسیه روندی چشمگیر دارد.

همزمان، ضرورت حرکت به سمت تولید پایدار و کاهش اثرات زیست‌  محیطی، تولید کنندگان را به بازنگری در فرآیند های تولید و بهره‌ گیری از فناوری‌هایی مانند استفاده از فولاد بازیافتی، کوره‌ های قوس الکتریکی (EAF) و تولید محصولات مقاوم در برابر خوردگی سوق می ‌دهد.

این بازار با چالش‌ هایی همچون نوسان قیمت مواد اولیه، مازاد ظرفیت تولید در برخی کشورها و افزایش استاندارد های کیفیت و محیط ‌زیستی نیز رو به ‌رو است. به همین دلیل  آینده بازار میلگرد نه تنها به حجم تولید وابسته است، بلکه به توانایی تولید کنندگان در پاسخگویی به نیازهای کیفی، نوآوری فناوری و رعایت الزامات پایداری محیط ‌زیستی نیز بستگی دارد.

جمع بندی

میلگرد  میله فولادی تقویت‌ کننده بتن، نقش حیاتی در ایمنی و دوام سازه‌ ها دارد. تولید آن شامل مراحل انتخاب مواد اولیه، ذوب و ریخته‌ گری، نورد گرم، عملیات حرارتی و سرد سازی  و در نهایت برش و بسته‌ بندی است. کیفیت هر مرحله مستقیماً بر خواص مکانیکی و عملکرد میلگرد تأثیر می‌گذارد.

انواع میلگرد شامل فولاد کربنی، آجدار، ساده، با پوشش اپوکسی، گالوانیزه، ضد زنگ و کامپوزیت هستند که انتخاب مناسب آن با توجه به شرایط محیطی و نیاز سازه ضروری است. روش ‌های تولید شامل نورد گرم، نورد سرد، فولاد میکرو  آلیاژی و فرآیند پیشرفته TMT است.

میلگرد با تقویت مقاومت کششی و خمشی بتن و هماهنگی ضریب انبساط حرارتی، از سازه‌  ها در برابر زلزله، باد و فشارهای محیطی محافظت می‌ کند. تولید جهانی میلگرد حدود ۲۱۶ میلیون تن است و پیش‌  بینی می ‌شود با رشد شهرنشینی و پروژه‌ های زیرساختی، تقاضا برای آن افزایش یابد، در حالی که توجه به تولید پایدار و مقاوم در برابر خوردگی اهمیت روزافزونی دارد.