صفر تا صد فرآیند تولید میلگرد

میلگرد یا آرماتور (Rebar)، یک محصول فولادی حیاتی است که وظیفه تحمل تنش‌های کششی در بتن مسلح را بر عهده دارد. از پل‌ها و سدها گرفته تا آسمان ‌خراش‌ها، کیفیت و خواص مکانیکی میلگرد تضمین‌کننده دوام و ایمنی سازه‌ها است. این مقاله، به صورت جامع، مسیر تولید میلگرد را از استخراج مواد اولیه تا محصول نهایی، به همراه جزئیات فنی و استاندارد های کیفی، مورد بررسی قرار می ‌دهد.

منبع : انواع میلگرد و روش های تولید آن

بخش اول : مواد اولیه و فرآوری فولاد خام

تولید میلگرد با تولید فولاد خام آغاز می ‌شود که عمدتاً از دو مسیر انجام می ‌پذیرد: روش احیای سنگ آهن و روش بازیافت قراضه.

۱.تولید از سنگ آهن (مسیر کوره بلند/کوره اکسیژن)

آماده ‌سازی مواد اولیه:

کنسانتره‌ سازی: سنگ آهن استخراج شده (عمدتاً هماتیت $Fe_2O_3$) خرد و آسیاب شده و از ناخالصی ‌ها جدا می‌شود تا به کنسانتره با درصد آهن بالا برسد.

گندله ‌سازی (Pelletizing): کنسانتره آهن به شکل گندله ‌های کروی در می‌آید تا برای شارژ در کوره بلند مناسب باشد.

تولید چدن خام (Hot Metal):

کوره بلند (Blast Furnace - BF): گندله، کک (سوخت و عامل احیا) و سنگ آهک (فلاکس) شارژ می‌شوند. کک، اکسید آهن را به آهن مذاب (چدن) احیا می‌کند. دمای بالا در کوره باعث حذف اکسیژن و تولید چدن با کربن بالا می ‌شود.

تولید فولاد (تصفیه):

کوره اکسیژن قلیایی (Basic Oxygen Furnace - BOF): اکسیژن خالص با فشار بالا به چدن مذاب دمیده می‌شود تا کربن و سایر ناخالصی‌ها (مانند سیلیسیم، فسفر و گوگرد) اکسید شده و از مذاب جدا شوند. این مرحله، ترکیب شیمیایی فولاد را برای تولید میلگرد تنظیم می‌کند.

۲.تولید از قراضه آهن (مسیر کوره قوس الکتریکی)

کوره قوس الکتریکی (Electric Arc Furnace - EAF): قراضه آهن به همراه آهک و مقداری مواد کربنی شارژ شده و توسط قوس الکتریکی قدرتمند (با دمای بالا) ذوب می‌شود. این روش انعطاف‌پذیرتر بوده و آلودگی کمتری دارد، اما مصرف برق بالایی دارد. این روش برای تولید مقاطع کوچک‌تر مانند میلگرد بسیار رایج است.

بخش دوم: ریخته ‌گری پیوسته و آماده‌ سازی بیلت

فولاد مذاب تصفیه ‌شده، برای تبدیل به فرم قابل استفاده در خط نورد (بیلت یا شمش)، وارد مرحله ریخته ‌گری پیوسته می ‌شود.

پاتیل (Ladle Furnace): فولاد مذاب ابتدا در پاتیل ‌ها تحت عملیات متالورژی ثانویه قرار می‌ گیرد تا ترکیب شیمیایی نهایی و دمای مورد نظر برای ریخته ‌گری تنظیم شود.

ماشین ریخته‌ گری پیوسته (Continuous Casting Machine): فولاد مذاب از طریق قالب‌های مسی آب خنک شده عبور می ‌کند. به محض تماس با دیواره‌ های سرد قالب، یک پوسته جامد تشکیل می‌ شود. مقطع خروجی این دستگاه که به طور مستقیم برای نورد میلگرد استفاده می‌ شود  بیلت (Billet) نام دارد.

برش: بیلت ‌ها به طول‌ های مشخص برش خورده و برای مرحله نورد آماده می‌ شوند.

بخش سوم: قلب فرآیند - نورد گرم میلگرد (Hot Rolling)

هدف این مرحله، کاهش سطح مقطع بیلت، افزایش طول آن و ایجاد آج ‌های استاندارد روی سطح است.

۱.پیش ‌گرمایش (Reheating)

بیلت‌ های فولادی سرد، وارد کوره‌های با دمای بالا (معمولاً ۱۱۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه سانتی‌گراد) می ‌شوند. این دما برای نرم شدن فولاد و شکل‌پذیری آن تحت فشار غلتک‌ ها ضروری است.

۲.مراحل نورد کاری (Rolling Stands)

خط نورد شامل مجموعه‌ ای متوالی از غلتک‌ ها است که به سه بخش اصلی تقسیم می‌ شوند:

غلتک‌های خشن ‌کننده (Roughing Stands): بیلت در این مرحله چندین بار از میان غلتک ‌های شیاردار عبور می‌کند تا سطح مقطع آن به طور قابل ملاحظه ‌ای کاهش یابد و به شکل شمش ‌های باریک ‌تر درآید.

غلتک های میانی (Intermediate Stands): شکل مقطع به تدریج به شکل گرد نزدیک ‌تر می‌شود.

غلتک‌ های نهایی (Finishing Stands): در این غلتک‌ها، شکل نهایی میلگرد (گرد بودن دقیق) و الگو و ارتفاع آج‌ ها (مانند آج‌ های جناغی در گرید A3) ایجاد می‌شوند. دقت این غلتک‌ها، کیفیت نهایی آج و چسبندگی میلگرد به بتن را تضمین می‌کند.

۳.عملیات حرارتی ترمکس (Quenching & Tempering - Q&T)

این فرآیند پیشرفته برای تولید میلگردهای با مقاومت بالا (مانند گرید A4 یا S500) ضروری است:

کوئنچینگ (Quenching): میلگرد بلافاصله پس از خروج از غلتک نهایی، تحت پاشش آب با فشار بالا و دمای کنترل شده قرار می‌گیرد. این خنک ‌سازی سریع، ساختار سطحی فولاد را به فاز مارتنزیت تبدیل می ‌کند که بسیار سخت و مقاوم است.

تمپرینگ (Tempering): آب پاشی متوقف می ‌شود، اما هسته میلگرد هنوز داغ است. گرمای باقیمانده از هسته به سطح منتقل شده و مارتنزیت سطح را تا حدودی نرم می‌کند (به مارتنزیت تمپر شده/بِنیت). این تکنیک منجر به تولید میلگردی می‌شود که سطحی سخت (مقاومت بالا) و هسته‌ای انعطاف ‌پذیر (شکل ‌پذیری بالا) دارد.

بخش چهارم: کنترل کیفیت، برش و بسته ‌بندی

پس از اتمام فرآیند نورد و عملیات حرارتی، میلگرد ها برای عرضه به بازار آماده می‌ شوند.

۱.خنک ‌سازی و برش

میلگرد های داغ روی تختال‌های خنک‌ کننده (Cooling Beds) قرار می‌ گیرند تا به صورت طبیعی و یکنواخت سرد شوند.

پس از سرد شدن، میلگرد ها به طول‌ های استاندارد (معمولاً ۱۲ متری در ایران) توسط قیچی‌های پرسرعت برش داده می‌شوند.

۲.آزمون‌ های کنترل کیفی (Quality Control)

برای اطمینان از مطابقت محصول با استاندارد ملی ایران (ISIRI 3132) و استانداردهای بین‌المللی:

آزمون کشش (Tensile Test): اندازه‌گیری نقطه تسلیم ($f_y$)، مقاومت نهایی ($f_u$) و میزان ازدیاد طول (Elongation). این مهم ‌ترین تست برای تعیین گرید میلگرد است.

آزمون خمش و بازخمش (Bend/Rebend Test): برای بررسی انعطاف‌پذیری میلگرد و توانایی آن در تحمل تغییر شکل بدون شکستن.

آنالیز شیمیایی : بررسی درصد کربن، منگنز و کنترل میزان ناخالصی‌های مضر مانند فسفر و گوگرد. کنترل دقیق کربن معادل (CE) برای تضمین جوش ‌پذیری.

۳.بسته ‌بندی و نشانه‌ گذاری

میلگردها به صورت دسته‌های وزنی مشخص (بندیل) بسته‌ بندی و تسمه ‌کشی می ‌شوند.

برچسب ‌گذاری (Tagging) الزامی: هر بندیل باید دارای پلاک شناسایی باشد که حاوی اطلاعاتی مانند نام تولید کننده، گرید، قطر اسمی و مهم‌ تر از همه، نشان استاندارد ملی ایران باشد.

نتیجه ‌گیری

تولید میلگرد فرآیندی پیچیده و چند مرحله ‌ای است که از یک سو نیازمند فرآیندهای سنگین متالورژی و از سوی دیگر متکی به دقت بی ‌نظیر مکانیکی در خطوط نورد است. رعایت دقیق استانداردها، به ویژه عملیات حرارتی ترمکس، تفاوت بین یک محصول استاندارد و یک محصول ایمن و با کیفیت بالا را مشخص می ‌کند. کنترل کیفیت مستمر، تضمین‌ کننده این است که ستون فقرات هر سازه بتنی، مقاومت لازم برای یک عمر طولانی را داشته باشد.