آنیل کردن ورق فولادی یا عملیات حرارتی یکی از فرآیند هایی که باعث تغییر شکل، سختی و یا استحکام قطعه می‌شود نام دارد. تغییر شکل دادن در فلزات نیاز به مراحلی خاص دارد. در این مطلب به توضیح این فرآیند پرداخته ایم.
- فرآیند آنیل کردن یا بازپخت
- دسته بندی فرآیند عملیات حرارتی
- مشخصات ورق فولادی
- ساختار کوره های پیش گرم و گرمایش
- کاربرد آنیلینگ
فرآیند آنیل کردن یا بازپخت:
هدف از عملیات آنیل کردن، دست یابی به ساختار و خواص مکانیکی آلیاژهای آهنی و غیرآهنی است.
دمای لازم برای آنیل کردن را نوع فرآیند تعیین می‌کند. دمای بیش از حد باعث اتلاف انرژی گرمایش و صرف انرژی بیشتر برای سرد کردن ورق است. دمای زیاد باعث می‌شود دانه های محصول درشت شود که این امر موجب کاهش کیفیت ورق می‌شود.
در نتیجه مقدار حرارتی که به ورق فولادی داده می‌شود بسیار حائز اهمیت می‌باشد. همچنین مدت زمانی که ورق در حالت آنیل قرار می‌گیرد باید به اندازه باشد تا کیفیت ورق حفظ شود. برای فلزاتی مانند برنج، آلومینیوم و مس نیز می‌توان عملیات بازپخت را انجام داد.
دسته بندی فرآیند عملیات حرارتی:
فرآیندهای عملیات حرارتی بر مبنای نوع تغییری که در ساختار مواد ایجاد می‌کنند قابل دسته بندی هستند. این دسته بندی شامل همگن سازی، تنش زدایی و تبلور مجدد می باشد.
همگن سازی: برای برطرف کردن اختلاف غلظت و یا ترکیب ریز دانه های آلیاژی در دماهای بالا از همگن سازی استفاده می‌شود. دما و مدت زمان نگهداری قطعات در آن دما به ابعاد و ترکیب شیمیایی آن قطعه بستگی دارد.
تنش زدایی: فرآیندی است که به منظور حذف تنش های داخلی ناشی از عدم سرد کردن یکنواخت بعد از عملیات ریخته گری، نورد گرم و یا نورد سرد است.
تبلور مجدد: تمام عیوب ایجاد شده در ساختار کریستالی مواد که ناشی از عدم تعادل ترمودینامیکی هستند در اثر حرارت دهی تا جایی که امکان تبلور مجدد به ماده داده شود، قابل برطرف شدن هستند.
تنش های داخلی باعث ترک خوردگی، پوسته پوسته شدن و یا تاب دار شدن ورق می‌شود. برای رفع این تنش های باید ورق حرارت داده شده به آرامی سرد شود.
آنیل کردن شامل مراحل گرمایش، همگن سازی و خنک کننده می‌باشد.
- مرحله گرمایش: در این مرحله گرمایش ورق فولادی به صورت تدریجی انجام می‌شود تا به دمای آنیل برسد. این قسمت ها شامل پیش گرم و گرمایش می‌باشد. به منظور جلوگیری از ایجاد تنش های حرارتی و ناصافی ورق از تماس مستقیم شعله با ورق خودداری می‌شود و ورق توسط تبادل تشعشعی از طریق مشعل های لوله تشعشعی گرم می‌شود.
- مرحله همگن سازی: پس از مرحله گرمایش، به منظور افزایش مقدار دمای ورق، آن را از بین المان های برقی عبور می‌دهند. در این مرحله نرخ گرمایش کم می شود تا تفاوت دما در نقاط داخل ورق فولادی کم می‌شود.
- خنک کاری: در پایان فرآیند آنیلینگ ورق را خنک می‌کنند. این عملیات باید به صورت یکنواخت انجام شود. ورق به وسیله جت هوا به صورت تدریجی خنک می شود. سپس ورق وارد روی مذاب می‌شود.
دمای نوار در زمان خروج از هر مرحله کنترل می‌شود. پس از عبور از مرحله آنیل، نظارت می‌شود و بر روی امتداد حلقه پیچیده می‌شود و به طول مشخص شده برش داده می‌شود.
مشخصات ورق فولادی
ورق های تولیدی در مراحل آنیل کردن، ضخامتی بین 0.25 تا 2 میلی متر و عرض بین 750 تا 1530 میلی متر دارند. ورق های تولیدی در دو دسته DQ و CQ قرار دارند. سرعت عبور ورق در کوره 90 متر بر دقیقه می‌باشد.
ساختار کوره های پیش گرم و گرمایش
هدف مرحله پیش گرمایش رساندن دمای ورق به 650 درجه سانتی گراد برای ورق CQ و 700 درجه سانتی گراد برای ورق DQ است.
این قسمت شامل 10 ناحیه و هر ناحیه شامل دو غلتک با قطر 150 و طول 1750 میلی متر، دوازده مشعل از جنس آلیاژ نیکل 601، دوازده مشعل از جنس آلیاژ نیکل 601، ترموکوپل برای اندازه گیری دمای نهایی سطح لوله ها می‌باشد.
هدف اصلی در مرحله گرمایش در رساندن دمای ورق فولادی به 730 درجه سانتی گراد برای ورق CQ و 760 درجه سانتی گراد برای ورق DQ است. کوره های این بخش گازسوز می‌باشند. این مرحله دارای 3 ناحیه همانند مرحله پیش گرمایش می‌باشد.
کوره ها در این روند به صورت چند مسیره و یک مسیره طراحی شده اند. در کوره های چند مسیره بیشتر انتقال حرارت از گاز های گرم کوره انجام می‌شود و تشعشع از دیواره ها نقش کمتری دارد. اما در کوره های یک مسیره مهم ترین عامل گرمایش ورق، حرارت از مشعل و دیواره ها است.
کاربرد آنیلینگ:
- افزایش انعطاف پذیری فلزات: اگر فلز ترد و شکننده ای را در دمای پایین، تحت تغییر شکل قرار دهیم با ایجاد تنش سریعا می‌شکند. با انجام عملیات آنیل کردن می توان بدون آسیب، این گونه فلزات را فرم دهی کرد.
- بهبود ماشین کاری
- بهبود خواص رسانای ورق
به طور کل می‌توان به وسیله عملیاتی روی فولاد به بهبود کیفیت و شکل پذیری آن ها کمک کرد که آنیل کردن یکی از این عملیات محسوب می‌شود. امیدواریم این مقاله توانسته باشد اطلاعات مفیدی را ارائه داده باشد.
منبع: گروه تأمین محتوای فولاد 24