Барилгын бүтцийн металл хайлш үйлдвэрлэх технологи
Орчин үеийн барилгын ертөнцөд бат бөх, удаан эдэлгээтэй, үр ашигтай материалын хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж байна. Энэ хэрэгцээний гол хариултуудын нэг бол хайлш юм - ихэвчлэн цэвэр металлаас илүү сайн механик шинж чанар, хүрээлэн буй орчны эсэргүүцлийг бий болгохын тулд хоёр ба түүнээс дээш элементийг холих замаар хийсэн металлууд. Барилгын бүтцэд хайлшийг ган хүрээ, холболт, хавтан, багана, дам нуруу, кабель, тэр ч байтугай бэхэлгээнд ашигладаг. Энэ нийтлэлд найрлагын сонголтоос эхлээд хэлбэржүүлэх үйл явц, чанарын туршилт хүртэл барилгын бүтцийн хэрэглээнд хамааралтай хайлш үйлдвэрлэх техникийг авч үзэх болно.
1. Барилгын металл хайлшийн үндсэн зарчим
Төмөр эсвэл хөнгөн цагаан зэрэг цэвэр металлууд нь хязгаарлалттай байдаг: тэдгээр нь хэт зөөлөн, амархан зэврэх эсвэл тодорхой температурт тогтворгүй байж болно. Хайлшийн тусламжтайгаар үйлдвэрлэгчид материалын шинж чанарыг хянах боломжтой, жишээлбэл:
– Суналтын бат бэх ба урсалтын бат бэх (ачаалал даах чадварт чухал).
– Амархан хугарахгүй уян хатан чанартай.
– Элэгдэлд тэсвэртэй байдлын хатуулаг.
– Чийглэг, эргийн болон үйлдвэрлэлийн орчинд зэврэлтэнд тэсвэртэй.
– Талбай дээр угсрахад хялбар гагнуур болон үйлдвэрлэл хийх чадвартай.
Барилгын бүтцэд хамгийн түгээмэл хайлшууд нь:
– Дамба болон баганын нүүрстөрөгчийн ган болон бага хайлшин ган.
– Зэврэлт ихтэй орчин эсвэл архитектурын зураг төсөлд зориулсан зэвэрдэггүй ган.
– Гадна фасад, гэрлийн хүрээ болон зарим бүтцийн бус элементүүдэд зориулсан хөнгөн цагаан хайлш.
2. Хайлшийн найрлагын загвар
Хайлш үйлдвэрлэх техникүүд үргэлж найрлагын дизайнаас эхэлдэг. Металлургийн инженерүүд гүйцэтгэл болон өртгийн зорилтот түвшинд үндэслэн аль элементүүдийг нэмэхээ тодорхойлдог. Элементийн үүргийн жишээ:
– Ган дахь нүүрстөрөгч (C) нь бат бөх, хатуулгийг нэмэгдүүлдэг боловч илүүдэл нь гагнуурын чанарыг бууруулдаг.
– Манган (Mn) нь бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг бөгөөд хүхрийг холбож, хэврэг байдлыг бууруулдаг.
– Хром (Cr) нь зэврэлт болон исэлдэлтэд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.
– Никель (Ni) нь ялангуяа бага температурт бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг.
– Молибден (Mo) нь мөлхөх болон тодорхой зэврэлтэд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг.
– Цахиур (Si) нь исэлдэлтийг саармагжуулах процесст тусалдаг бөгөөд бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг.
Хөнгөн цагааны хайлшид Mg, Si, Zn, Cu зэрэг элементүүдийг бат бөх чанар эсвэл зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд сонгосон бөгөөд шахах болон гагнах хялбар байдлыг харгалзан үздэг.
3. Хайлуулах болон цэвэршүүлэх техникүүд
Аж үйлдвэрийн хэмжээний хайлш үйлдвэрлэлийг ерөнхийдөө зууханд хайлуулах процессоор явуулдаг бөгөөд дараа нь хольцыг зайлуулахын тулд цэвэршүүлдэг.
a) Домен зуух болон үндсэн хүчилтөрөгчийн зуух (BOF)
Массын барилгын гангийн хувьд сонгодог арга нь дараахь зүйлийг агуулна.
1. Домен зуух (домэн зуух) нь төмрийн хүдрээс хайлсан төмөр (халуун металл) гаргадаг.
2. BOF (үндсэн хүчилтөрөгчийн зуух) нь нүүрстөрөгчийн агууламжийг бууруулж, хольцыг зайлуулахын тулд хүчилтөрөгч үлээх замаар хайлсан төмрийг ган болгон хувиргадаг.
Энэ зам нь бүтцийн ган профиль гэх мэт томоохон үйлдвэрлэлд тохиромжтой.
б) Цахилгаан нуман зуух (EAF)
EAF-ийг хаягдлыг дахин боловсруулах, янз бүрийн зэрэглэлийн ган үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Тэдний давуу талууд нь:
– Зохиолын хяналтын илүү уян хатан байдал.
– Зарим төрлийн хайлшин ган үйлдвэрлэхэд тохиромжтой.
– Төслийн хэрэгцээнд чанарыг тохируулахад илүү хялбар.
в) Хоёрдогч цэвэршүүлэлт (хоёрдогч металлурги)
Ган нь барилгын бүтцийн стандартыг хангахын тулд дараахь байдлаар цаашид боловсруулалт хийдэг.
– Сүвэрхэгжилтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд исэлдүүлэх (ууссан хүчилтөрөгчийг бууруулах).
– Бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд хүхрийг бууруулах (хүхрийг бууруулах).
– Устөрөгчийн хагарал болон дотоод согог үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд вакуум хийгүйжүүлэлт (устөрөгч зэрэг хийг зайлуулах).
– Материалын тогтвортой шинж чанарыг хангахын тулд хайлшийн элементүүдийг нарийн нэмэх.
Хоёрдогч цэвэршүүлэх үе шат нь өндөр бат бэхтэй ган эсвэл хээрийн нөхцөлд гагнах гангийн хувьд онцгой чухал юм.
4. Цутгах техник ба анхны хэлбэржилт
Найрлага нь тохиромжтой болсны дараа хайлсан металлыг хагас боловсруулсан хэлбэрт оруулна.
a) Тасралтгүй цутгах
Өнөөдөр тасралтгүй цутгах нь давамгайлсан арга юм. Хайлсан ганг хавтан, цэцэг эсвэл бэлдэц рүү тасралтгүй цутгаж, дараа нь уртаар нь зүсдэг. Үүний давуу талууд:
- Өндөр үр ашигтай.
– Илүү жигд бичил бүтэцтэй.
– Уламжлалт цутгамал цутгамалтай харьцуулахад согогийг бууруулдаг.
б) Бөмбөг цутгах (бага түгээмэл)
Тодорхой тусгай зориулалтын хэрэглээнд ашиглагддаг боловч хайлшлах элементүүдийг ялгахад илүү өртөмтгий бөгөөд нэмэлт боловсруулалт шаарддаг.
5. Термомеханик хэлбэржүүлэх: өнхрөх, давтах, шахах
I-дам нуруу, H-дам нуруу, C-суваг, хавтан эсвэл арматурын баар зэрэг бүтцийн хэлбэрүүд нь хэлбэржүүлэх процесс шаарддаг.
а) Халуун гулсмал
Хавтан эсвэл өнгөлгөөг халаагаад дараа нь өнхрүүлэн хийнэ:
– Холболтын хавтан ба суурь хавтангууд.
– Дамба болон баганын бүтцийн профайл (H, I, U, L).
– Бэхэлгээний элементүүдэд зориулсан төмөр ба төмөр саваа.
Халуун гулсмал нь үр тарианы бүтцийг сайжруулж, механик шинж чанарыг сайжруулахад тусалдаг.
b) Хяналттай гулсмал / TMCP (Дулааны механик хяналттай боловсруулалт)
Энэ нь өндөр бат бэхтэй, бага хайлштай гангийн хувьд чухал арга юм. Үйлдвэрлэгчид цувих явцад температур болон бууралтыг хянаснаар дараахь зүйлийг хийдэг.
– Илүү нарийн ширхэгтэй (үр тарианы цэвэршүүлэлт).
– Нүүрстөрөгчийн агууламжийг хэт их нэмэгдүүлэхгүйгээр өндөр бат бэх.
– Гагнуурын чанарыг сайжруулсан, гүүр болон өндөр барилга барихад тохиромжтой.
в) Дэвсгэр хийх
Тусгай фланц, зангуу эсвэл хүнд даацын холболтын эд анги зэрэг өндөр бат бөх чанар шаарддаг эд ангиудад ашигладаг. Дэвсгэр хийц нь металлын ширхэгийн чиглэлийг сайжруулж, дотоод нүх сүвийг багасгадаг.
d) Шахмал (зөвхөн хөнгөн цагаан)
Гадна фасад болон хөнгөн хүрээний хөнгөн цагаан профайлыг шахмал аргаар хийдэг: бэлдэцийг халааж, дараа нь хэвээр түлхэж нарийн төвөгтэй, хөнгөн профайл үүсгэдэг.
6. Шинж чанарыг зохицуулахын тулд дулааны боловсруулалт (дулааны боловсруулалт)
Дулааны боловсруулалт нь эцсийн шинж чанарууд нь дизайны шаардлагыг хангахын тулд бичил бүтцийг өөрчлөх зорилготой.
Барилгын гангийн хувьд:
– Хэвийн болгох нь бүтцийн жигд байдал болон бат бөх чанарыг сайжруулдаг.
– Бөхөөх ба зөөлрүүлэх (Q&T) нь өндөр бат бэх чанарыг бий болгодог бөгөөд ихэвчлэн илүү их бат бэх шаарддаг зарим эд ангиудад ашиглагддаг.
– Стресс тайлах нь гагнуур эсвэл хэлбэржүүлэхээс үүссэн үлдэгдэл стрессийг бууруулдаг.
Зарим хөнгөн цагаан хайлшид:
– Уусмалын дулааны боловсруулалт болон хөгшрөлт (жишээ нь 6xxx эсвэл 7xxx цуврал) нь тунадасжилтаар бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг.
Дулааны боловсруулалтыг сонгохдоо хагарлын эсэргүүцэл, гагнуурын чанар, урт хугацааны гүйцэтгэлийг харгалзан үзэх хэрэгтэй.
7. Барилгын орчны зэврэлтээс хамгаалах чадварыг сайжруулах аргууд
Барилгын бүтэц нь бороо, чийгшил, давс (далайн эргийн) эсвэл үйлдвэрлэлийн бохирдолд байнга өртдөг. Тиймээс зөв хайлшийг сонгохоос гадна дараах хамгаалалтын аргуудыг хэрэглэдэг.
– Бүтцийн ганг зэврэлтэнд тэсвэртэй болгохын тулд цайрдсан бүрхүүл (цайрын бүрхүүл) маш түгээмэл байдаг.
– Элэгшлийн ган (өөрөөр хэлбэл хамгаалалтын бүрхүүл үүсгэдэг зарим хайлш) нь тодорхой агаар мандлын нөхцөлд тохиромжтой.
– Зэврэлтэнд тэсвэртэй, засвар үйлчилгээ бага шаарддаг газруудад зориулсан зэвэрдэггүй ган.
– Нэмэлт хамгаалалт болгон бүрэх систем (эпокси, полиуретан гэх мэт).
Зэврэлтээс хамгаалах чадвар нь зөвхөн гоо зүйн асуудал төдийгүй аюулгүй байдлын асуудал юм, учир нь зэврэлт нь үр дүнтэй хөндлөн огтлолыг бууруулж, бүтцийн эвдрэлийг өдөөж болно.
8. Чанарын хяналт ба материалын туршилт
Барилгын бүтцийн металл хайлш нь тодорхой техникийн стандартыг хангасан байх ёстой (жишээлбэл, найрлага, бат бөх чанар, хатуулгийн стандарт). Чанарын журамд ерөнхийдөө дараахь зүйлс орно.
– Урсалтын бат бэх, суналтын бат бэх болон суналтыг тодорхойлох суналтын туршилт.
– Ялангуяа бага температурт ажилладаг гангийн бат бөх чанарыг үнэлэх цохилтын туршилт (Charpy).
– Механик шинж чанарын үзүүлэлт болох хатуулгийн туршилт.
– Хайлшийн найрлагыг зөв эсэхийг шалгах химийн шинжилгээ.
– Дотоод/гадаргуугийн согогийг илрүүлэх зорилгоор хэт авианы шинжилгээ, рентген зураг, соронзон бөөмийн шинжилгээ эсвэл будагч бодисын нэвтрэлтийн шинжилгээ зэрэг NDT (эвдрэлгүй туршилт).
– Профайлууд нь үйлдвэрлэлийн шаардлагыг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулахын тулд хэмжээс ба хүлцлийн шалгалтыг хийнэ.
Чанарын сайн хяналт нь материалыг ашиглахад аюулгүй, гагнахад хялбар, мөн цувралаар тогтмол гүйцэтгэлтэй байхыг баталгаажуулдаг.
9. Хөгжлийн бэрхшээл ба чиглэлүүд
Барилгын хайлшийн үйлдвэрлэл хөгжсөөр байна. Гол бэрхшээлүүд нь:
– Бат бөх чанар болон гагнуурын чадварын тэнцвэр (өндөр бат бэх нь зөв зохион бүтээгээгүй бол гагнуурын хагаралд илүү мэдрэмтгий байх эрсдэлтэй байдаг).
– Зарим хайлшлах элементүүд үнэтэй байдаг тул зардлын үр ашиг.
– Дахин боловсруулалтыг нэмэгдүүлэх, эрчим хүчний хэмнэлт гаргах, ялгарлыг бууруулах замаар тогтвортой байдлыг хангах.
Хөгжлийн чиглэлд хөнгөн хэрнээ илүү бат бөх HSLA (Өндөр бат бэх бага хайлш) ган ашиглах, илүү нарийвчлалтай TMCP ашиглах, нүүрстөрөгчийн ул мөрийг бууруулахын тулд хаягдал дээр суурилсан EAF процессыг сайжруулах зэрэг орно.
Дүгнэлт
Барилгын байгууламжид зориулсан металл хайлшийг инженерчлэл хийх нь найрлага зохион бүтээх, хайлуулах, цэвэршүүлэх, цутгах, термомеханик хэлбэржүүлэх, дулааны боловсруулалтаас эхлээд зэврэлтээс хамгаалах, чанарын хяналт хүртэл хэд хэдэн харилцан уялдаатай үйл явцыг хамардаг. Зөв зохион бүтээж, боловсруулсан хайлш нь хэдэн арван жилийн турш ачаалал, хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлыг тэсвэрлэх чадвартай бат бөх, бат бөх, аюулгүй материалыг үйлдвэрлэдэг. Металлургийн технологийн дэвшил, барилга байгууламжийн улам бүр төвөгтэй шаардлага нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан металл хайлшийн инженерчлэлийг ойлгох нь ирээдүйн барилгын чанар, тогтвортой байдлын чухал үндэс суурь болдог.
