ساختمان آهن آلات

تاریخچه صنعت ساختمان آهن آلات

صنعت ساختمان آهن آلات یکی از قطب های صنعتی جهان است که به عنوان بخشی از صنعت فلزات شناخته می شود و از زمان بسیار دور در ساخت و ساز بناهایی که جزء تجهیزات سنگین محسوب می شوند، به کار رفته است. پایه های تاریخی این صنعت بازگشت به دهه 1890 میلادی نیز برمی گردد، زمانی که صنایع اربابان فولاد در اروپا و ایالات متحده آمریکا به وجود آمد.

با پیشرفت در تکنولوژی، تولید مواد پر قدرت مانند آهن آلات در مقایسه با مواد ساختمانی دیگر مزیت های بسیاری دارد. این مزیت ها بر اثر قابلیت سفره زدن زیاد و عدم نیاز به ترمیم ساده و در کل راحتی ساختار عمرانی است که موجب شده اند تا استفاده از آهن آلات در ساختمان های بلند، پل ها، تیرهای فلزی و سایر سازه های امکان پذیر شود.

صنایع آهن آلات امروزی شامل تولید فولاد، میلگرد، نبشی، پروفیل، شبکه، پنل ساندویچی و سیستم های دیگری برای کاربردهای مختلف هستند. این صنعت باعث ایجاد شغل برای افراد بسیاری از جمله مهندسان معمار، مهندسان عمران و کارگران صنعتی شده است.

به طور خلاصه، صنعت ساختمان آهن آلات یک صنعت حیاتی و جایگاه برجسته ای در صنایع فلزات دارد. این صنعت باعث شده است تا ساختمان هایی با قابلیت تحمل بالا در برابر رطوبت، زلزله و بلعیدن شدید هوا بسازیم. هواپیماهای بلند و برج های بلند بدون فولاد قابل ساخت نبوده و این فن آوری جهانی اجازه می دهد که امور مهم و بسیاری از پروژه های عمرانی را با بهره وری بیشتری انجام دهیم.

فرآیند تولید آهن آلات

تولید آهن‌آلات از فرآیندهای مهم در صنعت متالورژی است که از مواد اولیه فلزی مانند سنگ آهن، کربن و مواد دیگر تولید می‌شود. این فرایند تولید شامل چند بخش اصلی است که در ادامه به تفصیل بررسی خواهیم کرد.

بخش اول: استخراج سنگ آهن

ابتدایی‌ترین ماده در فرآیند تولید آهن آلات سنگ آهن است که با استخراج از معادن مختلف تولید می‌شود. برای استخراج سنگ آهن، از تکنیک‌های مختلفی مانند حفاری، منظومه و جاروب استفاده می‌شود. سنگ آهن از چندین نوع مختلف به دست می‌آید، اما بزرگترین معارف آهن در جهان، سنگ آهن هماتیتی است که در بیشتر کشورها کپسوله شده است.

بخش دوم: تولید فلزیابی

در این مرحله، سنگ آهن تبدیل به فلزیابی می‌شود که می‌تواند برای تولید فولاد استفاده شود. برای تبدیل سنگ آهن به فلزیابی، دستگاه‌های خاصی به نام کوره آهن سازی به کار می‌روند. در این پروسه، سنگ آهن به همراه مواد دیگری مانند کربن، آهن اسفنجی تولید می‌شوند. برای ساخت کوره‌آهن‌سازی، فعالیت‌های زیر انجام می‌شود: آماده‌سازی کربن سنگ، آماده‌سازی قالب کوره و ایجاد مخلوط نفوذ.

بخش سوم: تولید فولاد

بعد از تولید فلزیابی، باید فلزیابی‌های تولید شده را به فولاد تبدیل کرد. این کار با استفاده از کوره فولاد سازی انجام می‌شود که با استفاده از ذوب فلزیابی، فولاد تولید می‌شود. پس از ذوب، باید از بخار روی فلز جدا شود تا فولاد خام در دسترس باشد. سپس با استفاده از پرس‌های جوشی، فولاد از برداشتن اضافی‌های مضر جدا شده و تمیز شده است.

بخش چهارم: تولید آهن آلات

در این بخش، فولاد ساخته‌شده به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود تا ابزارها و آهن آلات مورد نیاز تولید شود. پس از نورد کردن و شکل‌دهی، محصولات مختلفی مانند بلوک های فولادی و قطعات آهن آلات تولید می‌شود.

به طور خلاصه، فرآیند تولید آهن آلات شامل چندین مرحله از استخراج سنگ آهن تا تولید آهن آلات و نمایانگر اهمیت بسیاری در صنایع ساختمانی، خودروسازی و سایر صنایع به کار رفته است.

استفاده از آهن آلات در ساخت ساختمان

استفاده از آهن آلات در ساخت ساختمان، یکی از موارد حائز اهمیت در صنعت ساخت و ساز است. از آهن آلات به دلایل مختلفی از جمله مقاومت در برابر نیروهای فشاری و کششی، ضریب ایمنی بالا، قابلیت حمل بار بالا و مقاومت در برابر سایش و خوردگی استفاده می شود.

در ساخت ساختمان های فلزی، اصولاً یکی از جایگاه های مهم قرارگیری آهن آلات، در کادر های فلزی خواهد بود. این کادرها به عنوان اسکلت ساختمان استفاده می شوند و در طراحی و ساخت این کادرها، نیروی تنش و کشش مورد نظر در هر نقطه از ساختمان محاسبه می شود تا بتوان با استفاده از آهن آلات مناسب، ساختمانی با مقاومت و استحکام بالا به وجود آورد.

به علاوه، در ساختمان های بتنی نیز از آهن آلات به عنوان میلگرد استفاده می شود. رویه بتنی ساختمان با میلگرد آهنی زنگ نزن قیمتی شده و با میلگرد آهنی زنگ زد هزینه زیاد شده، در این صورت تحمل در برابر سایش و خوردگی مقدار قابل توجهی کاهش می یابد.

در نهایت با توجه به مزایای استفاده از آهن آلات در ساخت ساختمان، می توان این را نتیجه گیری کرد که این فلز مقاوم و با استحکام بالا، جزء ارکان حیاتی یک ساختمان به شمار می رود و بدون استفاده از آن، ایجاد ساختمانی با استحکام و مقاومت عمرانی بالا، امکان پذیر نیست.

انواع آهن آلات و کاربرد های آنها

آهن آلات، عبارتند از اجسام فلزی که از مخلوط آهن با سایر المان‌های شیمیایی ساخته می‌شوند و می‌توانند با توجه به محتوای المانی و خواص فیزیکی در رده‌های مختلف قرار گیرند. در این میان، پس از فولاد، آهن آلاتی همچون آهن آلمانی، آهن نیکل، آهن آستنیتی و آهن زهری نیز محبوبیت بسیاری دارند.

آهن آلمانی از آهن با کلسیم تهیه می‌شود و به خاطر مقاومت بالا در برابر خوردگی، آنتی‌استاتیک بودن و مقاومت بالا در برابر آتشسوزی در صنایع قطعه سازی، ساخت موتورهای جت و ترموکوپل‌ها کاربرد دارد.

آهن نیکل یکی از آهن آلات مهم در صنایع فضایی، دریایی و نفت و گاز است. این آهن آلیاژی، از مخلوط آهن با نیکل (به طور عمده)، کروم، مولیبدن و وانادیوم ساخته شده و به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی، سختی و مقاومت بالا در برابر حرارت، در صنایع و تکنولوژی‌هایی که با شرایط شدید و خاصی مثل حرارت، خوردگی و فشار کار می‌کنند، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

آهن آستنیتی یکی دیگر از آهن آلات مورد استفاده است که از مخلوط آهن با کروم، نیکل و مولیبدن تهیه می‌شود و به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت، خوردگی و انعطاف‌پذیری، در صنایع مختلف از جمله صنایع فلزی، هوافضا و تولید ابزارهای برشی استفاده می‌گردد.

آهن زهری نیز شامل مخلوطی از آهن با کربن و سایر عناصر دیگر، نظیر منگنز، آهن، فسفر، سولفور و سیلیسیوم می‌شود. این آهن آلیاژی به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش و اعمال فشار، در صنایعی مانند خودروسازی، ریل‌سازی، ساخت قطعات ماشین آلات و ابزارهای دقیق استفاده می‌گردد.

به طور کلی، آهن آلات به دلیل خواص فیزیکی و مقاومت‌های مختلف، برای صنایع فلزی، خودروسازی، انرژی، حمل و نقل، ساختمانی، فضایی، دریایی و دیگر صنایع استفاده می‌شوند و همچنین دسته‌بندی دیگری همچون آهن ابزاری و آهن بهبودیافته نیز موجود است که در صنعت ساخت و تولید ابزارها و اجزای برقی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایای استفاده از آهن آلات در ساختمان

آهن آلات از جمله مواد ساختمانی پرمصرف هستند که در ساخت و ساز ساختمان‌ها نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. استفاده از آهن آلات در ساختمان‌ها به دلیل بسیاری از مزایا مورد توجه قرار می‌گیرد. در ادامه به بررسی چند مزیت این ماده در ساختمان‌ها پرداخته شده است.

استحکام بالا: یکی از اصلی‌ترین مزایای استفاده از آهن آلات در ساختمان افزایش استحکام است. به عنوان مثال، سازنده هنگام ساختمان‌سازی می‌تواند به راحتی با استفاده از آهن آلات، تیرهای بلند و پشتیبانی‌های قوی ساخت و از این طریق، ایمنی و پایداری ساختمان را بهبود ببخشد.

مقاومت در برابر زلزله: با توجه به شرایط کشور ما و وقوع زلزله زیاد، مقاومت به این پدیده یکی از مهم‌ترین عوامل در ساختمان‌سازی است که آهن‌آلات با توجه به قدرت و مقاومت بالایشان در برابر زلزله، این امکان را برای سازندگان ساختمان‌ها فراهم می‌کنند تا این نوع سازمان‌ها را با استفاده از این ماده آهنی ساخته و در برابر زلزله مقاوم باشند.

طول عمر بلند: یکی از بزرگ‌ترین معایب ساختمان‌های ساخته شده از مواد ساختمانی ضعیف، عدم توانایی در برابر بازدید ضعیف است. با استفاده از آهن آلات، سازندگان می‌توانند ساختمان‌هایی با طول عمر بلند ساخته و نگرانی‌های خود را در این خصوص کم کنند.

دارای قابلیت انعطاف پذیری: آهن آلات از موادی هستند که قابلیت انعطاف پذیری بسیار بالایی دارند. سازندگان می‌توانند با استفاده از این خاصیت، ساختمان‌هایی با تمام منحنی‌ها و حالت‌های مختلف ساخت که این امر باعث می‌شود که این نوع ساختمان‌ها تعاملات بیشتری با محیط زیست اطراف خود داشته باشند و به طور کلی با طبیعت هماهنگی داشته باشند.

به طور خلاصه، مزایای استفاده از آهن آلات در ساختمان‌ها اثبات کرده است که این ماده جزو مواد ساختمانی بسیار مهم است. از استحکام بالا، مقاومت در برابر زلزله و طول عمر بلند گرفته تا دارا بودن قابلیت انعطاف پذیری، به صورت گسترده در ساختمان‌سازی بهره می‌گیرند که منجر به بهبود کیفیت پروژه و ایمنی بیشتر ساكنين می‌شود.

نحوه انتخاب آهن آلات مناسب برای ساختمان

تصمیم گیری درباره انتخاب مواد ساختمانی، به ویژه آهن آلات، یکی از مهمترین نکات در ساخت یک ساختمان است. آهن آلات باید با استفاده از قدرت، چdn و استحکام، مقاومت شخصی، مقاومت به حرارت و بالاخره، پایداری کافی برای انجام وظایف خود داشته باشند. برای انتخاب آهن آلات مناسب برای ساختمان، از شاخص های صحیح و دقیقی باید استفاده کرد.

ابتدا باید به نوع آهن آلات توجه کنیم. آهن آلات معمول در ساختمان شامل ورق های فولادی، قطعات چندتایی، نوارهای فولادی، لوله های فولادی و پروفیل های فولادی می شوند. بر اساس ساختار ساختمان، نیاز به هر یک از این اجزای فولادی متفاوت است، بنابراین بهتر است از انواع مختلف آنها برای دستیابی به کارایی بیشتر در ساختمان استفاده کنید.

علاوه بر نوع آهن آلات، باید به خصوصیات فیزیکی آن ها نیز توجه کنید. مقاومت شخصی، مقاومت به حرارت، مقاومت در برابر خم شدن و البته مقاومت در برابر خوردگی باید برای حمایت کردن در برابر عوامل خارجی و طبیعی به درستی در نظر گرفته شوند.

از دیگر مواردی که باید در نظر گرفته شود، شامل نوع coating های موجود بر روی فولاد است. مواد coating مختلف با فولاد نسبت به خوردگی کاهش می دهند و به اجزای داخلی فولاد کمک می کنند که شرایط مناسبی برای مقابله با عوامل خارجی و پوسیدگی داشته باشند.

بنابراین انتخاب آهن آلات مناسب برای ساختمان نیاز به دقت و شناخت صحیح از نوع، خصوصیات فیزیکی و coating آن دارد. توصیه می شود که قبل از خرید آهن آلات برای ساختمان، مشاوره با یک تخصصی استفاده کنید تا بهترین گزینه را برای نیازهای ساختمانی خود انتخاب کنید.