صنعت نورد

[bigbang]

صنعت نورد ، پر رونق ترین و متداول ترین روش تولید فرآورده های فلزی، بویژه فولادهاست به گونه ای که بیش از 80% از فرآورده های فلزی در سطح جهان با این روش تولید می شوند ، حجم فرآورده های این روش ، در کشور ما ایران از این آیین جدا نیست .
این حقیقت که صنعت نورد در کشور ما از آغاز بصورت وارداتی بکار گرفته شد سبب شد که مدیران ، کارشناسان و دست اندر کران این صنعت به فرآیندهای نورد صرفا بصورت یک صنعت ناب و خشن نگاه کننند و کمتر به جنبه های علمی و ریزه کاریهای عملی آن توجه شده است . در سالهای گذشته ، بیشتر مسئوالان خطوط تولیدی نورد از دانش آموخته های رشته هایی بودند که با فرآیند نورد هیچ گونه آشنایی علمی نداشتند. طبیعتاً آنان نمی توانستند در دشواریهای این فرآیند، بهبود کیفیت فرآوردها و یا تولید فراورده های نوین نقش کارآمدی داشته باشند.

با وجود فعالیتهای آموزشی ، پژوهشی و صنعتی که به تازگی در برخی از واحدهای نورد انجام می شود ، که بنوبه ی خود نتیجه ها ی ثمربخشی هم داده است ، ولی هنوز در مقایسه با استاندارهای جهانی ، صنعت نورد در کشور ما از ناتوانی علمی و دانش فنی مهندسی رنج می برد . در این مورد وضع در دانشگاه ها نیز به همین ترتیب بوده است . فعالیت های پژوهشی بصورت پراکنده و اندک بوده و کمتر در ارتباط با رشد این صنعت بوده است انتشارات علمی در این زمینه بسیار ناچیز و در حد چند مقاله و یا جزوه های درسی بوده است .
نورد معمولاً اولین عمل در تبدیل لوحه نورد به محصولات کار شده ی نهایی است. یک قطعه ی کلفت را می توان به شکل شمش، شمشال یا لوحه نورد کرد، یا این که می توان این شکل ها را مستقیماً با ریخته گری پیوسته تولید نمود. سطح مقطع شمش، مربع با مربع مستطیل شکل با ضخامت حداکثر 6 اینج ( 15 سانتی متر) و پهنای حداکثر تا دو برابر ضخامت آن است. شمشال معمولاً کوچک تر از شمش و دارای مقطع مربع یا دایره شکل است. و به روشهایی از قبیل نورد یا حدیده کاری تولید می شود لوحه قطعه ای با مقطع مستطیل شکل با پهنای بیش تر از دو برابر ضخامت است. با نورد بیش تر، می توان لوحه را به ورق کلفت ، ورق و نوار تبدیل کرد. بیشتر اوقات این محصولات کارگرد ماده ی خام فرآیند دیگری چون شکل دادن سر و یا ماشین کاری می باشند ورق و نوار را می توان به فرآورده ی نهایی تبدیل کرد یا با نورد به مواد نازک تر و محکم تر و حتی ورق بسیار نازک تبدیل کرد. شمش و شمشال را می توان با نورد بیشتر به فرآورده های نهایی مانند شکل های سازه ای و ریل راه آهن یا به شکل های نیمه نهایی مثل میله، میله ی نازک، لوله یا لوله ی جدار نازک تبدیل نمود.
بر اساس وزن ، نورد گرم در بین فرایندهای تولیدی دارای مقام اول است و دستگاه ها و روش های تولیدی این فرآیند تا حد زیادی تکامل یافته و استاندارد شده اند ، به طوری که تولید محصولات مرغوب و یکنواخت به قیمت های ارزان کاملاً میسر است. یا وجود این، به علت گرانی و سنگینی دستگاه های نورد، محصولات نورد گرم فقط به شکل ها و اندازه های استاندارد شده (که به دلیل تقاضای زیاد، تولید آن ها اقتصادی است) عرضه می شوند.

شناساندن صنعت نورد :
تاریخ راستین نورد ، به مفهوم امروزی آن ، ولی در شکلهای بسیار ساده و اندازه های کوچک به آغاز سده ی هفدهم بر می گردد. به این صورت که 2 غلتک چدنی ، در یک چهار چوب چوبی قراداده می شد و فلزهایی مانند قلع و سرب را نورد می کردند هر چند پیش از این از غلتکها برای صاف کردن و فشردن مواد استفاده می شد ، ولی ایده ی استفاده از علتکها بمنوظر ایجاد کاهش در سطح مقطع فلز ، در این دوره بوجود آمد.
پس از آن کوشش شد از غلتکهای بزرگتر و سنگین تر استفاده شود و گشتاور لازم برای به چرخش در آوردن آنها بوسیله ی نیروی اسب و یا پره های آبی تامین می شد ایده ی ایجاد شیار روی غلتکها ، بمنظور شکل دادن به مقاطع میله ها و تیرها نیز به همین دوران بر می گردد.
قفسه های دو غلتکه به سرعت گام های تکاملی خود را پیمودند و بزودی افزون بر نورد فلزهای نرم ، نورد گرم فولاد نیز شدنی شد تنگنای نیرو و توان ، ایده ی استفاده از غلتکهای کوچکتر را مطرح کرد ، چه سنعتگران به تجربه متوجه شده بودند که نورد با غلتکهای کوچکتر که بوسیله ی غلتکهای بزرگتر پشتیبانی می شدند متاول شد و در اصطلاح قفسه های چهار غلتکه بوجود آمدند.
پس از پیدایش ماشین بخار و از بین رفتن تنگنای نیرو و توان ، قفسه های نورد دوباره بزرگتر شدند و موتورهای با توان بسیار بالا ، در اندازه ی 15000 اسب برای نوردهای سنگین ششمهای فولادی بکار گرفته شدند ، موتور فقسه های نورد به تندی گامه های تکاملی خود را پیمودند به گونه ای که فرآورده های نورد بویژه فولادها به مهم ترنی فرآورده های فلزی در سطح جهان تبدیل شدند. برای بسیاری از فرآورده ها ، روشهای نورد ، جایگزین دیگر روشهای شکل دادن فلزها همانند آهنگری و بخته گری شدند .
همراه و در کنار قفسه های نورد دیگر بخش های کارخانجات نورد همچون کوره های ذوب ماشین های ریخته گری برای آماده سازی شمش های اولیه ، کوره های پیش گرم برای گرم کردن شمش ها ، خطوط جابجایی ف حمام های اسیدشویی ، کوره های عملیات حرارتی ی، حمام های آبکاری ماشین های بسته بندی و غیره نیز گامه های تکاملی خود را پیمودند.

فرایند اساسی نورد :
فرایند اصلی نورد به دو دسته تقسیم می شود :
1- کار گرم یا نورد گرم
2- کار سرد یا نورد سرد


فرایند نورد گرم :
همان گونه که در شکل 1 مشاهده می شود، نورد گرم گذارندن فلز داغ بین دو غلتک است که در خلاف جهت یکدیگر می گردند و فاصله ی بین آن ها از ضخامت فلز ورودی قدری کم تر است .

شکل 1

فلز ورودی قدری کمتر است. به علت این که سرعت غلتک ها از سرعت فلز ورودی بیش تر است، اصطکاک موجود در سطح تماس فلز با غلتک، فلز را به سمت جلو می راند. در اثر فشرده شدن فلز، طول آن افزایش می یابد و از ضخامت آن کاسته می شود . میزان تغییر ضخامتی که می توان در طی یک مرحله عبور از نورد به دست اورد به شرایط اصطکاک موجود در سطح مشترک فلز و غلتک بستگی دارد. در صورتی که تغییر شکل زیادی مورد نظر باشد، غلتک ها موجب حرکت ماده نمی شوند بلکه روی سطح آن می لغزند. از سوی دیگر، تغییر ضخامت خیلی کم نیز موجب بالا رفتن هزینه های تولیدی می شود.

دمای نورد گرم :
در نورد گرم همانند دیگر فرآیندهای کار گرم کنترل دقیق دما برای موفقیت فرآیند بسیار مهم است بهتر است قبل از شروع نورد، دمای فلز به طور یکنواخت تا مقدار مطلوب بالا برده شود این عمل مستلزم گرم نگه داشتن قطعه در حرارت مطلوب برای زمان طولانی است اگر دمای قطعه یکنواخت نباشد، تغییر شکل ایجاد شده نیز غیر یک نواخت است مثلاً اگر قطعه به اندازه ی کافی و به نحو همگن گرم نشود، سطوح گرم تر بیرونی نسبت به سطوح داخای که سردتر و محکم ترند زودتر نورد می شوند و اگر پس از گرم کردن قطعه و یا در فاصله ی دو نورد فلز سرد شود، سطوح سرد شده در مقابل تغییر شکل مقاومت می کنند. در این صورت هنگام تغییر شکل قسمت داخلی که داغ تر و ضعیف تر است، ممکن است ترک ها یا گسیختگی های سطحی در قطعه ایجاد شود.
استفاده از محصولات ریخته گری پیوسته به عنوان ماده ی اولیه در کارخانه های با تولید زیاد امری عادی است. فرآیند سردشدن به گونه ای کنترل می شود تا بتوان ماده را بدون نیاز به گرم کردن اضافی یا جابه جا کردن بیشتر ، مستقیماً وارد دستگاه نورد گرم کرد. برای گرم کردن برای تولید های کمتر یا عملیات ثانویه معمولاً دمای ماده ی اولیه (شمش، شمشال یا لوحه) دمای اتاق است. برای گرم کردن این قطعات تا دمای مناسب می توان آن ها را در کوره های نفت سوز یا گازسوز گرم کرد. برای فولادهای کربنی ساده و فولادهای کم آلیاژ، دمای کردن معمولاً در حدود 1200 درجه ی سانتی گراد (2200 درجه ی فارنهایت) است برای میله های کم قطر می توان از کوره های القایی برای گرم کردن استفاده کرد.
نورد گرم معمولاً در حدود 50 تا 100 درجه سانتی گراد (100 تا 200 درجه ی فارنهایت) بالای دمای تبلور مجدد متوقف می شود. پایان دادن عمل نورد در این دمای پایانی از سخت شدن کرنشی ماده جلوگیری می کند و موجب ایجاد دانه های ریز و یکنواخت می شود. پیش از انجام تغییر شکل اضافی، لازم است قطعه دوباره گرم شود تا به شرایط مناسب برای نورد برسد .

[bigbang]

تابکاری و دما در نورد گرم :
فرآیند های نورد که در خلال آن ماده به اندازه ی بسیار زیادی تغییر شکل می یابد ، نمیتوانند از فرآیندهای عملیات حرارتی جدا باشند عملیات حرارتی نه تنها بعنوان یک ضرورت بلکه برای رسیدن به ویژگیهای بهینه از فرآورده مطرح می باشند . بنابراین فرآورده های نورد چه گرم و چه سرد یک یا چند فرآیند حرارتی را تجربه می کنند تا از این روش هم فرآیند شکل دهی با سادگی بیشتری انجام پذیرد و هم ساختار متالورژیکی و ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی فرآورده ها بهبود یابد.
یکی از مهمترین فرآیندهای حرارتی ، علمیات تابکاری است که بیشتر روی مواد کارسرد شده انجام می شود. در مورد فولادها فرآیند تابکاری با شیوه ها و کیفیتهای مختلفی ممکن است انجام پذیرد اینها عبارتند از :
فرآیند تابکاری : در این فرآیند با قراردادن فولاد کارسرد شده در دمائی بیش از دمای تبلور مجدد، در مدت زمان معینی ، ساختار متالورژیکی و ویژگیهای مکانیک مورد نظر در فولاد ایجاد می شود هدف مهم این فرآیند تنش زدایی و برگرداندن ویژگیهای اولیه ی ماده به فرآورده است این فرآیند در کوره های پیوسته و یا کوره های جعبه ای انجام می پذیرد در این فصل بنیادهای این فرآیند به گونه ای چکیده بحث می شود.
نابکاری کامل : در این حالت فرآورده در خلال یک برنامه ی زمانی – دمایی مشخص و از پیش تعیین شده گرم و سرد می شود ساختار نهایی فرآورده از نوع پیرلیت با دانه بندی درشت خواهد بود در این شرایط ماده از ویژگی چکش خواری خوبی بهره مند می شود.
تابکاری هم دمایی : در این نوع تابکاری ، شیوه ی سرد کردن فولاد سریعتر از حالت پیش خواهد بود ، بگونه ای که تغییر حالتهای متالورژیکی در شرایط هم دمایی انجام می پذیرد نتیجه این نوع تابکاری رسیدن به ساختار پیرلیت با دانه بندی ریزتر است .
تابکاری کروی : در این حالت به کمک بازپخت کردن فولاد و نرمالیز کردن آن کوشش می شود که ساختار فولاد بصورت کربید کروی شود در این روش زمان فرآیند به دلیل نیاز به نگهداری طولانی فرآورده در دمای زیر بحرانی زیادتر از فرآیند های پیش می باشد .
کار گرم یکی دیگر از فرآیندهای حرارتی است که در خلال آن ماده در دمایی بیش از دمای تبلور مجدد فلز، تغییر شکل پلاستیک می یابد ویژگی این فرآیند که جدا از تبلور مجدد نیست نیز در این بخش به گونه ای چکیده بحث می شود.
دمای نورد و پیش بینی و کنترل آن در مراحل مختلف نورد یکی دیگر از موضوع هایی است که آگاهی از آن و دانش فنی آن برای فرآیندهای نورد ضروری و واجب است چرا که بسیاری از پارامترهای قابل کنترل در قفسه های نورد گرم مانند اصطکاک ، نیرو ، گشتاور و غیره به دمای فرآورده بستگی دارد بنابراین آگاهی از تغییرات دمای نورد که بدرستی همان دمای کارگرم قطعه کار است در مراحل مختلف خط تولید ضروری است .

خصوصیات کار گرم :
1- احتیاج به قدرت کمتر نسبت به نورد سرد در طی فرایند دارد .
2- تعداد دستگاه های کمتری نسبت به نورد گرم دارد .
3- کرنش سختی کمتری در طی فرایند روی قطعه انجام می شود .
4- استحکام کمتر قطعه نسبت به نورد سر .
5- توانائی نورد شمشالهای بزرگ تر نسبت به نورد سرد .
6- و.......
فرایند نورد سرد :
بیش ترین حجم فراورده های کار سرد به روش نورد سرد تهیه می شود . برای تهیه محصولاتی با پرداخت سطح خوب و ابعاد دقیق ، مانند ورق ، تسمه ، میله و لوله فلزی ، آن ها را در حالت سرد نورد می کنند . به علت اندازه کوچکتر و استحکام بیشتر ماده ( در مقایسه با نورد گرم ) قسمت عمده نورد سرد با غلتک های 4 طبقه و خوشه ای یا اقماری تهیه می شود .
تنش و کرنش:
وارد کردن نیرو به یک جسم به 2 صورت کلی می تواند انجام پذیرد نیروهای حجمی و نیروهای سطحی نیروهای حجمی بوسیله ی یک میدان نیرو وارد می شوند برای نمونه نیروهای بدست آمده از میدان ثق و یا میدان مغناطیسی از این نوع هستند از آنجا که این نیرو به توده ی جسم وارد می شود واحد و یا دیمانسیون آن بصورت نیرو به ازای واحد جرم و یا واحد حجم بیان می شود این نیرو غالباپ سبب حرکت جسم می شود از اینرو سازه ی بنیادی مکانیک حرکت و دینامیک می باشد .
بر خلاف نیروهای حجمی ، نیروهای سطحی بوسیله ی تماس مستقیم ابزار با جسم ایجاد می شوند و بصورت نیرو به ازای واحد سطح بیان می شوند این نیرو سبب تغییر شکل جسم می شود قانون بندی توزیع این نیرو در جسم و تغییر شکل بدست آمده از آن مایه ی تئوریهای الاستیسیته و پلاستیسیته می باشند که به تفصیل در بسیاری از کتابها و مقاله های مکانیک جامدات ، مکانیک محیط های پیوسته ، تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته آماده است .
از نظر علمی و مسئله های عملی ، تغییر شکل ماده بوسیله ی کرنش نشان داده می شود . پایه ی کرنش ، جابجایی نقاط ماده است . در اصل کرنش خود جابجایی نسبی بخش های ماده است منظور آن نوع از جابجایی است که به دلیل تغییر شکل ناشی می شود و نه جابجایی هایی که بوسیله انتقال و یا چرخش صلب ماده ممکن است بوجود آید.

معیار تسلیم و تغییر شکل پلاستیک :
در فصل گذشته تانسورهای تنش کرنش به اختصار بررسی شدند در این فصل نشان داده می شود که کرنش ایجاد شده در جسم به دلیل وارد آوردن تنش به جسم است و همواره نوعی ارتباط بین مولفه های این 2 تانسور وجود دارد قانونهای حاکم بر این ارتباط بر پایه ی یک سری فرضیه های اولیه بدست می آیند مهم ترین این فرضیه ها عبارتند از ایزوتروپ و همسان بودن ویژگیهای ماده در همه راستاها پیوسته و همگن بودن ماده در همه ی نقطه ها
در چنین شرایطی برای کرنش های بسیار کوجک که بوسیله ی تنش های کوچکتر از تنش تسلیم ماده بودجود می آیند ارتباط بین تنش و کرنش خطی بوده و بنابر قانون الاستیسیته فرموله می شوند مشخصه ی این مرحله از تغییر شکل اینست که با حذف نیروی وارد شده به جسم تغییر شکل کوچک نیز ناپدید شده و جسم در شرایط اولیه ی خود قرار می گیرد به بیان دیگر کرنش دائمی در جسم برجا نمی ماند.
حال اگر بارگذاری ماده بگونه ای باشد که انرژی الاستیک ایجاد شده در ماده از یک اندازه ی بحرانی بگذرد در اینصورت کرنش اجیاد شده در جسم به سرعت افزایش یافته و با حذف نیرو ناپدید نمی شود بلکه کرنش بصورت دائم در جسم بر جا می ماند در این شرایط قانونهای حاکم بین تنش و کرنش دیگر از تئوری الاستیسیته پیروی نکرده و پیوند بین تنش و کرنش غیر خطی خواد شد در این گامه قانونهای پلاستیسیته عهده دار پیوند بین تنش و کرنش خواهند بود.
در رابطه های پلاستیسیته بجای کرنش از نمو کرنش استفاده می شود این به دو دلیل است نخست آنکه قانون کوچک بودن کرنش همچنان نگه داشته شود و دوم آنکه با کوچک بودن کرنش بتوان نوع پیوند خطی بین تنش و نمو کرنش ایجاد نمود باید توجه داشت که با وجود کوچک بودن نمو کرنش پلاستیک ولی در مقایسه با نمو کرنش الاستیک بسیار بزرگ بوده بگونه ای که نسبت نمو کرنش الاستیک به نمو کرنش پلاستیک مانند 002/0 به یک است از اینرو بی جا نیست که در شرایط پلاستیسیته از کرنش های الاستیک صرفنظر می شود و در محاسبه ها وارد نمی شود.

کار سختی و نرخ کرنش :
در فصل پیش معیار تسلیم و بنیادهای پلاستیسیته به گونه ای چکیده توضیح داده شدند در همهی رابطه ها فرض بر آن بود که رفتار ماده بصورت ایده آل الاستیک – پلاستیک کامل است . این نوع رفتار در بسیاری از موردها دور از واقعیت نیست . برای نمونه در تغییر شکل های گرم و یا تغییر شکل های سرد که ماده کرنش اولیه ی زیادی تجربه کرده باشد ، یک چنین رفتاری مشاهده می شود . ولی رویهمرفته فلزها در فرآیند تغییر شکل سرد از خودکار سختی نشان می دهند حتی در فرآیند تغییر شکل گرم چنانچه سرعت تغییر شکل و یا به بیان دیگر نرخ کرنش تغییر شکل زیاد باشد فلز ممکن است از خود کار سختی نشان دهد.
کار سختی فلز یکی از فاکتورهای اساسی در طراحی خطوط نورد سرد است و آگاهی از آن از ضروریات فرآیند نورد سرد است به همین ترتیب اطلاع از حساسیت به نرخ کرنش فلزها از ضروریات خطوط نورد گرم است کار سختی فلز و حساسیت آن به نرخ کرنش در فرآیندهای نورد سرد و گرم ایجاب می کند .

هندسه ی قطعه کار در نورد :
در فصلهای گذشته تنش ، کرنش ، حالت تسلیم و تغییر شکل پلاستیک فلزها بررسی شد ولی اگر به فرآیندهای نورد به گونه ای ویژه بنگریم نخستین موضوع که بیش از همه جلب توجه می کند تغییرات ابعادی سریع و آشکار قطعه کار است بعنوان نمونه شمشی بطول 10 متر پس از 10 تا 15 مرحله نورد گرم در زمانی کمتر از 2 دقیقه به کلافی به طول چند صد متر تبدیل میشود هر چند کمیتی مانند کرنش توانائی این را دارد که تغییرات ابعادی را بخوبی گزارش دهد و در بسیاری از مواقع نیز مستقیماً از آن استفاده می شود ولی از نظر مهندسی و برنامه ی نورد نیاز است که تغییرات ابعادی قطعه کار در هر رمحله از نورد بسادگی گزارش شود عینا همین موضوع در مورد شرایط تسلیم و تغییر شکل پلاستیک فلز نیز صادق است و بیشتر نیاز است که از رابطه های ساده شده ی معیار تسلیم و در شرایطی از تنش تسلیم میانگین فلز استفاده شود در این فصل تغییرات هندسی قطعه کار ، با روشی که در فرآیند های عملی نورد مرسوم است همراه با شرایط ساده شده ی معیار تسلیم بررسی می شود.

اصول نورد طولی :
همه ی فرآیندهای نورد طولی گرم یا سرد بزرگ و کوچک ، همگی از یک سری بنیادهای مشخص و معین که از ویژگی های این فرآیند است پیروی می کنند فرآورده های این فرآیند به صورت تختال ، شمش ، صفحه ، ورق ، نوار ورث و یا تسمه و فویل می باشند همانگونه که پیش از این نیز اشاره شده است ویژگی همه ی این فرآورده ها اینست که در همه مراحل نورد سطح مقطع آنها همواره بصورت مربع مستطیل بر جا می ماند و تغییر شکل عمدتاً در راستای کاهش ضخامت قطعه کار است .
در برخی از این فرآورده ها ، مانند کلاف ، ورق ، تسمه و فویل که پهنای قطعه کار نسبت به ضخامت آن بسیار بزرگ است و هم همچنین پهنای قطعه کار نسبت به ضخامت آن بسیار بزرگ است و همچنین پهنای فرآورده دست کم 20 برابر طول تماس غلتک و قطعه کار است شرایط نورد بگونه ای خواهد شد که کرنش صفحه ای حاکم است این بدان معنا است که سیلان فلز در راستای پهنا و پهن شدن مسدود می شود و در عمل پهنای فرآورده ثابت باقی می ماند .
رویهمرفته بنیادهای فرآیند نورد طولی برای همه ی فرآورده های این نورد اعم از اینکه پهنای آنها ثابت باقی بماند و یا تغییر کند ، کم و بیش یکسان است از اینرو در این فصل بمنظور آسانی از واژه ی قطعه کار برای بیان فرآورده های نورد طولی استفاده می شود و هر کجا که مورد ویژه ای مد نظر بود نام فرآورده مطرح خواهد شد.

آرایش غلتکها در کارخانه های نورد :
همان گونه که در شکل 2 آمده است، غلتک های سکوی نورد را می توان به آرایش های مختلف قرارداد. اولین کاهش ضخامت در ایستگاه نورد مقدماتی با آرایش دو طبقه یا سه طبقه ی غلتک ها انجام می شود. قطر غلتک های مورد استفاده در این مرحله بین 600 تا 1400 میلی متر (24 تا 55 اینچ) است.

شکل 2

برای نورد محصولات غیر مسطح یا شکل دار ماده به طور پیوسته از بین مجموعه ای از غلتک های شیار دار متوالی با دهانه های مختلف عبور و در نهایت به شکل دل خواه در می آید
نورد دو طبقه ی برنگشتنی ساده ترین آرایش است، ولی ماده فقط می تواند از یک طرف وارد سکوی نورد شود. در نورد و طبقه ی برگشتی، امکان وارد کردن قطعه از هر دو طرف وجود دارد اما برای این کار لازم است بین هر دو عبور، دستگاه متوقف شده، جهت حرکت معکوس شود و دوباره دستگاه به سرعت نورد برسد. در سکوی نورد سه طبقه نیازی به معکوس کردن جهت نورد نیست، ولی در دو انتهای سکوی نرود یک بالابر به منظور بالا و پایین کردن ماده ، دستگاه های مکانیکی جهت چرخاندن و قرار دادن محصول در مقابل غلتک ها برای عبورهای مختلف وجود دارد.
همان گونه که در شکل 3 مشاهده می شود، غلتک های با قطر کم تر برای تغییر معینی در ضخامت، طول تماس کم تری دارند و در نتیجه نیازمند نیرو انرژی کمتری برای تغییر شکل هستند اما باید توجه داشت که سختی این غلتک ها نیز کمتر است و استعداد بیش تری برای خم شدن کش سان دارند. در نتیجه پس از عبور از روی ورق، قسمت وسط آن دارای ضخامت بیشتری نسبت به کناره ها خواهد بود. در نوردهای چهار طبقه و خوشه ای از غلتک های سنگین تر برای ایجاد تکیه گاه لازم برای غلتک های نورد کوچکتر استفاده می شود. این آرایش در نورد گرم ورقه ای پهن و صفحات نازک و نورد سرد به کار می روند، که در آن ها کوچکترین خیز وسط غلتک موجب تغییر ضخامت های غیر قابل قبول در محصول می شود.

شکل 3

ورق های بسیار نازک را تقریباً همیشه با نورد غلتک خوشه ای تهیه می کنند، زیرا ایجاد چنین ضخامت های کمی مستلزم استفاده از غلتک های کم قطر است. در نوردهای با آرایش خوشه ای قطر غلتک در تماس با ماده ممکن است به کوچکی 6 میلی متر ( اینچ) باشد. برای جبران این نیاز ، بعضی ورقه های بسیار نازک را به صورت چند لایه تهیه می کنند. تر این فرآیند دو یا چند لایه فلز را به طور هم زمان نورد می کنند و به این ترتیب ماده ی ورودی ضخیم تر خواهد بود . ورق های بسیار نازک آلومینیمی آشپزخانه (فویل) را به روش چند لایه تهیه می کنند، که از دو رنگ بودن پشت و روی آن (یک رو براق و روی دیگر کدر) تشخیص داده می شوند.
برای نورد محصولات غیر مسطح یا شکل دار ماده به طور پیوسته از بین مجموعه ای از غلتک های شیار دار متوالی با دهانه های مختلف عبور و در نهایت به شکل دلخواه در می آید .

فشار و نیرو در نورد :
در فرایند نورد ، حجم و بزرگ بودن فرآیند ها و تغییر شکل پلاستیک بسیار زیاد آنها سبب می شود که فشار و نیروی نورد مه به وسیله غلتک ها وارد می شود، بسیار بزرگ باشند . بگونهای مه در نورد شمش و یا ورقهای فولادی نیروی نورد ممکن است به چند هزار تن برسد . بنا براین آگاهی و پیشبینی فشار و نیروی نورد ، هم برای طراحان و سازندگاه غلتکها و قفسهای نورد و هم برای تولید کنندگان فرآوردهای نورد بسیار با اهمیت است .
کارشناسان خطوط تولید نورد ، برای تنظیم برنامه نورد نیاز دارند مه فشار و نیروی نورد را محاسبه کنند .
بدلیل اهمیت این محاسبه ها پژوهشگران مختلف هر کدام به گونه  ای کوشش کرده اند که فشار و نیروی را بصورت مطلوب محاسبه کنند . در این راه به ناچار طبقه بندیهای مختلفی انجام انجام پذیرفته است . برای مثال طبقه بندی بر پایه گرم بودن و سر بودن فرایند و یا شکل فرآیند ها . افزون بر این روشهای مختلفی برای محاسبه به کار رفته مانند روش انرژی تغییر شکل همگن ، روش تختال و یا تعادل نیرو در ناحیه تغییر شکل ، روش حد بالایی و ....... که طبق این روشها محاسبه می شود .
کار ، گشتاور و توان نورد :
مانند بسیاری از دیگر روشهای شکل دادن فلزات، در نورد نیز تعیین مقدار کار لازم برای تغییر شکل فلزات از اهمیت ویژه ای برخوردار است . این اهمیت نه تنها به دلیل دانستن کار یا انرژی لازم برای تغییر شکل است ، بلکه در اصل با استفتده از انرژی تغییر شکل می توان بسیاری از مسائل نورد را حل کرد .در فرایند های نورد ، حجم ماده تغییر شکل یافته بسیار زیاد است ، این امر باعث می شودکه پیشبینی توان و یا انرژی تغییرشکل ، برای مهندسین و طراحان خطوط نورد ، همچنین برای تولید کنندگان فرآوردهای نورد ، از اهمیت زیادی بر خوردار است . با استفاده از تئان تغییر شکل می توان قدرت موتور محرکه وظرفیت تولیدی قفسه نورد را مشخص کرد.
کمیتهای کار ، توان و گشتاور با یکدیگر در ارتباط بوده و با مشخص شدن یکی مشخص شدن یکی ، دیگری نیز تعیین می شود . معمولا کمیتی که کارشناسان مایلند آن را بدانند در خطوط نورد ، گشتاور لازم برای به چرخش دراوردن غلتکهای نورد در هنگام نورد بوده . محاسبه گشتاور هر قفسه نورد ، با توجه به آگاهی های مربوط به جنس ، ابعاد و مقدار تغییر شکل فراوردهاانجام می پذیرد . باید توجه داشت که اینگونه محاسبه ها ، گشتاور را برای شرایط تعادلی یکنواخت می دهد اما در عمل این نیست و تغیییرات دما ، تغییرات کیفی فرایند و .... را داریم .بنا بر این لازم است که مقدار اوج گشتاور نیز در محاسبه ها پیش بینی شود و در اصطلاح فاکتور افزایش گشتاور که همان نسبت گشتاور اوج به گشتاور تعادلی است تعیین و در محاسبه بخشهای مکانیکی اعمال گردد .

اجزای کارخانجات نورد (نورد گرم) :
اگر از نحوه تولید قطعه اولیه ( شمشال ) چشم پوشی کنیم اجزای اصلی لازم برای یک کارخانه نورد به ترتیب زیر است :
1- کوره پیش گرم : این کوره وظیفه کرم کردن قطعه تا دمای لازم برای نورد را دارد . برای کوره باید سیستمی طراحی شود که شمشالها داخل کوره حرکت کرده و از اول کوره وارد شده و تا زمان رسیدن به آخر کوره شمشالها به دمای لازم رطیده باشند .
2- اجکتور : این وسیله وظیفه خارج کردن شمشالهای که به دمای لازم برای نورد ریده اند را دارد .
3- پوسته زدا : این وسیله وظیفه برداشتن پوستهای ایجاد شده ناشی از ریخته گری و کرم کاری مجدد را به روشهای مختلف دارد .
4- استند نورد : این وسیله برای نورد کردن شمشال یا کم کردن ضخامت قطعه را دارد که با استفاده از غلتکهای افقی این کار را انجام می دهد .
5- استد اجر : این وسیله برای ایجاد ابعادب نسبتا دقیق از نظر عرضی و یکنواخت سازی کنارهای ورق و ... کاربرد دارد که با غلتکهای عمودی این وظیفه را انجام می دهد .
6- دستگاه های ضخامت سنج : این دستگاه وظیفه اندازه گیری ضخامت ورق تولید شده را دارد.
7- تاب گیر : این وسیله برای تابگیری ورق بعد از تولید به کار میرود که این وظیفه را با چندین غلتک کوچک انجام می دهد .
8- خط خنک کاری : این خط وظیفه خنک کاری ورق تولید شده را دارد که طبق شرایط محلی طراحی می شود .
9- قیچی : وظیفه برش سر و انتهای ورق و همچنین سایز کردن ورق را دارد .
10 – دستگاه بسته بند : این دستگاه وظیفه وزن ورق و بسته بندی ورق تولید شده را به صورت اتماتیک دارد

در شکل 4 نمای از یک کارخانه نورد می بینید .

شکل 4

توجه :
آرایش کلی کارخانجات بستگی به نحوه تولید شمشال و قفسه استند و ..... دارد و قابل تغیر است .
در مطالب بالا سعی شده به طور مختصر آشنا به کارخانجات نورد و نحوه طراحی اجزا کارخانه شویم .