تحليل ترمومكانيكال نورد گرم فولاد API 5L X60 در ناحيه نورد خشن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

صنعت فولاد، يكي از صنايع مهم و تاثير گذار در كشور است كه توليدات آن در صنايع مختلف كشور نظير انرژي، ساختمان، حمل و نقل، لوازم خانگي و پتروشيميايي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. با وجود تنوع بالاي محصولات اين صنعت كه بخش قابل توجهي از نيازهاي درون كشور را پوشش مي‌دهد، برخي از گريدهاي فولادي مورد نياز كشور هنوز در سبد محصولات شركت‌هاي فولادي قرار نگرفته است. براي مثال مي‌توان به فولاد‌هاي گروه API 5L اشاره كرد كه براي استفاده در لوله‌هاي خطوط انتقال نفت و گاز طراحي شده‌اند. براي توليد يك فولاد جديد، نياز به محاسبه نيروي مورد نياز در قفسه‌هاي نورد است تا با درنظر گرفتن اين نيرو و ظرفيت قفسه‌هاي خط نورد كارخانه، توليد فولاد جديد امكان سنجي شود. اما محاسبه نيروي دقيق نورد به راحتي ممكن نيست زيرا مقدار تنش سيلان فولاد به دما و اندازه دانه آن در طول خط نورد وابسته است و اين در حالي است كه محاسبه مقدار دقيق دما و اندازه دانه، نيازمند در اختيار داشتن نيروي وارد شده به فولاد است. پس براي محاسبه نيروي نورد، به يك برنامه محاسباتي نياز است كه توانايي محاسبه همزمان دما، اندازه دانه، تنش سيلان و نيروي نورد را داشته باشد. امروزه برنامه‌هايي در اين زمينه ارائه شده است و يكي از برنامه‌هاي معتبر، نرم‌افزار HSMM است كه توسط شركت‌هاي معتبر توليدي استفاده مي‌شود. اين پژوهش با هدف دستيابي به برنامه مشابهي در اين زمينه انجام گرفت و با الگوگيري از نرم‌افزار HSMM، يك برنامه محاسباتي در دو مرحله آماده شد. در مرحله اول، براي محاسبه هر يك از مقدارهاي دما، اندازه دانه، تنش سيلان و نيروي نورد، يك زيربرنامه جداگانه نوشته شد كه با استفاده از روابط و الگوريتم مناسب، به محاسبه آن مقادير مي‌پردازد. زيربرنامه محاسبه دما، دماي ورق فولادي را حين فرآيند نورد در سه مقطع ابتدا، انتها و وسط به وسيله روابط انتقال حرارت محاسبه مي‌كند. در زيربرنامه اندازه دانه، به وسيله روابط متالورژيكي مناسب و در نظرگرفتن پديده‌هاي تبلورمجدد و رشد دانه، اندازه دانه ورق محاسبه مي‌شود. در زيربرنامه محاسبه تنش سيلان از مدل محاسباتي NIST و در زيربرنامه محاسبه نيرو از روش سيمز استفاده شده است. براي اطمينان از صحت عمل‌كرد اين زيربرنامه‌ها، نتايج به دست آمده از هريك با نتايج به دست آمده از نرم‌افزار HSMM در خط نورد گرم فولادAPI 5L X60 در شركت فولاد مباركه اصفهان مقايسه و تطابق مناسبي ميان نتايج آن‌ها مشاهده شد. حال كه از صحت محاسبات در هر زيربرنامه اطمينان حاصل شده است، در مرحله دوم، زيربرنامه‌ها به وسيله يك الگو و فلوچارت مناسب، به يكديگر متصل شده و يك كد جامع را به وجود آوردند كه با گرفتن ورودي‌هاي مناسب در ابتداي خط نورد، توانايي محاسبه دما، اندازه دانه، تنش سيلان و نيروي نورد در طول ناحيه نورد خشن را داراست. نتايج كد جامع ابتدا با نتايج نرم‌افزار HSMM مقايسه شد. در بخش محاسبه دما اختلاف ميانگين 7/2 درصد، در بخش محاسبه اندازه دانه اختلاف ميانگين 1 درصد و در بخش محاسبه نيروي نورد اختلاف ميانگين 6/1 درصد به دست آمد كه نشان‌ دهنده موفقيت پژوهش در شبيه‌سازي نرم‌افزار HSMM است. سپس با استفاده از ضرايب هندسي مناسب‌تري نسبت به ضرايب استفاده شده در نرم‌افزار HSMM، نيروي نورد محاسبه شده و با نيروي واقعيِ اندازه‌گيري شده از خط نورد گرم مقايسه شد. نتايج نشان مي‌دهد كه پژوهش حاضر نيروي نورد را به نحو موثري دقيق‌تر از نرم‌افزار HSMM محاسبه كرده است. ميانگين خطاي محاسبات انجام شده توسط نرم‌افزار HSMM نسبت به داده‌هاي تجربي 2/7 درصد و براي پژوهش حاضر 5 درصد بوده است.

229517

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان