پیشگفتار صنعت جوشکاری
صنعت جوشکاری
۱۳۹۷-۱۱-۱۰
قیمت میلگرد زاگرس
میلگرد و انواع آن
۱۳۹۷-۱۱-۱۲

شکست غلتک های نورد تیرآهن و آهن

غلتک نورد

شکست غلتک های نورد تیرآهن و آهن

کارخانه گروه ملی صنعت فولاد ایران یکی از مجموعه های صنعتی کشور ما می باشد که شامل کارگاه های مختلف توليد و فرم دهی محصولات فولادی است. کارگاه نورد تیر آهن این مجموعه که در سال ۱۳۷۲ بازسازی گردید به صورت مستمر شاهد شکست غلتک های نورد خود بوده است.در این مقاله سعی گردیده تا شکست ها از سه جهت متالورژیکی ، خستگی مکانیکی وخستگی مکانیکی حرارتی به صورت مجزا بررسی گردد.در قسمت اول پس از آنکه نمونه هایی از غلتک های شکسته شده تحت آزمایشات مکانیکی و ساختار قرار گرفت، نتایج با نوع مشابه غلتک در کتابچه ساخت غلتک کارخانه سازنده مقایسه گردیده است.

برای مشاهده قیمت آهن کلیک کنید 

تنش های موجود در غلتک

 

در قسمت دوم سعی گردید تا با مدل سازی مسئله به بررسی تنش های موجود در غلتک بپردازیم و در نهایت با مقایسه بین سیکل تئوری و سیکل عملی شکستها به نتیجه ای صرفاً بر اساس خستگی مکانیکی برسیم . در ادامهٔ مدل سازی غلتک با احتساب افت دمای بین قفسه ها، به بررسی دمای نقاط مختلف غلتک پرداخته و با قرار دادن دماها و شرایط مرزی نیرو بر روی مدل، مسئله برای برآورد نهایی در نظر گرفته شده است. در نهایت در انتهای بحت پیشنهاداتی برای بهبود وضعیت شکست ارائه گردید.

فلزات نقش بسیار مهمی در توسعه تمدن بشری داشته و در این راستا روشهای ذوب و عملیات مکانیکی نهایی که بر روی آنها انجام میگیرد مهمترین نقش را ایفا نموده است. با گذشست زمان و رشد تمدن بشری احتیاجات جدید باعث پیشروی تکنولوژی شد تا در نهایت یکی از مهمترین فرآیندهای تولید

که نورد فلزات است ، بوجود آمد. نورد طبق تعریف عبارتست از تغییر شکل پلاستیکی یک فلز بر اثر عبور از میان غلطلک ها، بطوریکه فلز حین فرآیند ازدیاد طول پیدا کند.نورد فلزات و در کنار آن نورد فولاد یکی از روشهای تغییر فرم است که در دنیای امروز، صنعتی را یارای آن نیست زیرا اگر تصور کنیم سرعت تولید در انواع تولیدات بترتیب برای میلگرد ۸۰ متر بر ثانیه، تیر آهن ۱۵ تا ۲۰ متر بر ثانیه ، ورق ۳۰ متر بر ثانیه و برای لوله بدون درز ۶ تا ۱۰ متر بر ثانیه باشد آیسا میتوان صنعتی را بجز صنعت نفت یافت که با چنین سرعتی تولید داشته باشد؟.

اصولاً فرآیند نورد به دو دسته نورد سرد و گرم تقسیم بندی می گردد.

نورد سرد تیرآهن

فرآیندی است که در آن اثرات تغییر شکل پلاستیک در فلز بصورت تبلور مجدد جبران نمی شود و بر حسب مقدار تغییرشکل در هر عبور مرتباً بر مقدار کارسختی فلز متناسب با جنس و ترکیب شیمیایی آن افزوده می شود. با توجه به این امر درجه حرارت فرآیند در حدود ۰/۴ دمای جوش فلز تخمین زده می شود.

نورد گرم تیرآهن

فرآیندی است که در آن اثرات تغییر شکل پلاستیک فلز توسط تبلور مجدد جبران میگردد. درجه حرارت این فرآیند از ۰/۷ دمای جوشی فلز تا دمای مذکور است. در فرآیند شکل دهی نورد به دلیل اینکه تغییر شکل شمشی یا تختال ، چه در حالت گرم و چه در حالت سرد توسط غلتک  انجام میگیرد، این ابزاز بایستی لزوماً سخت تر و مقاومتر از خود قطعه باشد. از سوی دیگر با افزایش استحکام و سختی ، مقاومت در برابر نیروهای مختلف منجر به تغییر شکل، در صورتهای مختلف سیکلی و تناوبی و دینامیکی نیز مطرح می شوند.

تأمین کیفیت

تأمین کیفیت بالا در برآوردهای مذکور ، اساس تحقیقات در مسیر پیشرفت و ساخت غلطکهای با کیفیت خوب و قیمت مناسب و اقتصادی را تشکیل می دهد . در جهان تکنولوژی این مسیر تحقیقاتی همیشه برای کاستن از هزینه های تولید و افزایش کیفیت با ابداع روش های مختلف و آشنایی و معرفی جنسهای متفاوت و جدید ادامه داشته است.

علیرغم توجه به سختی و مقاومت غلطلک های نصب شده در یک خط نورد دلایلی متعددی باعث شکست اجزاء مذکور شده و مخارج گزافی را برای شرکتهای تولید کننده موجب می گردد.کارخانه گروه ملی صنعتی فولاد ایران یکی از بزرگترین و مهمترین کارخانه های صنعتی کشور ما می باشد که در حدود سال ۱۳۴۳ احداث گردید. این کارخانه در سال ۱۳۷۲ توسط یکی از شرکتهای خارجی بازسازی گردید. محصولات این کارخانه در بخشهای مختلف صنعتی و ساختمانی کشور مورد استفاده است.

این مجموعه از واحدهای تولیدی ذوب و ریخته گری، نورد میلگرد و مفتول ، نورد تیر آهن ، لوله سازی و ماشین سازی تشکیل گردید ه است.

برای مشاهده قیمت تیرآهن کلیک کنید

تولید شمش فولادی

 

کارخانه ذوب و ریخته گری قادر به تولید شمش فولادی با ابعاد مختلف و با طولهای تا ۸ متر است.مواد اولیه این واحد تولیدی آهن قراضه، آهن اسفنجی، چدن، آهک و فروآلیاژها است.

کارخانه نورد میله گرد و مفتول شامل سه خط تولید است که در خط ۱ توانایی تولید میلگرد ساده و آجدار به قطر ۱۸ تا ۳۲ میلی مستر بصورت شاخه ای ۱۲ متر از جنس اس – تی ۳۷ ” یا اس – تی ۵۰ وجود دارد. در خط ۲ و ۳ نیز مفتول ساده ۵/۵ تا ۱۲ میلیمتر از همان جنس و با همان طول تولید می گردد. کارخانه نورد میله گرد شامل یک کوره فشارنده است. کارخانه نورد تیرآهن نیز شامل دو خط تولید ۶۳۰ و ۶۵۰ است. در خط ۶۳۰ تولید انواع شمش و تیر آهن بال موازی و بال شیبدار به اندازه های ۱۲۰ و ۱۴۰ میلی متر با طول ۱۲ متر و در خط ۶۵۰

انواع تیر آهن بال موازی

انواع تیر آهن بال موازی و بالی شیبدار به اندازه های ۱۲۰، ۱۴۰، ۱۶۰ و ۱۸۰ میلی متر به طول ۱۲ متر ،نبشی بالی مساوی به اندازه های ۶۰ تا ۹۰ میلی متر ، ضخامتهای ۵ تا ۱۰ میلی مستر و بطول ۱۲ متر و نهایتاً ناودانی بال باریک شیبدار به اندازه های ۱۰۰ تا ۱۶۰ میلی متر به طول ۱۲ متر، مقدور است. مواد اولیه این کارخانه شمش فولادی از جنس اس تی ۳۷ است .

که ابعاد آن از ۱۲۰×۱۲۰ میلی متر مربع تا۲۰۰ ×۲۰۰ میلی متر مربع بسته به محصول متغیر است. کارخانه لوله سازی نیز توانایی تولید لوله های درز جوش ۱ تا ۲ اینج بصورت سیاه و گالوانیزه در طول های ۶ تا ۱۲ متر و ضخامت ۲ الی ۳/۶۵ میلی متر طبق استاندارد بیاس ۱۳۸۷ و دین ۲۴۴۰ . و لوله های بدون درز به قطر تا ۱۵ اینچ بطول ۶ تا ۱۲ متر در دو نوع متوسط وسنگین طبق استاندارد دین ۲۴۴۰ و دین ۲۴۴۱ را داراست.

کارخانه صنایع فلزی نیز شامل سه کارگاه پروفیل سازی ، تولید الکترود و محصولات مفتولی است.

در کارگاه پروفیل سازی بترتیب پروفیل، قوطی، فریم وزد ۱۸۰ و در کارگاه تولید الکترود، محصولاتی با قطر ۲/۵ تا ۴/۵ میلی متر با روکش روتیلی و نهایتاً در کارگاه مفتول، شبکه های فولاد سیم سیاه نرم با قطر تا ۶ میلی متر ، سیم خاردار با قطر ۲/۵ میلی متر و کشش مفتول از ۹ تا ۰/۵ میلی متر و گالوانیزاسیون مفتول های تا قطر ۴ میلی متر صورت می پذیرد.

 

مشکلات مطرح

 

یکی از مشکلات مطرح در مجموعهٔ تولیدی گروه ملی صنعتی فولاد ایران پایین بودن عمر عملی غلطلک های موجود در فرآیند نورد تیر آهن نسبت به عمر پیشنهادی سازنده و شکست زودرس این اجزاءاست.

خط نورد تیر آهن که توسط شرکت ایتالیایی طراحی و نصب گردیده متاسفانه در سالهای پس از نصب و راه اندازی همواره دچار مشکلی بوده است. در سال ۱۳۷۲ با کوشش جمعی از کارکنان متعهد این واحد، طرحی به منظور بهینه سازی نحوه عملیات حرارتی غلطلک ها ارائه گردید که در راستای مرتفع کردن مشکل کمک شایان توجهی نمود امّا هنوز هم اثرات شکست غلطلک ها در فرآیند تولید تیر آهن محسوس می نماید.

در این مختصر بعنوان پروژه تحقیقاتی ، علل شکست غلطلک ها در خط تولید تیر آهن گروه ملی صنعتی ایران مورد توجه قرار گرفته است. با عنایت به این نکته که این مشکل می تواند دلایل گوناگونی داشته باشد، همانطور که در ادامه توضیح داده شده است به بررسی چند علت از علل مختلف می پردازیم.

در سال های اخیر، فرآیندهای نورد داغ توسط محققین زیادی تحت بررسی قرار گرفته است. جالب توجه است که حجم اعظم این تحقیقات در مورد نورد داغ انجام گرفته است. در این میان بدلیل آنکه مسأله نورد یونیورسال تیر آهن به مقطع آمورد نظر بوده است، با وجود جستجوی بسیاری که در این مورد انجام شد، متأسفانه مقاله های چندانی پیدا نشد. لذا به نظر می رسد کار تحقیقاتی در این زمینه بیشتر توسط محققینی که در شرکت های مختلف طراحی کار می کنند صورت گرفته و جزء اسناد و مدارک کاری شرکت باشد که بندرت در دسترس عموم علاقمندان قرار میگیرد و اگر هم موجسود باشد به زبانهای بین المللی نیست.

 

نیروی نورد در نوردگرم

 

اوروان و پاسکوروش تقریبی خوبی برای برآورد نیروی نورد در نوردگرم مقاطع بدست آوردند که نتایج بدست آمده برای ضریب اصطکاک ۰/۳ نزدیکی مناسبی با مقادیر عملی دارند ونستر ابدارابو با استفاده از برنامهٔ کامپیوتری معادلات غیر همگن را برای نورد تخت حل کردند چیکتارا و هاردی  یکسری آزمایشات نورد برروی مقاطع I شکل انجام دادند. این آزمایشات شامل برآورد تعریض، افزایش طول نیروی نورد وممان نورد است.

کاستنر روشی را برای محاسبه تنش های مماسی و عمودی طول وپهنای محدودهٔ نورد برای مقاطع بیضوی و لوزی ابداع نمود یکی از موارد مهم و اساسی در  برآورد بار در نورد تیر آهن بررسی سطح تماس فلز نورد شده با غلطکهای شیاری است.

جدليکا روشی پیشنهاد داد که میتوان با استفاده از آن بدون محاسبه سطح تماس مزبور نیرو و ممسان نورد را محاسبه کرد. خایکین عبارتی برای محاسبهٔ فشار غلطلک و جیرویی نورد لاثر دسور د مقاطع مختلف ارائه داد. ساويج، راسل, گروبرو تیم   نیز با توسعه دادن روش اوروان عباراتی را ارائه دادند که می توان با استفاده از آن به بررسی نورد یونیور سال تیر آهن مبادرت کرد .

مک کویین و گلوور نیز با استفاده ازتوسعه دادن روشهائی عبارتهائی برای برآورد تعریض ، نیرو و ممان نورد در نورد شمش  ارائه داد که با تمهیداتی میتوان عبارت را برای نورد کالیبرتیرآهن بکار بردل  علاوه بر کارهای تئوری که در اینزمینه انجام گرفته است روشهای عددی نیز در این زمینه ارائه گردیده که از آنها می توان به مواردی اشاره کرد.

 

اصل اکسترمم

 

اوها و کوبایاشی  با استفاده از اصل اکسترمم برای مواد کاملاً پلاستیک و صلب و روشهای عددی روندی را برای بررسی تغییر فرم سه بعدی در نورد ابداع نمودند  در این زمینه روشهای متعددی از محققین مختلف در این مورد ارائه گردیده است هم اکنون شبیه سازی سه بعدی نورد با استفاده از روش المانهای محدود امکان دارد. اما کاربردهای عملی این روش بدلیل مقدار محاسبات بسیار زیاد و پیچیدگی داده ها محدود خواهد شد.

به منظور فائق آمدن بر این مشکل کیوچی و یاناگی موتو بااستفاده از روش المانهای محدود سه بعدی و روش قطلعه ای” روندی را ابداع نمودند که به صورت عددی نورد مقاطع را شبیه سازی می کند.

کیم، کوبایاشی و آلتان  با ساده کردن روش قبلی توانستند نرم افزاری به نام TASKS رابنویسند که در آن با استفاده از روش آلمان های محدود دو بعدی – صلب پلاستیک با دقت خوبی و با محاسبات کمتری به بررسی دو بعدی نورد می پردازد.

وستغسکی” با ارائه روابطی مقدار مجاز بار وارده بر غلطک ها و همچنین استحکام غلطلسک ها را بررسی کرد. هرتز برک نیز در کتاب خود به بررسی شکست توسط پدیده خستگی می پردازد برای مطالعه در زمینه خستگی و شکست می توان به کتابهای دیگری مراجعه کرد.اوان و اریک لاندنبرگ با ارائه روش تجربی – تئوری روندی را برای بررسی سایش غلطک ها و همچنین خستگی حرارتی ارائه داده است. اسفنسن و ایونس و هارپر نیز با ارائسه منحنی هایی به بررسی افزایش عمر غلطلک ها تحت خستگی حرارتی پرداخته است.

نویسنده مطلب آهن بین

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *