بخشی از مقاله
چکیده
سطح غلتکهای نهایی کارگاه های نورد میلگرد بعد از تولید میزان مشخصی محصول آرماتور، عیوبی مانند ترک، پریدگی، فرسودگی و سایش مشاهده میشوند. این عیوب در تولید آرماتورهایی با آج مطابق استاندارد دین - مطابق استاندارد - DIN488 مشهودتر و حادتر از نوع آج مطابق با استاندارد گوست - مطابق استاندارد - GOST5781 میباشند. به طوریکه تولید محصولات مطابق با آج دین با مشکل بیشتری روبروست و از نظر تناژکاری عمر این غلتکها کمتر از آج گوست میباشد.
همچنین در سایزهای پایینتر عیوب پریدگی، فرسودگی و ترک بر روی سطح غلتکها به مراتب بیشتر از پروفیل های سایز بالاتر میباشد. با توجه به اینکه میلگرد یکی از مهمترین تولیدات خط نورد ذوبآهن اصفهان میباشد و بحث استاندارد مورد استفاده در تولید آن بسیار قابل توجه است، در این مقاله موانع کاهش تولید میلگرد براساس استاندارد آج DIN488 بررسی میشود و در جهت افزایش تولید براساس این استاندارد راهحلی ارائه میگردد.
مقدمه
یکی از محصولات مهم شرکت ذوبآهن اصفهان میلگرد میباشد که سهم عمدهای در فروش شرکت دارا است. میلگردهای تولیدی از نوع آجدار میباشند که در اندازههای 5,5 میلیمتر الی 36 میلیمتر بهصورت شاخهای و کلاف تولید میشوند. میلگردهای آجدار براساس دو استاندارد DIN488 و GOST5781 تولید میشوند. غلتکهای نهایی مورد استفاده در کارگاه نورد پس از میزان مشخصی از تولید دچار مشکلاتی از قبیل ترک، فرسودگی، پریدگی میشوند.
این مشکلات برای غلتکهای تولیدات بر مبنای استاندارد DIN488 در پروفیلهای سایز 12 و 14 مشهودتر است و تناژ فعلی در تولید این نوع میلگرد نسبت به تناژ مطلوب فاصله دارد. از میلگردهای ساخته شده با استاندارد DIN488 دارای استحکام مناسبی بوده و در آزمون خستگی نتایج بهتری نسبت به میلگردهای تولیدی با استاندارد GOST5781 نشان میدهند. لذا سازههایی که در آنها از میلگرد با استاندارد DIN488 استفاده میشود در طول زمان بازده بهتری دارند
همچنین مصرف غلتک در میلگردهای استاندارد DIN488 به دلیل نیاز کمتر به تراش - حدود - %17 نسبت به میلگردهای تولیدی با استاندارد GOST5781 کمتر میباشد و مواد کمتری در تولید میلگرد با استاندارد DIN488 مصرف میشود و به همین دلیل هزینههای تولید کمتری برای این نوع استاندارد به تولید کننده تحمیل شود و به همین دلیل این نوع از میلگردها بیشتر مورد نظر تولیدکننده قرار میگیرند. همچنین میلگردهای تولید شده با آج DIN488 نسبت به آج GOST5781 در بازار با استقبال بیشتری روبرو هستند که تولید کننده را به سمت تولید میلگرد با آج DIN488 متمایل میسازد.
از آنجا که محدودیتهای تولید میلگرد با استاندارد DIN488 در مرحله آج زنی ناشی از مشکلات غلتک نهایی است، بررسی و رفع آن در جهت افزایش عمر غلتک و رسیدن به تناژ بالاتر محصول بسیار مقرونبهصرفه بود. پس از بررسی محدودیتهای تولید میلگرد با استاندارد DIN488 در راستای افزایش تولید منابع اصلی بروز این اختلاف در تناژ که در اثر تعویض غلتکهای نهایی نورد میلگرد در بازه زمانی کمتر به وجود میآید شناسایی شدند که شامل هندسه آج، محدوده استاندارد، میزان باردهی و گپ کالیبر، طراحی کالیبرها و مشکلات بهرهبرداری هستند. در این مقاله پارامترهای سیلان فلز در فضای بین غلتکها و روی سطح آنها و ارتباط آن با مشکلات به وجود آمده بررسی شد و پیشنهاداتی در جهت بهینهسازی آن برای کاهش تعداد تعویض و زمان تعمیرات یا به عبارتی افزایش عمر غلتکهای نهایی ارائه گردیده است.
روش تحقیق
ابتدا با استفاده از اطلاعات هندسی مربوط به استانداردهای DIN488 وGOST5781 و اطلاعات اخذ شده از بخش نورد کارخانه مدل سهبعدی آرماتورهای N12 دو استاندارد فوق ایجاد گردید
در ادامه جهت شبیهسازی به مدل کردن غلتکهای نهایی نورد میلگرد با استاندارد DIN488 و GOST5781 نیاز بود که با استفاده از اطلاعات بخش نورد و جداول استاندارد و به کمک نرمافزارهای مهندسی طراحی هندسه آج منطبق بر استانداردهای فوق تولید شد. به دلیل پیچیده بودن مدل مربوط به آرماتور و وجود فاکتورهای زیاد در جداول با استفاده از نرمافزارهای متعدد - دو و سهبعدی - و اطلاعات مربوط به استاندارد ملی ایران مدلهای نهایی ایجاد گردید. مدلهای تولید شده این دو نوع غلتک استاندارد در شکلهای 2 و3 نشان داده شده است.
جهت تطبیق مختصات هندسی مدل به دست آمده با جداول استفاده شده نقشه دوبعدی غلتک تولید گردید و صحت مدل به دست آمده محرز گردید. همچنین جهت انجام شبیهسازی عملیات نورد در استند نهایی نورد میلگرد به آرماتور به دست آمده از استند ماقبل آخر نیاز میباشد. به منظور مدلسازی این مقطع نمونهبرداری جهت محاسبات و اندازه برداریهای هندسه فلز ورودی به استند آخر جهت شکلدهی نهایی در آرماتورهای با آجهای استاندارد فوق انجام و کروکیبرداری و مقایسه با مراجع مختلف به شرح زیر انجام گرفت:
الف - انبار شابلونهای کارگاه نورد 300 و تهیه شابلونهای پاس ماقبل آخر در دو استاندارد DIN488 و GOST5781 و کروکی برداری از آنها، ب - تهیه دو نمونه سالم از پاس ماقبل آخر فلز در حال نورد از داخل خط و انجام کروکی برداری دقیق پس از آمادهسازی و سنگزنی، و ج - استفاده از نقشههای کاری طراحی شده جهت طراحی کالیبر توسط واحد طراحی کالیبر شرکت سهامی ذوبآهن اصفهان
نهایتاً با استفاده از سه مرجع ذکر شده و مقایسه کروکیها، دو مدل از هندسه فلز در استانداردهای DIN488 و GOST5781 جهت استفاده در شبیهسازی مطابق شکل 5 تولید شد. جهت انجام شبیهسازیهای نورد نهایی آجگذاری میلگرد در نرمافزار Abaqus نیاز به حصول و محاسبه پارامترهایی از جمله ضریب اصطکاک، چگالی و رفتار الاستیک پلاستیک ماده میباشد.
نتایج و بحث
از رابطه اکلاند برای محاسبه ضریب اصطکاک بین غلتک و فلز در استند نهایی نورد میلگرد استفاده شد .[2] - ʽ= - 1.05-0.0005T - K1K2K3 - جنس میلگردهایN12 تولید شده ذوبآهن 31Mn5 میباشد که دارای خصوصیات شیمیایی و مکانیکی براساس جداول 1 و2 میباشد. با توجه به اینکه عملیات نورد در پاس آخر در دمای 900 & انجام میگیرد، استخراج رفتار پلاستیک ماده در این دما الزامی بوده و فرمول تنش سیلان اوکلاند - Kf = - 14 -0.010T - - 1.4+C+Mn+0.3 Cr - kg/mm2 - جهت محاسبه تنش تسلیم فلز نورد شونده در دمای 900̊& استفاده شد.
