تعيين اندازه دانه در فرايند توليد ورق فولادي API X70 5L

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

بخش بزرگي از منابع نفت و گاز ايران توسط خطوط انتقال لوله به مصرف‌كنندگان داخل و خارج كشور ارسال مي‌شود. اين خطوط انتقال از تغييرشكل و جوشكاري گريدهاي خاصي از فولادهاي گرم نورديده توليد مي‌شوند. يكي از مرسوم‌ترين گريدهاي فولادي در توليد لوله‌هاي انتقال نفت و گاز، گريد API X70 5L است. شركت فولاد مباركه درنظر دارد با اتّكا به تجربياتي كه در توليد گريد X60 در اين شركت به دست آمده است و با انجام يك پژوهش جامع شامل بخش‌هاي فولادسازي و نورد، توليد فولاد گريد X70 را در كشور ميسر نمايد. تحقيق حاضر ناظر به بخش نورد است. در اين پژوهش فرايند نورد گرم، بعد از كوره‌هاي پيش‌گرم تا انتهاي نورد نهايي، براي دوگريد فولادي X60 و X70 به صورت حرارتي، متالورژيكي و مكانيكي شبيه‌سازي شده‌است. ابزار اصلي تحقيق نرم‌افزار تخصصي HSMM است و در مواردي كه خروجي‌هاي لازم از نرم افزار در دسترس نبوده است كدهاي مورد نياز در نرم افزار متلب توسعه يافته است. در محدوده دمايي نورد گرم تنها فازِ متالورژيكيِ موجود، فاز آستنيت است. نرم‌افزار HSMM توانايي شبيه‌سازي ترمومكانيكال فرايند نورد گرم براي اغلب گريدهاي فولادي را دارد. براي بكارگيري اين نرم‌افزار مهمترين چالش تعيين ثوابتِ روابطِ مادي در بخشهاي: حرارتي، متالورژيكي و مكانيكي است، به طوريكه گوياي رفتار ماده در بازه دما، كرنش و نرخ كرنش فرايند نورد گرم و در محدوده اندازه دانه‌هاي اوليه خروجي از كوره پيش‌گرم باشد. بدين منظور بايد ثوابت اين روابط از طريق تعداد زيادي آزمايش‌هاي فشار گرم تك مرحله‌اي، فشار گرم دو مرحله‌اي و پيچش گرم تعيين شود. تعداد و شرايط اين آزمايش‌ها بنابر معادلات حاكم تعيين و درخواست آزمايش‌ها براي گريدِ در دسترس X60 به دانشگاه فردوسي مشهد ارسال و نتايج دريافت شد. به كمك نتايج آزمايش‌هاي مذكور، مراجع و اطلاعات فولادهاي هم‌خانواده كليه ثوابت مورد نياز براي هر دو گريد مدنظر تعيين شدند. اين ثوابت به همراه مشخصات هندسي و عملكردي خط كه از اسناد فني توليدكننده استخراج شدند، به نرم‌افزار معرفي شد. نتايجِ مربوط به گريد X60 با نتايج گزارش‌هاي عملي خط توليد شامل دما و نيروي نورد مقايسه شد. نتايج از مطابقت خوبي برخوردار بوده و اين نشان از دقت شبيه‌سازي‌ها دارد. محاسبات براي گريد X70 نيز تكرار شد. اين محاسبات به عنوان نقطه شروع در فرايند طراحي خط براي توليد اين فولاد مناسب است. به كمك كدنويسي در محيط نرم‌افزار متلب، اندازه دانه آستنيت در قسمت‌هاي مختلف تا انتهاي نورد نهايي محاسبه شد. پارامترهاي محاسبه شده در اين بخش، سهم تبلورمجدد و سهم رشد دانه در اندازه دانه‌ي هر قسمت از خط را مشخص مي كنند كه شناخت بهتر عوامل موثر بر اندازه دانه آستنيت را ميسر مي¬كند.

215483

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمدرضا نيرومند

علي مالكي، محمد سيلاني

محمدرضا فروزان