توصيفگر ها :
نورد گرم , فولاد API X70 , تبلور مجدد , رشد دانه آستنيت , تنش سيلان , رسوب‌زايي , نرم‌افزار HSMM
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
A large amount of Iran's oil and gas resources are sent to domestic and foreign consumers through pipelines. These pipelines lines are produced by deformation and welding of special grades of hot rolled steel. One of the most common steel grades in the production of oil and gas pipelines is the API X70 5L grade. Mobarakeh Steel Company intends to produce the X70 grade steel by use of the experience gained in the production of grade X60 and conducting comprehensive research including steelmaking and rolling parts. The current research focuses on the rolling sector. In this research, thermal, metallurgical and mechanical simulation of the hot rolling process, after the reheat furnaces until the end of the finishing rolling has been done for two steel grades X60 and X70. The main tool in this research, is HSMM professional software. Also in some cases, where the necessary outputs from the software were not available, the required codes were developed in MATLAB software. In the hot rolling temperature range, the only existing metallurgical phase is the austenite phase. HSMM software is capable of thermomechanical simulation of hot rolling process for most steel grades. To use this software, the most important challenge is to determine the constants of material relations in thermal, metallurgical and mechanical sections, so that it is revealing of the behavior of the material in the range of temperature, strain and strain rate of the rolling process in the range of the initials grain size exiting from the reheat furnace. For this purpose, the constants of these relationships should be determined through a large number of single-hit hot compression, double-hit hot compression and hot torsion tests. The number and conditions of these tests were determined according to the governing equations and the required tests for the available X60 grade was sent to Ferdowsi University of Mashhad and the results were received. With the help of the results of the mentioned tests, the references and information of the same family steels, all the constants required for both considered grades were determined. Furthermore, the geometric and functional characteristics of the production line from the technical documents of the manufacturer introduced to the sofware. The results of the X60 grade were compared with the results of the practical reports of the production line, including temperature and rolling force. The results are in good agreement and this shows the accuracy of the simulations. The calculations were also repeated for the X70 grade. These calculations will be used as the starting point of the hot strip mill design process for the production of this steel. Utilizing the MATLAB software, the austenite grain size was calculated in different sections until the end of finishing rolling. The parameters calculated in this section determine the contribution of recrystallization and the contribution of grain growth in the grain size of each section of the line, which enables a better understanding of the factors affecting the austenite grain size.
