بررسی علل پارگی ورق در یک خط نورد سرد پیوسته

فرآیند نورد، یکی از مهمترین روش های تولید فرآورده های فلزی بویژه فولادهاست که به دلیل نرخ بالای تولید و دقت زیاد محصولات،از جایگاه خاصی در صنعت برخوردار می باشد. با پیوسته سازی خطوط نورد سرد، گام مهمی در زمینه ی افزایش سرعت تولید برداشته شده است. یکی از مشکلات حائز اهمیت در نورد پیوسته ورق، پارگی ورق در حین فرآیند نورد می باشد که تأثیر بسزایی در بالا رفتن هزینه و کاهش نرخ تولید دارد. از این رو، پرداختن به مبحث پارگی ورق و عوامل حاکم بر آن از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. به طور کلی پارگی ورق می تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد که برخی از آنها مربوط به عیوب موجود در کویل ورودی، و دسته ای مربوط به مشکلات سیستم های کنترلی و تجهیزات مکانیکی خط نورد می باشند. در تحقیق حاضر، پارگی ورق در فرآیند نورد سرد پیوسته پنج قفسه ای، با بهره گیری از مکانیک آسیب و از طریق شبیه سازی فرآیند به روش اجزای محدود، بررسی می گردد. شبیه سازی فرآیند به وسیله ی نرم افزار اجزای محدود abaqus انجام می گیرد و صحت نتایج شبیه سازی با استفاده از اطلاعات به دست آمده از یک واحد نورد صنعتی و همچنین از طریق مقایسه با نتایج تحلیلی، تأیید می گردد. در ادامه، تأثیر عواملی همچون اتصال دو ورق با ضخامت های مختلف، تغییرات سرعت زاویه ای غلتک ها، تغییرات ضریب اصطکاک و الگوی کاهش ضخامت ورق، بر رشد آسیب در ورق بررسی می گردد. در پایان با بکارگیری روش الگوریتم ژنتیک، بهترین الگوی کاهش ضخامت جهت کمینه کردن آسیب در ورق تحت فرآیند نورد سرد پیوسته ارائه می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که مدل آسیب نرم (ductile) برای پیش بینی رشد آسیب در مسأله حاضر مدل مناسبی بوده، نسبت به مدل آسیب fld پیش بینی صحیح تری از الگوی رشد آسیب و پارگی در ورق تحت نورد ارائه می دهد. رشد آسیب در ورق، عمدتاً زیر غلتک های کاری اتفاق می افتد و در نتیجه عامل اصلی رشد آسیب در طول فرآیند، کرنش های پلاستیک می باشند و نه کشش بین قفسه ای. بعلاوه مشاهده می شود که اتصال دو ورق با ضخامت های مختلف، که می توان در حالت کلی آن را به عدم یکنواختی ورق ورودی تعمیم داد، تأثیر بسزایی در رشد آسیب در ورق تحت نورد دارد و اگرچه در عمل اجتناب ناپذیر می باشد، لازم است به منظور کاهش احتمال پارگی ورق، این ناهمگونی در ورق ورودی تا حد ممکن کاهش داده و کنترل شود. تغییرات سرعت زاویه ای غلتک ها، تأثیر محسوسی بر رشد آسیب در ورق ندارد. تغییرات ضریب اصطکاک در سطح تماس بین ورق و غلتک ها تأثیر مهمی بر رشد آسیب در ورق داشته، با افزایش ضریب اصطکاک، پارامتر آسیب نیز افزایش می یابد. بنابراین لازم است جهت کاهش احتمال پارگی ورق، با روان سازی مناسب و تعویض بموقع غلتک های کاری، اصطکاک در پایین ترین حد ممکن نگه داشته شود. الگوی کاهش ضخامت ورق مهم ترین عامل تحت کنترل اپراتور جهت کنترل چگونگی رشد آسیب در ورق بحساب می آید. بنابراین ارائه یک الگوی بهینه جهت کمینه کردن پارامتر آسیب در کل فرآیند از اهمیت زیادی برخوردار است. به منظور کمینه کردن پارامتر آسیب در کل فرآیند، لازم است مجموع درصد کاهش ضخامت ها در پنج قفسه، مینیمم باشد. با در نظر گرفتن شرط مینیمم بودن حاصل جمع درصد کاهش ضخامت پنج قفسه و با اعمال قیود و محدودیت های حاکم در صنعت، با استفاده از یک الگوریتم ژنتیک، بهترین الگوی کاهش ضخامت برای کمینه شدن آسیب در فرآیند به دست می آید. طبق الگوی بهینه به دست آمده، بیشترین کاهش ضخامت در قفسه دوم و سوم اعمال می گردد و از قفسه ی سوم تا پنجم، درصد کاهش ضخامت ورق سیر نزولی دارد.