Asimetrik kesitli profilin sıcak haddeleme üretim süreçlerinin simülasyon destekli tasarımı ve soğuma şartlarının ürün özelliklerine etkisi

Abstract

Dünya demir-çelik üretiminde ülkemizin önemli aktörler arasında ilk onda olması ve bir ülkenin gelişmişlik seviyesi göstergelerinden birisinin de demir-çelik tüketimi olmasına istinaden bu sektöre yönelik yapılan çalışmalar güç geçtikçe önemini artırmaktadır. Küresel rekabetin önemli derecede arttığı son yıllarda demir-çelik sanayinde kitle üretim için en fazla kullanılan plastik şekil verme yöntemi olan sıcak haddeleme prosesi için de araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Sıcak haddelemede ana girdi olan hammadde, enerji ve işçilik kayıplarının azaltılması sayesinde artan kalite ve verim avantajıyla uluslararası rakiplerle rekabet edilebileceği öngörülmektedir. Bu tez çalışmasında, kullanılacak hadde pasoları geleneksel yöntemlerle tasarlanmış ve ardından gemi yapılarında kullanılan düşük karbon-mikro alaşımlı çelik hammadde ile asimetrik bir profil elde etmek için sonlu elemanlar metoduna göre hesaplama yapan bir simülasyon programı kullanılarak kontrollü hadde simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Üretim kusurlarının ortadan kaldırılması, gerilme-gerinim eğrileri, merdanelere etki eden kuvvetler ve merdanelerin giriş ve çıkışlarındaki tork gereksinimlerinin sağlanması için simülasyon destekli üretim çalışmaları yapılmıştır. Nihai ürünün mekanik özelliklerini iyileştirmek için üretim parametrelerinin optimizasyonu çalışmaları gerçekleştirilmiştir.Simülasyon destekli faaliyetlerden elde edilen üretim parametrelerinin prototip üretimde kullanılması ve üretim sonrasında profilin farklı soğuma ortamlarında soğumaya bırakılması ile mekanik özelliklerin geliştirilmesi sağlanarak elde edilen üretim numunelerine çekme, çentik darbe ve sertlik testleri uygulanmıştır. Genel olarak soğuma hızına paralel olarak çekme, sertlik değerleri artarken çentik darbe değeri düşüş göstermiştir. Numunelerden alınan mikro yapı görüntülerindeki faz dağılımında; artan soğuma hızı ve mekanik değerlerdeki değişimle beraber yapıda çoğalan perlit fazının ana etken olduğu görülmüştür.

The fact that iron-steel consumption is one of the most important actors of the country in iron and steel production in the world and that one of the indicators of the development level of a country is iron and steel consumption increases the importance of this sector. In the recent years, where global competition has increased significantly, it has become necessary to carry out research and development activities for the hot rolling process, which is the most commonly used plastic forming method for mass production in the iron and steel industry. It is foreseen that it can compete with international competitors with the advantage of increasing quality and efficiency due to the reduction of raw materials, energy and labor losses which are the main input in hot rolling.In this thesis, the rolling pass to be used is designed with traditional methods and then controlled rolling simulations are performed by using a simulation program which calculates according to the finite element method to obtain an asymmetric profile with low carbon-micro alloy steel raw material used in ship structures. Simulation supported production studies were carried out to eliminate production defects, stress-strain curves, forces acting on rollers and torque requirements at the inlet and outlet of the rollers. In order to improve the mechanical properties of the final product, optimization of the production parameters was carried out.The production parameters obtained from the simulation supported activities were used in prototype production and after the production, the profile was applied to the production samples in order to cool down in different cooling environments. In general, the tensile strength, parallel to the cooling rate increased, while the value of the notch impact decreased. In the phase distribution of microstructure images taken from the samples; It has been observed that perlite phase which multiplies in the structure together with the change in cooling rate and mechanical values is the main factor.