Ray ve profil haddeleme işlemlerinin simülasyonu

Abstract

Sıcak haddeleme işlemlerinin en karmaşık türlerinden biri ray ve profil haddeleme işlemleridir. Bu işlemler, metalurji, makine, elektrik-elektronik ve bilgisayar disiplinlerini kapsayan çok yönlü bir süreçtir. Bu karmaşık sürecin üzerinde parametrik değerlerin etkilerini değerlendirmek ancak modelleme ile mümkün olacaktır. Bu tezde Kardemir Ray ve Profil Haddehanesinde uygulanan haddeleme işlemleri Yapay Sinir Ağları (YSA) ile modellenmiştir. Daha çok raylar üzerinde yoğunlaşılmıştır. Ancak geliştirilen model diğer ürünler için de kullanılabilecektir. Ray haddeleme işlemlerinde farklı cinsteki rayların üretim parametreleri YSA ile modellenerek başka cinsteki bir ray için optimum parametre değerlerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Bunun için Kardemir A.Ş.'de bulunan Ray ve Profil Haddehanesinden alınan veriler kullanılmıştır. Haddehanenin üç ana bölümü olan BD1, BD2 ve Tandem bölümleri üzerinde çalışma yapılmıştır. 49 kg/m rayın her pasoda BD1 ve BD2 bölümleri için kuvvet değerlerinin, Tandem bölümü için ise hem kuvvet hem de tork değerlerinin bulunması için 60 kg/m, 54 kg/m, 46 kg/m ve 33 kg/m tipindeki rayların parametre değerleri kullanılmıştır. YSA modelinden elde edilen sonuçlarla gerçek saha verileri karşılaştırıldığında kuvvet ve tork değerlerine makul hata oranları ile ulaşıldığı görülmüştür. YSA uygulaması Matlab programında gerçekleştirilmiştir.Ray ve profil haddeleme işlemleri için bir veri tabanı ve simülasyon uygulaması oluşturulmuştur. Veritabanı SQL Server 2008; simulasyon uygulaması ise C# programı ile gerçekleştirilmiştir. Bu uygulama, merdane paso tasarımını, proses şartlarındaki değişimleri değerlendirmeyi, yeni ürünleri veya proses rotasını değerlendirmeyi, ayrıca mevcut sistemi iyileştirmeyi veya yeni tasarım önerileri değerlendirmeyi kapsamaktadır. Haddeleme problemlerini analiz etmek, prosesi optimize etmek için kullanılabilir. Yeni bir ürün veya ekipman üretileceği veya personel eğitimi için bir araç olarak kullanılacağı zaman bir analiz aracı olarak kullanılabilir.

Rail rolling and section rolling represent the most complex types of hot rolling processes. These rolling processes are multifaceted procedures which encompass the fields of metallurgy, machinery, electricity, electronics and computers. For this reason, assessing the effects of parametric values on these complex processes can only be achieved through modeling. In this thesis, the rolling processes performed at the Kardemir Rail and Profile Rolling Mill were modeled using the Artificial Neural Network (ANN). Within the scope of this thesis, emphasis was mainly placed on rail rolling; however, the developed model can also be used for other products. The aim of the study was to develop an ANN model to would allow the optimum parameter values for a certain type of rail to be determined based on the production parameter values of a different type of rail. To this end, data obtained from the Rail and Profile Rolling Mill located within Kardemir Inc. were utilized. The rolling mill in question consists of three main sections, which are the BD1, BD2 and Tandem sections. To determine the force values at each pass in sections BD1 and BD2, the parameter values for 49 kg/m type rails were used; on the other hand, to determine the force and torque values at each pass in the Tandem section, the parameters values for 60 kg/m, 54 kg/m, 46 kg/m and 33 kg/m type rails were used. Comparison of the results provided by the ANN model with the actual field data indicated that the model provided force and torque values with acceptable error ratios. The ANN model was developed using the MATLAB program. A database and a simulation program were also developed for the rail and section rolling processes. The database was developed using the SQL Server 2008 programming language, while the simulation software was developed using the C# programming language. This software was able to perform functions as the designing of the roller pass; the assessment of changes in process conditions; the evaluation of new products or processes; and providing recommendations regarding new designs or the improvement of the current system. In addition, the software can be used to analyze rolling problems/defects and to optimize current processes. It may also be used as an analysis tool when producing new products or equipment or as a tool for training personnel.Our study contributed to the literature by presenting new tools and approaches regarding the rolling processes performed in the Kardemir Rail and Section Rolling Mill, which represents the only location in Turkey where rail production is performed.