آلومینیوم جایگزین فولاد؛ نگرانی جدید تولیدکنندگان فولاد

نزدیک به یک قرن است که کارخانه فورد و کارخانجات فولاد همسایه آن، بصورت کاملاً هماهنگ و یکپارچه برای تولید یکی از محبوبترین وسائط نقلیه در آمریکا، یعنی انواع مدل های وانت از مدل  Aتا F-150 با یکدیگر همکاری می نمایند. اما زمانی که شرکت فورد در اواخر سال 2013 اعلام کرد که قصد دارد قسمت اعظمی از بدنه وانت F-150 را از فلز آلومینیوم بسازد، تولید کنندگان فولاد از گذشته بسیار طولانی مشغول همکاری با این شرکت بودند، به ناگاه با چشم انداز و آینده ای تاریک و نگران کننده مواجه شده و این شراکت و همکاری بلندمدت را در آستانه فروپاشی یافتند.

تمایل خودروسازان به آلومینیوم، سبب افزایش بی سابقه تشویش  و نگرانی در میان تولیدکنندگان فولاد گردید؛ تولید کنندگانی که سالهاست درگیر نبردی طاقت فرسا برای حفظ مشروعیت و بقای خویش هستند، اما امروز در تلاشند تا پاسخی شایسته و مناسب به این تغییر بزرگ بدهند. آنها می کوشند تا فولادی سبک تر و مقاوم تر در اختیار یکی از مهمترین مشتریان خود که همان خودروسازان هستند، قرار دهند.

آقای "سایکات دی"، که یکی از مدیران ارشد در زمینه صنایع فولاد در آمریکاست، اظهار می دارد: "دیدگاهی کهن و قدیمی وجود دارد که براساس آن، یا فولاد و یا هیچ چیز دیگر". وی در ادامه می افزاید: فکر می کنم که همه ما لازم است واقعیتی را بپذیریم و آن واقعیت این است که ما در جهانی با تنوع وسیعی از مواد زندگی می کنیم.

تولید کنندگان فولاد که پس از بازیابی اقتصادی و گذر از دوره رکود، خود را سوار بر موج آرامش و خوشبختی می دیدند و از ثبات و رونق بازار سرمست بودند، در حال حاضر چیزهای بسیاری را برای باختن و از دست دادن دارند. موسسه توسعه بازار فولاد آمریکا در گزارشی جالب اعلام کرد که خودروسازان آمریکایی، بیش از 20 درصد از فروش سالانه خود را به تولیدکنندگان فولاد اختصاص می دهند که به این ترتیب بزرگترین تامین کننده مالی صنعت فولاد، پس از صنعت ساختمان سازی می باشند. برای آن دسته از شرکت هایی که با صنعت خودروسازی روابطی تاریخی و درهم تنیده تر داشته اند، این خسارت و بحران شدیدتر و وخیم تر  می باشد.

کارخانه Severstal’s Dearborn شاهدی بر این مدعاست. خودروسازانی از قبیل فورد و دیگر فعالان این عرصه، بیش از 70 درصد فروش سالانه خود را به این کارخانه تخصیص می دهند؛ البته ذکر این نکته ضروری است که مسئولین این کارخانه از ارائه اعداد و ارقام مختص به شرکت فورد خودداری نمودند.

سرعت روی آوردن خودروسازان به سوی آلومینیوم به جای فولاد، روندی سریع و رو به افزایش است. به این دلیل که خودروسازان می باید تا پایان سال 2025 به استانداردهایی تعیین شده و مشخص در زمینه مصرف سوخت دست یابند، تحت فشار فزاینده ای قرار دارند. پیش بینی ها حاکی از آن است که استفاده خودروسازان از آلومینیوم سبک تر بین سالهای 2008 تا 2025 دو برابر گردد. مشهود است که شرکت هایی مانند Severstal گزینه های متنوعی را پیش روی خود نمیبیند، مگر آنکه در اندیشه تولید فولادی سبک تر و مقاوم تر باشد. این شرکت قصد دارد در یکی از واحدهای خود که سال گذشته، 2/1 میلیون تن تولید داشت، این میزان را 500/000 تن افزایش دهد. بخشی از این تقاضا، ناشی از تغییر در نحوه تولید وانت مدل F-150 می باشد که اسکلت آن از 23 درصد به 73 درصد افزایش پیدا کرده است؛ تغییری که منجر به افزایش 60 پوندی وزن این مدل گردیده است.(بر اساس اطلاعات منتشره از شرکت فورد)

"آندرو لین"، از تحلیگران صنعت فلزات اظهار می دارد که تولید وانت مدل F-150 نقطه عطف بسیار مهم و تلاشی برجسته از سوی شرکت فورد می باشد. سایر تولید کنندگان فولاد نیز در پی تغییر شیوه های خود می باشند. ایالات متحده آمریکا در پروژه ای مشترک با شرکت فولاد کوبه ژاپن، به منظور تولید نوعی فولاد پیشرفته و با مقاومت بالا، بیش از 400 میلیون دلار هزینه کرده است. انتظار می رود این پروژه که در ایالت اوهایو در حال انجام است، سالانه تولیدی بالغ بر 500هزار تن داشته باشد. "جودی شاو"، مدیر بازاریابی فنی صنعت خودرو در صنعت فولاد آمریکا معتقد است که ایده استفاده از آلومینیوم به جای فولاد فرصتی مغتنم برای تولیدکنندگان فولاد پیشرفته پدید آورده است. وی می افزاید: تغییرات کوچکی وجود دارد که اگر آنها مایل به پذیرش آنها باشند، می توان موجب بروز فرصت هایی برای تولیدکنندگان فولاد گردد. در یک روز سرد زمستانی در کارخانه فولاد Severstal ، صدای خش خش ماشین آلات سنگین زنگ زدگی روی سطح ورقه های فولادی را از بین برد و ضخامت آنها را تا اندازه پنج تار موی انسان کاهش داد. "جیم مرتنسن"، سرپرست واحد توسعه تجارت فنی شرکت Severstal  معتقد است، "ما را بصورت کالایی خام بفروش میرسانند و ما را با توجه به خصوصیاتمان می سازند". وی همچنین اظهار می دارد، زمانی که صنعت فولاد پیشرفت می کند، چالش پیش رو مستحکم تر کردن آن و حفظ حالت فرم پذیری آن می باشد. دسته ای از کویل ها که در انتهای خطوط تولید قابل برداشت خواهد بود محصولی خواهد بود با میزان استحکام بالا و آلیاژ پایین(اسفنجی) که در ساختار بدنه خودرویی همانند کادیلاک به کار می رود. کمی آنطرف تر در کارخانه روکش و لعاب، ورق های فولادی را به منظور افزایش ایمنی آنها و به دلیل استفاده در قالب ها، درون روی مذاب حرارت می دهند.

تولید کنندگان فولاد معتقدند که کماکان از نظر بحث قیمت دارای برتری و مزیت هستند. آنها می گویند که قیمت آلومینیوم حدوداً سه برابر فولاد می باشد. عامل دیگری که فولادگران بدان می بالند انعطاف پذیری است؛ دو عاملی که برای سازندگان و تعمیرکاران خودرو بسیار مهم و حیاتی می نمایاند. آقای دی طی اظهار نظری تامل برانگیز بیان می دارد: "زمانی که شما وسیله نقلیه ای را بصورت انبوه تولید می کنید، ضروری است تا به عواقب و نتایجی که برای زنجیره تامین و تعمیر از یک سو و هزینه های بیمه از سوی دیگر خواهد داشت از قبل بیاندیشید". با این حال تحلیگران بسیاری معتقدند که به رغم اطمینانی که تولیدکنندگان فولاد به خود و به مزایا و نقاط قوت خود دارند، آینده و دورنمایی نامطمئن پیش روی آنها قرار دارد.

هم اکنون خودروسازان آمریکایی خود را به آب و آتش می زنند تا پایان سال 2025 به استانداردهایی دست یابند که براساس آن می بایست مصرف سوخت به ازای هر 87 کیلومتر به 3/7 لیتر برسد. اگر بدانید که این میزان سوخت و آنهم اگر خودروی شما آمریکایی باشد، تنها برای طی مسافت 40 کیلومتر کفاف خواهد داد، متوجه خواهید شد که این تغییر و دگردیسی بسیار حائز اهمیت و چشمگیر خواهد بود. آقای لین در همین رابطه بیان می دارد، زمانی که چهار شرکت عمده تولید فولاد، سود سه ماه خود را اعلام کردند، تمامی تحلیلگران در ترجیع بندی یکسان اعلام کردند که " فولاد موقتاً بصورت یک گزینه انتخابی از سوی مصرف کنندگان مطرح خواهد ماند". وی درادامه می افزاید: زمانی که پنج سال آینده را مورد بررسی و کنکاش قرار دهید، داستان به شکل دیگری پیش خواهد رفت. تا به حال خودرو سازان به شکلی گسترده تلاش نموده اند تا تعهدات خود در زمینه بهره وری سوخت را از طریق خودروهای کوچکتر و آن دسته از خودروهای هیبریدی و برقی که آهنگ فروش کندتری دارند به انجام برسانند. چالش پیش رو، ناشی از ادامه تولید خودروهایی است که بزرگتر و مقرون به صرفه تر بوده و خریدارن نیز بیشتر طالب چنین محصولاتی هستند. این نبرد در گذشته هم نمونه هایی داشته است، مثال بارز آن زمانی بود که شرکت AUDI اتومبیل مدل R8 را راهی بازار نمود؛ اتومبیلی که بیشتر آن ساخته شده از آلومینیوم بود. شایان ذکر است که استفاده از آلومینیوم در کمیت های کوچکتر توسط شرکت هایی مانند لندروور، مرسدس، مزدا و تسلا صورت پذیرفته است. شرکت جنرال موتورز هم در طراحی کاپوت نوعی از وانت و قسمت اعظمی از نوعی خودروی اسپرت از آلومینیوم بهره یافته است. همچنین شرکت خودروسازی دیتروید هم اعلام کرد که قصد دارد در نسل بعدی خودروهای وانت خود، مواد سبکتری را شامل نماید. آقای فلیکس شولر از مدیران گروه مشاوره معادن و فلزات بوستون اظهار می دارد: گاهی اوقات نیرویی که از سوی آلومینیوم وارد می شود، سبب برتری آن بر فولاد در نوع خاصی از محصول می شود؛ لکن صنعت فولاد همیشه مانند بچه ای حاضر جواب بوده که پیوسته نوآوری هایی در کیسه داشته است. شرکت فورد هم اعلام کرده که در مدل جدید خود با نام اسب وحشی (Mustang)  برخی قطعات همانند کاپوت، گلگیر و سایر اجزاء را از آلومینیوم ساخته شده تا بدین ترتیب از وزن اتومبیل کاسته و مصرف سوخت را بهبود بخشد.

لازم به ذکر است که قبل از ایجاد علاقه و توجه به آلومینیوم از سوی صنعت خودروسازی، تولیدکنندگان فولاد با تهدید استفاده از پلاستیک در بدنه قالب ها مواجه شدند. به عنوان مثال در سال 1980 مدل ناموفق Pontiac fiero بدنه ای از جنس پلاستیک داشت که موجب کاهش وزن بسیار شد، اما به اندازه کافی مستحکم و منعطف نبود. آقای شولر معتقد است: چیزی که قطعی به نظر می رسد آنست که فولاد کنونی جای خود را به آلومینیوم خواهد داد. فولاد پیشرفته که سبک تر، مقاوم تر و ارزانتر باشند، البته جایگاه به مراتب بهتری در بازار خواهد داشت. به اعتقاد وی این نوع فولاد به معنای دقیق کلمه می تواند بهترین باشد. اما به طور همزمان باید توجه داشت که میزان تقاضای آلومینیوم از سوی خودروسازان رو به افزایش بوده و انتظار می رود در سال 2014 به یک میلیارد پوند برسد. این رقم در سال 2012 تنها 200 میلیون پوند بود و انتظار می رود تا سال 2020 سالانه رشدی بالغ بر 30 درصد را داشته باشد.

شرکت های تولید آلومینیوم برای رسیدن به این آینده متصور، هزینه های سرسام آوری را متقبل شده اند، تاسیسات جدید برپا داشته و کارخانجات خود را تقویت و بازیابی نموده اند که به این تقاضا پاسخی مناسب بدهند. در حال حاضر این سرمایه گذاری ها رو به پایان است و سرمایه گذاران با همان سرعتی که موارد مذکور را به سرانجام رسانیدند، در حال فروش سهام مربوط به  ظرفیت خودرویی خود می باشند. شرکت ناولیس برای به روز رسانی طرح های خود در آلمان و آمریکا نزدیک به 550میلیون دلار سرمایه گذاری نموده و بنا دارد تا کارخانه ای در چین احداث نماید تا از این طریق تولید خود را به سه برابر یعنی 900هزار تن در سال افزایش دهد. این شرکت انتظار دارد تا صنعت خودروسازی 25 درصد از تجارت خود را طی دوسال آینده به این شرکت اختصاص دهد؛ این رقم تا دو سال پیش تنها 6 درصد بوده است. از سوی دیگر شرکت Alcoa بزرگترین تولیدکننده آلومینیوم در آمریکا قصد دارد در دو مرکز تولیدی خود در ایالت تنسی و عربستان سعودی بیش از 670میلیون دلار سرمایه گذاری نماید.

اما همگان منتظرند تا ببینند تا چه اندازه ای وانت مدل F-150 مورد استقبال عموم قرار خواهد گرفت و آیا این محصول ساخته شده از آلومینیوم توجه مصرف کنندگان را به خود جلب خواهد نمود یا خیر. شرکت فورد در سال گذشته تعداد 763/402 دستگاه از این نوع وانت را راهی بازار نمود اما اکنون امار دقیقی از فروش امسال خود ارائه ننموده است. برای شرکت Severstal هم تصور چنین رقابتی بسار سخت و دشوار بود. نکته آخر:

به اذعان بسیاری از کارشناسان امروزه کارخانه فورد بار دیگر در زمینه نوآوری پیش رو بوده، اما این بار باید دید که آیا آلومینیوم خود را به عنوان یک ماده قابل پذیرش برای بدنه قالب ها ثابت می کند یا خیر. کارشناسان معتقدند که اگر شرکت فورد این کار را به انجام برساند، خواهید دید که باقی صنعت گران از او پیروی خواهند نمود.

منبع: نشریه نیویورک تایمز/ 2014

بررسی تاثیر نحوه خنک کاری بر مصرف انرژی در فرایند باکس آنیلینگ

چکیده
در این تحقیق میزان مصرف انرژی در خنک کاریِ کویل های فولادی که به روش آنیل جعبه ای  تحت عملیات حرارتی قرار گرفته اند، مورد بررسی قرار گرفته است. به این ترتیب که در مرحله پایانی خنک کاری با کلاهک خنک کاری ، دو شرایط مختلفِ هوا و آب به کار گرفته شده و  میزان مصرف انرژی در هر روش سنجیده شد. نتایج حاکی از آن است که در حالت خنک کاری با آب، مصرف برق به میزانkwh/ton  58/3 در فصول سرد و  kwh/ton 33/5  در فصول گرم سال کاهش می یابد، همچنین زمان تولید به میزان حداقل 6 ساعت در فصول سرد و 12 ساعت در فصول گرم سال کاهش می یابد. نتایج کاربردی این مقاله می تواند به منظور بهینه سازی مصرف انرژی در روش عملیات حرارتی آنیل جعبه ای با اهمیت باشد.

معرفی ماشین نورد سرد رفت و برگشتی (Reversing Cold Roll Mill)

این نوع دستگاه، دارای کلاف بازکن و کلاف جمع کن (Tension Reels) در دو سمت قفسه نورد است و به دفعات به صورت رفت و برگشتی از بین غلتک ها عبور می کند تا به ضخامت مورد نظر برسد. بازده این نوع نورد، کمتر از نوع "تاندم میل" می باشد، اما به دلیل امکان تغییر شرایط نورد برای هر کلاف و همچنین امکان تولید در حجم های کم و تولید محصولات متنوع با توجه به نیاز مشتری مناسب است. از طرفی اندازه کوچک دستگاه، دسترسی به تعمیر تجهیزات آن را ساده تر می کند. از مزایای دیگر این نوع نورد آسان بودن امکان توقف و راه اندازی آن، با سرمایه گذاری کمتر و اپراتوری ساده تر آن می باشد.

برای پاسخگویی به محدوده وسیعی از نیاز مشتریان انواع مختلفی از  ماشین های نورد HC و UCM برای تولید در مقیاس صنعتی ساخته شده است. اولین نوع این ماشین ها، ماشین نورد 6 غلتکی رفت و برگشتی (6Hi HCM) با قابلیت شیفت کردن غلتک میانی بود که بعد ها قابلیت انحنا در غلتک میانی (Roll Bending) نیز به آن اضافه شد. افزودن قابلیت شیفت کردن غلتک کاری و ترکیب مختلف از قابلیت انحنا غلتک ها، ماشین های UCM با غلتک های با قطر کوچک تر ایجاد گردید که دارای 7 نوع متفاوت است. در زیر تصاویر شماتیک مربوط به این ماشین ها قابل ملاحظه است.

برای تامین محدوده وسیعی از نیاز مشتریان ماشین نورد 6Hi UCM پیشنهاد می شود. این ماشین کیفیت بالا، بهبود بهره وری، بهبود مصرف انرژی و دیگر مشخصات مورد نیاز برای نورد سرد مانند بیشترین کنترل بر روی پروفیل ضخامت ورق خروجی و اپراتوری مناسب را دارد. با کاهش قطر غلتک های کاری این ماشین بیشترین کاهش در سطح مقطع ورق را حین نورد به همراه مصرف پایین تر انرژی ایجاد می کند.

همچنین وجود کنترل بر روی نیروی خمش(Bending) غلتک میانی و غلتک کاری و شیفت کردن غلتک میانی بیشترین قابلیت کنترل بر روی سطح مقطع ورق را داراست.

مبانی کنترل پروفیل ضخامت در ماشین نوردUCM

در ماشین های نورد 4 غلتکی معمولی، نیروی عکس العمل نورد باعث تغییر شکل در غلتک پشتیبان و غلتک کاری و در نتیجه صاف شدن سطح غلتک و مشکلات دیگر در حین نورد می شود.  این مسئله منجر به بروز ناهمواری ها و مشکلاتی در پروفیل ضخامت ورق نورد شده می شود.

در ماشین UCM شیفت کردن غلتک میانی در جهت محورش با توجه به عرض ورق، حین نورد انجام می گیرد. این عمل باعث تقسیم شدن نیرو های اعمالی از سوی غلتک کاری بر روی ورق و همچنین کاهش تغییر شکل غلتک کاری می شود و بیشترین کنترل را بر روی پروفیل ضخامت ورق خروجی و نورد مناسب و پایدار ورق را ایجاد می کند.

ماشین نورد 4 غلتکی

ماشین نورد ایده آل


ماشین نورد 6 غلتکی رفت و برگشتی

خط نورد سرد تک قفسه ای 6 غلتکی رفت و برگشتی فولاد غرب آسیا

تکنولوژی خط نورد فولاد غرب آسیا از نوع 6 غلتكي تك قفسه اي رفت و برگشتي است (One Stand Six High Reversing Cold Roll Mill)  كه فشار مورد نياز آن توسط نيروي هيدروليكي تامين مي‌شود. هدف اين خط، کاهش ضخامت ورق اسیدشویی شده(بدون تغییر در عرض) در درجه حرارت محيط است. در اين خط کلاف پس از باز شدن توسط دستگاه کلاف بازکن از یک قفسه 6 غلتکي (6Hi) به صورت رفت و برگشتي عبور کرده و در اثر کشش و فشار زياد، کاهش ضخامت پيدا مي کند و در پايان توسط دستگاه کلاف پيچ به شکل کلاف در مي آيد. جهت كنترل تقعر و تحدب، غلتك‌هاي كاري داراي خميدگي مثبت و منفي مي‌باشند. جابجايي غلتك مياني و تعادل غلتك پشتيبان از طريق بلوك‌هاي MAE-WEST،  امكان پذير است که امکان "تولید ورق با پروفیل ضخامت بهینه" را فراهم می کند. به عبارتی با جابه جایی غلتک های میانی، پروفیل تنش در نقاط مختلف عرض ورق، تغییر کرده و این امر باعث بهبود پروفیل ضخامت در عرض آن می شود. نورد با چندين نوع اتوماسيون، شامل سیستم مدیریت قفسه نورد برای محاسبه پاس های مورد نیاز، میزان فشار غلتک ها و کشش ورق، سيستم كنترل اتوماتيك اندازه (AGC) براي كنترل ضخامت ورق در هر دو طرف ورودی و خروجی و سيستم كنترل صافی سطح ورق (AFC) در قسمت ورودی و خروجی قفسه مي‌باشد. کاهش زمان آماده به کار شدن، کاربری ساده تر، بهینه شدن زمان تولید، نرخ تولید بهتر و مصرف کمتر غلطک از دیگر ویژگی های این خط است. محصول حاصل از خط نورد سرد، کلاف خام سرد نوردیده (Full Hard) نام دارد. کلاف خام می تواند به صورت مستقیم به عنوان ماده اولیه خطوط گالوانیزه به فروش برسد  و عملیات حرارتی بازپخت هیدروژنی به کلاف سرد(CRC) تبدیل و در صنایع مختلف مصرف شود. مشخصات این خط به صورت زیر است.

ابداع روشی جدید در آزمون فن موتورهای ابنر به روش خلا

چکيده

از آنجا که در خطوط باکس آنیلینگ کلاف های فولادی، آزمون سنجش کارکرد موتور و فن به طور مکرر انجام می شود و آزمون های مورد استفاده به این منظور نیاز به زمان زیاد و ریسک پذیری بالا دارد روش جدید با رویکرد کاهش زمان، افزایش عمر تجهیزات و کاربری آسان تر ابداع شد. در این تحقیق ایده استفاده از روش خلا برای آزمون موتور های ابنر باکس آنیلینگ مطرح می شود. نتایج نشان داد که این روش در مقایسه با روش های موجود ضمن صرفه جویی حداقل 50 ساعته در آزمون از آسیب دیدگی موتور و استهلاک تجهیزات جلوگیری می نماید.

مقدمه

یکی از موتورهای پیچیده ی استفاده شده در صنعت، فن موتورهایی هستند که در محیطی غیر از اتمسفر کار می کنند. این موتورها به  دلیل بارهای متفاوتی که نسبت که محیط طبیعی دارند محاسبات توان و سرعت در آن ها متفاوت  می باشد.

جریان مصرفی موتور وابستگی شدید به بار اعمال شده روی آن دارد به نحوی که با افزایش بار، جریان نیز افزایش می یابد. البته این قضیه به نوع کنترل مبدل های فرکانسی نیز وابسته می باشد.

مبدل های فرکانسی دارای دو نوع مد کنترلی هستند:

1- مبنا سرعت.

2- مبنا گشتاور.

به طور خلاصه در هر کدام از روش های فوق، پارامتر آن روش ثابت نگه داشت می شود و بنا به تغییرات بار، پارامتر دوم تغییر می کند. مثلا در نوع مبنا گشتاور، با افزایش بار موتور میزان جریان ثابت نگه داشته شده و فرکانس موتور کاهش می یابد. انتخاب روش کنترلی به کاربرد موتور بستگی دارد اما غالبا در موتورهای با کاربرد فن از مد مبنا سرعت استفاده می شود. بنابراین با افزایش بار، میزان جریان مصرفی موتور افزایش می یابد. البته این قضیه تا وقتی معتبر است که جریان مصرفی از جریان نامی کمتر باشد. لذا با گذر از جریان نامی برای کنترل آن مجبور به کاهش سرعت هستیم، چرا که در فن موتورها با کاهش سرعت، گشتاور (و در پی آن جریان مصرفی) کاهش می یابد.

در فن موتورهایی که با سیالات گازی خاصی در ارتباط اند، میزان جرم آن سیال، میزان بار روی موتور را تعیین می کند. به طور مثال فن موتوری که هیدروژن را می دمد نسبت به همان فن موتور وقتی نیتروژن را می دمد زیر بار خیلی کمتری می باشد. (این مسئله به دلیل جرم بسیار کم هیدروژن نسبت به نیتروژن است)

در حال حاضر تنها روش آزمون فن موتورها در خطوط باکس آنیلینگ، روش آزمون فرایندی می باشد. این تحقیق با نگاهی نو و تلفیق مفاهیم فیزیکی- الکتریکی روشی جدید و کاربردی برای سنجش فن موتورهای کم بار، ارائه می دهد.

تجهیزات مورد استفاده

در این تحقیق از موتور فن های باکس آنیلینگ در واحد عملیات حرارتی (ساخت شرکت "ابنر" EBNER اتریش) جهت به چرخش در آوردن سیال داخل فضای کاری استفاده می شود. موتور استفاده شده در این پروژه به طور خاص، دارای نشان تجاری "ابنر"  بوده و با توان 5/23 کیلو وات، با سرعت 2200 دور در دقیقه، فرکانس 75 هرتز، ولتاژ 380 ولت و جریان نامی 5/45 کار می کند. این موتور دارای ورودی هیدروژن جهت انتقال آن به فضای کاری و خنک کاری موتور، ورودی نیتروژن جهت انتقال آن به فضای کاری و ورودی و خروجی آب، به منظور خنک کاری موتور می باشد.

برای کنترل این موتور از مبدل فرکانسی "زیمنس"  (SIEMENS مدلMICROMASTER 430 ) استفاده شده است. در امتداد شفت این موتور از پروانه ای به قطر خارجی 950 میلی متر جهت به گردش در آوردن سیال درون فضای کاری استفاده شده است.

بحث و بررسی

این موتورها به دلیل شرایط کاری خاصی که دارند به طور عملی در تناوب های کوتاهی دچار لرزش می شوند. این لرزش تا 5/4 میلی متر بر ثانیه مجاز می باشد. در صورت عبور از این مرز اولین هشدار و در صورت گذشتن از مرز 7 میلی متر بر ثانیه هشدار بعد می آید. در این مرحله فرکانس موتور کاهش یافته تا موتور بتواند بدون آسیب جدی فرآیند را به پایان برساند و بعد از پایان فرآیند، موتور باید جهت تعمیر اعزام شود.

بعد از ارجاع موتور می بایست به همراه فن تحت آزمایش لرزش قرار گیرد تا از سلامت آن مطمئن شد. برای انجام این آزمایش باید موتور را با حداکثر سرعت به چرخش در آورد.

- روش اول

ابتدایی ترین روش سنجش فن موتورها بدین صورت است که موتور را (در شرایطی که فن در فضای آزاد و قرار دارد) روشن کرد. البته در این حالت در فرکانس حدود 28 هرتز به جریان نامی رسیده و درایو اجازه ی افزایش فرکانس را نمی دهد، بنابراین نمی توان انتظار پاسخ معتبر از این سنجش(با فرکانس 28 هرتز) داشت، چرا که این حالت حدود30 درصد سرعت موتور بوده و در این فرکانس به احتمال زیاد فن- موتور دچار لرزش نخواهند شد و یا میزان لرزش به مقدار بسیار کم خواهد بود. با این شرایط تنها راه حل اجرایی در حال حاضر آزمایش فن- موتور در طی فرایند می باشد (تست فرآیندی).

- روش دوم

روش دوم، روش آزمون فرایندی است. در این شیوه تست، ابتدا موتور را در جایگاه مشخص شده نصب نموده، سپس موتور به لحاظ نشتی هیدروژن چک می شود. در مرحله ی بعد تمام لوله ها، مسیرها و فلنج ها بسته و تست نشتی می شوند. اکنون نوبت به شارژ پایه می رسد، بعد از آن یک فرآیند آنیل به طور کامل اجرا می شود. در طی فرآیند باید نحوه ی کار موتور مانیتور شود و اگر جواب بررسی ها مطلوب نبود بعد از تخلیه، باید مجددا تمام مسیرها و فلنج ها باز شود و در نهایت موتور باز شده و برای اصلاح مجدد فرستاده شود. در جدول زیر زمان های تقریبی فعالیت های فوق ذکر شده است.(جدول 1)

جدول1. زمان تقریبی فعالیت های مربوط به آزمون فرایندی

فعالیت

حداقل زمان اجرا (ساعت)

نصب موتور

1

تست نشتی موتور

6

بستن و تست نشتی لوله و اتصالات

2

شارژ پایه

1

فرآیند آنیل

40

تخلیه

1

باز نمودن اتصالات

2

باز نمودن موتور

1

همان طور که مشخص است در روش آزمون فرآیندی حدودا 50 ساعت طول می کشد تا آزمون به انتها برسد و در صورت کارکرد صحیح موتور، حدود 4 ساعت نیز صرف باز کردن مجدد آن می شود.

در نتیجه این روش سه عیب اساسی دارد:

1- زمان مورد نیاز برای سنجش موتور بسیار طولانی است.

2- در صورت عملکرد ناصحیح موتور به دلیل باز و بسته کردن های مکرر، فلنج ها و مسیرها در طی زمان دچار آسیب شده و استهلاک زیادی به آن ها اعمال می شود و این قضیه خود باعث بروز نشتی و مشکلاتی از این دست می گردد.

3- به فرض درست کار نکردن فن-موتور باید تا پایان فرآیند صبر کرد تا موتور در دسترس قرار گیرد که البته همین کار کرد نامناسب می تواند باعث بروز اشکالات جدی تر در موتور گردد.

نکته ی قابل ذکر در این مرحله آن است که شرکت ابنر واحد باکس آنیلینگ خود را سابقا با شیوه ی زیر زمین دار می ساخت. در این روش ولو استندها، موتورها و برخی تجهیزات دیگر در زیر زمین واقع می شدند. در آنیل های ساخته شده با این روش برای نصب و باز کردن فن و موتور نیاز به باز و بسته کردن فلنج ها و مسیر ها نمی باشد. اما در شیوه دیگر که به روز ترین روش ابنر برای ساخت باکس آنیلیگ کلاف های فولادی می باشد، شیوه رو زمینی مورد استفاده قرار می گیرد. در این شیوه تمام تجهیزات بر روی زمین نصب شده و اصولا زیر زمینی وجود ندارد. در روش رو زمین برای باز کردن موتور تمام فلنج ها و مسیرها باید باز شده و پایه بلند شده و موتور بیرون آید.با توجه به تمامی محدودیت ها و معایب روش آزمون فرایندی، روشی طراحی شد تا بتوان تست فن موتورها را سریع تر، راحت تر، کم هزینه تر و کم خطر تر انجام داد.

بررسی ها نشان داد که دلیل عدم افزایش سرعت فن موتور در شرایط عادی (خارج از پروسه) وجود interlock های PLC یا drive نمی باشد، بلکه این موضوع به دلیل  بار زیادی است که از جهت اتمسفر به فن اعمال می شود و باعث رسیدن به جریان نامی در فرکانس 28 هرتز می شود پس در در ادامه درایو اجازه ی افزایش سرعت را نمی دهد. درک شهودی این قضیه زمانی محقق می شود که سرعت فن موتور به هنگامی که زیر فضای کاری هیدروژن باشد به حداکثر مقدار خود یعنی 75Hz می رسد، (به دلیل جرم بسیار کم گاز هیدروژن) و وقتی زیر فضای کاری را با نیتروژن پر کنیم سرعت بسیار کم در حدود 30Hz خواهد شد (به دلیل جرم زیاد نیتروژن).

این مطلب به خوبی در نمودار شکل 1 که نشان دهنده ی فرکانس موتور فن در زمان جابجایی نیتروژن با هیدروژن می باشد مشهود است.

همانطور که مشخص است در ابتدا (زمانی که نیتروژن زیر فضای کاری است) سرعت حرکت فن کم است و این سرعت با گذشت زمان زیاد می شود. بنابر این می توان دریافت شیب افزایش سرعت متناسب است با میزان هیدروژن وارد شده به فضای کاری. یعنی وقتی به سرعت می شود زیر فضای کاری تماما از هیدروژن پر شده است. بنابر این می توان گفت اگر بار روی موتور کم شود سرعت آن زیاد خواهد شد.

به این منظور بهترین راه برای کم بار کردن و یا حتی بی بار کردن فن موتورها، بردن آنها به شرایط خلا می باشد. بر این اساس می توان دریافت که ایده آل تری شرایط برای آزمون موتورهای ابنر ایجاد شرایط خلا برای فن ها است، برای تامین این هدف ساده ترین راه مسدود کردن ورودی فن می باشد به نحوی که با کار کردن فن، هوایی وارد آن نشود به این ترتیب می توان فضای کاری فن ها را خالی از هوا قرار داد.

در روش ارائه شده آزمون فن موتورها در خلا تنها کافی است فن موتور را در جایگاه خودش نصب کرده (که این کار حدود 1 ساعت زمان نیاز دارد) و ورودی فن را با یک صفحه فلزی پوشاند (صفحه فلزی استفاده شده در آزمون عملی یک صفحه دایره ای شکل به قطر 1950 میلی متر و به ضخامت 30 میلی متر بوده است) سپس موتور را دستی روشن کرده و نتیجه را مشاهده کرد. همانطور که مشاهده می شود در این آزمون نیاز به بستن هیچ کدام از مسیرها و فلنج ها نمی باشد و همچنین بلافاصله بعد از تشخیص عدم صحت کارکرد می توان اقدامات اصلاحی را انجام داد. این آزمون هیچ وابستگی ای به شرایط خط (اعم از نشتی و یا عدم وجود کویل) ندارد و آن را در هر زمان می توان انجام داد در حالیکه در روش آزمون فرایندی، تمام شرایط کارکرد پایه  بایستی مهیا باشد.

نتیجه گیری

  • زمان آزمون فن- موتورها به روش خلا تنها 4 درصد زمان سنجش موتور به روش آزمون فرایندی می باشد. بدین مفهوم که زمان آزمون از حداقل 50 ساعت در روش آزمون فرایندی به حداکثر 2 ساعت در روش آزمون خلا تقلیل پیدا کرد.
  • در روش آزمون خلا، میزان استهلاک تجهیزات به حداقل می رسد.
  • روس آزمون خلا هیچ گونه وابستگی به کارکرد دیگر تجهیزات خط ندارد و در هر شرایطی به صورت کاملا مستقل می تواند انجام شود.
  • به دلیل عدم وابستگی به فرایند آنیلینگ، مدیریت آزمون کاملا در اختیار نفر آزمونگر می باشد، بدین معنی در هر لحظه که ناهنجاری ای رخ دهد می توان آزمون را متوقف نمود.
  • در روش آزمون خلا می توان درک شهودی از حداکثر پارامتر های محیطی موتور مانند صدا و لرزش داشت.

پیشنهاد

-  در ادامه این تحقیق پیشنهاد می شود تاثیر بارهای سیالات گازی با چگالی و جرم های مختلف روی بازدهی فن- موتورها بررسی گردد.

تقدیر و تشکر

در پایان از مدیریت محترم و پرسنل گروه برق و الکترونیک و تمامی پرسنل واحد آنیلینگ شرکت فولاد غرب آسیا که صمیمانه در پیشبرد این تحقیق ما را یاری نموده اند قدردانی می نماییم.

همچنین بر خود لازم می دانیم کمال قدردانی و تشکر را جناب آقای مهندس ذوالفقار مدیریت فناوری و توسعه شرکت فولاد غرب آسیا به عمل آوریم.

منابع

1- EBNER: “User Manual of Batch Annealing Furnace for Steel” , (2006)

2- P. C. Sen: Principles of electric machines and power electronics (2007)

3- Irving H. Shames: mechanics of fluids (2003)

4- سید رسول نبی نژاد "کنترل دور موتورهای AC، درایوهای صنعتی زیمنس"، انتشارات قدیس: 1386

طراحی سیستم برنامه ریزی بلند و میان مدت در شرکت فولاد غرب آسیا: مطالعه موردی

کامران کیانفر ، محمد رضا یداله پور، محمد حسین گیوه چی

1- شرکت مهندسی سامانه های پشتیبانی تصمیم(تاکین)، شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان

2- دانشکده مهندسی صنایع و سیستم ها،  دانشگاه صنعتی اصفهان

3- شرکت بین المللی مهندسی سیستم ها و اتو ماسیون (ایریسا)

چکیده مقاله

با توجه به ساختار پیچیده تولید در صتایع فولاد ، برنامه ریزی سلسله مراتبی  از روش های متداول مدیریت تولید در این صنایع است. در این روش، هر سطح برنامه ریزی، محدودیت ها و اهداف متفاوتی را بر سطوح پایین تر تحمیل کرده و جریان تولید در بین بخش های مختلف تنظیم می شود. به طور کلی برنامه ریز با کمک این سیستم و دریافت اطلاعات مورد نیاز از درون و برون سازمان سعی در ارائه برنامه های با حداکثر سود رسانی را دارد. در این مقاله، سیستم برنامه ریزی سلسله مراتبی در سه سطح برنامه ریزی سالیانه، فروش و ظرفیت طراحی شده است. سیستم برنامه ریزی سالانه  برای یک سال پیش رو به تفکیک ماه اجرا شده و تعیین کننده استراتژی تولید در بخش های مختلف سازمان است. سیستم برنامه ریزی فروش برای شش ماه در پیش رو و به تفکیک ماه اجرا شده که در آن خروجی های بر نامه ریزی سالانه  به صورت هدف لحاظ می شود. در نهایت، برنامه ریزی ظرفیت در پایین ترین سطح و برای یک ماه به تفکیک روز اجرا و در آن خروجی  های سطح برنامه ریزی فروش به صورت هدف دیده می شود. اهداف اصلی این سیستم شامل برقراری جریان تولید مناسب، حداکثر استفاده از ماشین آلات و حداکثر کردن سود سازمان می باشد. این سیستم بر اساس مدل های برنامه ر یزی خطی طراحی و در شرکت فولاد غرب آسیا در حال پیاده سازی و اجرا است.

-------------------------------------------------------------------------------

کلمات کلیدی:برنامه ریزی تولید، برنامه ریزی سلسله مراتبی، مدل سازی خطی.

شما اینجا هستید: Home