نوآوری های فن آوری اطلاعات در صنعت فولاد

مهندس سعید مسعودی

امروزه صنعت فولاد پس از صنعت نفت دومین صنعت مهم کشور تلقی می شود. از مشخصه های این صنعت می توان مقیاس بسیار وسیع کار از جهت حمل و نقل مواد اولیه و محصول نهایی، انرژی بر بودن و سختی شرایط کار برای انسان نام برد. رقابت پذیر بودن این صنعت در مقیاس جهانی عامل مهم و اثر گذاری است که برنامه ریزی های فولاد سازان عمده دنیا را تحت تاثیر خود قرار می دهد. با افزایش روزافزون دخالت رایانه و فن آوری اطلاعات و ارتباطات در زندگی انسان، صنعت فولاد و صنایع فلزی مشابه نیز از این مساله بی نصیب نمانده است. عمده دخالت فن آوری اطلاعات به همراه خودکار سازی در این صنعت در حیطه هایی ست که به نوعی سبب کاهش دخالت انسان در فرایندهای سخت و تکراری و یا کاهش میزان مصرف انرژی شود. در این نوشته سعی می شود که به معرفی مختصر برخی از این نوآوری ها پرداخته شود.

سامانه رایانه ای اندازه گیری لیزری- اولتراسونیک

امروزه رقابتی شدن صنایع مختلف، توجه به مسایل اقتصادی، تولید همزمان با بالا بردن کیفیت محصولات را اجتناب ناپذیر ساخته است. به منظور بازرسی و کنترل کیفی لوله های بدون درز که بوسیله سنبه زنی و سپس شکل دادن یک قطعه شمش فولادی تولید می شوند، لازم است یک تکه از لوله بریده و به آزمایشگاه فرستاده شود تا میزان یکنواختی و تطابق ضخامت جداره لوله با حد مورد انتظار بررسی شود.

شرکت Timken در ایالات متحده توانسته است از ابتدای مارس ۲۰۰۲ با نصب سامانه رایانه ای اندازه گیری لیزری- اولتراسونیکریک، میلیون ها شاخه لوله تولیدی  خود را از جهت ضخامت جداره و میزان آف سنتر شدن لوله رازرسی نماید. با توجه به اینکه حسگرهای اصلی این سامانه رایانه ای از لیزر و امواج فرا صوتی بهره می برند، این سامانه قادر گشته که در شرایط دمای بالا، ارتعاشات، روغن و اسپری آب موجود در کار خانه به خوبی کار کند.

سامانه رایانه ای بطور همزمان با تولید کار می کند و کلیه بازرسی های در حین تولید هر شاخه روی آن انجام می دهد. همزمان پروفیل دمایی لوله ها نیز با کمک حس گرهای مادون قرمز دریافت و به رایانه مرکزی ارسال می شود. در صورت وجود مواد خارج از استاندارد تعیین شده، رایانه مرکزی تصمیمات لازم را اتخاذ و سپس دستورات لازم را صادر می کند و خط تولید بصورت خودکار با اعمال تغییرات لازم پارامترهای تولید، مانند فاصله بین غلتک های نورد، اقدام به اصلاح پروسه می نماید. در نهایت اطلاعات مربوط به هر شاخه تولید شده به عنوان سابقه، ‌نگهداری می شود

محیط واسط این سامانه برای کاربران بسیار ساده طراحی شده و در حین کار نیاز به ورود داده خاصی وجود ندارد.

مهم ترین مزایای بکارگیری این سامانه عبارتند از:

۱- اطمینان از تطابق ضخامت جداره لوله ها با میزان مورد نظر در حین تولید به میزان ۰٫۵%.

۲- اطمینان از تطابق دمای مورد نیاز لوله ها در حین تولید به میزان ۱%.

۳- عدم بکار گیری اشعه های مضر(گاما، ایکس).

۴- کاملا خودکار و کاملا متحرک.

بطور کلی این سامانه می تواند در کلیه صنایع فولاد و آلومینیم در مواقعی که نیاز به اندازه گیری ضخامت وجود داشته باشد بکار گرفته می شود.

سامانه رایانه ای ارزیابی ریز ساختار و خواص مکانیکی ورق های فولادی

یکی از مهمترین مشخصه های کلاف ورق فلزی، خواص مکانیکی آنها ، یعنی تنش تسلیم با استحکام نهایی و سختی ورق است. روش مرسوم برای سنجش خواص مکانیکی کلاف های تولیدی، تهیه نمونه های مختلف از هر کلاف و ارسال آنها به آزمایشگاه است.

روشن است که با این روش سنتی، هزینه و زمان زیادی برای ارسال نمونه و دریافت جواب از آزمایشگاه صرف می شود. اخیرا سامانه رایانه ای به وسیله شرکت زیمنس طراحی شده که خواص مکانیکی ورق های فولادی را در حین عملیات نورد محاسبه می کند. مدل ساز فیزیکی این سامانه،‌ فرآیندهای مختلف متالورژیکی که در ورق ها رخ می دهد( مانند رسوب سختی، تبلور مجدد، رشد دانه ها و تغییر فاز) را پیش بینی می کند. میزان تبلور مجدد و رشد دانه ها بر اساس ترکیب شیمیایی که به سامانه اعلام می شود، تنش اعمال شده از سوی غلتک های نورد و دمای کاری، پس از هر قفسه نورد محاسبه می شود.

سپس بر مبنای مدل سازی فیزیکی، شبکه عصبی مصنوعی، ریزساختار ورقها را پیش بینی می نمایند. فاکتورهای به دست آمده، اندازه دانه فریت، نسبت فریت به پرلیت و میزان بینیت موجود در ورق ها می باشند. حال با توجه به مشخص شدن ریزساختار ورقه( تنش تسلیم یا استحکام نهایی و سختی) را محاسبه و آن را در پوشه سوابق آن کلاف ذخیره می کند. در صورت عدم تطابق خواص مکانیکی ورق با خواص مورد انتظار، رایانه ای برخط، دستورهای لازم برای اصلاح فرآیند تولید بر کاربر( و یا در فرآیندهای کاملا خودکار به تجهیزات) صادر می کند. تنش اعمالی بوسیله غلتک های نو و دمای کلاف پیچی مهمترین متغیرهای قابل کنترل می باشند. هم اکنون مدل های فیزیکی برای فولادهای کم کربن، کم منگنز و ریز آلیاژهای دارای تیتانیوم و نیوبیوم بدست آمده اند. معمولا در کنار چنین سامانه ای، یک سیستم خبره نیز قرار می گیرد تا به سوالات کاربران که عمدتا در قالب سوال« چه کنیم تا به خاصیت مطلوب برسیم؟» است پاسخ دهد.

از این سامانه هم اکنون در کارخانه های Hoesch Hohenlimburg از سال ۱۹۸۸ و Wuhan Iron Steel Group از سال ۲۰۰۱ استفاده می شود.

داده های محاسبه شده توسط این سامانه تطابق بسیار خوبی با نتایج حاصله از آزمایشگاه کسب کرده است.