فهرست مطالب

Iron and steel society of Iran - Volume:17 Issue: 2, Summer and Autumn 2020

International Journal of iron and steel society of Iran
Volume:17 Issue: 2, Summer and Autumn 2020

  • تاریخ انتشار: 1400/06/22
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مسعود محمودی*، هادی تقی ملک، حبیب سهرابی، محمدرضا مرکی صفحات 1-13

    در این مطالعه، پارامترهای موثر در کشش عمیق ورق های فلزی دو لایه در قالب مقطع مربع از طریق مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی بررسی شد. برای این منظور، ابتدا کشش عمیق ورقهای دو لایه (آلومینیوم 1200/ فولاد 14) به صورت آزمایشی انجام شد. همچنین، از روش المان محدود؛ شبیه سازی فرآیند انجام شد و نتایج بدست آمده از طریق آزمایش آزمایشی و با دریافت خطای قابل قبول تایید شد. مجموعه ای از 46 داده تجربی مختلف در این مقاله استفاده شده است. شبکه عصبی مصنوعی با استفاده از خطای میانگین مربع 10 به توان 4- آموزش دید. پارامترهای ورودی، به عنوان مثال شعاع پانچ، شعاع قالب، نیروی نگهدارنده خالی، لقی و نوع لایه تنظیم شده اند. روش پاسخ سطح؛ برای ارزیابی نتایج مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد و پارامترهای ورودی فرآیند رسم عمیق در نازک شدن لایه های کامپوزیت آلومینیوم 1200 و فولاد 14 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که شعاع لبه پانچ بیشترین تاثیر را در نازک شدن لایه آلومینیوم 1200 دارد. با افزایش فاصله بین پانچ و قالب تا 1/4 ضخامت ورق، ضخامت لایه های آلومینیوم 1200 و فولاد 14 در دیواره جام به ترتیب 3.38 و 0.5 درصد افزایش می یابد. عملکرد شبکه عصبی مصنوعی نشان می دهد که می تواند میزان نازک شدن در لایه های کامپوزیت را با دقت رضایت بخشی تخمین بزند.

    کلیدواژگان: کشش عمیق مقطع مربع، شبکه عصبی مصنوعی، آلومینیوم، فولاد، کامپوزیت
  • صفحات 34-39
    کاتالیست های واحد احیا مستقیم نقش بسیار مهمی در تولید گازهای احیا کننده و همچنین طول عمر تیوب های ریفرمر ایفا می کنند. در این مقاله به بررسی تاثیر کاهش کارایی کاتالیست ها بر روی تخریب زود هنگام تیوب های ریفرمر واحد احیا مستقیم پرداخته شده است. آزمون های استحکام فشاری سرد، XRF و BET بر روی کاتالیست های نو و کارکرده انجام و همچنین بر روی تیوب تخریب شده ریزساختار توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و همچنین اندازه گیری میزان گوگرد،صورت پذیرفت. نتایج بررسی ها نشان داد در کاتالیست های کارکرده نسبت به کاتالیست های نو، سطح ویژه کاهش شدیدی پیدا کرده و در نتیجه میزان دسترسی به مناطقی که نیکل وجود دارد به شدت کاهش و واکنش های ریفرمینگ به خوبی انجام نخواهد شد و باعث افت کارایی کاتالیست و خرد شدن آن ها می شود و در نتیجه تعدادی از تیوب های ریفرمر در دمای بالاتری قرار گرفته و بنابراین عمر مفید آن ها به شدت کاهش خواهد یافت. میزان گوگرد موجود در تیوب تخریب شده به دلیل وجود رسوبات 0/1 درصد بود که ده برابر میزان گوگرد مجاز در آلیاژ تیوب ریفرمر است.
    کلیدواژگان: کاتالیست، سطح ویژه، تیوب ریفرمر، خوردگی داغ، ریز ساختار
  • سجاد عبداللهی*، مجتبی صادقی صفحات 40-45
    خوردگی فرایندی طبیعی در تخریب قطعات صنعتی است. خوردگی در جایی که علاوه بر عوامل اصلی خوردگی، افزایش دما و عوامل میکروبی نیز وجود داشته باشند، موجب تشدید خوردگی و درنهایت تخریب می گردد. در واحد احیا مستقیم، از کمپرسورهای فرایند جهت تامین فشار و فلوی گاز فرایند استفاده می گردد و به منظور جداسازی آب از گاز از لوله های کربن استیل استفاده شده است. ولی این لوله ها در مقایسه با دیگر واحدها، در مدت زمان کمتری دچار سوراخ شدگی و نشتی آب و گاز می گردند. به منظور بررسی علل تخریب، نمونه هایی از لوله تخریب شده تهیه و از آن ها تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و EDX تهیه شد. نتایج نشان داد که علاوه بر عوامل معمول از جمله دمای بالا، محیط اسیدی و ..، همچنین عوامل خوردگی میکروبی توسط باکتری های کاهنده سولفات و اثر گاز H2S منجر به تشدید خوردگی موضعی و زیر رسوبی می شود تا در زمان کمتری از بین برود. وجود لایه FeS منجر به خوردگی شدید موضعی می شود.
    کلیدواژگان: خوردگی، لوله های درین، کمپرسورهای فرایند، احیا مستقیم
  • آرش باقریه*، سعید کاویانی صفحات 46-55

    فولادهای منگنز دار آستنیتی در تجهیزاتی که برای حمل و نقل و انجام عملیات روی مواد خاکی و سنگی مانند خرد کننده های سنگ های بزرگ و سایش فلز روی فلز مانند صفحات سایشی به کار می رود. در این پژوهش 3 آلیاژ با ترکیب شیمیایی پایه حاوی 1.2 درصد کربن ، 12 درصد منگنز ، 8 .0 درصد سیلیسیم و درصد های مختلف وانادیوم شامل صفر، 0.3 و 0.6 درصد تهیه و ریخته گری شد. نمونه های ریخته شده تحت عملیات حرارتی آستنیته و کوینچ در آب قرار گرفته و نمونه های آزمایشی به کمک دستگاه وایرکات تهیه شد.ازآزمایش پراش اشعه X) (XRD)) برای بررسی ترکیبات ساختار استفاده شد.تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (EDX) و میکروسکوپ نوری تهیه شد و فازها با استفاده از EDX مورد بررسی قرار گرفت .همچنین از نمونه ها تست سختی و سایش به عمل آمد. نتایج نشان داد با افزودن وانادیوم به فولاد پر منگنز سختی و مقاومت به سایش افزایش می یابد.همچنین اضافه کردن وانادیوم به فولاد پر منگنز باعث انتقال کاربیدها از مرز به مغز دانه می شود.

    کلیدواژگان: فولاد پر منگنز، وانادیوم، ریز ساختار، سختی، مقاومت به سایش
|
  • Masoud Mahmoodi *, Hadi Tagimalek, Habib Sohrabi, MohamaadReza Maraki Pages 1-13

    In this study, the effective parameters involved in the deep drawing of double-layer metal sheets in a die ofsquare cross-section were investigated through artificial neural network (ANN) modeling. For this purpose,first, the deep drawing of double-layer (Al1200 / ST14) sheets was carried out experimentally. Also, the finiteelement simulation of the process was performed, and the results validated through experimental tests. A setof 46 different experimental data were employed in this paper. The ANN was trained by using a mean squareerror of 10-4. The input parameters, i.e., punch radius, die radius, blank holder force, clearance, and the permutationlayers were set to the network. The surface response method (RSM); was employed to evaluate theresults of the ANN model, and the input parameters of the deep drawing process on the thinning of Al1200and ST14 composite layers were analyzed. The obtained results indicate that the punch edge radius has themost significant influence on the thinning of the Al1200 layer. Increasing the gap between the punch and dieto 1/4 of the sheet thickness, increased the cup wall layers thickness of the Al1200 and ST14 respectively by3.38% and 0.5%. The performance of the ANN model demonstrates that it can estimate the amount of thinningin the composite layers with satisfactory accuracy.

    Keywords: Square cup deep drawing, Aluminum, Steel, Composite, Artificial neural network
  • Mohamadreza Etminanfar, Mir Saman Safavi *, Saeedeh Masumi, Sahel Khanmohammadi, Jafar Seied Hamzeh, Jafar Khalil Allafi Pages 14-24

    Vertically suspended diffuser pumps play a significant role in the seawater cooling systems of the petrochemical and refinery industries. The present work deals with providing a detailed analysis of mechanisms involved in the early failure of hex head bolt used in the vertically suspended diffuser pump framework, which has served three years in the marine condition. The morphological and microstructural characteristics of the failed bolt were evaluated by optical microscope, scanning electron microscope (SEM), spark-optical emission spectroscopy (spark-OES), and X-ray diffraction (XRD) methods. Besides, microhardness test was performed to assess the mechanical properties of the samples. The results demonstrated the presence of Cr, Fe, Mn, and Si elements in the microstructure of failed bolt, which coincides with the composition of stainless steel (X5CrMnN17-8). While there exist sulfur and oxide inclusions in the parts close to the surface, no surface-related defects were detected in the central part. Moreover, the microstructural assay showed that the failed sample was composed of austenite-martensite micro-duplex structure. The microhardness values of regions close to the surface of the failed bolt were higher than that of the central part by ≈20 %, since there is higher martensite content. Fractography images revealed a brittle fracture mechanism in the parts close to the surface, while ductile fracture was observed at the center of the bolt. In general, the main factor governing the failure of the bolt can be attributed to the lack of precise control over the chemical composition of the bolt and the application of inappropriate fabrication process.

    Keywords: Failure, Hex head bolt, Vertically suspended diffuser pump, Fractography, Stainless steel
  • Ali Khajesarvi *, Seyed Sadegh Ghasemi Banadkouki Pages 25-33

    In this paper, the micromechanical behavior of ferrite microphase was evaluated in conjunction with carbon and silicon partitioning occurred during prior austenite to ferrite phase transformation using microhardness measurements supplemented by light observation and field-emission scanning electron microscopy equipped with X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS). For this purpose, at first, the samples were austenitized at 900°C for 15 min and then air-cooled (normalized) to room temperature in order to develop more starting homogeneous microstructural features in the proposed heat-treated samples. The wide variety of ferrite-martensite dual-phase (DP) samples containing different volume fractions of ferrite and martensite microphases developed using step-quenching heat treatment processes at 750, 720, 700, and 680°C for 5 min isothermal holding time with the subsequent water quenching after being austenitized at 900°C for 15 min in the same conditions as to the direct water-quenched (WQ) samples. The experimental results showed that, for a particular ferrite grain in a particular ferrite-martensite DP samples, the ferrite location nearer to the ferrite-martensite interfaces was accompanied with a significantly lower carbon and silicon centrations, while the associated ferrite hardening response was abnormally higher in comparison to that of the central regions of ferrite grains. This abnormal higher trend in ferrite hardness with lower carbon and silicon concentrations was attributed to the higher ferrite/martensite interaction of ferrite area adjacent to the martensite generated during martensitic phase transformation.

    Keywords: Ferrite-martensite, dual-phase microstracture, Microhardness, hardening variation, alloying element partitioning
  • Mojtaba Sadeghi *, Sajad Abdollahi, Hadi Mahmoud Abadi Pages 34-39
    The catalysts of the direct reduction unit play a critical key role in producing reducing gases and the lifetime of the reformer tubes. In this paper, the effect of reducing the efficiency of catalysts on the early destruction of direct reduction reformer tubes is investigated. Cold compressive strength test, XRF and BET analysis were performed on intact and used catalysts. Also, the microstructure of the destroyed tube was examined by a scanning electron microscope and the amount of sulfur was measured. The results show that in used catalysts compared to intact catalysts, the specific surface area is reduced, and the amount of access to areas containing nickel is reduced. Access to nickel-rich areas will be drastically decreased and reforming reactions will not be performed well. This lessens the efficiency of the catalysts and breaks them down hence several reformer tubes are exposed to higher temperatures and their service life will be considerably reduced. Due to the presence of precipitations, the sulfur amount available in the destructed tube is equal to 0.1%, which is ten times the allowable sulfur content in the reformer tube alloy.
    Keywords: catalyst, Special Surface, Reformer Tube, Hot Corrosion, Microstructure
  • Sajad Abdollahi *, Mojtaba Sadeghi Pages 40-45
    Corrosion is a natural process in the destruction of industrial components. Corrosion can be intensified and finally led to destruction where there are temperature increase and microbial agents in addition to the main causes of corrosion. Process compressors were employed in order to meet the gas pressure and flow of the process in the direct reduction unit, and carbon steel pipes were used to separate water from the gas. However, these pipes are punctured and leak water and gas in less time in comparison with the other units. In order to examine the destruction reasons, several samples of the destructed pipe were provided, and they were studied by scanning electron microscopy (SEM) and EDS. The results showed that, besides regular agents like high temperature and acidic medium, microbial corrosion by sulfate-reducing bacteria and H2S gas effect lead to intensifying local and sub-sediment corrosion so that the component will be destructed in less time. The presence of FeS layer will result in severe local corrosion.
    Keywords: Corrosion, Drain Pipes, Process Compressors, Direct reduction
  • Arash Bagheriyeh *, Saeed Kaviani Pages 46-55

    The high Mn steels (HMS) are currently used in transportation components, large-scale grinders and crusher, and grinding wheels. This study is dedicated to the effects of vanadium content on the properties and wear behavior of Fe-12Mn-1.2C-0.8Si steels containing 0, 0.3, and 0.6 wt.% vanadium as an alloying element. The samples were cast and then subjected to annealing heat treatment and followed by water quenching. The test samples were then cut via an electrical discharge machine. Characterization methods, including phase analysis via XRD and microstructural investigations by scanning electron and optical microscopes, were carried out. The samples were also subjected to hardness and wear tests. The obtained results indicated that the addition of V to the HMS leads to the increased hardness and improved wear properties. Such outcomes were attributed to the role of vanadium in altering the precipitation sites of carbides,from grain boundaries to the grains, and its effect distribution of the carbides.

    Keywords: high manganese contained steels, Vanadium, Microstructure, Hardness, Wear resistance