2. Uluslar aras Demir elik Sempozyumu (IISS15), 1-3 Nisan 2014, Karabk, Trkiye

IISS15, Karabk niversitesi, Karabk, Trkiye

AN ALTERNATIVE COLD WORK TOOL STEEL USAGE TO SOLVE WEAR PROBLEMS OF FINISH GUIDE ROLLERS

SON YOLLUK MAKARALARINDA AINMA SORUNU ZM IN

ALTERNATIF BIR SOUK TAKIM ELII KULLANIMI

Hakan Karacaa, Tue zdemirb, Turhan rn Koaka

a Salam Metal Sanayi ve Ticaret A., Kocaeli, Trkiye, hakan.karaca@sagalmmetal.com bSalam Metal Sanayi ve Ticaret A., Kocaeli, Trkiye, tugce.odemir@saglammetal.com cSalam Metal Sanayi ve Ticaret A., Kocaeli, Trkiye, urun.kocak@saglammetal.com

zet

Demir elik rnlerinden haddeleme ve nervrleme ile

ubuk (inaat demiri, filmain) retiminde kullanlan fini

yolluk makaralarnda souk ve scak anma, krlma

sorunlar yaanmaktadr. Bu tr sorunlar yksek hzlarla

alan hatlarda istenilmeyen durulara ve uzun sreli

mdahalelere sebep olmaktadr. Plansz durular firmann

kapasitesi altnda retim miktarlar ile almasna neden

olarak iletmenin karllk oranlarn drmektedir. zmir

Aliaa Demir elik Sanayi Blgesinde yer alan Egeelik

Demir elik San ve Tic A..de gerekletirilen bu

almada, yolluk makaralarnda yaanan anma

sorununa alternatif bir malzeme kullanmyla zm

aranmtr. alma, makaralarda standart olarak

kullanlan ve DIN standartlarnda 1.2436 kodu ile

tanmlanan malzemeye alternatif olarak Salam Metal

stoklarnda bulunan Drrenberg Edlstahn gelitirdii yeni

nesil souk i takm elii CPR kullanlarak

gerekletirilmitir. alma srasnda bir hatta 2 ay sre ile

denemeler yaplm, iki farkl elikten imal edilen

makaralarn toplam retim tonajlarna karlk anma

oranlar belirlenmitir.

Anahtar kelimeler: Yeni nesil souk i takm elikleri, anma, yolluk makaralar

Abstract

Finishing guide rolls used in rolling and deforming iron and steel rods (reinforcing bars, wire rods) might experience cold or hot wear, or fracure. Such problems lead to undesired stoppages and interventions in high-speed lines. Such stoppages cause companies to work below their production capacities and hence decrease their profitability. In this study, conducted at Egeelik Iron and Steel, operating at the Aliaga Iron and Steel Industrial Zone in Izmir, an alternative material was used to find a solution to the problem of wear in the guide rolls. In the study, as an alternative to the standard material used in the rolls, which has the designation code 1.2436 according to DIN standards, CPR - a new generation cold work tool steel developed by Drrenberg Edelstah, from our inventory, was used. For a period of 2 months tests were

carried on a production line and the wear ratios corresponding to the total production tonnage of the rolls made from two different steel types were measured.

Keywords: New generation cold work tool steels, wear,

finish guide roller

1. Giri

naat demiri ve filmain tesislerinde kullanlan makaralar

genel olarak; retim hatt gzergahnda farkl aplardaki

rnn yolunun belirlenmesinde, evirici makara ileviyle,

boyut farklar yaratarak tezgahlar arasndaki hz farkn

giderilmesi ve kesit drmek amacyla yarma makaras

olarak kullanlmaktadr [1]. Bu almada anma sorunu

incelenen fini yolluk makaralar ise haddelenmi ve

nervrlenmi durumda kan elik ubuklarn dorultulmas

iin kullanlr. Hadde uygulamalarnda kullanlan bu

makaralarda endstriyel anlamda aranan zellikler; uzun

paso mr, uzun sre przsz kalabilen yzey, yksek

korozyon dayanm, dk bakm maliyetleri ve yksek

anma dayanmdr [2]. Souk i takm elikleri grubundan

1.2436, 1.2080 gibi elikler srekli anmaya maruz kalan

takmlarda yksek sertlie eriebilme ve yksek oranda

karbr ierme zellikleriyle tercih edilen takm malzemeleri

arasnda yer alr [3]. Endstride yolluk makaralar

uygulamalarnda da arlkl olarak karbrce zengin souk

i eliklerinden 1.2436 elii kullanlmaktadr. Bu

malzemeden retilen makaralarn kullanmnda abuk

anma, krlma ve atma sorunlar yaand

kaydedilmektedir. Bu sorunlar yksek hzlarda alan bu

hatlarda istenmeyen durulara ve mdahalelere sebep

olmaktadr. Mterimizden gelen alternatif malzeme

talebinin yannda literatrde de yolluk makaralar iin, ince

polimer film kaplamalar [4] , sermet kullanm [2] PVD ve

plazma yntemi ile sert karbr kaplama uygulamalar

mevcuttur. Ancak bu tr uygulamalar makarann ilk

revizyonuna kadar malzemenin alma sresini uzatrlar.

Malzeme zerinden tala kaldrlarak revizyon yaplmasna

izin vermezler veya revizyon maliyetlerinin artna sebep

olurlar. Bylece malzemenin kmlatif alma sresince

yksek maliyetler ortaya kar. Bu sebeple zmir-Aliaa

Karaca, H. Ozdemir, T. Kocak T..

Demir elik Sanayi Blgesinde yer alan Egeelik Demir

elik San. ve Tic. A..de gerekletirilen bu almada,

demir elik rnlerinden ubuk retiminde kullanlan fini

yolluk makaralarndaki anma dayanm seviyesinin yeni

nesil bir souk i elii ile artrlmas yoluna gidilmi, DIN

1.2436 kalite elii yerine Drrenberg Edelstahl firmas

tarafndan gelitirilen CPR kalite elik tercih edilmitir.

Egeelik Demir elik San. ve Tic. A.. ile ortak yaplan bu

almada bu iki malzemeden yaplm makaralarn retim

artlarnda mr, yzey kalitesi ve anma dayanm

asndan karlatrlmas yaplmtr.

2. Deneysel

Deneysel almalar, DIN standartlarnda 1.2436 ile

tanmlanm souk i takm elii ve Drrenberg Edelstahl

firmasnn gelitirdii yeni nesil CPR kalite elik ile

gerekletirilmitir. Her iki elikten retilen makaralar ayn

toleranslara sahip, ortak CNC tezgahta talal imalatlar

yaplm tek l aletleri ile kontrol edilmilerdir.

almada kullanlan DIN 1.2436 kalite elik vakum

ortamda 980oC stenizasyon scaklnda sertletirilmi,

400oCde 3 saat boyunca bir sefer menevilenmi, 60 HRC

sertlikte kullanlmtr. CPR kalite elik ise 1150oC

stenizasyon scaklnda sertletirilmi, 580 oCde 3 saat

sreli 3 sefer menevilenmi 64 HRC sertlikte

kullanlmtr. Anma oranlarnn karlatrlmas iin

Endstriyel koullarnda yaplan almalarda 2 ay sre ile

11 adet 1.2436 kalite ve 11 adet CPR kalite eliklerden

imal edilen makaradan sras ile 7211 ve 8479 ton

malzeme ekilmitir. Her kullanm sonrasnda makaralarn

anma miktarlar mikrometre le llm ve

kaydedilmitir. Tm makaralarn kullanmlar srasnda

anma oranlar zerinden 0,1mmlik anma ile retilen

malzeme tonajlar belirlenmitir.

3. Deneysel Sonular ve rdeleme:

letme artlarnda elde edilen veriler sonucunda; DIN

1.2436 kalite elikten retilen makaralarda ortalama olarak

125,409 ton malzeme ekildiinde 0,1 mmlik bir anma

grlmtr. CPR kalite elikten retilen makaralarda ise

ortalama 186,52 ton malzeme ekildiinde 0,1 mmlik bir

anma gereklemitir.

izelge 1. ekilen toplam malzeme ve 0,1 anmada

ekilen ortalama malzeme miktarlar

Makara Malzemesi

ekilen Toplam Malzeme Miktar

0,1 mm Anmada ekilen Ortalama Malzeme Miktar

DIN 1.2436 7211 ton 125, 409 ton

CPR 8479 ton 186,52 ton

DIN standartlarnda 1.2436 kodu ile gsterilen, souk i

takm eliin analizinde yksek karbon ve krom ierdii

grlmektedir (izelge 2).

izelge 2: Din 1.2436 elii kimyasal analizi

% C Cr W Fe

1.2436 2,10% 12,00% 0,80% Kalan

DIN 1.2436n sahip olduu kompozisyon gerei iri

karbrlere sahip, anma dayanm yksek ama gevrek bir

ledeburitik elik olarak snflandrlmaktadr. Din 1.236

eliine ait mikroyap grntleri ekil 1de verilmitir.

ekil 1: Din 1.2436 eliine ait mikroyap grnts (500x)

Dier yandan yolluk makaralarnn anma dayanmn

gelitirerek kullanm mrn uzatmak iin bu almada

alternatif olarak nerilen yeni nesil CPR kalite elik, yksek

alaml ve homojen dalm ince karbrler ieren bir

mikro yapya sahip, Wolfram, Molibden ve Vanadyum

ieren, yksek sertlie ulaabilen bir eliktir.[6]

izelge 3de verilen kimyasal analizinde kromun yannda

Wolfram, Molibden ve Vanadyum bulunduu

grlmektedir.

izelge 3: CPR elii kimyasal analizi

% C Cr Mo V W Fe

CPR 1,2 12 1,4 1,7 2,5 Kalan

CPR kalite eliin ierdii krom ve wolfram anma

dayanm iin gerekli iri karbr kaynan olutururken,

vanadyumda yapda olduka sert ve ince karbrler

oluturur. Molibden is malzemenin tokluk deerini

artrmaya yardmc olacak ince karbrler oluturur [3].

Karaca, H. Ozdemir, T. Kocak T..

retici firmadan alnan menevileme diyagramlar

incelendiinde, alma sertliklerinin 1.2436 iin 58-60 HRc

iken CPRda bu deer ikincil sertletirme ilemi ile 60-64

HRC seviyesine kadar kabildii grlmektedir. ki elie

ait menevileme diyagramlar ekil 3 de verilmitir.

.

ekil 3. CPR ve 1.2436 kalite eliklerin menevi diyagramlar.[6]

Yapsnda bulunan farkl karbrler nedeniyle CPR elii ikincil ve nc menevi ilemleri uygulanarak sertletirilebilmektedir. Yolluk makaras uygulamalarnda makara mrnde kritik neme sahip olan sertlik ve darbe dayanm zellikleri firma tarafndan allm ve farkl temper aamalarndaki sertlik deerleri ve darbe dayanmlar ekil 4te verilmitir.

ekil 4: Temperlere gre CPR eliinin sertlik ve darbe dayanmlar [7]

CPR eliine ait ekil 5te verilen mikroyap grntlerinde sertletirilmi, 1,2 ve 3 kez menevilenmi numunelere ait mikroyaplar grlmektedir. Grntlerden her bir menevi ilemi sonrasnda yapda farkl boyutlarda karbrler olutuu karm yaplabilir. Yapda birinci ve ikinci

menevi ilemleri srasnda sertlik deerlerini ykselten karbrler oluurken, nc menevi srasnda darbe dayanmn nemli lde arttran karbrler olutuu dnlmektedir.

ekil 5: CPR elii mikroyaplar (bytme 500:1).a. sertletirilmi, b. birinci temper, c. kinci temper, d. nc

temper [7]

Oluan farkl karbrler nedeniyle CPR eliinin sertlik deerleri 1.2436 kalite elie gre stn hale gelmektedir. DIN 1.2436 kalite elikte 60 HRC sertlik mertebelerinde kalnt stenit miktarnn fazla olmas nedeniyle bu kondisyondaki malzeme alma sertlii asndan uygun olmamaktadr. Bunun yannda yapda bulunan kalnt stenit fazlar malzemenin darbe dayanmn drerek son derece gevrek bir yapya sahip olmasna neden olmaktadr. CPR kalite eliin son menevileme ileminde artan darbe dayanm sayesinde, retilen makaralarn 64 HRC sertlikte alabilmesine imkan salanmtr. Bylece yksek sertlie ulaan makaralarda performans art gzlenmitir.

4. Sonular:

Hadde tezgahlarnda kullanlan fini yolluk makaralarnda anma sorunlarnn zm iin yaygn olarak kullanlan ve DIN standartlarnda 1.2436 kodu ile yer alan souk i takm eliine alternatif olarak Salam Metal tarafndan tedarik edilen Drrenberg firmasnn yeni nesil elii CPR kullanm allmtr.

Kimyasal bileim ve sl ilem zellikleri nedeni ile CPR eliinin sertlik zelliklerinin 1.2436 eliinden daha stn olduu, uygulanan nc bir menevi ile 64 HRC sertlikte darbe dayanmnn byk miktarda artt belirlenmitir.

Endstriyel koullarda yaplan almalarda CPR eliinden imal edilen makaralardan 1.2436 eliine gre

a b

.

c d

Karaca, H. Ozdemir, T. Kocak T..

0,1 mm anma miktar iin ortalama %50 daha fazla malzeme ekilebildii tespit edilmitir.

Bu almann sonucunda, almann yapld Egeelik demir elik tesislerinde hadde makaralarnda 1.2436 elii yerine Drrenberg Edelstahl gelitirdii CPR kalite yeni nesil takm elii kullanlmaya balanmtr.

5. Kaynaklar

[1] Avc ., Yldrm B. Makara ve baklarda yksek kaliteli elik kullanm, Makina magazin. vol. 5, 7-15, 2005.

[2] Deshpande M.V, Saxena J.P, Kumar P., Basu S, Sebardt W.., Development of guide roller material for wire-rod mill, nt. J of Refractory Metals Hard Materials. vol. 15, 151 - 155, 1997.

[3] Koak H., Takm elikleri el kitab, 38, 2012.

[4] Bang K.G., Choi J.K., Kim H.S., Lee D.G., Development of guide rollers using electroplated carbon fiber epoxy composite fort hin polymer film processing. Composite Structures, vol. 38, 321 328, 1997.

[6] Drrenberg Edelstahl, Data Sheat, Special Steel: CPR

[7] Drrenberg Edelstahl, Heat Treatent Information Document