ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.77.04
DOI: 10.18503/1995-2732-2022-20-4-102-109
Аннотация
Постановка задачи. Плоскостность толстолистового проката – один из важнейших показателей качества готовой продукции. При этом определяющую роль в обеспечении регламентируемых характеристик проката играет процесс охлаждения листа в ролико-закалочной машине. Повышение плоскостности термообработанного проката возможно за счет управления условиями теплообмена в процессе охлаждения и снижения градиента внутренних напряжений в металле. В связи с этим является актуальным анализ влияния следующих параметров процесса закалки на особенности теплообмена и уровень напряжений в металле: температура нагрева металла под закалку, температура охлаждающей воды, схема охлаждения, скорость перемещения и толщина проката. Цель работы. Исследование влияния схемы охлаждения на уровень напряжений, формируемых в толстолистовом прокате в процессе закалки. Используемые методы. Для достижения цели работы создана имитационная модель изменения теплового состояния металла в процессе охлаждения в ролико-закалочной машине стана 5000. В качестве метода исследования использовано конечно-элементное моделирование в DEFORM-3D. В разработанной модели учитывалось изменение температуры металла за счет охлаждения на воздухе (теплоотдача излучением и конвекцией) при транспортировке проката от нагревательной печи до первого коллектора, а также в промежутке между коллекторами и секциями. Кроме того, учитывалось, что в процессе охлаждения формируется три зоны контакта воды с металлом, характеризующиеся разными условиями теплоотдачи: область соударения потока воды с поверхностью листа, область малой интенсивности водяного потока, а также область пленочного кипения. Моделирование выполнено для четырех вариантов охлаждения, отличающихся общим расходом воды, а также рас-пределением расхода воды по каждой их пяти зон ролико-закалочной машины. Результаты. Исследовано влия-ние схемы охлаждения на распределение температурных полей и уровень напряжений в металле, формируемых в поперечном сечении листового проката в процессе закалки.
Ключевые слова
листовой прокат, термическая обработка, закалка, конечно-элементное компьютерное моделирование, модель охлаждения, плоскостность
Для цитирования
Анализ схем охлаждения листового проката на основе компьютерного моделирования / Полецков П.П., Алексеев Д.Ю., Кузнецова А.С., Гулин А.Е., Емалеева Д.Г, Адищев П.Г. // Вестник Магнитогорского государ-ственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №4. С. 102-109. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-4-102-109
1. Барышников М.П., Чукин М.В., Бойко А.Б. Анализ программных комплексов для расчета напря-женно-деформированного состояния композици-онных материалов в процессах обработки давле-нием // Вестник Магнитогорского государствен-ного технического университета им. Г.И. Носова. 2012. № 4 (40). С. 72-74.
2. Development of a finite element model for calculation of the thermal field of coil rolled products in the thermomechanical process / Alekseev, D.Yu., Gulin, A.E., Emaleeva, D.G., Kuznetsova, A.S. // Chernye metally, 2022(5), pp. 55-60.
3. Macro- and micromechanics of pearlitic-steel de-formation in multistage wire production / Konstanti-nov D.V., Korchunov A.G., Zaitseva M.V., Shiryaev O.P., Emaleeva D.G. // Steel in translation, 2018, 48(7), pp. 458-462.
4. Microstructure-based computer simulation of pearlitic steel wire drawing / Konstantinov D., Korchunov A., Emaleeva D., Chukin M., Shiryaev O. // Metal 2017 – 26th international conference on metallurgy and materials, Conference proceedings. 2017. Pp. 642-647.
5. Multiscale simulation of cold axisymmetric defor-mation processes / Konstantinov D., Korchunov A. // Key engineering materials. 2016. Т. 685. Pp. 18-22.
6. Multiscale computer simulation of drawing with sta-tistical representation of TRIP steel microstructure / Konstantinov D.V., Korchunov A.G., Shiryaev O.P., Zaitseva M.V., kuznetsova a.s. // steel in translation, 2018, 48(4), Pp. 262-267.
7. Multiscale computer simulation of metastable steel rod drawing by using statistical representation of microstructure / Konstantinov D., Bzowski K., Kor-chunov A., Kuznetsova A., Shiryaev O. // Metal 2017 – 26th International conference on metallurgy and materials, conference proceedings, 2017, 2017-January, pp. 863-869.
8. Transient pool boiling heat transfer of oxidized and roughened Zircaloy-4 surfaces during water quench-ing / H. Yeom, H. Jo, G. Johnson et al. // Intern. J. Heat and Mass Transfer. 2018. V. 120. Pp. 435-446.
9. Пат. 1044149 РФ. Способ определения коэффи-циента теплоотдачи от поверхности конвективно охлаждаемых элементов / В.М. Сапожников, Г.П. Нагога; В.М. Сапожников, Г.П. Нагога; опубл. 10.12.2005.
10. Пат. 2001131534 РФ. Способ определения коэффициента теплоотдачи твердых тел / В.А. Калинин, В.И. Курепин, Р.Ф. Новоселов; опубл. 20.12.1995.
11. Пат. 93042904 РФ. Способ определения коэффи-циента теплоотдачи / М.Н. Жорник; опубл. 27.06.2003.
12. Wells M.A., Militzer M., Prodanovic V. Heat transfer during run-out table cooling – effect of jet configura-tion // Proceeding of the MST’2007 Conference. 2007. Detroit. Pp. 221-231.
13. Welty J.R., Wicks C.E., Wilson R.E., Rorrer G.L. Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, 5th Edition. New York: J. Willey & Sons Inc. 2007. 729 p.
14. Panjkovic V. Model for prediction of strip tempera-ture in hot strip steel mill // Appl. Therm. Eng. 2007. Vol. 27. Pp. 2404-2414.