УДК 621.783
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-3-102-108
Аннотация
В процессе горячей прокатки важным фактором является тепловое состояние металла в линии стана. Разработка рациональных температурно-скоростных режимов нагрева слябов и производства полос требует проведения большого количества экспериментов, времени и затрат. В связи с чем для решения задач, направленных на получение готовых изделий с заданным набором свойств, необходим современный подход в проведении исследований. Одним из таких методов является совместное использование физического и математического моделирования. В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований процесса нагрева металла образцов, изготовленных из слябов текущего производства, с целью уточнения теплофизических коэффициентов стали 17ГС. Нагрев производили в муфельной печи ступенчато с выдержкой для достижения однородной температуры по объему образца, в результате были получены графики зависимости температуры по времени. На основании результатов физического моделирования в программном комплексе «Deform 3D» разработана математическая модель нагрева металла, повторяющая лабораторные исследования, с целью проверки адекватности модели. Используя полученные результаты исследований, проведено моделирование теплового состояния металла в линии стана горячей прокатки. Моделирование осуществляли в два этапа: первый – нагрев сляба перед горячей прокаткой, второй – горячая прокатка в черновой группе клетей. Сравнение поверхностных температур, полученных при моделировании, с показаниями пирометра за 5-й клетью показала разницу, не превышающую 15ºС, что свидетельствует об адекватности модели. Разработанная математическая модель адекватна и может быть использована для моделирования теплового состояния металла при формировании неоднородности свойств на длинномерных изделиях.
Ключевые слова
Лабораторные исследования, математическое моделирование, нагрев, прокатка, тепловое состояние, Deform 3D.
Для цитирования
Исследование теплового состояния металла с использованием методов физического и математического моделирования / Левыкина А.Г., Горбунов К.С., Позднякова А.И., Соловьев В.Н. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №3. С. 102–108. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-3-102-108
1. Мухин Ю.А., Соловьев В.Н, Бобков Е.Б. Влияние деформационно-скоростного режима горячей прокатки в чистовой группе широкополосных станов на структуру стали марки Ст3 // Черные металлы. 2018. № 11 (1043). С. 12–15.
2. Дождиков В.И., Ганул А.О., Мордовкин Д.С. Оптимизация работы энерготехнологического комплекса нагрева металла перед прокаткой // Сталь. 2018. №2. С. 69–71.
3. Особенности температурного поля стальных полос при горячей прокатке / Мухин Ю.А., Бельский С.М., Чупров В.Б., Бахаев К.В., Стоякин А.О. // Известия вузов. Черная металлургия. 2015. Т. 58. №6. С. 417–421.
4. Мазур В.Л., Ноговицын А.В. Теория и технология тонколистовой прокатки (численный анализ и технические предложения). Днепропетровск: РВА «Днiпро-VAL», 2010. 493 с.
5. Соловьев В.Н., Бобков Е.Б. Температурный режим, повышающий производительность широкополосного стана горячей прокатки при производстве малоуглеродистых сталей // Черные металлы. 2020. № 8. С. 15–19.
6. Левандовский С.А., Кинзин Д.И., Саранча С.Ю. К вопросу моделирования процессов ОМД: методы оптимизации программного обеспечения // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 75-й международной научно-технической конференции. Том 1. Магнитогорск: МГТУ им. Г.И. Носова, 2017. С. 76–79.
7. Кальченко А.А., Пащенко К.Г.Моделирование процессов ОМД с использованием современных программных продуктов: учебное пособие. Магнитогорск, 2017.
8. Болобанова Н.Л., Гарбер Э.А. Численное моделирование процесса деформации сляба с разной величиной обжатия в вертикальных валках черновой группы стана 2000 // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2021. 77(6). С. 675–681.
9. Поляков А.В., Шатшу Нетшутзим Р., Мазур И.П. Влияние технологических параметров прокатки в универсальных клетях на процесс смещения металла от кромок к продольной оси раската. Сообщение 1. Технологические параметры // Черные металлы. 2020. № 8. С. 20–24.
10. Поляков А.В., Шатшу Нетшутзим Р., Мазур И.П. Влияние технологических параметров прокатки в универсальных клетях на процесс смещения металла от кромок к продольной оси раската. Сообщение 2. Критическая точка // Черные металлы. 2020. № 9. С. 45–48.
11. Klimes L., Stetina J., Parilak L., Bucek P. Study of thermal behavior of continuously cast billets // Engineering MECHANICS, vol. 20, 2013, no. 3/4, pp. 237–246 (in English).
12. Markowski J., Knapinski M. , Koczurkiewicz B., Fraczek T. The physical modelling of the process of normalizing rolling of S355J2G3 a steel plates // The Metallurgist, 74 (6) (2007), pp. 296–300 (in English).
13. Коновалов Ю.В. Справочник прокатчика. В 2-х кн. Кн. 1. Производство горячекатаных листов и полос. М.: Теплотехник, 2008. 640 с.
14. Levykina A.G., Chabonenko A.A., Shkatov V.V., Mazur I.P. The study of the thermal state of the metal in the production of the hot rolled strips in «Deform 3D» // Journal of Physics: Conference Series. 2018. № 1134 (1). Р.1–8. DOI: 10.1088/1742-6596/1134/1/012034\ (in English).
15. Mazur I., Levykina A., Laber K.. The mathematical model of the thermal state of the metal in the hot rolling mill. / XIX International Scientific Conference «New technologies and achievements in metallurgy, material engineering, production engineering and physics» // A collective monograph edited by Marcin Knapiński. Czestochowa, Poland, EU. 2018. Series: Monografie № 78, pp.168–173. (in English).