ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 621.771.09
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-4-63-69
Аннотация
Постановка задачи. В современных условиях процесс контролируемой прокатки с ускоренным охлаждением широко используется в мировой практике прокатного производства. При разработке технологических режимов и освоении производства инновационных видов проката одной из важнейших научно-практических задач является выбор температурных параметров процесса и схемы охлаждения, обеспечивающих формирование требуемой структуры и свойств готовой продукции. Вместе с тем остается актуальной проблема прогнозирования температурного состояния металла и достижения заданных параметров обработки в промышленных условиях. Цель работы. Выбор схемы процесса ускоренного охлаждения рулонного проката на основе моделирования теплового состояния металла по сечению полосы. Используемые методы. Моделирование проведено в программном комплексе Deform-3D. В ходе исследования использована разработанная авторами модель расчета температурного поля, формируемого в процессе контролируемой прокатки и ускоренного охлаждения стали в условиях широкополосного стана горячей прокатки 2000. Модель учитывает процессы тепловыделения при прокатке, теплоотдачу валкам, а также охлаждение металла при контакте с водой и воздухом. Результаты. Предложена конечно-элементная модель, позволяющая прогнозировать скорость охлаждения и распределение температурного поля по сечению проката. На основе анализа результатов конечно-элементного моделирования выбрана схема охлаждения, предусматривающая последовательное включение в работу первых 19-ти секций установки. Это обеспечивает достижение требуемых режимов обработки с учетом конструктивных особенностей используемого оборудования. В ходе опытно-промышленной апробации показана высокая сходимость расчетных и экспериментальных данных. Погрешность полученных данных не превышает 3%.
Ключевые слова
Deform-3D, рулонный прокат, установка ускоренного охлаждения, схема охлаждения, поле температур, скорость охлаждения
Для цитирования
Выбор схемы ускоренного охлаждения рулонного проката из низколегированной стали на основе конечно-элементного моделирования / Алексеев Д.Ю., Емалеева Д.Г., Кузнецова А.С., Гулин А.Е., Адищев П.Г., Тетюшин К.П. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №4. С. 63-69. https://doi.org/ 10.18503/1995-2732-2023-21-4-63-69
1. Пoдкустов В.П., Алeксeeв П.Л. Определение температурного поля проката // Известия вузов. Черная металлургия. 1999. №9. С. 40-42.
2. Определение температурного поля раската в процессе прокатки на четырехвалковом стане / Пpжигoда М., Pедp М., Tоман З. и др. // Известия вузов. Черная металлургия. 1979. № 5. С. 56-60.
3. Yаnagimоtо J., Liu J., Itо Т. FE-based analysis for the microstructure evolution in hot bar rolling // ISIJ International. 2000, vol. 40, no. 1, pp. 65-70.
4. Prediction of microstructure distribution in the trough-thickness direction during and after hot rolling in carbon steels / Nаnbа S., Kitamurа M., Shimаdа M. et al. // ISIJ International. 1992, vol. 40, no. 10, pp. 1013-1018.
5. Srivastava A., Sinhа A, Vermа S. A mini-rеview on numerical approach of microstructure prediction in eutectoid steel // Materials Today: Proceedings, 2022, part 5, vol. 50, pp. 2241-2248.
6. FEM simulation of quenching process and experimental verification of simulation results / Huiping L., Guoqun Z., Shanting N., Chuanzhen H. // Materials Science and Engineering: A. 2007, vol. 452-453, pp. 705-714.
7. Моделирование процесса охлаждения при закалке листовой стали в условиях толстолистового стана 5000 / Полецков П.П., Алексеев Д.Ю., Гулин А.Е. и др. // Черные металлы. 2023. №2. С. 33-37.
8. 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 государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. №4. С. 102-109.
9. Разработка конечно-элементной модели расчета теплового поля рулонного проката в процессе термомеханической обработки / Алексеев Д.Ю., Гулин А.Е., Емалеева Д.Г. и др. // Черные металлы. 2022. №5. С. 55-60.
10. Fundamental of momentum, heat and mass transfer / Welty J.R., Wicks C.E., Wilson R.E., Rorrer G.L. // 5th Edition. New York: J. Willey & Sons Inc., 2007. 729 p.