Tepelné účinky vysokotlakého ostřiku okují

Zdeněk Hajkr

Doctoral thesis

Thermal Effects of a High-Pressure Spray Descaling Process

Abstract:

Dizertační práce se zabývá možnostmi vzniku a odstraňování okují z povrchu bram pomocí hydraulického ostřiku tlakovou vodou a také analýzou vlivu použitého způsobu jejich odstraňování na teplotní pole plochých vývalků. Vliv ostřiku okují na teplotní pole válcovaného materiálu byl experimentálně zjišťován v poloprovozním režimu na reálné trati válcovny Kvarto 3,5 Vítkovice a.s. a to při ostřiku sekundárních okují před jejich vstupem do válcovací stolice. Experiment byl proveden na dvou vzorcích vývalků. Rozměr vývalků byl 400x400x30 mm a jeho chemické složení 0.20% C, max. 1.4% Mn, 0.045% P, 0.045% S, 0.009% N. Experimentem získaná data teplot v jednotlivých hloubkách pod povrchem ostřikovaného vývalku byla následně zpracována pomocí softwaru IHCP1D, který je vytvořen na základě algoritmu Beckova minimalizačních principu. Tento software umožnil získat pomocí inverzního postupu řešení, kdy při známých materiálových vlastnostech ochlazovaného tělesa, známých vlastnostech okolního prostředí a experimentální naměřených teplotách v tělese, hodnotu součinitele prostupu tepla. Uvedený součinitel přestupu tepla následně představuje zároveň okrajovou podmínku pro numerický model řešení ostřiku, využívající metodou konečných prvků (FEM) ve výpočetním produktu pro reálnou aplikaci ochlazování vývalku na válcovně Kvarto 3,5.

Abstract:

Thesis deals with the possibilities of formation and remove scale from the slab surface by means of hydraulic descaling with pressurized water as well as with the analysis of employed removal method influence on the thermal field of flat rolled products. The effect of hydraulic descaling on the temperature field of the rolled material was established experimentally in a real mill Kvarto 3,5 Vitkovice a. s in semi-operational conditions during the process of secondary hydraulic descaling. The experiment was carried out with two sample slabs. The dimensions of a slab were 400x400x30 mm and the chemical composition was 0.20 % C, max. 1.4 % Mn, 0.045 % P, 0.045 % S, 0.009 % N. The temperature data for different depths below the surface of the slab being sprayed, obtained during the experiment, were processed using IHCP1D, software developed on the basis of the Beck minimization principle algorithm. The mentioned factor represents at the same time peripheral condition for the numerical model of descaling model. The obtained values of the heat transfer coefficient represent the boundary condition for a numerical model of the spraying proces. Heat transfer coefficient subsequently presents both a boundary condition for numerical model solution spray, using the finite element method (FEM) in a computing product for real application to the hyhraulic descaling in rolling mill Kvarto 3.5.

Keywords

Ohřev provalku, oxidace provalku, válcování, válcovací stolice, okuje, hydraulický ostřik okují, termočlánek, inverzní úloha, okrajové podmínky, teplotní pole provalku, Fourierova rovnice vedení tepla, součinitel přestupu tepla, tepelná bilance

Keywords

Heating of slabs, oxidation of metals, rolling, rolling mills, scale, hydraulic descaling, thermocouple, inverse task, boundary conditions, temperature field, Fourier´s equation, heat transfer coefficient, thermal balance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 30. 6. 2016
• Supervisor: Miroslav Příhoda
• Reader: Pavel Šonovský, Mária Čarnogurská, František Kavička

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Tepelná technika a paliva v průmyslu