Experimentální výzkum a numerická simulace procesu hydraulického odstraňování okují

Experimental Research and Numerical Simulation of Hydraulic Descaling

journal article - other

Czech

Hydraulické odstraňování okují je proces, při němž jsou odstraňovány vrstvy oxidů z horkých ocelových povrchů. Kvalita odokujení je významná pro výslednou kvalitu povrchu válcovaného produktu. Cílem tohoto příspěvku je ukázat, které parametry mají největší vliv na výslednou kvalitu produktu. Vysokotlaký vodní paprsek působí na vrstvu okují dvěma způsoby, mechanicky a teplotně. Byly tedy provedeny dva typy experimentů. Prvním je měření dynamické síly vodního paprsku trysky - impaktního tlaku. Druhým je měření teploty ve vzorku během průjezdu pod ostřikující tryskou a určení součinitele přestupu tepla pomocí inverzní úlohy. Data z prvního typu měření byla použita jako okrajová podmínka strukturální analýzy. Data z druhého typu měření byla aplikována na numerický model teplotně-napjatostní analýzy. Výsledkem obou simulací jsou průběhy napětí ve vrstvě okují a v základním materiálu. Je zřejmé, že pro porušení okují, je důležité napětí podél vrstvy okují. Z tohoto úhlu pohledu má teplotní ovlivnění povrchu větší vliv na výslednou kvalitu odokujení než dynamické síly vodního paprsku. Numerické simulace ostřiku okují demonstrují vlivy vybraných parametrů na efektivitu procesu odstranění okují. Pochopení procesu ostřiku okují umožní optimalizaci parametrů a zlepšení výsledné kvality produktů.

Hydraulic descaling is a process of removing the oxides from the hot steel surface. Surface quality after descaling is fundamental for the final surface quality of a rolled product. The main goal of the paper is to show parameters that have the biggest influence on the final surface quality of the rolled material. High-pressure water beam has two effects on a scale layer. The first one is a relatively intensive thermal shock depending on a set of parameters (water pressure, nozzle type, distance from the surface, inclination angle, speed of movement of the product). The second effect is mechanical, caused by impact pressure. In our case two types of measurements were performed. The first one was a measurement of impact pressure of the water beam. The second one was a measurement of temperature drop when a product is passing under the nozzle. The data from the second measurement were evaluated with inverse task and heat transfer coefficient was obtained. Both experimental measurements were made for the same setting of spaying parameters. This setting matched theoretical constant impact pressure. It is obvious from the results of impact pressure measurement, that with increasing distance of nozzle and increasing feeding pressure, maximal values of impact pressure decrease. For better description of impact pressure distribution, integral impact pressure was established. According to the second type of measurement, less water forming big spray height caused bigger thermal shock even if the impact pressure was constant. Results from both experimental measurements were prepared in a form of boundary conditions suitable for using in the numerical model.

MKP, odokujení

FEM, DESCALING

VAVREČKA, L.; HRABOVSKÝ, J.; HORSKÝ, J.

2011

29. 4. 2011

Hutnické listy

Ostrava

0018-8069

Hutnické listy

LXIV

2

Czech Republic

4

11

8