Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Forouzan,Mohammad Mashayekhi
محمدرضا فروزان (استاد مشاور) محمد مشایخی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Behnam Hajshirmohammadi
بهنام حاج شیرمحمدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Analysis of Strip Cold Rolling Process in the Mixed Regime Lubrication with Oil/Water Emulsion
Growing need of industry for the precise and high quality metal sheets, has made researchers study cold rolling process in more detail. Among these studies, lubrication of cold rolling is an interesting field for researchers. On the other hand, Oil-in-water emulsions are widely used in rolling industries as a lubricant due to its cost, cooling ability, non-flammability and low adverse environmental impact characteristics whilst providing good rolling lubrication, Therefore, it is essential to investigate its behavior in cold rolling process. In this study, application of the extended Reynolds equation for emulsions proposed by Yan and Kuroda, to the mixed-film lubrication relation introduced by Chang and Mrsult has led to a model for cold strip rolling process with Oil/Water emulsions. For the sake of achieving a more realistic model front and back tensions, which are normally applied to the strips, are considered. The model involves solving equations in two zones including inlet and work zone which consists of solving two first order, nonlinear ODE’s to find total pressure and asperity contact ratio accompanied by a second order ODE to find the lubricant film pressure. The extended Reynolds equation is solved by finite difference method and the first order ODE’s are solved by 4 th order Runge kutta approach. Neglecting the elastic deformation of the work roll may reduce the contact region between the strip and the work roll which causes an underestimation of the actual force and torque. Thus, the well- known Hitchcock relation is used to consider the effect of the flattening deformation of the work roll during rolling. By solving the equations, all the boundary conditions are satisfied in five loops including a trial and error loop to correct the roll radius according to Hitchcock method and another loop to determine forward slip at the exit plane. Going through solution procedure, rolling force, torque, pressure distribution and oil concentration are found alongside with other unknown parameters. Results show that oil concentration has a major effect on these parameters in high rolling speeds compared with minor influences in the low speed region. The film thickness and pressure grows with oil concentration, while rolling force and torque decrease. By utilizing emulsion instead of pure oil as lubricant, it is found that neutral point will shift to the inlet in high front tensions while it tends to approach to the outlet in low tensions. In accordance with the experimental observations in EHL, this model predicts formation of an oil pool at the end of inlet zone in low speeds which decrease in size by increasing the rolling speed. The oil pool size depends intensively on the initial concentration of emulsion that means in high initial concentrations, larger oil pool forms at the beginning of work zone, causing entrance of pure oil to the contact region of roll and strip. K eywords: Cold Strip Rolling, Mixed Film Lubrication, Oil-in-water Emulsion, Lubrication with Emulsion, Extended Reynolds Equation.
نیاز روزافزون صنعت به ورق های فلزی با ابعاد دقیق و کیفیت بالا محققان را بر آن داشته تا با مطالعه ی دقیق تر فرایند نورد سرد ورق پاسخگوی نیاز های علمی در این زمینه باشند. از این میان می توان به تحقیقات در زمینه ی روانکاری نورد اشاره نمود. امولسیون آب و روغن از جمله ی روانساز هایی است که به شکل گسترده در صنایع نورد به کار گرفته می شود و لازم است رفتار آن در روانکاری نورد دقیق تر بررسی شود. در این تحقیق با تکیه بر روانکاری مخلوط و استفاده از معادله ی چنگ و مارسالت در این زمینه و ترکیب آن با معادله ی رینولدز توسعه یافته ی ین و کرودا، مدلی برای نورد سرد با امولسیون آب و روغن ارائه شده است و به منظور نزدیک تر شدن فرضیات به شرایط واقعی نورد، کشش های جلو و عقب بر ورق به مدل اضافه شده است. مسئله در دو ناحیه ی ورودی و کاری بررسی می‌شود که شامل حل دو معادله ی دیفرانسیل غیر خطی مرتبه اول برای یافتن فشار کل و نسبت تماس به همراه معادله ی مرتبه دوم رینولدز برای یافتن فشار فیلم روانکار است. حل مسئله، در یک چرخه شامل پنج حلقه ی سعی و خطا برای ارضاء شرایط مرزی و دستیابی به مجهولات مسئله صورت می پذیرد. در انتهای حل، تغییرات غلظت، توزیع فشار ، نیرو و گشتاور نورد و ضخامت فیلم روانکار به همراه سایر مجهولات بدست آمده ضمن اینکه تغییر شعاع الاستیک غلتک ها به کمک رابطه ی معروف هیچکاک محاسبه می شود. نتایج نشان می دهد که اثر غلظت اولیه ی امولسیون بر متغییر های نورد در سرعت بالا خیلی چشمگیر تر از سرعت های پایین است و افزایش غلظت سبب افزایش ضخامت فیلم، کاهش نیروی نورد و جابجایی نقطه ی خنثی می شود. با افزودن حل عددی نشان می دهد که در کشش های پایین ورق، استفاده از امولسیون به جای روغن خالص سبب نزدیک شدن نقطه ی خنثی به و رودی، و در کشش های بالا سبب نزدیک شدن آن به خروجی می گردد. کلمات کلیدی: 1- نورد سرد ورق 2- روانکاری مخلوط 3- امولسیون آب و روغن 4- روانکاری با امولسیون آب و روغن 5- معادله ی توسعه یافته ی رینولدز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی