Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saboonchi,Mohamadreza Salimpour
احمد صابونچی (استاد راهنما) محمدرضا سلیم پور (استاد مشاور)
 
STUDENT
Sheila Edalatpour
شیلا عدالت پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Heat Transfer Modeling of Hot-Rolled Strip Cooling between Finishing and Coiling for Different Nozzle Types and Different Nozzle Arrangements
Run-out-table (ROT) is located between last finishing stand and down coiler in a hot strip mill. As the hot steel strip passes from ROT, water jets impact on it from top and bottom and strip temperature decreases approximately from 800-950 °C to 500-750°C. The temperature history that strip experience while passing through ROT affects significantly the metallurgical and mechanical properties, such as strength, stiffness, weldability, fatigue resistance, flexibility and the flatness of the final product. Consequently, the mill engineers and researchers are much interested in attaining desired mechanical and metallurgical properties of the product through controlling the cooling rate and temperature history and even with reducing amount of carbon contents. Reducing carbon content, considerably improves the weldability due to reducing hardenability of the steel. In achieving this aim it is vital to develop physical models which are capable of precisely predicting the temperature history and phase transformation kinetic through ROT.In this thesis, a numerical model was developed to predict the temperature and phase transformation of strip on a run-out table (ROT) in hot strip mill. Furthermore this model could predict final phases produced during cooling in the term of nozzles arrangement in ROT. With this feature, the mill engineers would be able to arrange nozzle configuration in order to obtain desired steel final phases.Alternating direction implicit (ADI) method was used to solve the heat conduction equation in both thickness and width direction in the strip. The kinetics of the diffusional transformation of austenite to ferrite had been calculated for the isothermal condition by Avrami equation and additivity rule. The specific heat, thermal conductivity and density of steel had been determined in the term of phase fraction and temperature. Accuracy of the phase transformation model was examined through comparing the results with the results presented in the literature and the accuracy of the proposed coupled complete model was examined through comparison of coiling temperatures obtained from the model with the actual data ones from Hot Strip Mill in Mobarake Steel Complex. The error of the model for predicting coiling temperature is less than 3% that indicates the capability of the model in predicting temperature and phase transformation in ROT. Keywords : Hot Strip Mill, Strip Cooling, Run-Out Table, Phase Transformation, ADI method, Avrami Equation.
میز خروجی در خط نورد گرم ورق بین مرحله‌ی فینیشینگ و کلاف پیچی قرار دارد. زمانیکه ورق از میز خروجی عبور می‌کند جت‌های آب از بالا و پائین به آن برخورد می‌کنند و دمای آن از مقدار C °950-800 تا مقدار ‍‍‍‍C°750-510 کاهش می‌یابد. تاریخچه دمایی که ورق در حین عبور از میز تجربه می‌کند تأثیر بسیار زیادی بر خواص مکانیکی و متالورژیکی محصول نهایی همچون استحکام، سفتی، خاصیت جوشکاری، مقاومت خستگی، انعطاف پذیری و صافی سطح دارد. بنابراین مهندسان و محققان نورد علاقمندند خواص مطلوب نهایی را با کنترل نرخ خنک‌کاری و تاریخچه دمایی و حتی با کاهش مقدار محتوای کربن ایجاد کنند. کاهش مقدار درصد کربن به مقدار زیادی خاصیت جوشکاری ورق را به علت کاهش سختی آن، افزایش می‌دهد. برای دستیابی به این هدف ایجاد مدل‌های فیزیکی که بتواند به دقت پروفیل دما و فرآیند تغییرفاز را پیش بینی نماید حیاتی است. مکانیزم‌های انتقال حرارت در میز خروجی شامل هدایت حرارتی در ورق، جابه جایی اجباری و طبیعی با هوا ، تشعشع و جوشش جابه جایی اجباری تحت اشباع در برخورد جت‌ها می‌باشد. این فرآیند همچنین به تغییر فاز انجام شده در میز به علت گرمای ایجاد شده ناشی از تجزیه آستنیت به فریت، پرلیت و بینیت کوپل می‌باشد. علاوه بر این، اثرات دیگری همچون حرکت ورق، تغییر خواص ترموفیزیکی آن با تغییر ریزساختار و دما بر دشواری‌های مدلسازی این فرآیند افزوده است. به همین جهت اغلب مدل‌های ارائه شده تاکنون تنها یکی از جنبه‌های انتقال حرارت یا تغییر فاز را مورد بررسی قرار داده اند. اخیراً محققان شروع به بررسی تأثیر متقابل این دو پدیده بر یکدیگر پرداخته اند. در این پایان‌نامه مدل عددی مناسبی جهت پیش بینی فرآیند انتقال حرارت و تغییر فاز در میز خروجی ارائه گردیده است. بدین ترتیب مهندسان نورد قادر خواهند بود چیدمان نازل‌ها را به گونه‌ای تنظیم نمایند که مسیر خنک کاری به ریزساختار نهایی مطلوب ورق منجر گردد. روش ADI جهت حل عددی معادله پایای انرژی در جهت عرض و ضخامت ورق مورد استفاده قرار گرفت. برای مدلسازی سینتیک تغییر فاز دیفیوز همدمای آستنیت از معادله آورامی استفاده گردید. برای بکارگیری معادله‌ی آورامی در شرایط خنک‌کاری پیوسته قانون جمع پذیری بکار گرفته شده است. تغییرحرارت ویژه، ضریب هدایت حرارتی و چگالی ورق نیز با تغییر دما و کسر حجمی فازها لحاظ می‌گردد . دقت مدل ارائه شده از طریق مقایسه دمای کلاف پیچی پیش بینی شده توسط مدل با داده‌های واقعی مجتمع فولاد مبارکه ارزیابی شده است. مقدار خطای مدل کمتر از %3 بوده که نشاندهنده قابلیت مدل در پیش بینی دقیق فرآیندهای انجام گرفته در میز خروجی می‌باشد. لغات کلیدی: نورد گرم ورق، خنک‌کاری ورق، میز خروجی نورد گرم، تغییر فاز، روش ADI، معادله آورامی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی