پیش بینی توزیع دمای ورق نورد گرم در فرآیند نورد نهایی
چکیده
در فرآیند نورد گرم پیش بینی توزیع دما در ورق از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا دما یک پارامتر مهم متالوژیکی در جریان نورد است. خواص فولاد تولیدی، توان مورد نیاز غلتکها و ابعاد ورق تولیدی به توزیع دما بستگی دارند. این پایان نامه در پی آن است که مدل جامعی را برای پیش بینی توزیع دمای ورق در فرآیند نورد نهایی ارائه کند. این مدل سه بعدی بوده و در آن از هیچ یک از مکانیزمهای انتقال حرارت صرفنظر نمی شود. میدان سرعت در ناحیه تماس به طور کامل مدل شده و سرعت در راستای ضخامت ورق حذف نمی شود. انتقال حرارت غلتک نیز به طور همزمان با انتقال حرارت ورق مدل می شود تا دمای ورق با دقت بیشتری محاسبه شود. یکی از پارامترهای مهم در فرآیند نورد گرم، نحوه خنک کاری غلتکهای نورد گرم است. ضریب انتقال حرارت در بخشهایی از سطح غلتک که پاشش آب وجود دارد، وابسته به کمیتهایی مانند زاویه پاشش، فاصله جت آب تا سطح غلتک و فشار آب است. در فرآیند نورد، در نتیجه استفاده از غلتک برای تغییر شکل ورق، یک سطح تماس بین غلتک و ورق ایجاد می گردد. روشهای زیادی برای مدل کردن انتقال حرارت در ناحیه تماس ورق با غلتک وجود دارد. در این پایان نامه به مهمترین این روشها اشاره شده و معایب و برتری هر یک از این روشها بررسی شده است. همچنین این مدل مبتنی بر روابط تجربی به منظور درنظر گرفتن ضرایب انتقال حرارت جابجایی در هر منطقه از ورق، ضریب اصطکاک در ناحیه تماس بین ورق و غلتک، فشار متوسط غلتکها، ضریب صدور تشعشعی و نحوه تغییر خواص فیزیکی فلز با دما است. در این مدل، گرمای حاصل از اصطکاک بین ورق و غلتکها، تولید گرما از طریق کار پلاستیک، اتلاف گرمایی به دلیل وجود آب برای خنک کاری غلتکها، اتلاف از طریق تشعشع و جابجایی، سرعت نورد، کاهش پیوسته ضخامت ورق در طول نورد نهایی و اثر رشد لایه اکسید روی ورق مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از روش عددی حجم محدود معادلات دیفرانسیل حاکم گسسته شده و به کمک روشهای تکرار دستگاه معادلات جبری حل شده است. استقلال جوابها از شبکه محاسباتی با تغییر سایز شبکه مورد استفاده نشان داده شده است. به علاوه صحت جوابها در مقایسه با نتایج چاپ شده برای شرایط خاص بررسی شده است. تاثیر سرعت نورد، گرمای حاصل از اصطکاک بین ورق و غلتکها، تولید گرما از طریق کار پلاستیک، لایه اکسید و انتقال حرارت هدایتی در راستای طول و عرض ورق، بر روی چگونگی توزیع دمای ورق نشان داده شده است. جهت بررسی نتایج حاصل از مدل سازی هفت قفسه نورد نهایی مجتمع فولاد مبارکه اصفهان، مقایسه ای بین نتایج بدست آمده با نتایج عددی و تجربی موجود انجام گرفته است.