Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУР В РАБОЧИХ ВАЛКАХ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПРИ СКОРОСТНОМ НАГРЕВЕ В КАМЕРНОЙ ПЕЧИ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-616-622

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований скоростного (градиентного) нагрева рабочего слоя бочки  валка холодной прокатки в агрегате, состоящем из камерной печи особой конструкции и спрейерной установки, размещенной под печью в  специальном приямке и выдвигающейся вверх для обеспечения быстрого охлаждения рабочего слоя валка. При нагреве валка его бочка и  часть шеек находятся в рабочем пространстве печи, а остальные (внешние) части шеек размещены за пределами камеры нагрева и опираются на приводные ролики, обеспечивающие вращение бочки валка в процессе нагрева и последующего его охлаждения. При этом необходимо обеспечить закалку только рабочего слоя валка, а части шеек, находящиеся в печи, не должны подвергаться этой процедуре, для чего  они покрыты специальными теплоизоляционными вставками. В целях разработки режимов термообработки прокатных валков различных  размеров, экспериментальные валки были оснащены термопарами, измеряющими температуру в различных точках поверхности и в глубине бочки и шеек валка. Технологией термообработки были поставлены жесткие условия по равномерности нагрева поверхности бочки  валка с очень узкими пределами зон недогрева крайних участков у торцов поверхности. При этом требовалось также обеспечить низкую  температуру шеек, находящихся в рабочем пространстве печи. Экспериментальные исследования температурных полей при различных  режимах скоростного нагрева валков показали, что достигнуты высокие скорости нагрева и охлаждения, обеспечивающие требуемую  структуру рабочего слоя бочки валка. Одновременно экспериментальные исследования и расчеты температурных полей по специально  разработанной программе показали, что в существующей конструктивной обстановке ввода и отвода греющих газов и размещения валка  с частичным выводом шеек за пределы камеры нагрева, происходит усиленный сток тепла через внешние открытые части шеек. При этом  выявлена значительная (отличающаяся от допустимой) неравномерность температурного поля поверхности бочки в торцевых зонах нагреваемого валка. Установлено, что изменения условий внешнего теплообмена между рабочим пространством печи и поверхностью валка  не обеспечивают устранения неравномерности температурного поля торцевых участков поверхности. Предложен способ существенного  снижения неравномерности нагрева крайних участков поверхности бочки валка и проведен расчетный анализ температурных полей, подтверждающий реальность его применения.

Об авторах

М. Д. Казяев
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Россия

кандидат технических наук, профессор кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии».

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19.

 



Ю. А. Самойлович
ООО «НПК «Уралтермокомплекс».
Россия

доктор технических наук, старший научный сотрудник.

620026, Россия, Екатеринбург, ул. Народной Воли, 65.



Д. М. Казяев
ООО «НПК «Уралтермокомплекс».
Россия

 коммерческий директор. 

620026, Россия, Екатеринбург, ул. Народной Воли, 65.



А. М. Вохмяков
ООО «НПК «Уралтермокомплекс».
Россия

кандидат технических наук, начальник ПТО. 

620026, Россия, Екатеринбург, ул. Народной Воли, 65.



Д. И. Спитченко
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.
Россия

аспирант, ассистент кафедры «Теплофизика и информатика в металлургии».

620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19. 



Список литературы

1. Пат. 160819 РФ. Устройство для термической обработки рабочих валков холодной прокатки / ООО «Научно-производственная компания «УралТермоКомплекс»; зарег. 10.03.2016; опубл. 10.04.2016. Бюл. №10.

2. Maqnee A., Lecomte-Martens C., Gaspard C. Metallurgy of induction heat treatment of work rolls // Industrial Meeting, Belgium. 1984. P. 13 – 16.

3. Jenkins B.G., Models F.D. Modeling of heat transfer from a large enclosed flame in rotary kiln // Transactions of the Institution of Chemical Engineers. 1981. Vol. 59. No. 1. P. 17 – 25.

4. Mukherjee S.G., Gosh B.B. Some aspects of heat transfer studies in rotary kiln // Journal of the Institute of Engineering (India) Mech. Eng. Div. 1977. Vol. 57. No. 5. P. 273 – 277.

5. Brimacombe J.K., Watkinson A.P. Heat transfer in direct-field rotary kiln: 1. Pilot plant and experimentation // Metallurgical Trans actions. 1978. Vol. 9B. No. 2. P. 201 – 208.

6. Вохмяков А.М., Казяев М.Д., Арсеев Б.Н. и др. Методика исследования конвективного теплообмена в методической печи для термообработки вагонных осей, оснащенной скоростными горелками // Тр. Всероссийской науч.-практ. конф. «Теория и практика нагревательных печей в XXI веке». – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2010. С. 65 – 73.

7. Баптизанский В.И. Разрушение слитков от температурных напряжений // Журнал технической физики. 1951. № 5. С. 105 – 113.

8. Брусиловский Б.А., Шашко А.Я. Механизм возникновения отслоений на поверхности валков холодной прокатки // Проблемы прочности. 2001. № 2. С. 116 – 122.

9. Scherello A., Konold U., Kremer H., Lorra M. Mathematical modeling of industrial furnaces // Fifth European Conference on Industrial Furnace and Boiler. 2000. Vol. II. P. 582 – 587.

10. Gosman A.D., Lockwood F.C. Incorporation of flux model for radiation into a finite-difference procedure for furnace calculations // Proceedings of the XIV International Symposium of Combustion, USA. 1972. Р. 661 – 671.

11. Khalil E.E. Mathematical modeling of radiative heat transfer in axisymmetric furnaces // AIAA Paper. 1979. No. 99. Р. 9.

12. Johnson T.R., Lowes T.M., Becr J.M. Comparison of calculated temperatures and heat flux with measurements in furnace // Journal of the Institute on Fuel. 1974. Vol. 47. No. 3. P. 39 – 51.

13. Гедеон М.В., Соболь Г.П., Паисов И.В. Термическая обработка валков холодной прокатки. – М.: Металлургия. 1973. – 344 с.

14. Отраслевой стандарт. Валки стальные кованые для холодной прокатки металлов. Технические условия. ОСТ 24.013.20 – 90.

15. Самойлович Ю.А. Теоретические основы расчета температур, термовязкоупругих напряжений и деформаций в деталях цилиндрической формы // Изв. вуз. Энергетика. 2002. № 3. С. 48 – 56.

16. Телегин А.С., Швыдкий В.С., Ярошенко Ю.Г. Тепломассоперенос. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. – 456 с.

17. Будрин Д.В. Расчет лучистого теплообмена. – В сб.: Теплообмен и вопросы экономии топлива в металлургических печах. – Свердловск: Изд-во УПИ, 1951. С. 13 – 37.

18. Теплотехнические расчеты металлургических печей. Изд. 2 / Б.Ф. Зобнин, М.Д. Казяев, Б.И. Китаев и др. – М.: Металлургия, 1982. – 360 с.

19. Немзер Г.Г., Аронов М.А. Исследование теплофизических свойств сталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1980. № 3. С. 26 – 30.

20. Неймарк Б.Е. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике: Справочник. – М.-Л.: Энергия, 1967. – 240 с.

21. Филипов М.А., Бараз В.Р., Гервасьев М.А., Розенбаум М.М. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении. Т. I. Стали и чугуны. – Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2013. – 228 с.

22. Минков А.Н. Закалка крупногабаритных изделий с регламентированной интенсивностью охлаждения // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2013. № 3. С. 88 – 91.

23. Пышминцев И.Ю., Эйсмондт Ю.Г., Юдин Ю.В. Закалка крупных поковок в водо-воздушной смеси // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. № 3. С. 24 – 28.

24. Боли Б., Уэйнер Дж. Теория температурных напряжений. – М.: Мир, 1964. – 506 с.


Для цитирования:


Казяев М.Д., Самойлович Ю.А., Казяев Д.М., Вохмяков А.М., Спитченко Д.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУР В РАБОЧИХ ВАЛКАХ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ ПРИ СКОРОСТНОМ НАГРЕВЕ В КАМЕРНОЙ ПЕЧИ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(8):616-622. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-616-622

For citation:


Kazyaev M.D., Samoilovich Y.A., Kazyaev D.M., Vokhmyakov A.M., Spitchenko D.I. DETERMINATION OF THE TEMPERATURES FIELD IN WORKING ROLLERS OF COLD ROLLING WITH HIGH SPEED HEATING IN THE CHAMBER FURNACE. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(8):616-622. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-8-616-622

Просмотров: 184


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)