Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В ЗАГОТОВКЕ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-1-12-20

Полный текст:

Аннотация

При нагреве заготовок в печи под термическую обработку и обработку металлов давлением необходимо максимально быстро нагреть поверхность заготовки при минимальном перепаде температуры по ее сечению, который зависит от начальной температуры поверхности и центра заготовки, начальной температуры печи и скорости ее подъема. Перепад температуры по сечению заготовки способствует возникновению температурных напряжения в ней. В процессе нагрева заготовок температурные напряжения не должны превышать допустимых значений напряжений в упругой области, зависящих от толщины нагреваемого слоя металла и его химического состава. Таким образом, для получения качественной заготовки при максимальной производительности печи необходимо использовать оптимальный режим нагрева, отработку которого во избежание больших материальных затрат можно осуществлять с помощью физического моделирования. При физическом моделировании объект изучения – реальный образец заменяется моделью, нагрев которой осуществляется в  печи-модели. Для проведения физического моделирования необходимо выбрать материал модели, выбрать или изготовить печь-модель, рассчитать линейный масштаб модели и изготовить ее, рассчитать температурный и временной масштабы моделирования, с учетом которых провести нагрев модели в печи-модели с замером температурного поля модели с дальнейшим пересчетом температуры на реальный образец. В работе предложена методика расчета температурного поля в промышленной заготовке из стали ШХ15, нагреваемой под термическую обработку, а именно – смягчающий отжиг в электрическом колодце с использованием физического моделирования, проводимого в лабораторной камерной электрической печи с использованием модели. Обоснован выбор материала для изготовления модели, а также приведены методики расчета линейного, температурного и временного масштабов моделирования. На основании экспериментальных замеров температуры на поверхности и в центре модели при ее нагреве в электрической камерной печи-модели, приведены пересчеты температурного поля по сечению промышленного блюма в различные временные периоды с использованием полученных масштабов.

 

Об авторе

О. Б. Крючков
Волгоградский государственный технический университет
Россия
к.т.н., доцент кафедры технологии материалов


Список литературы

1. El Fakir O. etс. Numerical study of the solution heat treatment, forming, and in-die quenching (HFQ) process on AA5754 // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2014. Vol. 87. P. 39 – 48.

2. Su B. etc. Numerical simulation of microstructure evolution of heavy steel casting in casting and heat treatment processes // ISIJ international. 2014. Vol. 54. No. 2. P. 408 – 414.

3. Zhou S. etc. Numerical simulation and experimental investigation on densification, shape deformation, and stress distribution of Ti6Al4V compacts during hot isostatic pressing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 88. No. 1 – 4. P. 19 – 31.

4. Zhao Guo, Jianxin Zhou, Dongqiao Zhang etc. Numerical simulation of the through process of aerospace titanium alloy casting filling, solidification, and hot isostatic pressing // 8th International Conference on Physical and Numerical Simulation of Materials Processing (ICPNS), 14–17 October 2016, Seattle, Washington.

5. Новосельцев В.Н. Достоинства и недостатки математического моделирования // Фундаментальные исследования. 2004. № 6. С. 121 – 122.

6. Крючков О.Б., Копасов Е.А., Роненко В.О. Оптимизация нагрева теплотехнически массивных заготовок с использованием физического моделирования // Известия ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении». Вып. 7. Межвуз. сб. науч. ст. 2013. № 6 (109). С. 135 – 137.

7. Золотухин Н.М. Нагрев и охлаждение металла. – М.: Машиностроение, 1973. – 192 с.

8. Основин В.Н., Шуляков Л.В., Дубяго Д.С. Справочник по строительным материалам и изделиям. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. – 443 с.

9. Гришук Т.В. Строительные материалы и изделия. – Минск: Дизайн ПРО, 2004. – 312 с.

10. Домокеев А.Г. Строительные материалы. – М: Высшая школа, 1988. – 415 с.

11. Юренев В.Н., Лебедев Л.Д. Теплотехнический справочник. – М.: Энергия, 1976. – 896 с.

12. Теплотехника металлургического производства. Т. 1. Теоретические основы: Учебное пособие для вузов / В.А. Кривандин, В.А. Арутюнов, В.В. Белоусов и др. М.: МИСИС, 2002. – 608 с.

13. Теплотехника металлургического производства. Т. 2. Конструкция и работа печей: Учеб. пособие для вузов / В.А. Кривандин, В.В. Белоусов, Г.С. Сборщиков и др. - М.: МИСИС, 2002. – 736 с.

14. Кривандин В.А., Марков Б.Л. Металлургические печи. – 2-е изд., доп и перераб. – М.: Металлургия, 1977. – 464 с.

15. Крючков О.Б., Иванов А.С., Кострюков А.С. Компьютерное моделирование для анализа температурных полей в нагреваемых металлических заготовках // Известия ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении». Вып. 9. Межвуз. сб. науч. ст. 2014. № 9 (136). С. 127 – 129.

16. Крючков О.Б., Волчков В.М., Крохалев А.В. Моделирование и теплотехнические расчеты процессов в нагревательных и термических печах. Часть 2. Использование вычислительной техники для расчета времени нагрева металлических изделий: Учеб. по-собие. – 2-е изд., стер. - Волгоград: ВолгГТУ, 2017. – 183 с.

17. Афонин В.В., Федосин С.А. Моделирование систем: Учебно-практич. пособие. – М.: Интуит, 2016. – 231 с.

18. Белов В.В. Компьютерное моделирование и оптимизирование составов композиционных строительных материалов. – М.: АСВ, 2015. – 264 с.

19. Sawaragi Y., Soeda Т., Omatu S. Modeling, estimation and their applications for distributed parameter system. – Berlin – Heidelberg – – NewYork: Springer – Verlag, 1978.

20. Белов Н.Н., Копаница Д.Г., Югов Н.Т. Математическое моделирование динамической прочности конструкционных материалов: Учеб. пособие. – М.: АСВ, 2013. – 562 c.

21. Li Zongyu, Barr P.V., Brimacombe J.K. Computer simulation of the slab reheating furnace // Canadian Metallurgical Quarterly. 1988. Vol. 27. Р. 187 – 196.

22. Голубева Н.В. Математическое моделирование систем и процессов: Учеб. пособие. – СПб.: Лань, 2013. – 192 с.

23. Wang H., Li G., Lei Y. etc. Mathematical heat transfer model research for the improvement of continuous casting slab temperature // The Iron and Steel Institute of Japan (ISIJ) International. Vol. 45 (2005). No. 9. Р. 1291 –1296.

24. Albertos P., Sala Piqueras A. Iterative Identification and Control: Advances in Theory and Applications. Springer-Verlag New York, Inc. Secaucus, NJ, USA, 2002.

25. Jang J.H. etс. Investigation of the slab heating characteristics in a reheating furnace with the formation and growth of scale on the slab surface // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2010. Vol. 53. P. 4326 – 4332.

26. Жирков А.М., Подопригора Г.М., Цуцунава М.Р. Математическое моделирование систем и процессов: Учеб. пособие. – СПб.: ЛаньКПТ, 2016. – 192 с.


Для цитирования:


Крючков О.Б. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В ЗАГОТОВКЕ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2018;61(1):12-20. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-1-12-20

For citation:


Kryuchkov O.B. THE USE OF PHYSICAL MODELING TO DETERMINE TEMPERATURE FIELD IN THE BILLET. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(1):12-20. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-1-12-20

Просмотров: 124


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


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