جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (خانم صبا یزدانی)
موضوع: شبیه‌سازی خنککاری ورق فولاد API 5L X70 روی میز خروج از نورد نهایی(ROT) در فرایند نورد گرم
ارائه دهنده: صبا یزدانی
استادان راهنما: دکتر محمد رضا توکلی نژاد
استادان مشاور: دکتر محمد رضا فروزان
استادان داور: دکتر احمدرضا سوهانکار اصفهانی – دکتر رامین کوهی کمالی
چیکده:
میز خنککاری (ROT) در خط نورد گرم، از انتهای آخرین قفسه نورد نهایی آغاز و تا ابتدای کویل پیچ ها ادامه پیدا میکند و ورق تا رسیدن به دمای مناسب کویل پیچی در این قسمت از خط نورد گرم توسط دوشهای بالا (دوشهای دایره‌ای (سوزنی) و پردهای) و نازل‌های پایین خنک می‌شود. تعداد مشخصی دوش در یک دسته قرار میگیرد و هر دوش از یک دسته نازل با فاصله معین قرار دارد. هم‌زمانی مکانیزم‌های انتقال حرارت جت سیال خنک کاری، شبیه‌سازی این مسئله را پیچیده میکند. علاوه بر آن، اثر مجاورت دوشهای فعال بر یکدیگر (برای تعداد بیش از چهار دوش مجاور) و اثر لایه اکسیدی تشکیل شده بر ضرایب انتقال حرارت، مواردی هستند که اطلاعات کافی برای تحلیل ضریب انتقال حرارت موضعی آنها وجود ندارد.
به دلیل دشواری محاسباتی ناشی از هم‌زمانی مکانیزم‌های انتقال حرارت، سه‌بعدی و ناپایا بودن مسئله همچنین پیچیدگی محاسبه ابعاد و فرکانس حباب‌های تشکیل شده، امکان تفکیک رژیمهای جوشش روی ورق وجود ندارد و انتقال حرارت در ROT به سه حالت اصلی ناحیه تحت برخورد جت، ناحیه جریان موازی و ناحیه مجاور با هوا تقسیم‌بندی می‌شود تا امکان ارائه ضرایب انتقال حرارت بر حسب دما فراهم گردد.
این پژوهش به بررسی انتقال حرارت دوبعدی ورق فولاد X70 به روش اجزاء محدود روی ROT می‌پردازد. اطلاعات دمایی ورق حین ورود به ROT، ابعاد هندسی ROT و آرایش دوشها مطابق با خط‌نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه در شبیه‌سازی لحاظ گردیده است. از نرم‌افزارهای کامسول و HSMM جهت شبیه‌سازی استفاده شده است. روش تحلیل مسئله به کمک پژوهش‌های صنعتی حاصل از فولادسازی پسکو کره جنوبی و اوراز کانادا صحت سنجی گردیده است. معادلات حاکم بر ضرایب انتقال حرارت از مطالعه شو که یکی از جامع‌ترین پژوهش های صنعتی این حیطه است، مورد اعتبارسنجی قرار گرفت سپس از شبیه‌سازی ورق در دو نرم‌افزار مذکور، ضرایب کالیبراسیون مناسب جهت کلیت بخشیدن به این معادلات حاصل شد. بر این اساس ضرایب انتقال حرارت با توجه به شرایط خنککاری ورق در هر لحظه برای ورق فولاد X70 با شرایط کاری خط نورد گرم فولاد مبارکه حاصل گردید. پارامترهای فیزیکی بسیاری بر دمای نهایی ورق که مهم‌ترین پارامتر در خنک کاری است، تأثیر می‌گذارد که مهم‌ترین آنها سرعت غلتک های هدایت‌کننده، آرایش دوشها و ضخامت ورق است.
رسانایی حرارتی و ظرفیت گرمایی ویژه فولاد تابع دماست از این رو اثر این پارامترها بر نرخ خنک کاری بررسی گردید. هر چه ظرفیت حرارتی ویژه و چگالی کمتر باشد نرخ خنک کاری بیشتر می‌شود درحالی‌که رسانایی حرارتی با نرخ خنک کاری رابطه مستقیم دارد. بررسی آرایشدوشهای گوناگون اثربخشی خنک کاری سریع را نسبت به خنککاری باتأخیر نشان میدهد.
نتایج شبیه سازی نشان داد که به‌ازای فعالیت هر دسته از دوشهای پایین، نرخ خنک کاری 0٫7درصد افزایش می یابد که دمای ورق را ۰٫۰۵ درجه سانتیگراد بر ثانیه کاهش میدهد. هر دوش فعال پردهای نرخ خنک کاری را ۰٫۶۳ درصد افزایش می دهد که تقریباً معادل 0٫045 درجه سانتیگراد بر ثانیه است و هر دوش فعال سوزنی، نرخ خنککاری معادل ۰٫۰۳۹درجه سانتیگراد بر ثانیه فراهم میکند. بطور تقریبی افزایش ده درصدی ضخامت به ترتیب منجر به افزایش 3٫6، 3٫25 و 4٫۰6 درصدی دمای کویل پیچی در ابتدا، میانه و انتهای ورق می شود همچنین افزایش ده درصدی سرعت به ترتیب منجر به افزایش 0٫33، 0٫41 و 0٫32 درصدی دمای کویل پیچی در ابتدا، میانه و انتهای ورق می شود.