Přenos tepla při přerušovaném vodním chlazení.

THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT AT DISCONTINUED WATER SPRAY COOLING

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

en

Cooling by water sprays is widely used in heat treatment and other metallurgical processes to control the process temperature. Water spray cooling is used statically (without movement of the spray nozzles relative to the cooled object) or dynamically (with the movement). The static regime is typical for quenching systems intended for heat treatment of fixed steel plates. The dynamic regime is used in steel treatment processes such as rolling and finishing in mills. The movement of the steel plate relative to the fixed cooling section causes non-homogeneous distribution of water on the surface of the steel plate. The variability of the cooling section length, position of water nozzles and non-homogeneity of water distribution lead to non-uniform and distorted cooling conditions. Thus it is an important issue to define the impact of these parameters on cooling intensity and the heat transfer coefficient during the cooling process of steel plates. Heat treatment of hightemperature steel is held without protective atmosphere and is accompanied by growth of different oxides on the steel plate surface as well. The layer of oxides significantly affects the cooling regime and intensity. The influence of the oxide scales on the cooling intensity was studied experimentally and by numerical modeling for different cooling regimes. Experiments were conducted for static and dynamic regimes on surfaces with different rate of oxides layer. Prepared numerical analysis simulates the process with different conditions of the cooling section and samples with different oxide scale layers. Results obtained by numerical simulation approved the impact of the oxide layer on the cooling intensity and shown different character in the static and the dynamic regime.

Vodní chlazení je typický způsob používaný při tepelném zpracování a jiných metalurgickým procesech pro řízení a dodržování požadovaných teplotních režimů. Vodní chlazení se používá jako statické (bez pohybu) nebo dynamické (s pohybem ocelové desky). Statický režim je daný pevnou polohou horké ocelové desky a pevnou polohou vodních trysek. Tento režim je typický pro chladící soustavy zaměřené na tepelné zpracování oceli. Druhým způsobem vodního chlazení je dynamický režim. Dynamický režim je definovaný statickou chladící sekcí a pohybující se ocelovou deskou. Tento režim je používaný ve válcovacích a dochlazovacích tratích. Pevná poloha chladící sekce a pohybující se ocelová deska způsobují nehomogenní rozložení vody. Délka chladící sekce a pozice vodních trysek v kombinaci s nehomogenním rozložením vody vede k nerovnoměrnému a přerušovanému chlazení. Důležitým tématem procesu chlazení je vliv statického a dynamického režimu na intenzitu a přenos tepla při procesu chlazení ocelových desek. Zkoumání vlivu vrstvy okují s rozdílnými režimy chlazení bylo provedeno experimentálním měřením a numerickou analýzou. Experimentální měření různých typů chladících režimů a chlazení čistého povrchu a okujeného povrchu bylo realizováno. Pro simulaci procesu chlazení s různými podmínkami a vzorky s různými tloušťkami okují byla připravena numerická simulace.

Cooling by water sprays is widely used in heat treatment and other metallurgical processes to control the process temperature. Water spray cooling is used statically (without movement of the spray nozzles relative to the cooled object) or dynamically (with the movement). The static regime is typical for quenching systems intended for heat treatment of fixed steel plates. The dynamic regime is used in steel treatment processes such as rolling and finishing in mills. The movement of the steel plate relative to the fixed cooling section causes non-homogeneous distribution of water on the surface of the steel plate. The variability of the cooling section length, position of water nozzles and non-homogeneity of water distribution lead to non-uniform and distorted cooling conditions. Thus it is an important issue to define the impact of these parameters on cooling intensity and the heat transfer coefficient during the cooling process of steel plates. Heat treatment of hightemperature steel is held without protective atmosphere and is accompanied by growth of different oxides on the steel plate surface as well. The layer of oxides significantly affects the cooling regime and intensity. The influence of the oxide scales on the cooling intensity was studied experimentally and by numerical modeling for different cooling regimes. Experiments were conducted for static and dynamic regimes on surfaces with different rate of oxides layer. Prepared numerical analysis simulates the process with different conditions of the cooling section and samples with different oxide scale layers. Results obtained by numerical simulation approved the impact of the oxide layer on the cooling intensity and shown different character in the static and the dynamic regime.

Numerická simulace, tepelný tok, součinitel přenosu tepla, vrstva okují, vodní chlazení

Numerical simulation, heat flux, heat transfer coefficient, oxide layer, water spray cooling

2015

03.06.2015

TANGER

Ostrava

978-80-87294-58-1

METAL 2015, 24rd International Conference on Metallurgy and Materials, Conference Proceedings

1–6

6