Grupa proj.	Rok	Data wykonania	Data odbioru
1	3	28.03.2015
Temat projektu:
Komputerowa symulacja procesu walcowania
Imię i nazwisko	Ocena
Konrad Rugała

Opis programu komputerowego

Program komputerowy Kształt_t2D jest programem pozwalającym przeprowadzić symulację procesu walcowania. Wyposażony jest w interfejs graficzny, który sprawia, że obsługa tego programu jest prosta.

Aby przeprowadzić symulację w programie należy przede wszystkim utworzyć katalog roboczy, w którym będą przechowywane dane potrzebne do obliczeń oraz wyniki. Następnym krokiem jest wprowadzenie danych opisujących proces:

• Typ stali oraz warunki początkowe

• Dane geometryczne dla każdego cyklu

• Cykle procesu

Po poprawnym wprowadzeniu danych program pozwala przeprowadzić obliczenia przy pomocy wbudowanego solvera. Wyniki zapisywane są w podkatalogu t2dfiles w katalogu roboczym. Możemy przejrzeć je przy pomocy narzędzia PostProces, które pozwala wyświetlić wyniki na wykresach.

Wprowadzone dane

Gniot względny	14-40%
Max prędkość walcowania do	8m/s
Temperatura walców	300-350
Transport z pieca na samotok	10-30s
Czas chłodzenia między przepustami	10s
Czas przepustu	5s

Nr przepustu	Grubość wsadu	Grubość końcowa	Gniot bezwzględna	Gniot względna	Szerokość pasma	Średnica walca
	[mm]	[mm]	[mm]	[%]	[mm]	[mm]
1	225,00	184,50	40,50	18,00	1600	550
2	184,50	116,24	68,27	37,00	1600	550
3	116,24	98,80	17,44	15,00	1600	550
4	98,80	72,12	26,68	27,00	1600	550
5	72,12	44,72	27,41	38,00	1600	550
6	44,72	32,64	12,07	27,00	1600	550
7	32,64	21,22	11,43	35,00	1600	550
8	21,22	15,91	5,30	25,00	1600	550
9	15,91	12,57	3,34	21,00	1600	550
10	12,57	10,69	1,89	15,00	1600	550
11	10,69	9,00	1,69	15,77	1600	550

Nr Cyklu	Rodzaj operacji	Czas operacji [s]	Dane dotyczące walcowania
1	Chłodzenie w powietrzu	2	Transport wsadu z pieca na samotok transportowy
2	Chłodzenie w powietrzu	8
3	Chłodzenie w powietrzu	5
4	Chłodzenie w powietrzu	5
5	Chłodzenie w powietrzu	5
6	Chłodzenie w powietrzu	5	Transport pasma do zbijacza
7	Chłodzenie natryskiem wodnym	1	Zbijanie zgorzeliny
8	Chłodzenie natryskiem wodnym	8
9	Chłodzenie natryskiem wodnym	1
10	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
11	Chłodzenie w powietrzu	9
12	Walcowanie (przepust nr 1)	5	-
13	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
14	Chłodzenie w powietrzu	9
15	Walcowanie (przepust nr 2)	5	-
16	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
17	Chłodzenie w powietrzu	9
18	Walcowanie (przepust nr 3)	5	-
19	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
20	Chłodzenie w powietrzu	9
21	Walcowanie (przepust nr 4)	5	-
22	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
23	Chłodzenie w powietrzu	9
24	Walcowanie (przepust nr 5)	5	-
25	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
26	Chłodzenie w powietrzu	9
27	Walcowanie (przepust nr 6)	5	-
28	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
29	Chłodzenie w powietrzu	9
30	Walcowanie (przepust nr 7)	5	-
31	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
32	Chłodzenie w powietrzu	9
33	Walcowanie (przepust nr 8)	5	-
34	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
35	Chłodzenie w powietrzu	9
36	Walcowanie (przepust nr 9)	5	-
37	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
38	Chłodzenie w powietrzu	9
39	Walcowanie (przepust nr 10)	5	-
40	Chłodzenie w powietrzu	1	Przerwa między przepustami
41	Chłodzenie w powietrzu	9
42	Walcowanie (przepust nr 11)	5	-
43	Chłodzenie w powietrzu	1	Cięcie
44	Chłodzenie w powietrzu	10
45	Chłodzenie w powietrzu	20
46	Chłodzenie w powietrzu	20

Wyniki

Wyniki z pierwszego cyklu procesu:

Wyniki z ostatniego (46) cyklu procesu:

Wyniki procesu z punktu widzenia cieplnego najlepiej przedstawia wykres zależności temperatury od czasu:

Modyfikacje procesu

Zastąpienie zbijania zgorzeliny chłodzeniem w powietrzu

Zmiana prędkości walcowania na 2m/s

Zmiana prędkości walcowania na 4m/s

Zmiana prędkości walcowania na 8m/s

Zmiana gęstości natrysku na wartość maksymalną

Zmiana gęstości natrysku na wartość minimalną

Wnioski

Po wyjęciu z pieca, wsad wędruje do zbijacza zgorzeliny. Widzimy to w pierwszych sekundach procesu. Następuje tam chłodzenie w powietrzu, które jest szybsze na powierzchni niż w rdzeniu wsadu co jest oczywiste.

Na zbijaczu zgorzeliny wsad jest gwałtownie chłodzony strumieniem wody. Temperatura górnej powierzchni, w którą uderza strumień wody, bardzo spada w krótkim czasie. Temperatura wewnętrzna również ulega szybszemu obniżeniu lecz i tak jest to mały spadek. Po zbiciu zgorzeliny obserwujemy wzrost temperatury na powierzchni. Dzieje się tak gdyż ciepło jest transportowane z wnętrza do zewnątrz.

W dalszej części procesu widzimy serię spadków i wzrostów temperatury. Każdy taki skok odpowiada walcowaniu. Jest ich 11 – tyle ile przepustów. Spadek temperatury jest związany z kontaktem wsad z walcarką, której temperatura jest znacznie niższa (około 300 stopni Celsjusza). Następuje wtedy wymiana ciepła przez przewodzenie (podczas transportu mamy tylko do czynienia z radiacją i konwekcją gdyż kontakt z narzędziem transportowym ma mały wpływ na obliczenia). Wzrost natomiast jest związany z różnicą temperatury w rdzeniu i na powierzchni, tak jak to miało miejsce po zbiciu zgorzeliny.

Zastąpienie zbijania zgorzeliny chłodzeniem w powietrzu sprawiło, że przed walcowaniem, temperatura wnętrza spadał w łagodny sposób. Dzięki temu temperatura wsadu przed pierwszym walcowaniem była ciągle wysoka.

Zmiana prędkości walcowania wpłynęła za to na spadki temperatury podczas walcowania. Wolniejsze walcowanie wymagało dłuższego kontaktu z walcarkami co skutkowało większym spadkiem temperatury. Szybkie walcowanie ograniczało ten kontakt do minimum, dlatego spadki były małe.

Kolejnym zmienianym parametrem była gęstość strumienia wody użytego do natrysku. Minimalna gęstość strumienia skutkowała niewielkim spadkiem temperatury powierzchni i prawie niezauważalnym spadkiem temperatury wnętrza. Przy gęstości strumienie ustawionej na wartość maksymalną spadek temperatury jest znaczący. Podczas pierwszego walcowania temperatura spada do około 1000 stopni. Dla niektórych stopów może to być poniżej temperatury rekrystalizacji co oznaczałoby, że walcowanie odbywa się na ciepło, a nie na gorąco.

Jeżeli stosujemy zbijanie zgorzeliny strumieniem wody o dużej gęstości, trzeba wziąć pod uwagę, że temperatura może spaść poniżej temperatury rekrystalizacji. Gęsty strumień dobrze jest połączyć z szybkim walcowaniem, dzięki czemu podczas walcowania nie będzie dużych spadków temperatur. Ćwiczenie to obrazuje jak ważny jest dobór technologii do walcowania konkretnych wsadów i typów materiałów.