Study of heat balance in the rolling process of bars

• Autorzy: Gołdasz A. , Malinowski Z. , Hadała B.

Warianty tytułu

PL

Badanie bilansu ciepła w procesach walcowania kształtowników

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hot rolling of shapes is one of metal forming processes that is most difficult to finite element modeling. Temperature computation is an important part of finite element software and has great influence on the solution accuracy. Computed temperature fields are generally qualitatively correct and it is not easy to eliminate wrong results. One of the possibilities to validate the temperature field is heat balance calculation in the control volume. Temperature computation is generally based on an approximate solution to the heat transport equation. Typical way of verification of the solution accuracy is to compare results of computation to measurements. However, it is not always possible or acceptable due to experimental costs. Another possibility of verification gives heat balance calculation in the control volume for separate stages of rolling. Two and three dimensional models of heat transfer in rolling processes have been tested. Stability of temperature field computation and fulfillment of heat balance have been studied for bar cooling in air and rolling between flat rolls for two sets of boundary conditions. The two dimensional model gives the temperature only in the cross section of the rolled material. Three dimensional temperature field is obtained by moving the cross section into the rolling direction. The three dimensional model uses steady solution to the heat transfer in the control volume.

PL

Istotnym elementem symulacji procesu walcowania kształtowników jest wyznaczenie pola temperatury. Uzyskiwane wyniki są trudne do weryfikacji metodami numerycznymi, pozostają drogie w zastosowaniach badania doświadczalne. Istotną podstawę do oceny dokładności rozwiązania stanowi badanie bilansu ciepła w objętości kontrolnej, którą jest fragment walcowanego pasma. Wyznaczenie pola temperatury w procesach walcowania uzyskano metodą elementów skończonych z zastosowaniem modeli dwuwymiarowych lub trójwymiarowych. Stworzone modele pozwoliły na przetestowanie dwóch schematów numerycznych: rozwiązania stacjonarnego z konwekcją oraz rozwiązania niestacjonarnego.

Słowa kluczowe

EN

rolling process; heat balance; bar

PL

walcowanie; bilans ciepła; kształtownik

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 3
• Strony: 685--694
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gołdasz A.

autor

Malinowski Z.

autor

Hadała B.

• AGH UNIVERISTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY, FACULTY OF METALS ENGINEERING AND INDUSTRIAL COMPUTER SCIENCE, 30-059 KRAKÓW, 30 MICKIEWICZA AV., POLAND

Bibliografia

• [1] T. Kreglewski, T. Rogowski, A. Ruszczynski, J. Szymanowski, Metody optymalizacji w jezyku FORTRAN; PWN, Warszawa (1984).
• [2] C. H. Lee, S. Kobayashi, New solution to rigid-plastic deformation problems using a matrix method; Trans. ASME, J. Engrg. Ind. 95, 865-871 (1973).
• [3] Z. Malinowski, Numeryczne modele w przeróbce plastycznej i wymianie ciepła; AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków (2005).
• [4] Z. Malinowski, Stabilizacja algorytmu MES w rozwiązaniach zagadnienia przewodzenia ciepła rozwiązaniach warunkach konwekcji ze źrodłem ciepła; Informatyka w Technologii Materiałów, 1, 3-4, 135-146 (2001).
• [5] Z. Malinowski, A. Gołdasz, B. Hadała, M. Banach, T. Zygmunt, Modelowanie numeryczne pol temperatury kształtowników walcowanych na gorąco; Hutnik Wiadomości Hutnicze 4, 176-181 (2008).
• [6] Z. Malinowski, J. G. Lenard, Experimental substantiation of an elastoplastic finite element scheme for flat rolling; Comp. Methods. Appl. Mech. and Engrg. 104, 1-17 (1993).
• [7] A. Murthy, J. G. Lenard, Statistical Evaluation of Some Hot Rolling Theories; Journal of Engineering Materials and Technology 104, 1, 47-52 (1982).
• [8] M. Pietrzyk, J. G. Lenard, Thermal-Mechanical Modelling of the Flat Rolling Process; Springer-Verlag Berlin, Heidelberg (1991).
• [9] S. Wisniewski, T. S. Wisniewski, Wymiana ciepła; WNT Warszawa (1997).
• [10] O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, The Finite Element Method 1: The Basis; fifth ed. Butterworth-Heinemann, Oxford (2000). The work was financed by The Ministry of Science and Higher Education. Projects No R07 0008 04/2008 and No N508 002 32/0158