Numerical analysis of the process of heating of a bed of steel bars

• Autorzy: Musiał D.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna analiza procesu nagrzewania złoża prętów stalowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes the computation of the time of heating of a bed of bars in the heat treatment process. The charge was subjected to under-annealing, which is used in industry, e.g., to facilitate sawing of bars or billets into a sections intended for hot forging. The beds under examination were regarded as solid elements, which was possible thanks to the knowledge of the effective thermal conductivity, ?. The value of this quantity for the temperature range under consideration was determined based on the author’s original investigation. During heating of a bundle of bars at a constant heating medium temperature, a temperature difference occurs on the charge cross-section, which is significantly greater than that provided for by the technology. It is therefore essential to carry out a second soaking stage in order to achieve the cross-sectional temperature difference at a level of 20°C. The computation of soaking was conducted for the assumed conditions of a constant temperature on the charge surface and the parabolic distribution of temperature on the cross-section.

PL

W artykule przedstawiono obliczenia czasu nagrzewania złoża prętów w procesie obróbki cieplnej. Wsad poddano wyżarzaniu niezupełnemu, które stosuje się w przemyśle np. w celu ułatwienia ciecia prętów lub kesów na piłach, na odcinki przeznaczone do kucia na gorąco. Analizowane złoża rozpatrywano jako element lity, co było możliwe dzięki znajomości efektywnego współczynnika przewodzenia ciepła. Wartość tego współczynnika dla rozpatrywanego zakresu temperatury określono na podstawie badań własnych autora. Podczas nagrzewania wiązki prętów w stałej temperaturze ośrodka nagrzewającego na przekroju wsadu pojawia sie znaczna różnica temperatur niż zakłada to technologia. W związku z tym niezbędne jest przeprowadzenie drugiego etapu wygrzewania celem uzyskania na przekroju wsadu różnicy temperatur na poziomie 20_C. Obliczenia wygrzewania przeprowadzono dla założonych warunków stałej temperatury na powierzchni wsadu i parabolicznego rozkładu temperatury na przekroju.

Słowa kluczowe

EN

heating of porous charge; bed of bars

PL

proces nagrzewania; złoża prętów stalowych

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 1
• Strony: 63--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Musiał D.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Materials Processing Technology and Applied Physics, 42-200 Czestochowa, 19 Armii Krajowej Av., Poland

Bibliografia

• [1] M. Kieloch, Energooszczedne i małozgorzelinowe nagrzewanie wsadu stalowego. Czestochowa 2002.
• [2] M. Kieloch, Technologia i zasady obliczen nagrzewania wsadu. Czestochowa 1995.
• [3] L. Szecówka, Wymiana ciepła w piecach przemysłowych. Czestochowa 2006.
• [4] A. Bokota, A. Kulawik, Model and numerical analysis of hardening process phenomena for medium-carbon steel. Archives of Metallurgy and Materials 52, 2, 337-346 (2007).
• [5] A. Bokota, T. Domanski, Modelling and numerical analysis of hardening phenomena of tools steel elements. Archives of Metallurgy and Materials 54, 3, 575-587 (2009).
• [6] M. Kaviany, Principles of heat transfer in porous media. Springer 2002.
• [7] J. Bear, Modelling transport phenomena in porous media. In: Quintard M., Todorovic M.; Heat and Mass Transfer in Porous Media, Elsevier Publishing Corp. 1992, s. 15-59.
• [8] Argo W. B., Smith J. M.: Heat transfer in packed beds. Chemical Engeginering Progress, 1953, s. 443-451.
• [9] Quintard M., Withaker S.: Transport in ordered and disordered porous media. Transport porous media, 9-110 (1992).
• [10] N. A. Bozkov, V.K. Zaitsev, S.N. Obruch, Analitical and experimental investigation of combined heat transfer in porous composite materials. Inzhenerno - fizicheskii zhurnal, 554-561 (1990).
• [11] P. Rubiolo, J.M. Gatt, Modeling of the radiative contribution to heat transfer in porous media composed of spheres of cylinders. International Journal of Thermal Sciences 41, 401-411 (2002).
• [12] E. Gonzo, Estimating correlations for the effective thermal conductivity of granular materials. Chemical Engineering Journal 90, 299-302 (2002).
• [13] G. Buonanno, A. Carotenuto, The effective thermal conductivity of a porous medium with interconnected particles. International Journal of Heat and Mass Transfer 40, 393-405 (1997).
• [14] R. Krupiczka, Analysis of thermal conductivity in granular materials. International Chemical Engineering 7, 122-143 (1967).
• [15] T. H. Bauer, A general analytical approach toward the thermal conductivity of porous media, International Journal of Heat Mass Transfer 36, 4181-4191 (1993).
• [16] A. Jagota, C.Y. Hui, The effective thermal conductivity of a parking of spheres. Journal of Applied Mechanics, 789-791 (1990).
• [17] I. H. Tavman, Effective thermal conductivity of granular porous materials. International Communications in Heat and Mass Transfer, 169-176 (1996).
• [18] D. Musiał, Analiza procesu nagrzewania wsadu porowatego na przykładzie złoza pretów stalowych. Hutnik -Wiadomosci Hutnicze, 546-550 (2008).
• [19] D. Musiał, L. Szecówka, R. Wyczółkowski, Okreslanie efektywnej przewodnosci cieplnej wiazek pretów stalowych metoda płaskiej nieograniczonej płyty. Hutnik-Wiadomosci Hutnicze 9, 468-472 (2007).
• [20] D. Musiał, Wymiana ciepła w wiazce pretów stalowych podczas nagrzewania. Rozprawa doktorska, 2007.
• [21] Femlab, Heat Transfer Module User’s Guide, 2004.