Numeryczna symulacja zachowania się zgorzeliny wtórnej w warunkach przeróbki stali na gorąco oraz w procesach usuwania zgorzeliny

• Autorzy: Krzyżanowski M. , Beynon J. H. , Sellars C. M.

Warianty tytułu

EN

Numerical simulation of secondary oxide scale in hot rolling and descaling operations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zgorzelina na powierzchni metali odgrywa zasadniczą rolę w procesach ich plastycznej przeróbki na gorąco jak również wpływa na jakość powierzchni gotowego wyrobu po przeróbce. Badania przedstawione w niniejszej pracy dotyczą zachowania jednego z najbardziej skomplikowanych rodzajów zgorzeliny, a mianowicie zgorzeliny wtórnej na powierzchni stali poddawanej walcowaniu na gorąco. Jedynie przeprowadzenie szeregu laboratoryjnych pomiarów własności materiału, walcowania w warunkach laboratoryjnych, badań mikrostruktury połączonych, co jest szczególnie istotne, z dokładną analizą metodą elementów skończonych, umożliwiło opracowanie modelu matematycznego zachowania się zgorzeliny w warunkach odkształcenia na gorąco opierającego się o podstawy fizyczne oraz niezbędne dane pomiarowe. Model ten został zweryfikowany zarówno w warunkach podobnych, do których był przeznaczony, czyli walcowania na gorąco, jak również w warunkach hydraulicznego oraz mechanicznego usuwania zgorzeliny. Weryfikacja potwierdziła prawidłowość fizycznych założeń modelu oraz wykazała jego integralność. Przeprowadzona analiza jest również przykładem, jak wybrana kombinacja różnych technik badawczych może pozwolić na scharakteryzowanie materiału w warunkach, w których osobne zastosowanie poszczególnych metod nie daje zadawalających wyników.

EN

The research reported here concerns the behaviour of the oxide scale that on steels, undergoing hot rolling. By doing a closely-linked combination of laboratory testing and measurements, rolling tests, microstructural investigation and, crucially, detailed finite element analysis, a physically-based model for oxide scale behaviour has been developed. The model has been successfully applied to circumstances similar to those in which it was developed, namely hot rolling of steel, importantly, it has also been applied to completely different circumstances - high temperature hydraulic descaling and room temperature mechanical descaling with considerable success. This is an affirmation of the integrity of the model. It is also an example of how a combination of techniques can allow materials to be characterised in circumstances where standard methods of measurement are not feasible or adequate on their own.

Słowa kluczowe

PL

numeryczna symulacja; zgorzelina wtórna; przeróbka stali na gorąco; procesy usuwania zgorzeliny

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 1, Nr 3-4
• Strony: 153--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys.

Twórcy

autor

Krzyżanowski M.

• The University of Sheffield, Department of Mechanical Engineering (IMMPETUS), Sir Fredric Mappin Building, Mappin Street, Sheffield S1 3JD, UK

autor

Beynon J. H.

• The University of Sheffield, Department of Mechanical Engineering (IMMPETUS), Sir Fredric Mappin Building, Mappin Street, Sheffield S1 3JD, UK

autor

Sellars C. M.

• The University of Sheffield, Department of Mechanical Engineering (IMMPETUS), Sir Fredric Mappin Building, Mappin Street, Sheffield S1 3JD, UK

Bibliografia

• Bauccio, M., 1993, Metals Reference Book, 2nd ed., ASM International, Materials Park.
• Birchall, J.D., Howard, A.J., Kendall, K., 1981, Flexural strength and porosity of cements, Nature, 289, 388-390.
• Blazevic, D.T., 2000, Newton and Descaling - Data and Conclu¬sions, Mat. Konf. 3rd Int. Conf. Hydraulic Descaling, 14¬15 September 2000, London, IOM Communications Ltd., 3-13.
• Buchele, W., 1995, Descaling of hot rolled surfaces, Stahl und Eisen, 115, No. 10,71-72.
• Chen, W.C., Samarasekera, I.V., Kumar, A., Hawbolt, E.B., Ma-thematical modelling of heat flow and deformation during rough rolling, 1993, Ironmaking andSteelmaking, 20, No. 2, 113-125.
• Fletcher, J. D., Beynon, J.H., 1996, Relating the small scale thermo-tribo mechanics in hot strip rolling to the global deformation behaviour, Mat Konf. 2nd Int. Conf. Modelling of Metal Rolling Processes, ed., Beynon, J.H., Ingham, P., Teichert, H., Waterson, K, The Institute of Materials, London, 202-212.
• Flancock, P., Nicholls, J.R., 1988, Application of fracture mechanics to failure of surface oxide scales, Mat. Sci. Techn., 4, 398-406.
• Krzyżanowski, M., Beynon, J.H., 1999a, The tensile failure of mild steel oxides under hot rolling conditions, Steel Research, 70, No. 1/99, 22-27.
• Krzyżanowski, M., Beynon, J.H., 1999b, Finite element model of steel oxide failure during tensile testing under hot rolling conditions, Mat. Sci. Techn., 15, 1191-1198.
• Krzyżanowski, M., Beynon, J.H., Sellars, C.M., 2000, Analysis of secondary oxide scale failure at entry into the roll gap, Metali. Mater. Trans., 3IB, 1483-1490.
• Krzyżanowski, M., Beynon, J.H., 2000a, Modelling the boundary conditions for thermo-mechanical processing - oxide scale behaviour and composition effects, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 8, 927¬945.
• Krzyżanowski, M., Beynon, J.H., 2000b, Effect of oxide scale failure in hot steel rolling on subsequent hydraulic descaling: numerical simulation, Mat. Konf. 3rd Int. Conf. Hydraulic Descaling, 14-15 September 2000, London, IOM Communications Ltd., 77-86.
• Lees, D.G., 1987, On the reasons for the effects of dispersions of stable oxides and addtions of reactive elements on the adhesion and growth mechanisms of chromia and alumina scales - the sulfur effect, Oxid. Met., 27, 75-81.
• Li, Y.H., Sellars, C.M., 1996, Modelling deformation behaviour of oxide scales and their effects on interfacial heat transfer and friction during hot steel rolling, Proc. 2nd Int. Conf. On Modelling of Metal Rolling Processes, J. H. Beynon, P. Ingham, H. Teichert and K. Waterson, eds., The Institute of Materials, London, UK, 192-206.
• Morrel, R., 1987, Handbook of properties of technical and engineering ceramics, London, HMSO.
• Nakamura, T., Sato, M., 1994, Descalability on reaheated steel slabs at high temperature, Journal of the Iron and Steel Institute of Japan, 80, No. 3, 237-242.
• Pieraggi, B., Rapp, R., 1994, Interfacial scaling reactions and reactive element effect, Materials at High Temp., 12, 229¬235.