Wyznaczanie współczynnika wymiany ciepła w procesie chłodzenia zanurzeniowego stali

• Autorzy: Buczek A. , Malinowski Z. , Telejko T.

Warianty tytułu

EN

Determination of heat transfer coefficient during immersion cooling of steel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę wyznaczania współczynnika wymiany ciepła na powierzchni elementu stalowego chłodzonego przez zanurzenie. Do tego celu wykorzystano rozwiązanie odwrotnego problemu brzegowego przewodzenia ciepła. Opracowano modele matematyczne przewodzenia i przejmowania ciepła przez chłodziwo z uwzględnieniem zachodzących w stali przemian fazowych charakterystycznych dla procesu hartowania. Metoda pozwala śledzić szybkość chłodzenia, postęp przemian fazowych, naprężenia oraz wybrane właściwości materiału dla badanego chłodziwa i warunków hartowania. W modelowaniu kinetyki przemian fazowych zastosowano równanie Johnsona- -Mehla-Avramiego-Kołmogorova oraz Koistinena i Marburgera. Podano przykład identyfikacji współczynnika wymiany ciepła, obliczeń numerycznych pola temperatury, przemian fazowych i twardości materiału próbki stalowej chłodzonej w oleju hartowniczym.

EN

The paper presents the method to determine heat transfer coefficient (HTC) at the solid liquid interface during immersion steel cooling. The inverse boundary heat conduction problem has been formulated and solved. Mathematical and numerical models of heat transfer have been developed including steel phase transformation occurring in quenching operation. The method allows to trace the temperature, strain, stress and phase transformation in a quenched item. The HTC is estimated for specified material, quenching parameters and quenching fluid used in experiments. The kinetic of phase transformations is described by Johnson-Mehl-Avrami-Kołmogorov and Koistinen-Marburger equations. Results are presented for the performed experimental test including HTC estimation, temperature, phase and hardness distribution in a quenched material.

Słowa kluczowe

PL

wymiana ciepła; hartowanie; przemiany fazowe; rozwiązanie odwrotne

EN

heat transfer; quenching; phase transformation; inverse solution

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 79, nr 4
• Strony: 212--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Buczek A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Malinowski Z.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Telejko T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Techniki Cieplnej i Ochrony Środowiska, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. International Standard ISO 9950. Industrial quenching oils. determination of cooling characteristics. Nickel-alloy probe test method. First edition, 1995
• 2. Buczek A.: Zastosowanie brzegowego zagadnienia odwrotnego do identyfikacji współczynnika przejmowania ciepła podczas chłodzenia, Uczelniane Wyd. Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, 2004
• 3. Sheila E., Ahmad S., Saeid H.: Effect of phase transformation latent heat on prediction accuracy of strip laminar cooling. Journal of Materials Processing Technology, vol. 211, 2011, pp. 1776÷1782
• 4. Heming Ch., Xieqing H., Jianbin X.: Comparison of surface heat-transfer coefficients between various diameter cylinders during rapid cooling, Journal of Materials Processing Technology, vol. 138, 2003, pp. 399÷402
• 5. Ruitenberg G., Woldt E., Petford-Long A. K.: Comparing the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equations for isothermal and linear heating conditions, Thermochimica Acta, 378, 2001, pp. 97÷105
• 6. Woodard P., Chandrasekar R., Yang Ht. T. Y., Analysis of temperature and microstructure in quenching of steel cylinders, Metallurgical and Materials Transactions B, vol. 30B, 1999, pp. 815÷822
• 7. Umemoto M., Mathematical model of phase transformation from work-hardened austenite, Symp. Math. Mod. of Hot Rolling of Steel, ed., Yue, Hamilton, 1990, pp. 404÷422
• 8. Kang S. H., Im Y. T.: Three-dimensional thermo-plastic finite element modeling of quenching process of plain-carbon steel in couple with phase transformation, Int. J. Mech. Sci., vol. 49, 2007, pp. 423÷429
• 9. Heming Ch., Jianbin X., Jianyun L.: Determination of surface heat-transfer coefficients of steel cylinder with phase transformation during gas quenching with high pressures, Computational Materials Science, vol. 29, 2004, pp. 453÷458
• 10. Trzaska J., Jagiełło A. Dobrzański L. A.: The calculation of GGT diagrams for engineering steels, Archives of Materials Science and Engineering. vol. 39, 2009, pp. 13÷20
• 11. Serajzadeh S. , Karimi Tah A.: A study on austenite decomposition during continuous cooling of a low carbon steel, Applied Mathematical Modelling. vol. 27, 2003, pp. 861÷875
• 12. Dachkovski S., Bohm M., Schmidt A., Wolff M.. Comparison of several kinetic equations for pearlite transformation in100Cr6 steel, Berichte aus der Technomathematik, 2003
• 13. OVAKO 803J/EN 100Cr6. Data on worldwide metals and alloys. Published by ASM International, 2008

Uwagi

PL

Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach 2010-2013 jako projekt badawczy nr N N512 317438.