Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/32712

Назва: Investigation of the hot rolling process at the steckel mill by means of modeling by the finite-element method
Інші назви: Дослідження процесу гарячої прокатки на стані стеккеля шляхом моделювання методом скінчених елементів
Автори: Курпе, Олександр Геннадійович
Кухар, Володимир Валентинович
Kurpe, Oleksandr
Kukhar, Volodymyr
Приналежність: ДВНЗ «Приазовський державний технічний університет», Маріуполь, Україна
Pryazovskyi State Technical University, Mariupol, Ukraine
Бібліографічний опис: Kurpe O. Investigation of the hot rolling process at the steckel mill by means of modeling by the finite-element method / Oleksandr Kurpe, Volodymyr Kukhar // Visnyk TNTU. — Tern. : TNTU, 2020. — Vol 98. — No 2. — P. 68–79.
Bibliographic description: Kurpe O., Kukhar V. (2020) Investigation of the hot rolling process at the steckel mill by means of modeling by the finite-element method. Visnyk TNTU (Tern.), vol. 98, no 2, pp. 68-79.
Є частиною видання: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 2 (98), 2020
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 2 (98), 2020
Журнал/збірник: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Випуск/№ : 2
Том: 98
Дата публікації: 10-чер-2020
Дата подання: 25-тра-2020
Дата внесення: 29-вер-2020
Видавництво: ТНТУ
TNTU
Місце видання, проведення: Тернопіль
Ternopil
DOI: https://doi.org/10.33108/visnyk_tntu2020.02.068
УДК: 621.771.014.2
Теми: математичне моделювання
аналітичне моделювання
стан Стеккеля
марка сталі S355JR
гаряча прокатка рулонів
mathematical modeling
analytical modeling
Steckel mill
steel grade S355JR
hot rolling of coils
Кількість сторінок: 12
Діапазон сторінок: 68-79
Початкова сторінка: 68
Кінцева сторінка: 79
Короткий огляд (реферат): Отримано розподіл напруги по товщині прокату вздовж вогнища деформації в умовах чорнового прокатування та в умовах квазістаціонарного розподілу температур при чистовому прокатуванні на стані Стеккеля. Дослідження виконано шляхом математичного моделювання на базі програмного додатка Abaqus CAE 6.14-2 та аналітичного моделювання процесу гарячої прокатки рулонів на стані Стеккеля розмірами 15×1500 мм зі сталі марки S355JR+AR згідно з вимогами EN 10025-2. За результатами моделювання отримано розподіл полів напруги та деформації по проходах, також розраховано енергосилові параметри процесу прокатки. Відхилення сили прокатки між математичним, аналітичним моделюванням та фактичними даними мають співставленні результати й схожу тенденцію змінення по проходах, середнє значення яких не перевищує 1.54% та -1.77%. Шляхом математичного моделювання та запропонованими аналітичним методом визначено початок формування суцільного шару еквівалентної напруги при чорновій прокатці, а відповідно, і початок проникнення деформації по всій товщині заготовки, який відбувається в проході 6 при деформації, яка дорівнює 1%. При чистовій прокатці по всіх проходах деформація, яка відбувається, є достатньою та проникає по всій товщині прокату. Результати, отримані методом скінчено-елементного моделювання, дозволяють керувати процесами внутрішньої якості та комплексом властивостей прокату, які необхідно отримати шляхом розроблення відповідних технологічних режимів з урахуванням проникнення деформації по товщині прокату. Отримані результати можуть бути використані для розроблення технології гарячої прокатки (з однією або кількома стадіями чорнової прокатки) на інших типах станів та комплексів основного устаткування зі схожими технологічними параметрами.
The aim of the study is to obtain the stress distribution through the thickness of the rolled products along the deformation zone in the conditions of roughing rolling and in the conditions of quasi-stationary temperature distribution during finishing rolling at the Steckel mill. The research has been performed by the mathematical modeling based on the software application Abaqus CAE 6.14-2 and analytical modeling of the hot rolling process of coils at the Steckel mill with dimensions of 15×1500 mm, made of steel grade S355JR+AR, according to the requirements of EN 10025-2. The obtained deviations of the rolling force between mathematical modeling, analytical modeling and actual data have comparable results and a similar trend of changes through the passes, the average value of which does not exceed 1.54% and -1.77%. The beginning of the continuous layer formation of equivalent stress during roughing rolling has been determined, and, accordingly, the beginning of the deformation penetration through the entire thickness of the semi-rolled product has been also determined that occurs in the pass 6 when deformation equals 14%.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/32712
ISSN: 2522-4433
Власник авторського права: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2020
URL-посилання пов’язаного матеріалу: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.10.013
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.989.609
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.946.794
https://doi.org/10.1016/S1005-8850(08)60075-4
https://doi.org/10.1016/j.apm.2015.01.017
https://doi.org/10.1016/j.apm.2017.03.067
https://doi.org/10.1016/S0924-0136(98)00190-3
https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.03.013
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.05.009
https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.091
https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2013.07.010
https://doi.org/10.20535/2521-1943.2018.84.12960
https://doi.org/10.1016/
https://doi.org/
Перелік літератури: 1. Kim J., Lee J., Hwang S. M. An analytical model for the prediction of strip temperatures in hot strip rolling. International journal of heat mass transfer. 2009. Vol. 52. P. 1864–1874. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.10.013
2. Kurpe O. H., Kukhar V. V., Klimov E. S., Chernenko S. M. Improvement of Process Parameters Calculation for Coil Rolling at the Steckel Mill. Materials Science and Metallurgical Technology II. Materials Science Forum. 2020. Vol. 989. P. 609–614. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.989.609
3. Kurpe O. H., Kukhar V. V. Development and Optimization of Flat Products Manufacturing at Rolling Mill 3200. Materials Science and Metallurgical Technology. Materials Science Forum. 2018. Vol. 946. P. 794–799. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.946.794
4. Yunbo Xu, Yongmei Yu, Xianghua Liu, Guodong Wang Modeling of microstructure evolution and mechanical properties during hot-strip rolling of Nb steels. Journal of University of Science and Technology. 2008. Vol. 15. P. 396–401. https://doi.org/10.1016/S1005-8850(08)60075-4.
5. Schausberger F., Steinboeck A., Kugi A. Mathematical modeling of the contour evolution of heavy plates in hot rolling. Applied Mathematical Modelling. 2015. Vol. 39. P. 4534–4547. https://doi.org/10.1016/j.apm.2015.01.017.
6. Quan-Ke Pan, Qing-da Chen, Tao Meng, Bing Wang, Liang Gao A mathematical model and two-stage heuristic for hot rolling scheduling in compact strip production. Applied Mathematical Modelling. 2017. Vol. 48. P. 516–533. https://doi.org/10.1016/j.apm.2017.03.067.
7. Rudkins N., Evans P. Mathematical modelling of mill set-up in hot strip rolling of high strength steels. Journal of Materials Processing Technology. 1998. Vol. 80–81. P. 320–324. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(98)00190-3.
8. Andreas Ettl, Katharina Prinz, Martin Mueller, Andreas Steinboeck, Andreas Kugi Mathematical Model and Stability Analysis of the Lateral Plate Motion in a Reversing Rolling Mill Stand. 2018. Vol. 51. № 2. P. 73–78. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.03.013.
9. Phaniraj M. P. Thermo-mechanical modeling of two phase rolling and microstructure evolution in the hot strip mill Part I. Prediction of rolling loads and finish rolling temperature. Journal of Materials Processing Technology. 2005. Vol. 170. P. 323–335. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.05.009
10. Кухарь В. В., Николенко Р. С. Исследование напряженно-деформированного состояния заготовок при профилировании выпуклыми плитами с эксцентриситетом нагрузки. Проблеми трибології 2012. № 3. С. 132–136.
11. Weisz-Patrault Daniel. Coupled heat conduction and multiphase change problem accounting for thermal contact resistance. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. P. 595–606. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.091.
12. Daniel Weisz-Patrault, Alain Ehrlacher, Nicolas Legrand Temperature and heat flux fast estimation during rolling process. International Journal of Thermal Sciences. 2014. P. 1–20. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2013.07.010.
13. Weisz-Patrault Daniel. Inverse three-dimensional method for fast evaluation of temperature and heat flux fields during rolling process. Symposium on Modelling of Rolling Processes. France, 2012. P. 20–22.
14. Курпе О. Г., Кухар В. В., Змазнєва Є. Уточнення розрахунку теплових втрат металу на станах Стеккеля. Проблеми трибології. 2018. № 1. С. 78–84. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2018.84.12960
15. Федоринов В. А., Сатонин А. В., Грибков Э. П. Математическое моделирование напряжений, деформаций и основных показателей качества при прокатке относительно широких листов и полос: моногр. Краматорск: ДГМА, 2010. 244 с.
16. Коновалов Ю. В., Остапенко А. Л., Пономарев В. И. Расчет параметров листовой прокатки: справочник. Москва: Металлургия, 1986. 430 с.
References: 1. Kim J., Lee J., Hwang S. M. An analytical model for the prediction of strip temperatures in hot strip rolling. International journal of heat mass transfer, 2009. Vol. 52, pp. 1864–1874. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.10.013
2. Kurpe O. H., Kukhar V. V., Klimov E. S., Chernenko S. M. Improvement of Process Parameters Calculation for Coil Rolling at the Steckel Mill. Materials Science and Metallurgical Technology II. Materials Science Forum, 2020. Vol. 989, pp. 609–614. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.989.609
3. Kurpe O. H., Kukhar V. V. Development and Optimization of Flat Products Manufacturing at Rolling Mill 3200. Materials Science and Metallurgical Technology. Materials Science Forum, 2018. Vol. 946, pp. 794–799. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.946.794
4. Yunbo Xu, Yongmei Yu, Xianghua Liu, Guodong Wang. Modeling of microstructure evolution and mechanical properties during hot-strip rolling of Nb steels. Journal of University of Science and Technology. Beijing, 2008. Vol. 15, pp. 396–401. https://doi.org/10.1016/S1005-8850(08)60075-4.
5. Schausberger F., Steinboeck A., Kugi A. Mathematical modeling of the contour evolution of heavy plates in hot rolling. Applied Mathematical Modelling, 2015. Vol. 39, pp. 4534–4547. https://doi.org/10.1016/j.apm.2015.01.017.
6. Quan-Ke Pan, Qing-da Chen, Tao Meng, Bing Wang, Liang Gao. A mathematical model and two-stage heuristic for hot rolling scheduling in compact strip production. Applied Mathematical Modelling, 2017. Vol. 48, pp. 516–533. https://doi.org/10.1016/j.apm.2017.03.067.
7. Rudkins N., Evans P. Mathematical modelling of mill set-up in hot strip rolling of high strength steels. Journal of Materials Processing Technology, 1998. Vol. 80–81, pp. 320–324. https://doi.org/10.1016/ S0924-0136(98)00190-3.
8. Andreas Ettl, Katharina Prinz, Martin Mueller, Andreas Steinboeck, Andreas Kugi. Mathematical Model and Stability Analysis of the Lateral Plate Motion in a Reversing Rolling Mill Stand. IFAC-PapersOnLine, 2018. Vol. 51, no. 2, pp. 73–78. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.03.013.
9. Phaniraj M. P., Behera B. B., Lahiri A. K. Thermo-mechanical modeling of two phase rolling and microstructure evolution in the hot strip mill Part I. Prediction of rolling loads and finish rolling temperature. Journal of Materials Processing Technology, 2005. Vol. 170, pp. 323–335. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.05.009
10. Kukhar V. V., Nikolenko R. S. Issledovanie naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija zagotovok pri profilirovanii vypuklymi plitami s jekscentrisitetom nagruzki. Problems of Tribology, 2012. No. 3, pp. 132–136. [In Russian].
11. Daniel Weisz-Patrault. Coupled heat conduction and multiphase change problem accounting for thermal contact resistance. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2017, pp. 595–606. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.091.
12. Daniel Weisz-Patrault, Alain Ehrlacher, Nicolas Legrand. Temperature and heat flux fast estimation during rolling process. International Journal of Thermal Sciences, 2014, pp. 1–20, https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2013.07.010.
13. Daniel Weisz-Patrault. Inverse three-dimensional method for fast evaluation of temperature and heat flux fields during rolling process. Symposium on Modelling of Rolling Processes, France, 2012, pp. 20–22.
14. Kurpe O. H., Kukhar V. V., Zmaznyeva Ye. V. Utochnennya rozrakhunku teplovykh vtrat metalu na stanakh Stekkelya. Problems of Tribology, 2018. No. 1, pp. 78–84. [In Ukraine]. https://doi.org/ 10.20535/2521-1943.2018.84.12960
15. Fedorinov V. A., Satonin A. V., Gribkov Je.P. Matematicheskoe modelirovanie naprjazhenij, deformacij i osnovnyh pokazatelej kachestva pri prokatke otnositel'no shirokih listov i polos. monogr. Kramatorsk: DGMA, 2010, 244 p. [In Russian].
16. Konovalov Ju. V., Ostapenko A. L., Ponomarev V. I. Raschet parametrov listovoj prokatki. Spravochnik. Moskva: Metallurgija, 1986, 430 p. [In Russian].
Тип вмісту: Article
Розташовується у зібраннях:Вісник ТНТУ, 2020, № 2 (98)



Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.