POCÍTACOVÁ SIMULACE ZRYCHLENÉHO OCHLAZOVÁNÍ PLOCHÝCH TYCÍ PO VÁLCOVÁNÍ PC SIMULATION OF FLAT BARS ACCELERATED COOLING AFTER ROLLING

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

POCÍTACOVÁ SIMULACE ZRYCHLENÉHO OCHLAZOVÁNÍ PLOCHÝCH TYCÍ PO VÁLCOVÁNÍ PC SIMULATION OF FLAT BARS ACCELERATED COOLING AFTER ROLLING Ondrej Žáceka Jirí Klibera Zdenek Vašekb a

VŠB – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, katedra tvárení materiálu, 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, CR, [email protected], [email protected] b

ISPAT NOVÁ HUT a.s.,Vratimovská 689, 707 02 Ostrava-Kuncice, CR, [email protected]

Abstract Beyond rod steel, especially flat bars and shaped bars are rolled in Medium-Section rolling mill of ISPAT NOVÁ HUT a.s. The GOLEM equipment is used for direct cooling of rod steel. This equipment isn’t usable for direct cooling of flat bars and shaped bars unfortunately. Therefore flat bars and shaped bars are rolled without direct cooling in Medium-Section rolling mill till now. There is effort to increase mechanical properties and improve flatness of flat bars and shaped bars, what can be realised by equipment for direct cooling of flat bars and shaped bars setting up. Fundamental problem in direct cooling equipment project is limited building space in MediumSection rolling mill. Direct cooling equipment positioning is limited by rolling mill layout, there are only several short places for direct cooling equipment allocation. It makes impossible to cooling bars for necessary time and leads to requirement of higher rate cooling medium, however the ferrite-pearlite structure must be kept. In this work cooling of flat bars of grades 11375, 12050 and 11523 with dimensions 40x5 mm, 30x25 mm, 110x6 mm and 100x40mm are simulated thought the software TTSteel. This simulation symbolize direct cooling after rolling with various allocation of cooling places lengthwise the Medium-Section rolling mill. Results of this simulations will be used as partial layout of project of flat bars and shaped bars water jet tube direct cooling equipment in Medium-Section rolling mill of ISPAT NOVÁ HUT a.s. Abstrakt Na stredojemné válcovne ISPAT NOVÁ HUT a.s. se krome kruhových tycí ruzných jakostí válcují zejména ploché tyce a drobná tvarová ocel. Pro rízené ochlazování kruhových tycí kruhového prurezu je zde používáno zarízení GOLEM. Pro ochlazování plochých tycí a tvarové oceli je však této zarízení nepoužitelné. Proto se ploché tyce a drobná tvarová ocel ve stredojemné válcovne zatím válcují bez rízeného ochlazování. Snahou je zvýšit mechanické vlastnosti a zlepšit prímost plochých tycí a tvarové oceli, což lze realizovat zrízením ochlazovacího zarízení. Hlavním problémem pri konstrukci tohoto zarízení je omezený prostor v hale stredojemné válcovny. Umístení ochlazovacího zarízení je limitováno stávajícím rozložením válcovací trati a míst, kde je možné ochlazování zrídit je pomerne málo a v krátkých úsecích. To velmi nepríjemne 1

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

zkracuje možnost ochlazovat tyce za potrebný cas a vede k nutnosti použití intenzivnejšího ochlazování, avšak pri potrebe zachování feriticko-perlitické struktury. V práci je pomocí programu TTSteel simulováno ochlazovaní plochých tycí o rozmerech 40x5 mm, 30x25 mm, 110x6 mm a 100x40mm z ocelí 11375, 12050 a 11523 ruznými režimy, což predstavuje ochlazování plochých tycí za válcovací tratí stredojemné válcovny a to ruznými chladícími médií a pri ruzném rozmístení chladících míst po délce válcovací trati. Výsledky této simulace budou sloužit jako dílcí návrhy pro rešení celého systému chlazení plochých tycí a tvarové oceli ostrikem tlakovou vodou v stredojemné válcovne ISPAT NOVÁ HUT a.s. 1.

ÚVOD Aby byly optimalizovány výsledné vlastnosti vývalku po tepelném zpracování, navrhující technolog by mel mít možnost porovnání nekolika variant výberu nejlepšího postupu. Proces projektování i jediné varianty postupu je však pomerne zdlouhavý a znemožnuje manuální výpocet vetšího množství variant. Proto je výhodné použití pocítacového programu, který umožnuje provedení rychlých výpoctu. Puvodní požadavek ze strany ISPAT NOVÁ HUT a.s. znel stanovit limitní hodnoty rychlosti ochlazování pro dosažení feriticko-perlitické struktury. Pro simulaci ochlazování byl zvolen program TTSteel firmy ITA. Program TTSteel je urcen k výpoctu mechanických vlastností ocelí po jejich tepelném zpracování (kalení, popouštení/žíhání) [1]. Program na základe chemického složení oceli a vlastností pocátecní austenitické struktury vytvorí hybridní diagram izotermického rozpadu rekrystalizovaného austenitu na sekundární strukturu pro uhlíkové a konstrukcní, mikrolegované a nástrojové oceli. Hybridní izotermický rozpadový diagram je dále použit pro simulaci anizotermické transformace oceli podle predem definované anizotermické ochlazovací krivky. Program provede nejprve rozdelení ochlazovací krivky na úseky s konstantní rychlostí ochlazování a pro tyto úseky urcí podíly sekundární rozpadové struktury feritu, perlitu, bainitu nebo martenzitu. Následuje výpocet tvrdosti HV, na základe které se pocítá mez pevnosti Rm a tvrdost v ostatních jednotkách. Výpoctová simulace rozpadu austenitu na sekundární strukturu muže být dále doplnena o popouštení, které v závislosti na podmínkách popouštení stanoví konecné mechanické vlastnosti oceli. Popouštení však v tomto prípade nebylo simulováno. V soucasné dobe slouží k popisu procesu transformace austenitu následující typy experimentálne urcených rozpadových diagramu: -

IRA izotermický rozpadový diagram – rozpad probíhá behem casové prodlevy pri konstantní teplote

-

ARA anizotermický rozpadový diagram – rozpad probíhá pri konstantní rychlosti ochlazování

-

T8/5 anizotermický rozpadový diagram – rozpad probíhá pri konstantní rychlosti ochlazování (diagram je sestaven pro konstantní rychlost ochlazování mezi teplotami 800 až 500°C)

Jak vyplývá z popisu techto klasických diagramu, nelze žádný z nich prímo využít pro predikci kinetiky rozpadu austenitu pri prumyslovém ochlazování. Prumyslová ochlazovací krivka totiž vetšinou neodpovídá žádnému zpusobu ochlazování, použitému pri konstrukci výše uvedených diagramu. Prumyslové ochlazování bývá vetšinou kombinováno z ochlazování na vzduchu, ochlazování pod sprchou nebo v jiném 2

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

ochlazovacím médiu s následujícím ukoncením ochlazování opet na vzduchu (prerušované ochlazování). Pritom teploty prechodu ochlazování z jednoho media do dalšího nebývají konstantní, takže není možno ani využít diagram T8/5. Pri ochlazování rozmerných teles nebo pri velmi intenzivním ochlazování teles i menších rozmeru muže dojít k lokálním ohrevum nekterých oblastí telesa v dusledku vyrovnání teplot mezi teplejším jádrem a chladnejším povrchem. Pro program TTSteel, urcený pro simulaci prumyslového ochlazování ocelových výrobku byl na základe informací ze všech typu výše uvedených rozpadových diagramu vytvoren model hybridního rozpadového diagramu.Duvod, který k tomuto rešení vedl, byl ten, aby bylo možné k výpoctu casu a teplot pocátku a konce premeny austenitu na jednotlivé fáze použít jakýkoliv tvar ochlazovací krivky. 2.

PROVEDENÍ POCÍTACOVÉ SIMULACE Program TTSteel stanovuje výslednou sekundární struktury pro zadanou, nebo stanovenou ochlazovací krivku. Stanovení ochlazovací krivky pro dosažení zadané sekundární struktury však program neprovádí. Vhodná ochlazovací krivka pro dosažení urcité sekundární struktury musí být stanovena z databáze ochlazovacích krivek pro jednotlivá ochlazovací média. Limitní hodnota rychlosti ochlazování pro dosažení feriticko-perlitické struktury pro jednotlivé oceli je stanovena pomocí lineární krivka ochlazování z 1000°C na 100°C. U ní je menen cas tak, aby byl minimální pro získání požadované feriticko-perlitické struktury. Na základe této lineární ochlazovací krivky je pak pro jednotlivé prurezy plochých tycí voleno takové ochlazovací médium, aby se výsledné vlastnosti dosažené tepelným zpracováním podle krivky stanovené pro toto médium co nejvíce približovaly ideální lineární krivce ochlazování. Tímto zpusobem je vlastne stanoven minimální cas pro ochlazení plochých tycí v klidné vodní lázni ruzných teplot pri zachování feriticko-perlitické struktury. Výsledné casy jsou však v rádu desítek sekund. Vezmeme- li v úvahu výstupní rychlost plochých tycí z poslední válcovací stolice v INH, kde je rozsah výstupních rychlostí asi 4 m.s-1 až 14 m.s-1 , byla by potrebná chladící lázen nekolik set metru dlouhá, což vzhledem k omezenému prostoru v hale stredojemné válcovny není možné. Pri stávajícím rozmístení stredojemné válcovací trati lze pro ochlazování provalku využít pouze nekolik krátkých úseku. Aby bylo dosaženo potrebného odvodu tepla v techto omezených úsecích, ochlazování musí být daleko intenzivnejší než ve vodní lázni. Pro simulaci bylo tedy zvoleno ochlazování ostrikem tlakovou vodou. Teplotní závislost soucinitele prestupu tepla ? použitá pro simulaci ochlazování ostrikem tlakovou vodou je uvedena na Obr. 1. Odvod tepla je zda daleko intenzivnejší, než ve vodní lázni. V úsecích, kdy je provalek chlazen ostrikem je lokálne prekrocena limitní rychlost ochlazování pro dosažení feriticko-perlitické struktury, dochází k teplotnímu gradientu po prurezu provalku a v povrchových vrstvách provalku muže vznikat bainitická, prípadne martenzitická struktura. V dusledku již zminovaného faktu, že trysky chlazení mohou být rozmísteny pouze v nekolika krátkých úsecích však provalek vetšinu casu chladne volne na vzduchu, címž se jeho teplota se cástecne homogenizuje a feriticko-perlitická struktura je tak zachována. Úkolem simulace je tedy stanovit strídave dobu chlazení provalku ostrikem tlakovou a jeho volného chladnutí na vzduchu tak, aby bylo dosaženo feriticko-perlitické struktury a zároven doba chlazení provalku ostrikem nebo jeho volného chladnutí na vzduchu musí odpovídat prostorovým dispozicím haly stredojemné válcovny ISPAT NOVÁ HUT a.s., sortimentu válcovaných plochých tycí a výstupní rychlosti z hotovního poradí, která je pro ploché tyce ruzných rozmeru rozdílná. 3

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

Ochlazování je simulováno tak, že vodní trysky ostrikují pouze horní a dolní plochy plochých tycí, bocní plochy jsou ochlazovány proudícím vzduchem.

28475

24475

-2

-1

? [W.m .K ]

20475

16475

12475

8475

4475

475 30

230

430

630

830

Teplota [°C]

Obr. 1. – Teplotní závislost soucinitele prestupu tepla ? 3.

VÝSLEDKY POCÍTACOVÉ SIMULACE Vzhledem k velkému rozsahu výsledku jsou prezentovány pouze výsledky simulací ochlazování plochých tycí z materiálu 11375. 3. 1. Stanovení limitní rychlosti ochlazování pro ocel 11375 Na Obr. 2. lze videt lineární ochlazovací krivku stanovenou pouze na základe hybridního ARA diagramu (bez uvažování rozmeru ploché tyce) Struktura a mechanické vlastnosti oceli pro jednu ochlazovací krivku Vlastnosti oceli: Skupina ocelí: uhlíkové a legované oceli Chemické složení: C : 0.090 [%] W : 0.000 Mn : 0.660 [%] V : 0.000 Si : 0.196 [%] Ti : 0.000 Cr : 0.060 [%] Nb : 0.000 Ni : 0.020 [%] Al : 0.040

[%] [%] [%] [%] [%]

Vlastnosti pocátecní austenitické struktury: Velikost zrna: 30.00 [um] Podmínky tepelného zpracování: Kalení: Ochlazovací krivka: PLOCHÁ TYC Poznámka: Teoretické chlazení z 1000 °C na 100 °C po dobu 26 s

4

Mo N B

: 0.000 [%] : 0.000 [%] : 0.000 [%]

METAL 2004

Hradec nad Moravicí Ochlazovací krivky PLOCHÁ TYC

Teplota [°C] 1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

24.00

26.00 Cas [s]

Obr. 2. – Teoretická lineární ochlazovací krivka Struktura a mechanické vlastnosti Strukturní složky: Ferit : 62.6 Perlit : 37.4 Bainit : 0.0 Martenzit : 0.0 Kritické teploty: Ac3 : 881 Ac1 : 729 Ar3 : 803 Ar1 : 584 Mechanické vlastnosti po kalení: Tvrdost HV : 175 Tvrdost HB : 171 Tvrdost HRC : 16 Mez kluzu : 341 Mez pevnosti v tahu : 525

oceli po tepelném zpracování: [%] [%] [%] [%] [°C] [°C] [°C] [°C] [-] [-] [-] MPa] [MPa] Ferit Perlit Bainit Martenzit

Kalení: PLOCHÁ TYC C=0.090 Mn=0.660 Si=0.196 Cr=0.060 Al=0.040 Ni=0.020 Teplota [°C] 1100.0 1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.00 0.010

0.10

1.00

10.00

100.0

1000.0

10000

100000

1000000 Cas [s]

5

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

Obr. 3. – Hybridní rozpadový diagram pro mat. 11375 Na Obr. 3. lze videt hybridní rozpadový diagram typu ARA. Ochlazovací krivka v diagramu prímo zasahuje prusecík krivek perlit start a bainit finish. To znamená, že rychlost ochlazování 34,6°C/s je pro dosažení feriticko perlitické struktury limitní, pri vyšší rychlosti by se již ve strukture vyskytoval bainit. 3. 2.

Stanovení nejvhodnejšího ochlazovacího média pro plochou tyc 40x5 mm z oceli 11375. Struktura a mechanické vlastnosti oceli pro jednu ochlazovací krivku Vlastnosti oceli: Skupina ocelí: uhlíkové a legované oceli Chemické složení: C : 0.090 [%] W : 0.000 Mn : 0.660 [%] V : 0.000 Si : 0.196 [%] Ti : 0.000 Cr : 0.060 [%] Nb : 0.000 Ni : 0.020 [%] Al : 0.040 Vlastnosti pocátecní austenitické struktury: Velikost zrna: 30.00 [um]

[%] [%] [%] [%] [%]

Mo N B

: 0.000 [%] : 0.000 [%] : 0.000 [%]

Podmínky tepelného zpracování: Kalení: Ochlazovací krivka: TYC 40x5 - stred Poznámka: Chlazeno ve vodní lázní bez míchání o teplote 70°C po dobu 30 s Ochlazovací krivky TYC40x5 - stred Teplota [°C] 1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.00 0.00

4.00

8.00

12.00

16.00

20.00

24.00

28.00

30.00 Cas [s]

Obr. 4. – Kalení do vodní lázne bez míchání o teplote 70°C po dobu 30 s Na Obr. 4. lze videt konkrétní ochlazovací krivku stanovenou programem TTSteel pro kalení ploché tyce o rozmerech 40x5 mm z mat. 11375 do vodní lázne bez míchání o teplote 70°C. Struktura a mechanické vlastnosti oceli po tepelném zpracování: Strukturní složky: Ferit : 66.3 [%] Perlit : 33.7 [%] Bainit : 0.0 [%] Martenzit : 0.0 [%] 6

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

Kritické teploty: Ac3 : 881 Ac1 : 729 Ar3 : 808 Ar1 : 600 Mechanické vlastnosti po kalení: Tvrdost HV : 174 Tvrdost HB : 170 Tvrdost HRC : 16 Mez kluzu : 335 Mez pevnosti v tahu : 518

[°C] [°C] [°C] [°C] [-] [-] [-] MPa] [MPa] Ferit Perlit Bainit Martenzit

Kalení: TYC40x5 - stred C=0.090 Mn=0.660 Si=0.196 Cr=0.060 Al=0.040 Ni=0.020 Teplota [°C] 1100.0 1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.00 0.010

0.10

1.00

10.00

100.0

1000.0

10000

100000

1000000 Cas [s]

Obr. 5. - Hybridní rozpadový diagram pro mat. 11375 – kalení tyce 40x5 mm Na Obr. 5. lze videt hybridní rozpadový diagram typu ARA. Ochlazovací krivka v diagramu je na hranici feriticko-perlitické oblasti. Mechanické vlastnosti stanovené programem TTSteel jsou pouze nepatrne nižší, než mechanické vlastnosti stanovené pro limitní rychlost ochlazovaní. To znamená, že pro plochou tyc daných rozmeru a materiálu je vodní lázen bez míchání o teplote 70°C takrka optimálním kalícím prostredím, intenzivnejším ochlazováním by již nebylo možné dosáhnout feritickoperlitické struktury. Bohužel, pro ochlazení ploché tyce o rozmerech 40x5 mm v takovéto lázni alespon na 400°C je podle stanovených závislostí potreba, aby tyc v lázni setrvala asi 20 s. Pri výstupní rychlosti 14m.s-1 ploché tyce o rozmerech 40x5 mm z hotovního poradí by potrebná chladící lázen musela být 280 m dlouhá, což pri prostorových dispozicích haly stredojemné válcovny není možné. 3. 3.

Ochlazování ploché tyce 40x5 mm z materiálu 11375 ostrikem tlakovou vodou. Struktura a mechanické vlastnosti oceli pro jednu ochlazovací krivku Vlastnosti oceli: Skupina ocelí: uhlíkové a legované oceli Chemické složení: C : 0.090 [%] W : 0.000 [%] Mn : 0.660 [%] V : 0.000 [%] 7

Mo N

: 0.000 [%] : 0.000 [%]

METAL 2004 Si Cr Ni

Hradec nad Moravicí

: 0.196 [%] : 0.060 [%] : 0.020 [%]

Ti Nb Al

: 0.000 [%] : 0.000 [%] : 0.004 [%]

B

: 0.000 [%]

Vlastnosti pocátecní austenitické struktury: Velikost zrna: 30.00 [um] Podmínky tepelného zpracování: Kalení: Ochlazovací krivka: TYC45x5 - stred Poznámka: Chlazeno ostrik-vzduch za 4. por. až po chladník + 600 s na chladníku Ochlazovací krivky TYC40x5 - stred Teplota [°C] 1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.00

80.00

160.0

240.0

320.0

400.0

480.0

560.0

611.9 Cas [s]

Obr. 6. – Ochlazování strídave ostrikem tlakovou vodou a volne na vzduchu ploché tyce 40x5 mm z mat. 11375 za 4. poradím stredojemné válcovny Obr. 6. Predstavuje ochlazovací krivku stanovenou programem TTSteel pro plochou tyc o rozmerech 40x5 mm z mat. 11375. Chladícím médiem je strídave ostrik tlakovou vodou a volné chladnutí na vzduchu (ostrik je simulován jako pusobení 2 trysek na horní a dolní plochu tyce). Strídání ostriku a vzduchu odpovídá reálným možnostem umístení chladících trysek za 4. poradím válcovací trati stredojemné válcovny, na nemž se plochá tyc rozmeru 40x5 mm válcuje. Plochá tyc o rozmerech 40x5 mm je jednou z nejmenších v sortimentu. Pri simulaci jejího ochlazování nebylo treba použít všechny uvažované chladicí trysky a v dusledku menších rozmeru je také teplotní gradient po prurezu tyce a s ním související nerovnomernost dosažené mikrostruktury velmi malá. U plochých tycí vetších rozmeru nastává problém, že pokud jsou použity všechny uvažované chladící trysky, intenzita ochlazování je dostatecná, ale v povrchových vrstvách dochází k zakalení (tvorí se bainit, prípadne martenzit). Pokud nejsou využity všechny trysky, k zakalení povrchových vrstev nedochází, ale je problematické snížit teplotu provalku na požadovanou úroven. Struktura a mechanické vlastnosti oceli po tepelném zpracování: Strukturní složky: Ferit : 96.9 [%] Perlit : 3.1 [%] Bainit : 0.0 [%] Martenzit : 0.0 [%] 8

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

Kritické teploty: Ac3 : 881 Ac1 : 729 Ar3 : 761 Ar1 : 629 Mechanické vlastnosti po kalení: Tvrdost HV : 158 Tvrdost HB : 170 Tvrdost HRC : 16 Mez kluzu : 262 Mez pevnosti v tahu : 466

[°C] [°C] [°C] [°C] [-] [-] [-] MPa] [MPa] Ferit Perlit Bainit Martenzit

Kalení: TYC40x5 - stred C=0.090 Mn=0.660 Si=0.196 Cr=0.060 Al=0.004 Ni=0.020 Teplota [°C] 1100.0 1000.0 900.0 800.0 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.00 0.010

0.10

1.00

10.00

100.0

1000.0

10000

100000

1000000 Cas [s]

Obr. 7. – Hybridní rozpadový diagram pro mat 11375 – chlazení ploché tyce 40x5 mm strídave ostrikem tlakovou vodou a volne na vzduchu Na Obr. 7. lze videt hybridní rozpadový diagram typu ARA. Prubeh ochlazovacích krivek (jak stredu-cervená, tak povrchu- šedé) ukazuje, že hned po výstupu z hotovního poradí (tedy na pocátku ochlazováni), tedy v místech, kde dispozice stredojemné válcovací trati umožnují umístení chladících trysek je ochlazování podstatne intenzivnejší, než ve vodní lázni. Behem asi 6 sprojde provalek chladícími tryskami, pak 10 s trvá cesta po dopravníku na chladník a pak již chladne pouze volne na vzduchu uložen na chladníku. Tím je dána nízká intenzita ochlazování v další cásti ochlazovacích krivek. Hodnoty mechanických vlastností dosažených pri takovémto režimu ochlazování nedosahují hodnot pri ochlazování ve vodní lázni, ale pouze tento zpusob ochlazování je ISPAT NOVÁ HUT a.s. realizovatelný. 4.

ZÁVER

4. 1. Rozsah provedených prací Byla provedena pocítacová simulace ochlazování plochých tycí o rozmerech 40x5 mm za 3. a 4. válcovacím poradím stredojemné válcovací trati INH, dále simulace ochlazování plochých tycí o rozmerech 30x25 mm za 3. a 4. válcovacím poradím, simulace ochlazování plochých tycí o rozmerech 110x6 mm za 4. válcovacím poradím a simulace ochlazování plochých tycí o rozmerech 100x40 mm za 2. válcovacím poradím. Materiál všech plochých tycí je 11375 (Z duvodu znacného rozsahu výsledku simulací 9

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

jsou prezentovány pouze výsledky ochlazování ploché tyce o rozmerech 40x5 mm za 4. válcovacím poradím). 4. 2. Srovnatelnost ochlazování za 3. s 4. válcovacím poradím Pomocí simulace bylo zjišteno, že možnost zrídit ochlazování ostrikem tlakovou vodou existuje jak za 3., tak za 4. válcovacím poradím. Za 3. válcovacím poradím je o nekolik potencionálních míst pro vodní trysky více. Jak ale ukázala simulace, pri nutnosti zachovat feriticko- perlitickou strukturu to nepredstavuje takrka žádnou výhodu. Mechanické vlastnosti dosažené u plochých tycí rozmeru 40x5 mm, resp. 30x25 mm pri válcování a následném ochlazování jsou takrka totožné jak pro 3., tak pro 4. válcovací poradí. Jediným rozdílem je, že pri ochlazování za 3. poradím je dosaženo teploty 800°C za dobu asi o 5% kratší, což nehraje roli. 4. 3. Zhodnocení prínosu rízeného ochlazování Vliv rízeného ochlazování na zlepšení mechanických vlastností je z duvodu nutnosti zachovat feriticko-perlitickou strukturu velmi malý. Hlavním výsledkem rízeného ochlazování je tedy zrychlení ochlazování a tím dosažení nižší teploty plochých tycí ješte pred chladníkem, což je jedním z hlavních cílu ISPAT NOVÁ HUT a.s. Reší se tím totiž problém zhoršené prímosti plochých tycí, kdy se príliš teplé ploché tyce na chladníku vlastní hmotností deformují. Vliv zrychlení ochlazování je obzvlášte patrný u plochých tycí menšího prurezu, konkrétne u tycí o rozmerech 40x5 mm a 110x6 mm, u kterých je pri použití chlazení ostrikem tlakovou vodou dosaženo teploty 800°C nekolika sekund. Lze tedy jednoznacne doporucit zrízení chladících sekcí vodních trysek jak za 3., tak za 4. válcovacím poradím. U plochých tycí vetšího prurezu již není vliv rízeného ochlazování tak markantní. U plochá tyce o rozmerech 30x25 mm je dosaženo teploty 800°C behem nekolika desítek sekund, což již není tak krátká doba, ale vporovnání s ochlazováním pouze na vzduchu jde stále o velké zrychlení. Pri simulaci ochlazování nejvetší ploché tyce, konkrétne o rozmerech 100x40 mm je již však zrychlení pri ochlazování ostrikem tlakovou vodou vuci ochlazování pouze na vzduchu velmi malé. Cas pro dosažení teploty 800°C pri simulaci ochlazování ostrikem tlakovou vodou byl pouze o 10% kratší, než pri ochlazování pouze na vzduchu. Vhodnost zrizování ochlazovací sekce za 2. válcovacím poradím pro ploché tyce velkých prurezu je tedy vzhledem k velmi slabým výsledkum diskutabilní. 4. 4. Presnost provedené pocítacové simulace Presnost provedené simulace je v tomto prípade ovlivnena zejména uživatelsky zadávaným ochlazovací prostredím – ostrikem tlakovou vodou. Ochlazovací prostredí je zadáváno teplotní závislostí soucinitele prestupu tepla. Tu v tomto prípade vzhledem k neexistenci zarízení nebylo možné zmerit a byla tedy zvolena zejména pomocí literatur[2, 3]. Plne si uvedomujeme, že tento postup muže vnést do simulace pomerne velkou nepresnost. Úkolem simulace však nebylo urcení presného rozmístení chladících trysek urcitého typu. Šlo spíše rámcové zjištení možností ochlazení plochých tycí ruzných rozmeru na stredojemné válcovací trati ISPAT NOVÁ HUT a. s. pri stávajících dispozicích, bez nutnosti výrazného zásahu do rozmístení trati a prípadných zmen v technologii válcování. V rámci prípravy na rešení grantu a za podpory udeleného grantu 106/04/0601 od Grantové agentury Ceské republiky vznikl tento clánek.

10

METAL 2004

Hradec nad Moravicí

LITERATURA [1] Program TTSteel 2.1 – Uživatelská prírucka [2] TOMAN, Z., HAJKR, Z., MAREK, J. Tepelné jevy pri ostriku okují, In Sborník z konference METAL 2002. Hradec nad Moravicí: TANGER, s. r. o., Ostrava, 2002, prednáška c. 161, (elektronické médium). [3] Kohlmann, R., aj. Optimization of material properties for bars and wire rod. MPT International, 2000, no. 2, pg. 56 - 61

11