شبیه‌سازی عددی ورق‌ فولاد s235jr برای پیش بینی و کنترل دما در سیستم‌های خنک کننده نورد گرم

میز خنک‌کاری در خط تولید به روش نورد گرم از آخرین قفسه نورد نهایی شروع و تا ابتدای کلاف پیچ‌ها ادامه دارد که ورق در امتداد این میز در سطوح بالا و پایین توسط نازل‌های پرده‌ای، دایره‌ای و یا پاششی تحت استراتژی‌های مختلف عملیات حرارتی همچون سریع، به تاخیر افتاده، همگن و یا ایژوترم خنک‌کاری می‌شود. در این پژوهش به بررسی و شبیه‌سازی انتقال حرارت دو‌بعدی ورق‌ فولادی s235jr در محدوده ضخامت‌های تولیدی با روش حجم محدود به کمک نرم‌افزار انسیس فلوئنت برای پیش بینی الگوی خنک کاری و کنترل دما می‌پردازد. مسئله انتقال حرارت هدایت در جسم جامد با شرایط مرزی وابسته به هندسه ورق، آرایش دوش‌ها و دبی حجمی هر یک از نازل‌ها بصورت پایا مورد بررسی و تحلیل قرار می‌گیرد. استراتژی‌های خنک‌کاری، ابعاد هندسی میز خنک‌کاری، آرایش نازل‌ها و محدوده دبی حجمی قابل تغییر آن‌ها مطابق با خط نورد گرم مجتمع فولاد مبارکه (سبا) در شبیه‌سازی‌ها لحاظ گردیده است. در این پژوهش برای تحلیل مسئله و پیش بینی شار حرارتی آزاد شده از سطح ورق از یک سری روابط ضریب انتقال حرارت تجربی اصلاح شده برای سه ناحیه اصلی خنک کاری (ناحیه مجاور هوا، تحت برخورد جت و ناحیه جریان موازی) استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد با استفاده از ضرایب انتقال حرارت اصلاحی می‌توان میز خنک‌کاری را برای آرایش‌ و دبی حجمی مختلف نازل‌ها با حداقل، حداکثر و میانگین خطا به ترتیب 09/0، 35/5 و 92/1 درصد، الگوی خنک‌کاری و دمای ورق را پیش‌بینی کرد.

numerical simulation of s235jr steel sheet for temperature prediction and control in hot rolling mill cooling systems

the run-out table (rot) in the hot strip mill production line extends from the last finishing rolling stand to the coiling station. along this table, the sheet is cooled on both its top and bottom surfaces using curtain, circular, or spray nozzles under different heat treatment strategies such as fast, late, continuous or isotherm. this research investigates and simulates the two-dimensional heat transfer of s235jr steel sheet in the range of production thicknesses with the finite volume method using ansys fluent software to predict cooling patterns and achieve precise temperature control. the conduction heat transfer problem in the solid sheet, subject to boundary conditions dependent on geometric dimensions of the run out table, nozzle arrangement, and volumetric flow rates, is analyzed under steady-state conditions. cooling strategies, geometric dimensions of the run out table, nozzle arrangement and their variable volumetric flow rate range according to the hot strip mill line of mobarakeh steel company-saba have been included in the simulations. in this study, a set of modified empirical heat transfer coefficient correlations for three main cooling regions (air-adjacent region, jet impingement region, and parallel flow region) has been utilized to analyze heat transfer and predict the heat flux released from the sheet surface.the results indicate that by applying these modified heat transfer coefficients, the cooling patterns and sheet temperatures for various nozzle arrangements and volumetric flow rates can be predicted with minimum, maximum, and average errors of 0.09%, 5.36%, and 1.72%, respectively.