Numerical and experimental investigation of the temperature field of a solidifying massive ductile-cast-iron roller - Kavička, František (Materiali in tehnologije, 2012)
Kakovost delovnih valjev za valjanje železniških tirnic različnih profilov je določena s kemijsko sestavo, mikrostrukturo in s proizvodno tehnologijo. Zahteve za kakovost ni mogoče zagotoviti brez popolnega poznanja poteka strjevanja, ohlajevanja in toplotne obdelave ulitih valjev ter kinetike temperaturnega polja ulitka in forme. Strjevanje in ohlajevanje ulitega valja, ki je ulit iz sive litine s kroglastim grafitom v kovinsko in nekovinsko formo, je zelo zapleten problem z vidika prenosa toplote in mase s faznimi in strukturnimi spremembami, ki jih opisuje Fourierjeva enačba. Z uporabo programskega paketa ANSYS-a je bilo simulirano temperaturno polje celotnega sistema, ki obsega ulivanje, formo in okolje. Simulacija prenosa latentne toplote faznih in strukturnih sprememb se izpelje z uporabo termodinamične funkcije entalpije. Pri eksperimentalni raziskavi temperaturnega polja je bila razvita izvirna metodologija za merjenje temperaturnega polja in toplotnega toka v sistemu valj - forma. V konstrukciji izvirnega postopka so številni problemi vezani z velikostjo valjev in forme, neenako dilatacijo pri strjevanju valja in forme, namestitvi in izolaciji termočlenov, napeljavi sistema termočlenov itd. Ugotovitve glede na kinetiko temperaturnega polja valja in forme, dobljene z eksperimentalnimi raziskavami, so bile uporabljene za določitev mejnih pogojev ter za potrditev numeričnega programa simulacije. Izračun temperaturnega polja je bil osredinjen na analizo učinka separatorja forme na potek strjevanja valja. Rezultati matematičnega modeliranja kažejo, da je porazdelitev temperatur in strjevanja v navpični smeri neenaka, kar vpliva na notranjo kakovost ulitka.
Keywords: rolling; valjanje; siva litina s kroglastim grafitom; Spheroidized graphite cast iron (SGI); masivni valj; massive roller; strjevanje; solidification; temperature field; temperaturno polje; numerical model; numerični model