Kvantifikace mechanismů hydraulického odstranění okují
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Problematika odstraňování okují je významnou součástí při tváření a tepelném zpracování oceli a ocelových polotovarů. Získáváním nových informací a studiem tohoto procesu je možné zvýšit efektivitu a zlepšit kvalitu povrchů po odokujení. Tato práce je zaměřená na kvantifikaci mechanizmů vysokotlakého hydraulického odstraňování okují a studium samotných chemických sloučenin, ze kterých jsou okuje složeny. K dosažení všech stanovených cílů práce a pro získání komplexního pohledu na odstraňování okují bylo použito několik experimentálních měření a výpočtových analýz. Všechna experimentální měření byla zaměřena na získání dat o zásadních vlivech a parametrech při hydraulickém odstraňování okují. Data získaná z provedených měření byla aplikována pro výpočtové analýzy, které měly za cíl odhalit hlubší souvislosti a potvrdit tak experimentální výsledky. Tuto práci je možné rozdělit na dvě základní části. První část je věnována studiu jednotlivých parametrů hydraulického paprsku. Mezi zkoumanými parametry vysokotlakého vodního paprsku byl součinitel přestupu tepla, impaktní tlak při různých režimech standardního nebo pulzujícího vodního paprsku. Experimentálně změřená data těchto parametrů byla použita pro výpočtové analýzy, které byly zaměřeny na vliv parametrů vodního paprsku na napjatost ve vrstvě okují. Další analýza vodního paprsku byla zaměřena na vliv jednotlivých částí hydraulické soustavy (jako jsou, rozvodní kolektor nebo stabilizátor) na její charakteristiky. Byly zkoumány různé typy kolektorů v kombinaci s různými druhy stabilizátorů a jejich vliv na hodnoty impaktního tlaku. Toto studium bylo podpořeno výpočtovou analýzou proudění uvnitř hydraulické soustavy. Další část této práce byla zaměřena na získání mechanických vlastností okují připravených na vzorcích z běžné konstrukční oceli a na vzorcích připravených z oceli s vyšším obsahem křemíku. Vliv jednotlivých parametrů a charakteristik byl v této práci zkoumán právě na těchto dvou typech oceli. Analýza mechanických vlastností okují byla prováděna pomocí metody tzv. protlačování malých vzorků („Small Punch Test“). Pro získání základních mechanických vlastností jako modul pružnosti, mez kluzu či mez pevnosti byla provedena optimalizace materiálových parametrů na základě změřených dat. Celá tato práce byla prováděna s cílem získat hodnotné a ucelené výsledky o vysokotlakém hydraulickém odstraňování okují a ovlivňujících faktorech i o samotných okujích.
The issue of descaling is an important part of the forging and heat treatment of steel and semi products of steel production. Rising of new information and study of this process can increase efficiency and improve the surface quality after descaling. This thesis is focused on the mechanisms of the high pressure hydraulic descaling qualification and study of the chemical compounds of which the scales grown. To achieve all goals of this work and to get a comprehensive view of descaling process, few experimental measurements and numerical analyses were performed. All experimental measurements were focused on obtaining data about fundamental parameters and effects of the hydraulic descaling. The data obtained from measurements were applied to numerical analyses, which aimed to discover a deeper relation and to confirm the experimental results. This thesis can be divided into two main parts. The first part is devoted to parameters of the water jet study. The main studied characteristics of the high pressure hydraulic water jet were heat transfer coefficient and impact pressure at different modes such as standard or pulsating water jet. Experimentally measured data of these parameters were applied in numerical analyses. The numerical analyses were focused on studying the impact of the water jet parameters on the stresses in the oxide scale layers. A further water jet analysis was focused on the influence of the individual parts of the hydraulic system (such as water chamber or stabilizer) on its characteristics. In this part different types of the water chambers in combination with different types of stabilizers on the impact pressure values were investigated. These measurements were supported by fluid flow analysis through the hydraulic system. The second part of this work was focused on getting mechanical properties of the oxide scales from specimens prepared from standard structural steel and specimens from silicon steel. In this thesis, the influence of various parameters and characteristics was studied on these two types of steel. Mechanical properties of oxide scale structures were carried out by the Small Punch Test method. To obtain the fundamental mechanical properties such as Young´s modulus, yield strength and ultimate strength, material parameters based on the measured data were optimized. The whole work was carried out in order to get valuable and comprehensive results about high pressure hydraulic descaling process and influencing factors as well as about oxide scales themselves.
The issue of descaling is an important part of the forging and heat treatment of steel and semi products of steel production. Rising of new information and study of this process can increase efficiency and improve the surface quality after descaling. This thesis is focused on the mechanisms of the high pressure hydraulic descaling qualification and study of the chemical compounds of which the scales grown. To achieve all goals of this work and to get a comprehensive view of descaling process, few experimental measurements and numerical analyses were performed. All experimental measurements were focused on obtaining data about fundamental parameters and effects of the hydraulic descaling. The data obtained from measurements were applied to numerical analyses, which aimed to discover a deeper relation and to confirm the experimental results. This thesis can be divided into two main parts. The first part is devoted to parameters of the water jet study. The main studied characteristics of the high pressure hydraulic water jet were heat transfer coefficient and impact pressure at different modes such as standard or pulsating water jet. Experimentally measured data of these parameters were applied in numerical analyses. The numerical analyses were focused on studying the impact of the water jet parameters on the stresses in the oxide scale layers. A further water jet analysis was focused on the influence of the individual parts of the hydraulic system (such as water chamber or stabilizer) on its characteristics. In this part different types of the water chambers in combination with different types of stabilizers on the impact pressure values were investigated. These measurements were supported by fluid flow analysis through the hydraulic system. The second part of this work was focused on getting mechanical properties of the oxide scales from specimens prepared from standard structural steel and specimens from silicon steel. In this thesis, the influence of various parameters and characteristics was studied on these two types of steel. Mechanical properties of oxide scale structures were carried out by the Small Punch Test method. To obtain the fundamental mechanical properties such as Young´s modulus, yield strength and ultimate strength, material parameters based on the measured data were optimized. The whole work was carried out in order to get valuable and comprehensive results about high pressure hydraulic descaling process and influencing factors as well as about oxide scales themselves.
Description
Citation
HRABOVSKÝ, J. Kvantifikace mechanismů hydraulického odstranění okují [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2012.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika
Comittee
Date of acceptance
2012-09-25
Defence
Práce je věnována technicky významnému problému odstraňování okují, který má závažný dopad na finální kvalitu provrchů ocelových výrobků. Daná problematika je rozpracována jak pro oceli uhlíkové, tak i pro oceli s vyšším obsahem křemíku. Pozornost je zaměřena simultánně jak na technologické aspekty odstraňování okují tak i na zjištění jejich mechanických vlastností. Zvolené metody vhodně kombinují mechanické zkoušky, mikroskopická pozorování a počítačové modelování. Výsledky přispívají významným způsobem k poznání mechanických vlatností okují.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení