Analytical and numerical methods of determining the distribution of temperature of air-cooled strip

Métodos analíticos y numéricos de determinación de la distribución de la temperatura de la banda refrigerada por aire

En este artículo se analiza la distribución de la temperatura del fleje de acero 60S2A enfriado en aire. En la investigación se aplicaron métodos analíticos y numéricos. Entre los métodos analíticos conocidos para determinar la distribución de la temperatura, se utilizaron los métodos de Tselikov [1] y de Fourier [2]. El examen numérico de la distribución de la temperatura presentado en el artículo consistió en realizar una simulación por ordenador de la refrigeración por aire de la banda. Para ello se utilizó el programa informático Forge 2D [3], que utiliza el método de los elementos finitos para realizar los cálculos. Dentro del estudio también se ha realizado la comparación de los resultados obtenidos por métodos analíticos con los resultados del cálculo numérico y para el proceso tecnológico real.

INTRODUCCIÓN

La literatura [1, 2] describe numerosos métodos analíticos para calcular la distribución de temperatura de la tira. De entre ellos, tres se han utilizado en este estudio para calcular la distribución de la temperatura de la zancada refrigerada por aire.

El primero de los métodos aplicados se basa en el modelo de A. I. Tselikov [1]. El cambio de temperatura de la banda durante su paso desde el horno de calentamiento hasta la primera caja de un tren de laminación se puede calcular a partir de la fórmula (1). El incremento de temperatura de la banda, provocado por la deformación en la caja de laminación precedente, será igual a cero (△T_d=0) en este caso:

△T = T₀ -

$-\frac{1000}{\sqrt{\frac{0,0255\cdot Perim\cdot t}{S}+(\frac{1000}{T_0+△T_d+273}{)}^3}}+273$     (1)

dónde:

T₀ - temperatura de calentamiento del stock /°C,

Perim - perímetro de la tira / mm,

S - superficie de la sección transversal de la tira arca / mm²,

t - tiempo de enfriamiento de la tira durante el paso del horno al primer stand/s,

△T_d - incremento de la temperatura de la banda causado por la deformación en la caja de laminación anterior / °C.

El segundo método es el modelo de enfriamiento por aire de material delgado.La clasificación del material en material delgado y grueso se basa en el número de Biot, Bi [2]:

​$Bi= frac{α·L}{λ}$​