ウォーキングビーム炉の浸漬ゾーン温度を上げることは、チタン/鋼クラッドプレートのコア温度を直接上昇させる手段となります。数値シミュレーションのデータによると、熱伝達率は非常に効率的であることが示されています。浸漬ゾーンの周囲温度が5℃上昇するごとに、プレートの中心温度は約4.5℃上昇します。
浸漬ゾーン温度の上昇は、プレートのコアに効果的に熱を伝えますが、微妙な変数をもたらします。コアが加熱される一方で、表面と中心の温度差がわずかに広がる可能性があり、精密圧延に必要な均一性に課題が生じます。
熱伝達のメカニズム
コア温度の向上
浸漬ゾーンを調整する主な目的は、クラッドプレートの内層が必要な熱状態に達するようにすることです。
予熱段階のように表面加熱が速く勾配が高いのとは異なり、浸漬ゾーンはコアへの浸透に焦点を当てます。データは、コアがこの特定のゾーンの周囲温度の変化に非常によく反応することを示しています。
熱平衡の達成
浸漬ゾーンは、変動が最小限に抑えられた高温環境を提供するように設計されています。
この安定性により、プレートは内部熱平衡に達し、チタンと鋼の層が均一な塑性変形能力を持つことが保証されます。この均一性は、下流での高精度圧延要件を満たすための前提条件です。
トレードオフの理解
均一性へのリスク
温度を上げると目標コア熱に早く到達するのに役立ちますが、主要な参照資料では重要な副作用が指摘されています。それは、断面温度差がわずかに増加する可能性があるということです。
理想的には、浸漬ゾーンは表面とコアの間の差を減らします。しかし、ゾーンの温度を積極的に上げすぎると、コアが完全に均一になる前に表面温度が上昇し、熱勾配が再導入される可能性があります。
加熱速度 vs. 品質バランス
最適化には、プレートの加熱速度と温度の均一性の維持との間の「スイートスポット」を見つける必要があります。
温度が低すぎると、コアが効果的な圧延には冷たすぎます。上げすぎると、断面全体での温度の不均一性がクラッド界面を損なう可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
加熱プロセス曲線を最適化するには、コア温度の必要性と断面均一性の厳密な要件とのバランスをとる必要があります。
- 圧延速度の向上を最優先する場合： 浸漬ゾーン温度を上げて、プレートのコアを目標圧延温度に迅速に到達させることができます。ただし、断面勾配を監視する必要があります。
- 界面の完全性と精度を最優先する場合： 表面とコアの温度が可能な限り近くなるように、中程度の温度上昇と最適化された滞留時間を優先してください。
浸漬ゾーンでの精密な熱制御は、プレートが加工に十分な可塑性を持つことを保証しながら、応力損傷を防ぐための鍵となります。
概要表：
| 要因 | ゾーン温度5℃上昇の影響 | 浸漬ゾーンでの目標 |
|---|---|---|
| コア温度 | 約4.5℃上昇 | 圧延に必要な十分な可塑性を確保する |
| 熱勾配 | わずかに広がる/増加する可能性あり | 表面から中心までの差を最小限に抑える |
| 層の均一性 | 熱浸透深度に基づく変動 | 均一な塑性変形を達成する |
| プロセス焦点 | 高い熱伝達効率 | 加熱速度 vs. 界面品質のバランスをとる |
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参考文献
- Zhanrui Wang, Hui Yu. Numerical investigation on heating process of Ti/Steel composite plate in a walking-beam reheating furnace. DOI: 10.2298/tsci231108082w
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
