Experimental Observations and Modelling of Thermal Historywithin a Steel Plate During Water Jet Impingement

Abstract

In order to investigate heat transfer of steel plates under a water jet impingement and to further simulate runout table operation in a hot strip mill, a full-scale pilot runout table facility was designed and constructed at the University of British Columbia (UBC). This paper describes the experimental details, data acquisition and data handling techniques for steel plates during water jet impingement by one circular water jet from an industrial header. Recorded visual observations at the impinging surface were obtained. The effects of cooling water temperature and impingement velocity on the heat transfer from a steel plate were studied. A two-dimensional finite element method-based transient inverse heat conduction model was developed. With the help of the model, heat fluxes and heat transfer coefficients along the impinging surface under various cooling conditions were calculated. The microstructural evolution of the steel plate was also investigated for the varying cooling conditions. Samples were obtained from each plate, polished, etched and then photographed.

Afin d’étudier le transfert de chaleur de tôles d’acier sous l’impact d’un jet d’eau et afin de simuler l’opération d’un train à rouleaux de sortie d’un laminoir à feuillards à chaud, on a conçu et construit, à l’université de la Colombie britannique (UBC), une installation pilote à pleine échelle d’un train à rouleaux de sortie. Cet article décrit les détails expérimentaux, les techniques d’acquisition de données et de manipulation de données pour les tôles d’acier lors de l’impact de jet d’eau par un jet circulaire provenant d’un collecteur industriel. On a obtenu un enregistrement de l’observation visuelle à la surface d’impact. On a étudié les effets de la température de l’eau de refroidissement et de la vitesse d’impact sur le transfert de chaleur d’une tôle d’acier. On a développé un modèle de conduction de chaleur transitoire inverse basé sur une méthode des éléments finis à deux dimensions. À l’aide de ce modèle, on a calculé les flux de chaleur et les coefficients de transfert de chaleur le long de la surface d’impact sous diverses conditions de refroidissement. On a également étudié l’évolution de la microstructure de la tôle d’acier pour les diverses conditions de refroidissement. On a obtenu des échantillons de chaque tôle, puis on les a polis, ‘attaqués’ à l’acide et ensuite photographiés.