Téma doktorského studia

Vývoj a experimentální ověření teorie hydraulického odstraňování okují

Školitel:	doc. Ing. Michal Pohanka, Ph.D.
Školitel specialista:	Ing. Jozef Hrabovský, Ph.D.
Popis:
Při výrobě a zpracování oceli za tepla, kdy je povrch vystaven oxidační atmosféře, se na povrchu tvoří zoxidované vrstvy oceli nazývané okuje. Tyto okuje se odstraňují pomocí vysokotlakých trysek s plochým vodním paprskem. Při tomto procesu se sleduje jak výsledná jakost povrchu (množství neodstraněných okují), tak množství tepla odvedeného z oceli. Kvalita povrchu vyrobeného ocelového polotovaru závisí nejen na konfiguraci hydraulického ostřiku, ale také na jakosti oceli (chemickém složení), tepelném zpracování a povlakování. Během ostřiku dochází k prudkému poklesu teploty a tím i výrazné změně materiálových vlastností okují. Ty navíc obvykle netvoří homogenní vrstvu. Většinou se jedná o vrstvu složenou z několika typů okují: wüstit, magnetit a hematit; přičemž jejich podíl je závislý mimo jiné na oxidační teplotě. Vrstva okují je obvykle porézní, což umožňuje vodě vnikat do trhlin, kde může vlivem velmi vysoké teploty (nad 1000°C) vést k parní explozi. Při hydraulickém odkujování tak dochází k velmi komplikovanému namáhání, který se skládá zejména z mechanického účinku od vodního paprsku, teplotní kontrakce povrchových vrstev, smykovému napětí na rozhraní okuje/ocel, ohýbání okují vlivem teplotního gradientu v okujích a parní explozi v trhlinách. Cílem práce je vytvoření teorie a verifikačního modelu hydraulického odstraňování okují a popsání principů při tomto kombinovaném teplotně-mechanickém namáhání. Výpočtový model, který bude vytvořen na základě teorie, bude sloužit k ověření vytvořené teorie na základě srovnání se skutečným procesem odkujování, který bude prováděn v laboratoři. Vytvořený model by měl mimo jiné posloužit k optimalizaci hydraulického odstraňování okují pro těžko odkujitelné materiály (např. oceli se zvýšeným obsahem křemíku pro automobilový průmysl).
Poznámka:
Během práce se předpokládají teoretické, výpočtové a laboratorní práce. Jedná se o interdisciplinární práci v oblasti proudění, mechanického zatížení a přenosu tepla a látky. Při práci bude využito laboratorního vybavení pracoviště, asistence techniků při přípravě experimentů. Předpokládá se účast na pobytech v zahraničí na pracovištích, které spolupracují s Laboratoří přenosu tepla a proudění. Podle výsledků doktoranda/ky bude navýšeno základní finanční ohodnocení. Theoretical, computational and laboratory works are expected to be done during study. It is an interdisciplinary work in the liquid flow, the mechanical load and heat and mass transfer. Student will use equipment of Heat Transfer and Fluid Flow laboratory, on-site assistance in the preparation of experiments. It is expected the participation in abroad study-stays in workplaces that cooperate with Heat Transfer and Fluid Flow laboratory. According to doctoral student results, the basic financial evaluation will be increased.