شبیه سازی عددی جریان مذاب در ریخته گری پیوسته فولاد و ردیابی آخال در آن

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 5، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 43-51   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

محمد خدائی^{* 1}؛ آرش حاجی پور²؛ محمود مرآتیان²

¹هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی- واحد شهر مجلسی

²دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

ریخته‌گری پیوسته فولاد، بخش عظیمی از تولید قطعات فولادی به روش ریخته‌گری را تشکیل می‌دهد. کیفیت محصول نهایی در این نوع محصول اهمیت شایانی دارد زیرا عمدتاً فرایندهای شکل دهی بعدی نیز بر آن انجام خواهد شد. بررسی دقیق منابع آخال و ردیابی آنها و بررسی پارامترهای سیلان مذاب فولاد در قالب، اهمیت ویژه‌ای در به حداقل رسانیدن این عیب دارند. یکی از تکنیک‌های مورد استفاده جهت بررسی دقیق رفتار حرکتی آخال‌ها در مذاب، شبیه سازی عددی است. در این روش معادلات نویراستوک، گسسته سازی شده و سپس به روش جبری حل می‌شوند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار فلوئنت، حرکت ذرات آخال در جریان مذاب فولاد در قالب ریخته‌گری پیوسته مدل شده است. همچنین برای صحه‌گذاری بر حل معادلات، پاسخ جریان سیال با مدل فیزیکی آبی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش سرعت ریخته‌گری و یا افزایش اندازه ذرات آخال، احتمال به دام افتادن آنها توسط سرباره سطح آزاد مذاب در قالب، افزایش یافته و تولید با کیفیت‌تری حاصل خواهد شد.

کلیدواژه‌ها

ریخته‌گری پیوسته؛ ردیابی آخال؛ شبیه سازی عددی؛ شبیه سازی فیزیکی

مراجع

[1]     Q. Yuan, B. G. Thomas & S. P. Vanka, “Study of Transient Flow and Particle Transport during Continuous Casting of Steel Slabs, Part 1. Fluid Flow”, Metal. & Material Trans, Vol. 35B, No. 4, pp. 685-702, 2004.

 

[2]     Q. Yuan, B. G. Thomas & S. P. Vanka, “Study of Transient Flow and Particle Transport during Continuous Casting of Steel Slabs, Part 2. Particle Transport”, Metal. & Material Trans, Vol. 35B, No. 4, pp. 703-714, 2004.

 

[3]     B. G. Thomas, “Chapter 14: Fluid Flow in the Mold”, in The Making, Shaping and Treating of Steel, 11th Edition, Casting Volume, A.W. Cramb, ed, The AISE Steel Foundation, pp. 24. 2003.

 

[4]     K. D. Squire & J. K. Eaton: “Particle Response and Turbulence Modification in Isotropic Turbulence”, Physics of Fluids, Vol. 2, No. 7, pp. 1191-203, 1990.

 

[5]     Q. Wang & K. D. Squire: “Large Eddy Simulation of Particle Deposition in a Vertical Turbulent Channel Flow”, Int. J. Multiphase Flow, Vol. 22, No. 4, PP. 667-683, 1996.

 

[6]     J. Szekely & V. Stanek, “On Heat Transfer and liquid Mixing in Continuous Casting of Steel”, Metall. Trans, Vol. 1, No. 1, PP. 119, 1970.

 

[7]     S. Asai & J. Szekely, “Turbulent Flow and Its Effects in Continuous Casting”, Ironmaking Steelmaking, Vol. 3, pp. 205, 1975.

 

[8]     Brian G. THOMAS, Quan YUAN, Sivaraj SIVARAMAKRISHNAN, Tiebiao SHI, S. P. VANKA & M. B. ASSAR: “Comparison of Four Methods to Evaluate Fluid Velocities in a Continuous Slab Casting Mold”, ISIJ International, Vol. 41, pp. 1262–1271, 2001.

 

[9]     L. Zhang & B. G. Thomas: “Mathematical Modeling of Fluid Flow in Continuous Casting”, ISIJ International, Vol. 41, pp. 1181–1193, 2001.

 

[10] D. Xu, W. K. Jones Jr, J. W. Evans, D. P. Cook, “Mathematical and physical modeling of systems for metal delivery in the continuous casting of steel and DC casting of aluminum”, Applied Mathematical Modelling, Vol. 22, Issue 11, pp. 883–893, 1998.

 

[11] S. LUO, F. Y. PIAO, D. B. JIANG, W. L. WANG & M. Y. ZHU, “Numerical Simulation and Experimental Study of F-EMS for Continuously Cast Billet of High Carbon Steel”, Journal of Iron and Steel Research, Vol. 21, pp. 51–55, 2014.

 

[12]    ش. مؤتمن، " مدل‌سازی آبی الگوی سیلان فولاد مذاب در نازل و قالب ریخته‌گری مداوم تختال نازک"، پایان نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف آباد، 1382.

 

[13]    م. معیری ، " مکانیک سیالات " انتشارات دانشگاه شیراز"، 1370.

 

[14] Fluent 6. 3. 26, fluid flow/particle tracing Documentation Notes.