Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris,Ali Shafyei,Ahmad Reza Pishevar
حسين ادريس (استاد راهنما) علي شفيعي (استاد راهنما) احمدرضا پيشه وراصفهاني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehdi Alizadeh
مهدي علي زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1380
Sometimes it is necessary to change the steel grade while the changing the ladle in the steel continuous casting process. The continuous casting mechanism causes mixing the two steel melts with different chemical compositions. Steel producers need to know the nearly accurate place of the mixed slab and the length of the mixed slab should be minimizing from the economical view point. In this study, the steel grade transition during the ladle change in a continuous casting process is simulated by presenting a new mathematical model. First, the mixing process for both isothermal and non-isotherm tundish are investigated by residence time distribution models. These models led to a set of ordinary differential equations that were solved with a four order Runge-Kutta algorithm by the finite difference numerical method. Steady state water modeling was carried out under isothermal and non-isothermal conditions. Experimental data obtained from the water model were used to calibrate the mixing models. Then, heat transfer mechanisms and solidification process are simulated for a continuous casting machine and the geometric shape of the liquid pool is predicted considering different conditions. This model involves a two-dimensional (2-D) transient energy equation. The governing equation was solved using QUICK algorithm by the finite-volume procedure. The modeling results were verified by the measured slab surface temperatures and others researcher's results for the different cooling regions of slab. The mixing process in the liquid pool of strand is also investigated by a mixing model. Then, mixing in the strand is investigated by residence time distribution models and the governing equations solved by numerical methods. Finally, when the solidification process in the strand is completed, the variations of chemical composition in the final product are calculated. To verify the results of the intermix model, several samples are taken from the different positions of the slab and chemical composition of several elements are measured using a spectrometry technique in Mobarakeh Steel Company. Comparison shows that a reasonable agreement was achieved. The model results show that the weight of mixed grade steel are affected by parameters such as molten steel volume in the tundish at the time of new ladle opening, slab dimensions, rate of casting and non-isothermal effect on the tundish. The obtained results also show that the effect of difference temperature between two mixing grade both decreasing mixed grade in the tundish and decreasing mixed grade in the slab especially under certain conditions.
چکيده در فرايند ريخته‌گري مداوم به هنگام عمليات تعويض پاتيل زمان‌هايي لازم است نوع فولاد توليدي به لحاظ ترکيب شيميايي تغيير کند. با توجه به پيوسته بودن عملکرد سيستم‌هاي تانديش و ماشين ريخته‌گري و همچنين حضور جريان مغشوش در تانديش و حوضچه مذاب شمش در حال انجماد، دو فولاد مذاب متوالي با ترکيب شيميايي مختلف با يکديگر مخلوط مي شوند. جهت خارج کردن فولاد مخلوط شده از فرايند توليد، نياز به شناسايي دقيق ناحيه مخلوط شده در شمش وجود خواهد داشت، همچنين به لحاظ اقتصادي به‌کارگيري راه‌کارهايي به منظور کاهش مقدار فولاد مخلوط شده بين دو ذوب نيز از اهميت زيادي برخوردار است. در اين پژوهش پديده اختلاط در فرايند ريخته‌گري مداوم با استفاده از مدل‌هاي رياضي اختلاط، شبيه‌سازي و ترکيب شيميايي تختال واسط بين ذوبهاي مخلوط شده پيش بيني شده است. براي اين منظور ابتدا اختلاط در تانديش در شرايط همدما و غيرهمدما با استفاده از مدل‌هاي توزيع زمان اقامت مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. معادلات ديفرانسيلي حاکم به روش اختلاف محدود و با استفاده از الگوريتم رانگ-کوتاي مرتبه چهار حل عددي شده است. همچنين به کمک داده‌هاي تجربي سيستم مدل آبي پارامترهاي مجهول مدل اختلاط تعيين، و اعتبار مدل نيز توسط آن مورد ارزيابي قرار گرفته است. سپس با مدل‌سازي مکانيزم‌هاي انتقال حرارت و انجماد شمش در ماشين ريخته گري مداوم، شکل هندسي حوضچه مذاب پيش‌بيني شده است. در اين راستا معادله بقاي انرژي به روش حجم محدود و به کمک الگوريتم QUICK حل عددي شده است. با اندازه‌گيري دماي سطح شمش و همچنين با استفاده از نتايج ديگر محققان، پيش‌بيني‌هاي مدل رياضي در نواحي مختلف خنک‌سازي شمش مورد ارزيابي قرار گرفته است. پس از آن نحوه اختلاط در حوضچه مذاب شمش با استفاده از مدل‌هاي توزيع زمان اقامت مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ معادلات حاکم به صورت عددي تعيين گرديده است. نهايتاً تغييرات رخ داده در ترکيب شيميايي ناحيه مخلوط شده در شمش پس از انجماد محاسبه شده است. جهت ارزيابي صحت پاسخ نهايي مدل اختلاط، آناليز شيميايي نقاط مختلف نمونه تختالي که در محدوده اختلاط بين دو ذوب متوالي قرار گرفته، در شرکت فولاد مبارکه اندازه گيري گرديده است. مقايسه انجام شده حاکي از تطابق نسبتاً خوبي بين پيش بيني مدل و اندازه گيري هاي تجربي بوده است. نتايج مدل نشان داده است پارامترهايي مانند: مقدار ذوب داخل تانديش به هنگام تخليه ذوب جديد، نرخ پرشدن تانديش پس از عمليات تعويض پاتيل، دبي مذاب خروجي از تانديش، سرعت ريخته‌گري، عرض تختال، دامنه ترکيب‌شيميايي ذوب‌هاي مخلوط‌شده و اختلاف دمايي بين دو ذوب ريخته‌گري شده از جمله مواردي هستند که بر ميزان اختلاط تأثيرگذار بوده است که بصورت کمي مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد اختلاف دمايي بين دو ذوب مخلوط شده، علاوه بر اين که مقدار فولاد مخلوط شده در تانديش را به شدت تحت تأثير قرار داده است، در تختال نيز اين اثر در شرايط خاصي مؤثر واقع شده و سبب کاهش مقدار اختلاط در محصول نهايي گرديده است..

ارتقاء امنیت وب با وف بومی