Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Gafari nadooshan,Mahmoud Farzin
رضا جعفری ندوشن (استاد مشاور) محمود فرزین (استاد راهنما)
 
STUDENT
BEHZAD TABARTEH
بهزاد یزدان پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Repair Simulation of Copper Mold for Continuous Steel Casting by Ironing Process
Casting is one of the major methods of producing parts, which are produced annually by millions of pieces. Continuous casting process is one of the common casting methods. Today, continuous casting is an important method of producing steel. Copper Mold or Crystallizer is a major portion of continuous casting process. Design and manufacture of this mold, is a costly and complex stage. The crystallizer has a complex, curved and conical geometry. Crystallizer is simultaneously exposed to mechanical, thermal and abrasive stresses; hence its technical know-how is complicated with many affecting parameters. Crystallizer is distorted and damaged after some time they are used, losses its conical shape and also its coating and its walls are subjected to permanent deformation. These deformations causes a change in the shape of the slab or billet obtained from the continuous casting process. However, considering the cost and geometrical complexity of crystallizer, replacement of these molds by new ones is an expensive method. Therefore, design of a repair method for the faulty crystallizer with a quadrangle cross section was studied and is presented in this thesis. Feasibility of the crystallizer repair was studied and a suitable ironing method was suggested using finite element simulations by ABAQUS software. In this study, ironing and extrusion processes have been investigated to eliminate geometrical distortion and thickness reduction created due to wear in the crystallizer wall. It was concluded that ironing is better and more practical as compared with extrusion process. Ironing is one of the forming processes applied to metal sheets, which is used to produce thin wall canisters and uniform wall thickness pieces after deep drawing process. In the simulations, faulty crystallizers with geometrical and non-uniform wall thickness are considered. To repair crystallizer, a mandrel is inserted into the faulty crystallizer and suitable boundary conditions are defined to model ironing of the faulty crystallizer. Besides ironing process, extrusion of faulty crystallizers was also modeled considering a mandrel inside the faulty crystallizer. Based on simulations in this research, a small thickness reduction of the crystallizer by the ironing process can eliminate geometrical and non- uniform wall thickness, and hence ironing process is approved to repair the defective crystallizer. Thickness reduction that was created by extrusion process is low, however deformation forces and stresses on tools are much larger than the ironing process. Process parameter values such ??as length increase, reduction of thickness and required force were obtained and the simulation results are verified. Because of the complex crystallizer geometry and difficulties in performing the ironing process on conventional presses, a mechanism of converting linear motion to rotating motion is suggested and modeled and proposed. Keywords : Crystallizer, Casting, Continuous Casting, Ironing, Extrusion, Simulation
ریخته گری [1] یکی از عمده ترین روش های تولید قطعات محسوب می شود که سالانه میلیون ها قطعه به این روش تولید می شوند. فرآیند ریخته گری پیوسته از پرکاربردترین نوع ریخته گری می باشد. امروزه، ریخته گری پیوسته مهمترین راه تولید فولاد در جهان است. قالب آبگرد مسی یا کریستالیزاتور از مهمترین تجهیزات فرآیند ریخته گری پیوسته فولاد می باشد. یکی از پرهزینه ترین و پیچیده ترین مراحل تولید در فرآیند ریخته گری پیوسته طراحی و ساخت این قالب است. کریستالیزاتور دارای هندسه پیچیده، منحنی [2] (قوس دار) و مخروطی [3] است. کریستالیزاتور همزمان در معرض تنش های مکانیکی، حرارتی و سایشی قرار دارد به همین دلیل دانش فنی ساخت آن با پیچیدگی های فراوانی همراه است. کریستالیزاتورها پس از مدتی که به کار گرفته می شوند در طی از دست دادن شکل مخروطی پوشش شان و تغییر شکل دائمی دیواره های قالب غیرقابل استفاده می شوند. زیرا این تغییر شکل باعث ایجاد تغییر در شکل تختال ها یا بیلت های خروجی از قالب ریخته گری پیوسته می شود. اما با توجه به قیمت و پیچیدگی ساخت کریستالیزاتور، تعویض این قالب ها روش مناسبی نمی باشد. بنابراین طرح تعمیر برای قالب کریستالیزاتور یکپارچه معیوب با مقطع چهار گوش ارائه گردیده است. امکان سنجی تعمیرکریستالیزاتور با کمک فرآیندهای شکل دهی با استفاده از شبیه سازی المان محدود در نرم افزار آباکوس صورت گرفته است. در این پژوهش، فرآیند های شکل دهی برای کاهش ضخامت و رفع اعوجاج که در ناحیه ضخامت کریستالیزاتور به وجود آمده مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به هندسه وکاهش سطح مقطع مورد نظر و همچنین کاربردهای فرآیند اطوکاری و اکستروژن، امکان سنجی تعمیر توسط این دو فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. اطوکاری [4] یکی از فرآیندهای شکل‌دهی ورق‌های فلزی می‌باشد که برای تولید قوطی‌های دیواره نازک و قطعات با ضخامت یکنواخت به‌طور متناوب پس از فرآیند کشش‌عمیق به کار می‌رود. در شبیه سازی صورت گرفته ابتدا کریستالیزاتور معیوب مدل سازی شده است. برای تعمیر کریستالیزاتور به کمک فرآیند اکستروژن سنبه به صورت پله دار مدل شده و سپس سنبه به داخل کریستالیزاتور معیوب جازده شده و با توجه به شرایط مرزی درنظرگرفته شده کریستالیزاتور معیوب و سنبه جازده شده در داخل آن برای رفع عیوب کریستالیزاتور از داخل یک قالب عبور می کنند. برای تعمیر به کمک فرآیند اطوکاری فقط سنبه به صورت بدون پله مدل می شود و شبیه حالت اکستروژن عمل می شود. بر اساس شبیه سازی های صورت گرفته در پژوهش، کاهش ضخامت کریستالیزاتور معیوب توسط فرآیند اطوکاری رفع می شود و با توجه به نتایج و مزایای فرآیند اطوکاری، این فرآیند برای تعمیر کریستالیزاتور معیوب تایید می شود.کاهش ضخامت ایجاد شده در فرآیند اکستروژن پایین می باشد و همچنین نیروهای تغییرشکل و تنش های روی ابزار فرآیند اطوکاری در مقایسه با اکستروژن سرد به مراتب کوچک تر هستند. مقادیر افزایش طول، کاهش ضخامت، نیروی مورد نیاز اطوکاری بدست آمده و صحت سنجی نتایج شبیه سازی صورت گرفته است. با توجه به هندسه کریستالیزاتور و عدم انجام فرآیند بر روی دستگاه پرس، مکانیزم تبدیل حرکت خطی به دورانی مدل سازی و تشریح شده است. کلید واژه ها:کریستالیزاتور، ریخته گری، ریخته گری پیوسته، اطوکاری، اکستروژن، شبیه سازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی