Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris,Ali Shafyei,Ahmad Reza Pishevar
حسین ادریس (استاد راهنما) علی شفیعی (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehdi Alizadeh
مهدی علی 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.
در فرایند ریخته‌گری مداوم به هنگام عملیات تعویض پاتیل زمان‌هایی لازم است نوع فولاد تولیدی به لحاظ ترکیب شیمیایی تغییر کند. با توجه به پیوسته بودن عملکرد سیستم‌های تاندیش و ماشین ریخته‌گری و همچنین حضور جریان مغشوش در تاندیش و حوضچه مذاب شمش در حال انجماد، دو فولاد مذاب متوالی با ترکیب شیمیایی مختلف با یکدیگر مخلوط می شوند. جهت خارج کردن فولاد مخلوط شده از فرایند تولید، نیاز به شناسایی دقیق ناحیه مخلوط شده در شمش وجود خواهد داشت، همچنین به لحاظ اقتصادی به‌کارگیری راه‌کارهایی به منظور کاهش مقدار فولاد مخلوط شده بین دو ذوب نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش پدیده اختلاط در فرایند ریخته‌گری مداوم با استفاده از مدل‌های ریاضی اختلاط، شبیه‌سازی و ترکیب شیمیایی تختال واسط بین ذوبهای مخلوط شده پیش بینی شده است. برای این منظور ابتدا اختلاط در تاندیش در شرایط همدما و غیرهمدما با استفاده از مدل‌های توزیع زمان اقامت مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیلی حاکم به روش اختلاف محدود و با استفاده از الگوریتم رانگ-کوتای مرتبه چهار حل عددی شده است. همچنین به کمک داده‌های تجربی سیستم مدل آبی پارامترهای مجهول مدل اختلاط تعیین، و اعتبار مدل نیز توسط آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس با مدل‌سازی مکانیزم‌های انتقال حرارت و انجماد شمش در ماشین ریخته گری مداوم، شکل هندسی حوضچه مذاب پیش‌بینی شده است. در این راستا معادله بقای انرژی به روش حجم محدود و به کمک الگوریتم QUICK حل عددی شده است. با اندازه‌گیری دمای سطح شمش و همچنین با استفاده از نتایج دیگر محققان، پیش‌بینی‌های مدل ریاضی در نواحی مختلف خنک‌سازی شمش مورد ارزیابی قرار گرفته است. پس از آن نحوه اختلاط در حوضچه مذاب شمش با استفاده از مدل‌های توزیع زمان اقامت مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ معادلات حاکم به صورت عددی تعیین گردیده است. نهایتاً تغییرات رخ داده در ترکیب شیمیایی ناحیه مخلوط شده در شمش پس از انجماد محاسبه شده است. جهت ارزیابی صحت پاسخ نهایی مدل اختلاط، آنالیز شیمیایی نقاط مختلف نمونه تختالی که در محدوده اختلاط بین دو ذوب متوالی قرار گرفته، در شرکت فولاد مبارکه اندازه گیری گردیده است. مقایسه انجام شده حاکی از تطابق نسبتاً خوبی بین پیش بینی مدل و اندازه گیری های تجربی بوده است. نتایج مدل نشان داده است پارامترهایی مانند: مقدار ذوب داخل تاندیش به هنگام تخلیه ذوب جدید، نرخ پرشدن تاندیش پس از عملیات تعویض پاتیل، دبی مذاب خروجی از تاندیش، سرعت ریخته‌گری، عرض تختال، دامنه ترکیب‌شیمیایی ذوب‌های مخلوط‌شده و اختلاف دمایی بین دو ذوب ریخته‌گری شده از جمله مواردی هستند که بر میزان اختلاط تأثیرگذار بوده است که بصورت کمی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد اختلاف دمایی بین دو ذوب مخلوط شده، علاوه بر این که مقدار فولاد مخلوط شده در تاندیش را به شدت تحت تأثیر قرار داده است، در تختال نیز این اثر در شرایط خاصی مؤثر واقع شده و سبب کاهش مقدار اختلاط در محصول نهایی گردیده است..

ارتقاء امنیت وب با وف بومی