نویسندگان

1 پژوهشکده فناوری نانو و مواد پیشرفته، پژوهشگاه مواد و انرژی

2 دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

اساساً شرایط برای حذف بهتر ناخالصی های غیر فلزی و همچنین کنترل اختلاط در تاندیش و کاهش مقدار اختلاط عمدتاً تابع نوع الگوی جریان سیال در تاندیش می باشد. در این رابطه نوع طراحی و شکل هندسی تاندیش از جمله موارد تأثیر گذار بر رفتار جریان مذاب در تاندیش می باشد. در این پژوهش برای دستیابی به یک تاندیش با ایجاد کمترین مقدار اختلاط و امکان بیشترین حذف ناخالصی، طراحی های مختلفی در نظر گرفته شده است. برای این منظور ابتدا با ترکیب سازی وسایل کنترل جریان مانند کاهنده اغتشاش (Turbo Stopper) ، موانع (weir)، سدها(dam) و baffle حالتهای مختلفی برای ساختار داخلی تاندیش پیشنهاد شده است. برای تاندیش مورد نظر یک مدل ریاضی اختلاط طراحی، و پارامترهای آزاد مدل مربوط به هر یک از حالات در نظر گرفته شده، توسط یک سیستم مدل آبی با مقیاس یک-چهارم تاندیش واقعی کالیبره شده است. سپس با رسم منحنی?های توزیع زمان اقامت سیال(RTD) و پیش بینی های حاصل از مدل ریاضی، مشخصه های الگوی جریان سیال برای طرح های مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت با مقایسه منحنی های RTD مربوط به حالات مختلف، بهترین حالت برای تاندیش با امکان حذف بیشترین ناخالصی و ایجاد کمترین مقدار اختلاط در فولاد مذاب استفاده از کاهنده اغتشاش و یک جفت سد به عنوان یک طرح بهینه پیشنهاد شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimization of fluid flow pattern of molten steel in the steelmaking tundish for clean steel production and optimum intermix amount

نویسندگان [English]

  • Mehdi Alizadeh 1
  • Hossain Edris 2

1 Nanotechnology and advanced materials Department, Materials and Energy Research Center

2 Materials Engineering Department, Isfahan University of Technology

چکیده [English]

Principally, fluid flow pattern in the tundish has important character during the operational conditions such as removing non-metallic inclusions and mixing control. Type of design and geometrical shape of tundish are effective parameters on fluid flow pattern of molten steel in the tundish. In this research, different designing of tundish configuration are considered for achievement to a tundish configuration with optimization of intermix and removing inclusions. With combination of different fluid control devices such as: weir, dam, baffle and turbo stopper, different configuration are suggested for tundish. Furthermore, a mathematical mixing model is designed and free parameters of the model related to each configuration of tundish are determined by a physical model of tundish with one quarter of real scale. Then, residence time distribution curve of each configuration is plotted and characterization of fluid flow pattern is investigated by the mathematical model prediction results. With comparison of RTD curves of different tundish configuration, the best case for fluid flow pattern when is used turbo stopper with a pair of dams as both maximum flotation of inclusions and minimum amount of intermix are evidenced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tundish
  • Intermix
  • Non-metallic inclusions
  • Mixing model
  • Fluid control devices
  1. D. Mazumdar, and R.I.L. Guthrie, "The Physical and Mathematical Modeling of Continuous Casting Tundish Systems", ISIJ International. 39 (1999) 524-547.  
  2.  J. Szekely, and O.J. Ilegbusi, "The Physical and Mathematical Modeling of Tundish Operations". New York  (1988) Springer-Verlag. 
  3.  E.B. Nauman, and B.A. Baffham, "Mixing in Continuous Flow System" New York, NY, John Wiley & Sons Inc (1983). 
  4. R. Schwarze, F. Obermeier, and D. Janke, "Numerical Simulation of Fluid Flow and Disperse Phase Behavior in Continuous Casting Tundishes", Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. [9] (2001) 279- 87.
  5. S. Sinha, K.M. Godiwalla, and C.S. Sivaramakrishnan, "Fluid Flow Characterisation in Twin Strand Continuous Casting Tundish Water Model", Ironmaking and Steelmaking. 20 [6] (1993) 485-492. 
  6. م. علی زده، ح. ادریس و ع. شفیعی، " شبیه سازی الگوی جریان فولاد مذاب در تاندیش ریخته گری مداوری با استفاده از مدل آبی" سمپوزیوم فولاد 85، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، 1385، ص 1001- 1010. 
  7. مهدی علی‌زاده, , حسین ادریس و علی شفیعی,  'مدلسازی اختلاط به هنگام عملیات تغییر جنس فولاد در فرایند ریخته‌گری مداوم تختال', نشریه علمی پژوهشی استقلال، دانشگاه صنعتی اصفهان، شماره 2، اسفند 1387.
  8.  J.H. Ferziger, and M. Peric, "Computational Methods for Fluid Dynamics". Berlin Springer (1997).
  9. S. Singh, and S.C. Koria, "Tundish Steel Melt Dynamics with and without Flow Modifiers through Physical Modelling", Ironmaking and Steelmaking. 23 [3] (1996) 255-262.