23729

مدلسازي عددي فرآيند ذوب مجدد الكتريكي - سرباره¬اي(ESR)

ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- استخراج فلزات

1399-1400

1399/11/20

دكتر مسعود گودرزي

مهندسي مواد و متالورژي

با توجه به خواص عالي شمش¬هاي توليد شده در فرآيند ذوب مجدد الكتريكي - سرباره¬اي ESR، اين محصولات به گزينه¬اي مناسب براي كاربرد در صنايع مختلف از جمله، فولادهاي ابزار، صنايع هوا فضا، صنايع نفت و شيميايي، نيروگاه¬هاي هسته¬اي و فناوري نظامي تبديل شده¬اند. اعمال نيروي الكترومغناطيس بر سرباره و فلز مذاب كه منجر به ايجاد جريان در سيال مي¬شود، و تعامل شيميايي سرباره با تركيب مورد نظر با قطره¬هاي فلز مذابي كه از الكترود جداشده و به حوضچه فلز مذاب مي-پيوندند، مزيت¬هاي زيادي را در فرآيند ذوب مجدد الكتريكي- سرباره¬ايESR ايجاد مي¬كند. در اين پايان¬نامه به كمك روش مدلسازي عددي به مطالعه و بررسي اين فرآيند پرداخته شده است. به اين منظور يك مدل دو بعدي با تقارن محوري (در صفحهr-z) در محدوده¬ سرباره و شمش توسعه داده شده است كه محاسبه معادلات حاكم در ميدان الكترومغناطيس، ميدان جريان سيال و ميدان دمايي را انجام مي¬دهد. همچنين اين مدل توانايي پيش بيني عمق حوضچه فلز مذاب و نرخ ذوب الكترود را دارد. در پايان براي درك بهتر نتايج مدل، تأثير سه پارامتر عملياتي شامل نسبت پركنندگي (نسبت قطر الكترود به قطر قالب)، عمق غوطه¬وري الكترود و شدت جريان اعمالي بر روي عمق حوضچه فلز مذاب و نرخ ذوب شدن الكترود مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج مدل نشان ¬¬مي¬دهد جريان سيال در حوضچه فلز مذاب نسبت به سرباره بسيار كمتر است، به طوري كه حداكثر سرعت¬mm.s-1 3 است در حالي كه در محدوده سرباره حداكثر سرعت cm.s-17 مي¬سد. براي نسبت پركنندگي¬هاي 0.25 ، 0.36 و 0.667 عمق حوضچه فلز مذاب mm 88 ، mm80 ،mm 50 و نرخ ذوب الكترودkg.s-1 0.026 ، kg.s-1 0.036 ، kg.s-10.037 محاسبه شده است همچنين براي شدت جريان اعمالي A 3100 ،A 3500 ،A 3700 عمق حوضچه فلز مذاب mm 88 ، mm103 ،mm 114 و نرخ ذوب الكترودkg.s-1 0.031 ، kg.s-1 0.036 ، kg.s-10.038 محاسبه شده است ولي با تغيير پارامتر عمق غوطه¬وري تأثير چنداني در عمق حوضچه فلز مذاب و نرخ ذوب شدن الكترود مشاهده نگرديد.

1399/12/18

Numerical Modeling of Electroslag Remelting Process

2/9/2022 12:00:00 AM

Due to the excellent properties of ingots produced in the Electroslag Remelting Process, they are suitable options for use in various industries, including: tool steels, aerospace Industries, oil and chemical industries, thermal power station, nuclear power plant, and military technology. In this thesis, the Electroslag Remelting Process is studied using numerical modeling method. In this Research, a two-dimensional model with axial symmetry (in r-z plane) in slag and ingot ranges has been developed. Which calculates the governing equations in the electromagnetic field, fluid flow field and temperature field. This model also has the ability to predict the pool profile and the melting rate of the electrode. Finally, to better understand the model results, the effect of three operating parameters including fill ratio, electrode immersion depth and applied current intensity on the pool profile and melting rate of the electrode is investigated. The results of the model show that with increasing the parameters of fill ratio and electric current intensity, the pool profile became deeper and the melting rate of the electrode also increased. With increasing immersion depth, little effect was observed on the pool profile, but it increased the melting rate of the electrode.

مدلسازي عددي، ذوب مجدد الكتريكي - سرباره¬اي، حوضچه فلزمذاب، ميدان الكترومغناطيس، گرمايش ژول، نيروي الكترومغناطيس

Numerical Modeling, Electroslag Remelting, pool profile, Joule heating electromagnetic field, Lorentz force