Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của góc cổng phun lên dòng chảy tạm thời và hành vi bùn dưỡng trong quá trình đúc liên tục tấm thép
Tóm tắt
Các biến động dòng chảy không mong muốn có thể gây ra sự không ổn định nghiêm trọng tại giao diện giữa lõi bùn lỏng và thép nóng chảy ở khu vực trên cùng của khuôn trong quá trình đúc thép liên tục, dẫn đến các khuyết tật bề mặt trong các sản phẩm cuối cùng. Một mô hình mô phỏng lớn 3 chiều (LES) sử dụng phương pháp thể tích chất lỏng cho các pha bùn và thép nóng chảy đã được xác thực với các phép đo tại nhà máy, và được áp dụng để có cái nhìn mới về tác động của góc cổng phun lên dòng chảy tạm thời, sự chuyển động của giao diện bùn/thép, và hành vi của bùn trong suốt quá trình đúc tấm thép dưới điều kiện ổn định tương đối. Các cổng được nghiêng lên trên tạo ra một mẫu dòng chảy dạng cuộn đơn với tốc độ bề mặt thấp hơn, do sự tiêu tán động lượng nhanh chóng của tia phun lan rộng. Tuy nhiên, sự rung lắc mạnh của tia phun từ cổng dẫn đến sự biến đổi lớn hơn của giao diện. Các sự sụt giảm mức nghiêm trọng cho phép bùn lỏng dễ bị kẹt bởi lớp thép rắn đang đông đặc ở meniscus. Sự gia tăng mức đột ngột cũng có thể gây hại, dẫn đến tràn khu vực meniscus rắn. Các cổng nghiêng xuống tạo ra một mẫu dòng chảy dạng cuộn đôi cổ điển với ít sự rối loạn của tia phun và một giao diện ổn định hơn ở mọi nơi trừ gần các mặt hẹp. Cuối cùng, các mẫu dòng chảy, tốc độ bề mặt, và mức độ được dự đoán từ mô hình LES đã xác thực được so sánh với các dự đoán từ mô hình k-ε trạng thái ổn định chuẩn.
Từ khóa
#cổng phun #dòng chảy tạm thời #bùn dưỡng #đúc thép liên tục #mô phỏng LES #ổn định giao diệnTài liệu tham khảo
L.C. Hibbeler and B. G. Thomas: Iron Steel Technol., 2013, vol. 10(10), pp. 121-136.
T. Teshima, M. Osame, K. Okimoto and Y. Nimura: Proc. of 71th Steelmaking Conf., The Iron and Steel Society, London, UK, 1988, pp. 111–118.
M. Iguchi, J. Yoshida, T. Shimizu, and Y. Mizuno: ISIJ Int., 2000, vol. 40, pp. 685-691.
R. Hagemann, R. Schwarze, H. P. Heller, and P. R. Scheller: Metall. Mater. Trans. B, 2013, vol. 44B, pp. 80-90.
H. Shin, S. Kim, B. G. Thomas, G. Lee, J. Park, and J. Sengupta: ISIJ Int., 2006, vol. 46, pp. 1635-1644.
J. Sengupta, B. G. Thomas, H. Shin, G. Lee, and S. Kim: Metall. Mater. Trans. A, 2006, vol. 37A, pp. 1597-1611.
Z. Liu, B. Li, and M. Jiang: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45B, pp. 675-697.
Z. Liu, F. Qi, B. Li, and M. Jiang: J. Iron Steel Res. Int., 2014, vol. 21, pp. 1081-1089.
Z. Liu, Z. Sun, and B. Li: Metall. Mater. Trans. B, 2017, vol. 48B, pp. 1248-1267.
S-M. Cho, S-H. Kim, R. Chaudhary, B. G. Thomas, H-J. Shin, W-Y. Choi, S-K. Kim: Iron Steel Technol., 2012, vol.9, pp. 85-95.
R. Chaudhary, G-G. Lee, B. G. Thomas, S-M. Cho, S-H. Kim, and O-D. Kwon: Metall. Mater. Trans. B, 2011, vol. 42B, pp. 300-315.
C. Ojeda, B. G. Thomas, J. Barco, and J. L. Arana: Proc. of AISTech 2007, Assoc. Iron Steel Technology, Warrendale, PA, USA, 2007, vol. 1, pp. 269–84.
J. Sengupta, C. Ojeda, and B. G. Thomas: Int. J. Cast Met. Res., 2009, vol. 22, pp. 8-14.
S-M. Cho, B. G. Thomas, and S-H. Kim: Metall. Mater. Trans. B, 2016, vol. 47B, pp. 3080-3098.
S. Kunstreich, P. H. Dauby, S.-K. Baek, and S.-M. Lee: Proc. of 5th European Continuous Casting Conf., Nice, France, 2005, pp. 37–44.
P. H. Dauby: Rev. Metall., 2012, vol. 109, pp. 113-136.
K. Jin, S. P. Vanka, and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 2017, vol. 48B, pp. 162-178.
H. Bai and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 2001, vol. 32B, pp. 269-284.
Z. Liu, B. Li, M. Jiang, and F. Tsukihashi: ISIJ Int., 2013, vol. 53, pp. 484-492.
Z. Liu, F. Qi, B. Li, and S. C. P. Cheng: Int. J. Multiphase. Flow, 2016, vol. 79, pp. 190-201.
K. Cukierski and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 2008, vol. 39B, pp. 94-107.
Y. Wang, A. Dong, and L. Zhang: Steel Res. Int., 2011, vol. 82, pp. 428-439.
R. Singh, B. G. Thomas, and S. P. Vanka: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45B, pp. 1098-1115.
B. G. Thomas, L. J. Mika, and F. M. Najjar: Metall. Mater. Trans B, 1990, vol. 21B, pp. 387-400.
F. M. Najjar, B. G. Thomas, and D. E. Hershey: Metall. Mater. Trans B, 1995, vol. 26B, pp. 749-765.
S-M. Cho, B. G. Thomas, H-J. Lee, and S-H. Kim: Iron Steel Technol., 2017, vol. 14, pp. 76-84.
I. Calderon-Ramos, R. D. Morales, and M. Salazar-Campoy: Steel Res. Int., 2015, vol. 86, pp. 1610-1621.
M. M. Salazar-Campoy, R. D. Morales, A. Nájera-Bastida, I. Calderón-Ramos, V. Cedillo-Hernández, and J. C. Delgado-Pureco: Metall. Mater. Trans. B, 2018, vol. 49B, pp. 812-830.
R. Chaudhary, G-G. Lee, B. G. Thomas, and S-H. Kim: Metall. Mater. Trans B, 2008, vol. 39B, pp. 870-884.
C. A. Real-Ramirez, R. Miranda-Tello, L. Hoyos-Reyes, M. Reyes, and J. I. Gonzalez-Trejo: Indian J. Eng. Mater. Sci., 2012, vol. 19, pp. 179-188.
Q. Yuan: Ph. D. Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2004.
Q. Yuan, B. G. Thomas, and S. P. Vanka: Metall. Mater. Trans. B, 2004, vol. 35B, pp. 685-702.
R. Liu: Ph. D. Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, 2015.
ANSYS FLUENT 14.5-Theory Guide, ANSYS. Inc., Canonsburg, PA, USA, 2012.
F Nicoud, F Ducros (1999) Flow Turb. Comb. 63:183-200.
A. W. Cramb and I. Jimbo: Iron Steelmaking., 1989, vol. 16, pp. 43-55.
J. Lee and K. Morita: ISIJ Int., 2002, vol. 42, pp. 588-594.
B. J. Keene: Int. Mater. Rev., 1993, vol. 38, pp. 157-192.
A Kasama, A McLean, WA Miller, Z Morita, MJ Ward (1983) Can. Metall. Q. 22:9-17.
KC Mill, YC Su (2006) Int. Mater. Rev. 51:329-351.
H. Shin: Ph.D. Thesis, POSTECH, 2006.
B. Zhao, S. P. Vanka, and B. G. Thomas: Int. J. Heat Fluid Flow, 2005, vol. 26, pp. 105-118.
R. M. McDavid and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 1996, vol. 27B, pp. 672-685.
B. Xie, J. Wu, and Y. Gan: Proc. of Steelmaking Conference, ISS-AIME, Warrendale, PA, USA, 1991, pp. 647–651.
R. Liu, J. Sengupta, D. Crosbie, S. Chung, M. Trinh, and B. G. Thomas: Proc. of TMS 2011, TMS, Warrendale, PA, USA, 2011, pp. 51–58.
H. Bai and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 2001, vol. 32B, pp. 253-267.
Q. Yuan, S. Sivaramakrishnan, S. P. Vanka, and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 2004, vol. 35B, pp. 967–982.
J. M. Harman and A. W. Cramb: Proc. 79th Steelmaking Conf., The Iron and Steel Society, Warrendale, PA, USA, 1996, pp. 773–84.
H. L. F. Von Helmholtz: Monatsb. K. Preuss. Akad. Wiss. Berlin, 1868, vol. 23, pp. 215-228.
W. Thomson. (Lord Kelvin): Phil. Mag., 1871, vol. 42, No. 281, pp. 362-377.
T. Funada and D. D. Joseph: J. Fluid, 2001, vol. 445, pp. 263-283.
G-G. Lee, B. G. Thomas, S-H. Kim, H-J. Shin, S-K. Baek, C-H. Choi, D-S. Kim, and S-J. Yu: Acta Mater., 2007, vol. 55, pp. 6705-6712.
L. Zhang and Brian G. Thomas: Proc. Of XXIV National Steelmaking Symposium, Morelia, Mich, Mexico, 2003, pp. 138–183.
H-J Shin, B . G. Thomas, G-G. Lee, J-M. Park, C-H. Lee, and S-H. Kim: Proc. Materials Science and Technology (MS&T), Assoc. Iron Steel Technology, Warrendale, PA, USA, 2004, vol. II, pp. 11–26.
ASM. Jonayat and B. G. Thomas: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45B, pp. 1842–64.
B. E. Launder and D. B. Spalding: Lectures in Mathematical Models of Turbulence. Academic Press, London, England. 1972.
S-M. Cho, S-H. Kim, and B. G. Thomas: ISIJ Int., 2014, vol. 54, pp. 845-854.
R. Chaudhary, C. Ji, B. G. Thomas, and S. P. Vanka: Metall. Mater. Trans. B, 2011, vol. 42B, pp. 987-1007.
S-M. Cho, S-H. Kim, and B. G. Thomas: ISIJ Int., 2014, vol. 54, pp. 855-864.
R. Chaudhary, B. T. Rietow, and B. G. Thomas: Proc. Materials Science and Technology (MS&T), AIST/TMS, Pittsburgh, PA, 2009, pp. 1090–1101.
X. Jin, D. Chen, X. Xie, J. Shen, and M. Long: Steel Res. Int., 2013, vol. 84, pp. 31-39.