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

ارشد

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.

196072

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي مواد و متالورژي- استخراج فلزات

دكتر مسعود گودرزي