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研究生:何永和
研究生(外文):Ho, Yeong-Ho
論文名稱:連鑄模中操作條件影響鋼液清淨度的數值模擬及驗證
論文名稱(外文):Modeling the Influence of Casting Condition on the Cleanliness of Molten Steel in Continuous Casting Mold
指導教授:黃文星黃文星引用關係
指導教授(外文):Hwang Weng-Sing
學位類別:博士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學(工程)學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1998
畢業學年度:86
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:連鑄浸入式鑄嘴數值模擬
外文關鍵詞:Continuous CastingSubmerged nozzleNumerical simulation
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摘要連鑄製程中,影響鋼液清淨度的因素很多,其中鑄模內的操作條件不
良是最重要的原因之一,所以有必要針對不同的操作條件對鋼液清淨度的
影響做評估,因此,本研究將發展一套數學模擬系統,可計算在不同的操
作條件下包括鑄嘴設計長鑄嘴浸入度澆鑄速度等,鑄模內的鋼液流場及不
同大小的非金屬介在物移動軌跡。在建立數學模擬系統時,本研究所使用
的數值方法主要是利用顯性的有限差分以及部份網格法,而計算流程則根
據由美國Los Alamos國家科學實驗室所發展的SOLA及SOLA-SURF計算法則
,並加以改良成可計算三度空間問題及顆粒運動軌跡的數值模式,其中包
括了正方網格系統及部份網格系統。在數值測試例的選擇方面,先以形狀
較簡單的扁鋼胚作為測試例,並改變不同的鑄嘴浸入深度及旋轉角度來檢
驗數學模式的準確性,以及對不同操作條件的處理能力,再以工業上實際
生產,直徑為160mm的圓形小鋼胚為測試對象,並改變三種不同的鑄嘴設
計,並且加入計算介在物漂的浮軌跡以評估不同鑄嘴設計對鋼液清淨度的
影響,研究結果顯示,在兩種計算網格系統下,測試結果都相當令人滿意
,其中在部份網格系統下所計算的幾何形狀與實際鋼胚更契合,最後再與
水模實驗相比較以驗證數學模式的準確性。
Abstract In continuous casting process, there are many factors
that could affect the cleanliness of molten steel. One of the
important factors is the unsuitable operation. It is necessary
to appraise the effect of variable operating conditions for
cleanliness of molten steel. In this study, a mathematical model
that can calculate the flow pattern in casting mold and the
trajectory of inclusions for variable sizes will be developed.
The numerical method used in this study is explicit finite
difference including full mesh system and partial mesh system.
The calculating scheme based on SOLA and SOLA-SURF is developed
from Los Alamos Laboratory of USA. And the calculating scheme is
expanded to three dimension and it can predict the trajectory of
nonmetallic inclusions. For the choice of numerical test, a
slab caster with simple geometry is selected to check the
mathematical model first. And the submerged nozzle alters the
immersed depths and rotated angles. And then the round billet in
160mm diameter including three kinds of submerged nozzles is
simulated. The pathlines of nonmetallic inclusions are
calculated to estimate the cleanliness of melt. The results are
rather satisfied. The geometry contour is more match the real
caster in partial mesh system. Finally, to compare between the
mathematical mode and water model is used to verify the
accuracy.
封面
中文摘要
英文摘要
目錄
表目錄
圖目錄
符號說明
第一章 緒論
1-1連鑄製程
1-2文獻回顧
1-2-1物理模型
1-2-2數學模式
1-3研究目的與內容
第二章 理論基礎
2-1物理現象
2-2簡化與假設
2-3數學控制方程式
2-3-1立方網格系統的控制方程式
2-3-2部份網格系統的控制方程式
2-3-3介在物運動方程式
2-4邊界條件
第三章數值方法
3-1系統網格分割及變數安排
3-2動量方程式的差分化
3-2-1立方網格系統
3-2-2部份網格系統
3-3擾流方程式的的差分化
3-4高度函數的差分化
3-5溶質擴散方程式的差分化
3-6介在物運動方程式的差分
3-7解題步驟及流程
第四章
4-1扁鋼胚的模擬結果
4-2小鋼胚在立方網格系統的模擬結果
4-3 小鋼胚在部份網格系統的模擬結果
4-4 模擬結果及水模實驗的比較
第五章 結論
參考資料
附錄A
附錄B
附錄C
附錄D
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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