investigation of mushy zone formation and its characteristics during continuous casting of steel billets with a simple modeling and simulation process

In this research, simple modeling and simulation were used, and the dimensions and characteristics of the mushy zone in medium carbon steel during continuous casting were investigated. for this purpose, a numerical solution of the heat transfer equation as well as analytical microsegregation equations were used, and the following items were determined as mushy zone characteristics: mushy zone width, mushy core, mushy zone area, overall and local solidification time, local cooling rate, and brittle region characteristics. the width of the mushy zone increases up to a certain point along the length of the billet and then decreases to zero. the length of the billet over which the width of the mushy zone decreases from a maximum value to zero is called the mushy core in which the temperature gradient increases at an increasing rate. as the distance from the meniscus rises, the local solidification time in the mushy zone increases linearly, and the cooling rate of this zone decreases rapidly. overall and local solidification rate decreases throughout the billet length, but the local solidification rate experiences a sudden increase at the beginning of the mushy core. the behavior of brittle zone width is similar to that of the mushy zone, but the slope of its decrease is much greater.

بررسی تشکیل ناحیه خمیری و خصوصیات آن در ریخته‌گری پیوسته بیلت‌های فولادی با فرآیند مدل‌سازی و شبیه‌سازی آسان

در این پژوهش از مدل‌سازی و شبیه‌سازی ساده استفاده شد و ابعاد و ویژگی‌های ناحیه خمیری در فولاد متوسط‌کربن طی فرآیند ریخته‌گری پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، حل عددی معادله انتقال حرارت و همچنین معادلات تحلیلی ریزجدایش به‌کار گرفته شد و ویژگی‌های زیر به‌عنوان مشخصات ناحیه خمیری تعیین شدند: عرض ناحیه خمیری، هسته خمیری، مساحت ناحیه خمیری، زمان انجماد کلی و موضعی، نرخ سردشدن موضعی و ویژگی‌های ناحیه ترد. عرض ناحیه خمیری در امتداد طول بیلت ابتدا افزایش یافته و پس از رسیدن به یک مقدار مشخص، دوباره کاهش یافته و در نهایت به صفر می‌رسد. بخشی از طول بیلت که در آن عرض ناحیه خمیری از مقدار بیشینه به صفر کاهش می‌یابد، هسته خمیری نام دارد؛ در این ناحیه، گرادیان دمایی با آهنگ افزایشی رشد می‌کند. با افزایش فاصله از سطح منیسک (محل تماس مذاب با قالب)، زمان انجماد موضعی در ناحیه خمیری به‌صورت خطی افزایش می‌یابد و نرخ سردشدن این ناحیه به‌سرعت کاهش پیدا می‌کند. نرخ انجماد کلی و موضعی در طول بیلت کاهش می‌یابد، اما نرخ انجماد موضعی در ابتدای هسته خمیری یک افزایش ناگهانی را تجربه می‌کند. رفتار عرض ناحیه ترد مشابه ناحیه خمیری است، اما شیب کاهش آن بسیار بیشتر است.