دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 مقالات آماده انتشار 2025 11 08 Numerical Simulation of Solidification Behavior in Four Different Commercial Steel Grades During Continuous Casting شبیه‌سازی عددی رفتار انجماد در چهار نوع فولاد تجاری مختلف در فرایند ریخته‌گری پیوسته 10218 10.22075/jme.2025.36282.2774 FA هادی صفائی گروه مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان، دانشگاه صنعتی اصفهان بهمن اسدی گروه مهندسی مکانیک- دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان-دانشگاه صنعتی اصفهان Journal Article 2024 12 17 In this study, the solidification behavior of four commercial steel grades was numerically investigated and compared. Due to the different compositions of these steel grades, their properties varied significantly. The full Navier-Stokes equations were used to simulate turbulent flow. A new solidification source term was added to the governing equations, to model the phase change.The numerical method and developed model were based on the actual dimensions of the continuous casting machine at Mobarakeh Steel Complax. Appropriate boundary conditions were applied in each region. The thickness of the solid shell at the mold exit and during the casting process was calculated, and the metallurgical length was determined. Finally, the effect of liquidus and solidus temperatures on the metallurgical length for the four steel grades was determined. The effects of liquidus and solidus temperatures on the solidification front of four steel grades were investigated. Results showed that the third Steel Grade exhibited the thickest solid shell, with a thickness of 38 mm at the mold exit, among the four grades examined. Conversely, the forth Steel Grade essentially formed no solid shell. Additionally, under the same conditions, the metallurgical length was shortest in the third Steel Grade and longest in the first Steel Grade.The forth Steel Grade does not solidify completely within the casting machine length due to its low solidification temperature. در تحقیق حاضر رفتار انجماد چهار نوع فولاد تجاری به صورت عددی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. با توجه به ترکیبات مختلف بکار رفته در این نوع فولادها، برخی خواص آنها با یکدیگر تفاوت زیادی دارد. در شبیه‌سازی از معادلات کامل ناویر-استوکس برای رژیم جریان توربولانس استفاده شده است. بدلیل انجماد، ترم چشمه انجماد با کمک یک مدل جدید به مجموعه معادلات اضافه شده است. روش عددی و مدل توسعه داده شده بر اساس ابعاد واقعی ماشین ریخته‌گری شرکت فولاد مبارکه است. در هر ناحیه شرایط مرزی مناسب در نظر گرفته شده است. تغییر ضخامت پوسته جامد در بخش خروجی از قالب و در طی فرایند ریخته‌گری محاسبه شده و با استفاده از آن طول انجماد بدست آمده است. در نهایت تاثیر دمای مایع شدن و دمای جامد شدن برای چهار نوع فولاد بر طول انجماد بدست آمده است. نتایج تحقیق نشان می‌دهد فولاد نوع سه در خروجی از قالب با ضخامتی برابر mm 38 بیشترین ضخامت پوسته جامد را در بین چهار نوع فولاد مورد بررسی دارد در حالی که در فولاد نوع چهار اساسا پوسته جامد شکل نمی‌گیرد. علاوه بر این مشخص شد در شرایط یکسان، طول انجماد در فولاد با نوع سه کمترین مقدار و در فولاد نوع یک بیشترین مقدار است. فولاد نوع چهار بدلیل دمای پایین جامد شدن در طول ماشین ریخته‌گری به صورت کامل جامد نمی‌شود.