شبيه‌سازي ريخته‌گري تبريد مستقيم در حضور ميدان مغناطيسي با فركانس پايين براي توليد بيلت هاي آلومينيمي با قطر بالا

Simulation of Direct Chill Casting in the Presence of Low Frequency Electromagnetic Field in Production of Large Diameter Aluminum Billets

توليد بيلت‌هاي آلومينيمي با قطر بالا و با حداقل عيوب ساختاري، يكي از خواسته‌هاي پژوهشگران و صنعتگران صنايع مرتبط است. در اين پژوهش مدلي براي شبيه‌سازي روش ريخته‌گري تبريد مستقيم در حضور ميدان الكترومغناطيسي با فركانس پايين با حل توامان ميدان‌هاي فيزيكي گوناگون توسعه يافته است. اين مدل با نتايج تجربي اندازه‌گيري دما و ميدان مغناطيسي در محدوده بيلت توليدي مورد ارزيابي و اعتبارسنجي قرار گرفته است. نتايج حل ميدان‌هاي حرارتي، جريان سيال، پديده انجماد و نيز ميدان الكترومغناطيسي نشان داد كه قرار دادن كويل در پشت قالب سبب رانده شدن مذاب از جلوي قالب به سمت مناطق مركزي حوضچه مذاب مي‌گردد. هم چنين بررسي پارامتري اين فرايند مشخص كرد كه كاهش فركانس و افزايش شدت الكترومغناطيسي كويل به ترتيب موجب يكنواخت‌تر شدن توزيع نيروي الكترومغناطيسي و شديدتر شدن آن مي‌شود و به گونه كلي استفاده از مقادير مناسب پارامترهاي الكترومغناطيسي در اين فرايند مي‌تواند افزايش كيفيت سطحي و بهبود ويژگي‌هاي ساختاري در مناطق نزديك به سطح در بيلت‌هاي با قطر بالا را در پي داشته باشد.

Production of large diameter aluminum billets with minimum defects is one of main goals of researchers in the relevant industries. In the current paper a model has been developed to simulate direct chill casting in the presence of low frequency electromagnetic fields. The model was verified using the results of temperature and magnetic field measurements. The results of solving of thermal, velocity, and pressure field as well as magnetic field with solidification approach showed that using of a simple coil back of the mold causes to push the melt to the center of billet. Also, parametric studies on this process illustrated frequency decrease and increase of electromagnetic intensity results in more uniform distribution of electromagnetic force and more severe agitation of the melt, respectively. Setting up the electromagnetic parameters in an appropriate range can improve surface quality and microstructure of the bulk near the surface of the large diameter billet. However there are slight modifications in the center of bilet.