بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق تاثیر جریان گاز با ترکیب قابل کنترل از هیدروژن و نیتروژن بر میزان کاهش دماي ورق فولادي در محفظه اسنوت در انتهاي فرآیند آنیل پیوسته خط گالوانیزه با استفاده از شبیه سازي عددي مورد تحلیل قرار گرفت. براي حل معادلات روش محاسباتی پتنکار و شبیهسازي عددي میدان جریان با نرمافزار فلوئنت، بکارگیري شد. مدلسازيهاي هندسی، تولید شبکه وهمچنین تحلیلهاي عددي در میز کاري نرم افزار انسیس انجام گردید وکانتورهاي دما درصفحه هاي تزریق گاز بدست آمد. آنچه مشخص گردید شرایط واقعی ایجاد عیب ناشی از رسوبات بخار روي بر ورق گالوانیزه، با شرایط شبیه سازي منطبق بود وعلت آن موقعیت تزریق گاز بود وعلاوه بر این، تفاوت شرایط دمایی در زیر صفحه تزریق و بالاي آن، باعث تفاوت در شدت ایجاد عیب در دو طرف ورق شد.
مقدمه
در خطوط تولید ورق گالوانیزه گرم، فلز روي براي ایجاد مقاومت به خوردگی بر روي ورق فولادي نشانده می شود، در راستاي افزایش کیفیت در خط تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه، امکان شبیه سازي شرایط حرارتی در انتهاي کوره آنیل خط گالوانیزه - اسنوت - 1بررسی گردیدکه یکی از مباحث آن پیش بینی دماي ورق ورودي به منطقه حوضچه مذاب روي2بود. یکنواختی دما° در عرض ورق تاثیر به سزایی بر یکنوختی پوشش دارد و از طرفی دماي ورق ورودي بالاتر از460c به مذاب بر تبخیر این فلز موثر است. رسوب فلز تبخیر شده در نواحی با دماي پایین علاوه بر ایجاد مشکلات تکنولوژیک در تجهیزات، می تواند باعث تداخل این رسوبات3در فلز پوشش و ایجاد عیب ﺑﺮروي ورق گالوانیزه گردد.
ال. بري و همکارانش [1] در سال2015 طی شبیه سازي منطقه اسنوت، مشخص کردند حرکات سیال در این منطقه باعث افزایش فشار بخار فلز روي شده و نیاز به تزریق نیتروژن مرطوب4 را راه حل مشکل دانستند. در سال 2012، تی ووکت از گروه تیسن5 آلمان [2]، بر روي ﻓﺮﻣﻮﻻﺳﯿﻮن ایجاد کاهش فشار تحت تاثیر حرارت و حرکات سیال در این منطقه کار کردند. درسال2013، میشل دیبوس[3]، برروي دماي ورودي به منطقه اسنوت واثبات تاثیر زیاد آن بر کیفیت محصول گالوانیزه کار کرد. در این روش با استفاده از داده برداري با کامپیوتر و مقایسه آن در دو خط تولید، داده ها بررسی گردید.
در سال 2010، هربرت سین ریموند و همکارانش[4]، از گروه تحقیق شرکت آرسلور میتال6 بخار شدن فلز روي را در محفظه اسنوت با استفاده از روشCFD 7 شبیه سازي کرد و متوجه شد، ایجاد عیوب به تاثیر دماي بدنه اسنوت بر سیال، و حرکت رو به بالاي سیال، بستگی دارد،که در نهایت تمام این اطلاعات مشخص نمود عیوب بوجود آمده تحت تاثیر بخارات روي برانگیخته شده ناشی از دما و حرکات سیال است. در آخرین کنفرانس هاي گالواتک20178 آقاي جیایی مین لی و همکارانش[5]، از ﺷﺮﮐﺖ هینداي استیل9 که تولید کننده ورق گالوانیزه خودرو با کیفیت بالا است، مطالعه اي بر روي شبیه سازي نیتروژن مرطوب در اسنوت براي کنترل حرکت ذرات فلزي انجام داده اند.
روش تحقیق
شرایط حرارتی و انتقال سیال و تاثیر آن درایجاد یکنواختی حرارتی ورق و ایجاد رسوبات ناخواسته در ناحیه اسنوت خط گالوانیزه شرکت فولاد مبارکه موضوع این پروژه است. در این تحقیق ورقهاي فولادي ساختمانی EN10130 DC01 به ضخامت2 میلیمتر با تلورانس-0/05 ، با استفاده از داده هاي واقعی خط تولید، براي شبیه سازي استفاده گردید جدول 6] - 1 - و[7، و از روش محاسباتی بنا شده بر قالب حجم کنترل که توسط الگوریتم ساده پتنکار1 ارائه شده است، براي حل معادلات حاکم استفاده گردید. شبیهسازي عددي ﻣﯿﺪان جریان با استفاده از نرمافزار فلوئنت2، بکارگیري شد.
مدلسازيهاي هندسی و تولید شبکه وهمچنین انجام تحلیلهاي عددي در میز کاري نرم افزار انسیس3 انجام گردید. مرحله اول شامل گسستهسازي مرزها بوده و مرحله دوم عبارت بود از تولید شبکه داخل میدان متناسب با نوع معادلات حاکم و دقت مورد نیاز براي نشان دادن پدیدههاي جریان، که در شکل - 1 - ، نشان داده شده است. در این پژوهش تاثیر تزریق بر میزان کاهش دماي ورق فولادي مورد بررسی قرارگرفت. جهت بررسی نتایج از کانتور دما استفاده شد، در این قسمت تاثیر پارامترها بر میزان یکنواختی دما و عدم وجود تمرکز حرارتی، در نواحی مختلف ورق و محل ورود آن به پاتیل روي مذاب بررسی شد.
نتایج و بحث
در این پژوهش بدون تغییر در پارامترها و با ابعاد واقعی مورد استفاده در خط تولید، دماي پشت و روي ورق بررسی گردید و دماي سیال درمقطع طولی اسنوت نشان داده شد، در عمل نیز تغییر در دماي سیال وتفاوت آن در زیر و روي ورق، بر کیفیت پوشش تاثیر گذاشت، طبق شکل - - 2، کاهش دماي شبیه سازي شده، در عمل نیز باعث بیشترکندانس شدن بخارات فلز روي و تشکیل رسوبات و ایجاد عیب دراین منطقه شد، شکل . - 3 - درحالی که قسمت زیري ورق عاري از این رسوبات بود و بهترین کیفیت را ایجاد کرده بود، دماي مذاب در انتهاي اسنوت باعث شد تا حرارت ورودي بیشتري در این منطقه ایجاد شود. این دما طبق رابطه - - 1، براي تبخیر روي در شرایط ترمودینامیکی موجود کافی بود.[4] این رسوبات در محل تبخیر جمع شده و یا به بدنه اسنوت رسوب کرد .[7] که شامل 99درصد روي و 0,25درصدآلومینیوم و 0,015درصد آهن بود.
