مقدمه ای بر توندیش

از دهه 1850، با ظهور مبدل‌ها و کوره‌های بسمر، و همچنین ظهور تولید فولاد در مقیاس بزرگ، پیشرفت تمدن بشری به طور قابل توجهی تسریع شده است. به ویژه از قرن بیستم، توسعه شدید صنعت فولاد به یک پایه مادی مهم برای پیشرفت اقتصاد جهانی و تمدن اجتماعی تبدیل شده است. در بازه زمانی قابل پیش بینی، فولاد یک ماده بسیار مهم در جهان باقی می ماند و عملکرد عالی جامع آن، آن را به یک ماده غیرقابل جایگزین در صنایع اصلی و زیرساخت ها تبدیل می کند. فولاد، با هزینه رقابتی و ذخایر بالای مواد خام، استخراج آسان، پردازش، و قابلیت بازیافت خوب، همچنان به عنوان اصلی ترین ماده اولیه اولیه جهانی باقی خواهد ماند.
در روند توسعه صنعت فولاد، تغییرات اساسی در اصول اولیه آن ایجاد نشده است، اما شکل‌گیری تکنولوژیکی هر فرآیند در فرآیند تولید فولاد و ترکیب و مفهوم مهندسی دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است که منجر به تغییرات عمیقی در صنعت فولاد شده است. حالت ساختاری و فرآیند ساخت کارخانه های فولاد.
در دهه 1950، به عنوان نمادی از انقلاب صنعت فولاد، فناوری ریخته‌گری پیوسته توسعه یافت که با سرعت فرآیند سریع، سرمایه‌گذاری متمرکز و فناوری بهبود فزاینده مشخص می‌شود. در سال 1970، نسبت ریخته‌گری پیوسته جهانی تنها 5.6 ​​درصد بود، اما در سال 1990، نسبت ریخته‌گری پیوسته جهانی به 62.4 درصد رسید و برخی از کشورهای صنعتی نسبت‌های ریخته‌گری پیوسته بیش از 95 درصد داشتند. در سال‌های اخیر، بسیاری از کارخانه‌های فولادسازی در جهان، ریخته‌گری قالب را با تولید ریخته‌گری پیوسته کامل جایگزین کرده‌اند. تا سال 1994، 24 کشور وجود داشتند که به بازیگری کامل پیوسته دست یافته بودند.
در مقایسه با ریخته‌گری قالب سنتی، ریخته‌گری پیوسته دارای مزایای بهبود عملکرد فلز و کاهش مصرف انرژی است، در حالی که کاهش مصرف منابع فلزی و انرژی مطابق با الزامات توسعه پایدار است. اجرای کامل ریخته گری پیوسته فرآیند تولید فولاد را ساده می کند، فرآیند را کوتاه می کند و راندمان تولید را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. تندیش یک حلقه میانی در فرآیند تولید فولاد است و نقطه گذار از عملیات متناوب به عملیات مداوم است. تاندیش به عنوان یک راکتور متالورژیکی، حلقه مهمی در بهبود تولید و کیفیت فولاد است. نقش تاندیش را نمی توان نادیده گرفت، چه برای عملکرد صاف ریخته گری مداوم و چه برای اطمینان از کیفیت فولاد مذاب که نیازها را برآورده می کند. به طور کلی اعتقاد بر این است که تاندیش نقش های زیر را ایفا می کند:
1. اثر انحرافی. برای ماشین‌های ریخته‌گری پیوسته چند جریانی، مایع فولادی توسط یک تاندیش چند نازل تقسیم می‌شود.
2. اثر ریختن مداوم. در طول ریخته‌گری مداوم چند کوره‌ای، مایع فولادی ذخیره شده در تاندیش نقش پل را هنگام تعویض درام فولادی ایفا می‌کند.
3. اثر رفع فشار. ارتفاع سطح مایع در داخل بشکه فولادی 5-6 متر است، با نیروی ضربه زیاد و تغییرات قابل توجهی در طول فرآیند ریخته‌گری. ارتفاع سطح مایع در تاندیش کمتر از ملاقه است و تغییرات آن بسیار کمتر است. بنابراین می توان از آن برای تثبیت فرآیند ریخته گری فولاد و کاهش فرسایش جریان فولاد بر روی پوسته جامد شده قالب استفاده کرد.
4. اثر محافظتی. با پوشاندن سطح مایع تاندیش با یک ماده پوشش دهنده، یک نازل بلند و سایر وسایل حفاظتی، مایع فولادی موجود در تندیش از آلودگی های خارجی کاهش می یابد.
5. ناخالصی ها را از بین ببرید. تندیش به عنوان آخرین ظرف مواد نسوز که قبل از انجماد فولاد مذاب از آن عبور می کند، تأثیر مهمی بر کیفیت فولاد دارد. هنگامی که فولاد در حالت مایع است، باید امکان حذف اجزای غیر فلزی از فولاد وجود داشته باشد.
نقش هایی که تحقیقات متالورژی تاندیش باید ایفا کند عبارتند از:
1. بهبود شرایط جریان فولاد مذاب و حذف اجزاء غیر فلزی تا حد امکان در فولاد. یعنی جلوگیری از جریان اتصال کوتاه، کاهش مناطق مرده، بهبود جهت جریان و افزایش زمان ماندن فولاد مذاب.
2. درجه حرارت فولاد مذاب را کنترل کنید و در صورت لزوم اقدامات گرمایشی را افزایش دهید تا درجه حرارت فوق العاده پایدار در فولاد مذاب حفظ شود.
3. انتخاب مواد نسوز آستر و مواد پوشش دهنده مذاب استخر نه تنها اتلاف حرارت را کاهش می دهد بلکه جذب، جداسازی و بالا آمدن آخال ها را تسهیل می کند.
دینامیک سیالات محاسباتی یک روش بسیار موثر برای مطالعه میدان های جریان مختلف است. ویژگی متالورژی تاندیش انجام فرآیندهای متالورژیکی مختلف در جریان فولاد مذاب است، بنابراین میدان جریان تاندیش را می توان با روش دینامیک سیالات محاسباتی حل کرد. با توجه به ساختار پیچیده تاندیش، به جز استفاده اولیه از محاسبات میدان جریان دو بعدی، بیشتر از محاسبات میدان جریان سه بعدی استفاده می شود. He Youduo تحقیقاتی را روی محاسبه میدان جریان سه بعدی انجام داد و از برنامه محاسباتی خود برای محاسبه ویژگی‌های جریان و عوامل تأثیرگذار فولاد مذاب مختلف در تاندیش استفاده کرد. شیائو زکیانگ و همکاران از دستاوردهای تحقیقاتی بلندمدت خود در مورد جریان فولاد مذاب دمیده شده با آرگون در ملاقه استفاده کردند و همچنین میدان های جریان مختلف را در تاندیش محاسبه کردند. آنها همچنین به مطالعه میدان‌های جریان غیر همدما در تندیش توجه اولیه کردند، اشاره کردند که تأثیر همرفت طبیعی را نمی‌توان نادیده گرفت و تأیید تجربی را با استفاده از مدل آب انجام دادند. روش دینامیک سیالات محاسباتی به ابزار اصلی آنالیز متالورژی تاندیش تبدیل شده است. با پیشرفت سریع سخت افزار و نرم افزار کامپیوتر، دینامیک سیالات محاسباتی به طور گسترده تری در علم و فناوری متالورژی استفاده خواهد شد.