การวิเคราะห์เชิงตัวเลขของเครื่องหล่อแบบต่อเนื่องประเภทวงล้อ/สายพาน

Abstract

พัฒนาแบบจำลองการถ่ายเทความร้อนสามมิติในสภาวะไม่คงตัว เพื่อตรวจสอบการถ่ายเทความร้อนและการแข็งตัว ในการหล่อแบบต่อเนื่องประเภทวงล้อ/สายพาน ของโลหะอะลูมิเนียมและโลหะนอกกลุ่มเหล็กประะภทอื่นๆ ในการคำนวณสมการการนำความร้อนในสภาวะไม่คงตัว จะใช้ระเบียบวิธีผลต่างสืบเนื่องและพัฒนาโปรแกรมโดยใช้ภาษาซี การคิดความร้อนแฝงในการแข็งตัวในช่วงที่โลหะมีการคายความร้อนแฝงออกมา ขณะเกิดการแข็งตัวจะใช้ระเบียบวิธีความจุความร้อนเทียบเท่า ร่วมกับระเบียบวิธีการกู้คืนอุณหภูมิ ในส่วนของการตวจสอบความถูกต้องของแบบจำลอง ได้เปรียบเทียบกับงานวิจัยอื่นที่มีการเปรียบเทียบผลกับการทดลอง นอกจากนั้นยังนำผลการคำนวณที่ได้จากตัวโปรแกรม ซึ่งได้นำข้อมูลที่ใช้ในการผลิตจริงในโรงงานมาคำนวณ เพื่อเปรียบเทียบกับค่าที่วัดได้จริงจากกระบวนการผลิต โดยผลจากการคำนวณและค่าที่วัดได้จริงจากกระบวนการมีความสอดคล้องกันดี จากนั้นได้คำนวณเพื่อหาการกระจายตัวของอุณหภูมิ และการแข็งตัวของแท่งงานหล่ออะลูมิเนียม ซึ่งในการคำนวณจะทำการปรับเปลี่ยนค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของกระบวนการ เช่น ความเร็วในการหล่อ สภาวะการเย็นตัว และอุณหภูมิเท เพื่อศึกษาผลของพารามิเตอร์เหล่านี้ที่มีต่อกระบวนการผลิต โดยในการคำนวณจะแบ่งออกเป็น 4 กรณีหลักๆ ดังนี้ คือ กรณีที่ 1 จะจำลองการเย็นตัวในรูปแบบของการหล่อแบบลูกรีดคู่ และการหล่อแบบไดเรคชิลล์ กรณีที่ 2 จะจำลองการเย็นตัวของการหล่อแบบต่อเนื่องประเภทวงล้อ/สายพาน กรณีที่ 3 จะจำลองการเย็นตัวของการหล่อแบบต่อเนื่องประเภทวงล้อ/สายพาน โดยมีการนำข้อมูลที่ใช้ในการผลิตจริงมาใช้ในการคำนวณ และกรณีที่ 4 จะจำลองการเย็นตัวของแบบหล่อต่อเนื่องประเภทวงล้อ/สายพาน ในรูปแบบที่การถ่ายเทความร้อนมีความไม่สมมาตร ซึ่งข้อสรุปที่ได้จากผลการคำนวณแสดงให้เห็นว่า ทั้งการเย็นตัวในแบบหล่อและความเร็วในการหล่อมีผลต่อความลึกขอบ่อน้ำโลหะ โดยการเย็นตัวที่ไม่ดีในแบบหล่อจะส่งผลกระทบต่อความลึกของบ่อน้ำโลหะ มากกว่าการเพิ่มความเร็วในการหล่อ และยังทำให้ตำแหน่งเริ่มต้นในการแข็งตัวที่เปลือกของแท่งงานหล่อ มีระยะที่ต่ำลงจากบริเวณเมนิสคัสอีกด้วย