Originální numerický model chemické heterogenity plynule lité ocelové bramy a jeho spojení s numerickým modelem teplotního pole

prof. Ing. Jana Dobrovská, CSc.¹; prof. Ing. Karel Stránský, DrSc.²; doc. RNDr. Věra Dobrovská, CSc.¹; Ing. Hana Francová, PhD.¹; prof. Ing. František Kavička, CSc.²

Stáhnout článek v PDF

Originální numerický model chemické heterogenity plynule lité ocelové bramy je založen na experimentálním měření na devíti vzorcích odebraných z charakteristických míst poloviny příčného řezu ztuhlé bramy. Na každém vzorku byla ve 101 bodech měřena koncentrace vybraných prvků (Al, Si, P, S, Ti, Cr, Mn) podél úsečky dlouhé 1000 µm. Pro stanovení koncentrací prvků byl použit analytický komplex JEOL JXA 8600/KEVEX Delta V Sesame a metoda kvantita­tivní energiově disperzní mikroanalýzy. Z těchto koncentračních dat byly následně stanoveny základní krystalizační a segregační charakteristiky analyzovaných prvků (distribuční křivka dendritické segregace, efektivní rozdělovací koefi­cient, index heterogenity) a hodnocena chemická heterogenita ocelové bramy. Bylo zjištěno, že všechny analyzované prvky segregují v průběhu tuhnutí do mezidendritické taveniny, že dendritická heterogenita analyzovaných prvků je poměrně vysoká a klesá v posloupnosti prvků S, Al, P, Ti, Si, Cr, Mn a že efektivní rozdělovací koeficient počítaný dle původního matematického modelu v sobě zahrnuje jak vliv segregace během krystalizace, tak vliv homogenizace (v průběhu tuhnutí i chladnutí oceli).

Originální model teplotního pole plynule lité ocelové bramy a jeho aplikace ukázaly na souvislost s modelem che­mické heterogenity a na vnější i vnitřní konzistenci obou modelů. Řešení teplotního pole vytváří základní východisko k aplikaci modelu chemické heterogenity a ke spojení obou modelů na základě znalosti bezrozměrného Fourierova kriteria podobnosti Fo^* pro přenos hmoty. K objasnění příčinných souvislostí mezi tímto kritériem a efektivním roz­dělovacím koeficientem k_ef a indexem dendritické mikroheterogenity I_H byl vybrán model parabolického růstu tuhé fáze podle Brodyho a Flemingse. K verifikaci funkčnosti spojení modelu teplotního pole a modelu chemické hetero­genity se použilo srovnání stanovených difuzních koeficientů s jejich hodnotami literárními. Bylo dosaženo dobré shody.

1. VŠB – Technická univerzita Ostrava, 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava – Poruba, Česká republika
2. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, Technická 2896/2, 616 69 Brno, Česká republika