KR102116319B1 - Method for determining the formation of double oxide film of molten metal - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법은 VOF법을 이용하여 용탕 중 자유표면의 이동경로를 추적하는 단계; 추적된 셀에서 상기 자유표면 간 상호 충돌하는 충돌유형을 선정하여 이중 산화막의 생성 여부를 판단하는 단계; 및 상기 셀에 마커를 생성하는 단계를 포함한다.A method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to the present invention includes the steps of tracking a movement path of a free surface in a molten metal using a VOF method; Determining whether a double oxide film is generated by selecting a collision type that collides with each other between the free surfaces in the tracked cell; And generating a marker in the cell.
Description
본 발명은 금속 주조시 컴퓨터 프로그램을 이용한 용탕중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal using a computer program during metal casting.
최근 금속 주조시 주조법 해석을 위해 각종 수치기법을 개발하기 위해 많은 연구를 수행하고 있다. Recently, many studies have been conducted to develop various digitization methods for the analysis of casting methods during metal casting.
경량 소재의 대표적 주조법인 다이캐스팅은 복잡한 모양의 제품을 단번에 제조할 수 있는 경제적인 주조방법 중의 하나로서, 그 중 고압 다이캐스팅은 고속 고압으로 용탕을 금형에 주입하여 주물을 만드는 효율적인 방법으로 볼 수 있다. Die casting, a typical casting method for lightweight materials, is one of the economical casting methods that can manufacture complex-shaped products at once. Among them, high pressure die casting can be viewed as an efficient method of making castings by injecting molten metal into a mold at high speed and high pressure.
이러한 방법은 미려한 주물 표면을 얻을 수 있고, 생산 속도를 높일 수 있는 장점이 있으나, 쉽게 생성되는 산화막에 의해 제품의 품질이 저하되는 문제점을 가지고 있다. This method has the advantage of obtaining a beautiful casting surface and increasing the production speed, but has a problem in that the quality of the product is deteriorated by an easily produced oxide film.
산화막의 발생현상은 용탕이 주입되면서 상호 충돌하면서 발생되는 것으로 볼 수 있다. It can be seen that the phenomenon of the oxide film is generated while colliding with each other as the molten metal is injected.
이러한 산화막은 2차 가공시 주조품 표면의 질을 떨어뜨리고 기계적 성질에 해를 끼칠 수 있다. Such an oxide film may degrade the quality of the surface of the cast during secondary processing and may damage its mechanical properties.
컴퓨터를 이용한 수치 시물레이션은 용탕에 발생하는 산화막 발생 메커니즘을 잘 관찰할 수 있는 효율적인 방법이라 할 수 있다. Numerical simulation using a computer can be said to be an efficient way to observe the mechanism of oxide film generation in molten metal.
그러나, 일반적으로 주조분야에서의 수치 시뮬레이션은 용탕만을 해석 대상으로 하는 단상 유체 수치해석을 통해 진행해 왔다. 따라서, 실제로 주형에는 공기가 들어 있고 여기에 용탕이 주입되는 것이므로, 용탕만을 해석하여서는 정확한 유체수치해석을 할 수 없는 문제가 있었다.However, in general, numerical simulation in the casting field has been conducted through numerical analysis of a single-phase fluid targeting only molten metal. Therefore, since the mold actually contains air and molten metal is injected therein, there is a problem that accurate fluid numerical analysis cannot be performed only by analyzing the molten metal.
이를 위해 한국등록특허 10-0653916호에는 용탕 내부의 기공의 이동을 정확하게 추적함으로써 기포결함 위치를 예측하는 기술이 개시되었다. To this end, Korean Patent Registration No. 10-0653916 discloses a technique for predicting the location of bubble defects by accurately tracking the movement of pores inside the molten metal.
이 특허는 공기와 용탕의 상호작용을 고려하여 유동장 수치해석을 하나, 기공을 마커로 변환하여 이를 추적하여 기포결함의 위치를 예측하는 것이어서, 용탕중 산화막 생성에 관한 예측이 어렵다는 문제가 있다.This patent converts the flow field numerical analysis in consideration of the interaction between air and molten metal, converts pores into markers, and traces them to predict the location of bubble defects, and thus has difficulty in predicting the formation of an oxide film in the molten metal.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 용탕 충전시 불가피하게 발생하는 이중 산화막의 발생 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 이중 산화막의 발생위치를 파악하는 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법을 제공함에 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and to identify a mechanism for generating a double oxide film which inevitably occurs when a molten metal is charged, and based on this, determines a double oxide film generation in the molten metal to identify a location where the double oxide film is generated. In providing a method.
또한 본 발명은 상기 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법을 이용해 개발된 알고리즘을 검증하고, 모듈화를 통해 충전 해석 프로그램에 산화막 추적알고리즘을 탑재함에 있다. In addition, the present invention verifies an algorithm developed by using a method for determining the formation of a double oxide film in the molten metal, and mounts an oxide tracking algorithm in a filling analysis program through modularization.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론 할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified in the present invention will be additionally considered within a range that can be easily inferred from the following detailed description and its effects.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법은 VOF법을 이용하여 용탕 중 자유표면의 이동경로를 추적하는 단계; 추적된 셀에서 상기 자유표면 간 상호 충돌하는 충돌유형을 선정하여 이중 산화막의 생성 여부를 판단하는 단계; 및 상기 셀에 마커를 생성하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention includes the steps of tracking a movement path of a free surface in a molten metal using a VOF method; Determining whether a double oxide film is generated by selecting a collision type that collides with each other between the free surfaces in the tracked cell; And generating a marker in the cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형은 하기 Type 1 내지 5 중 어느 하나일 수 있다.In the method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention, the collision type may be any one of the following
Type 1: 정면충돌Type 1: Frontal collision
Type 2: 자유표면 충돌Type 2: Free surface collision
Type 3: 자유표면의 SinkingType 3: Sinking of free surface
Type 4: 교차유동 충돌Type 4: Crossflow collision
Type 5: 벽면과의 충돌Type 5: Collision with the wall
본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 이중 산화막의 생성 여부는, 상기 셀에 인접한 다른 셀에서 상기 셀 내부로 작용하는 유체의 속도에 의해 결정될 수 있다. In a method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention, whether the double oxide film is generated may be determined by a velocity of a fluid acting inside the cell in another cell adjacent to the cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 이중 산화막의 생성 여부는, 상기 셀에 인접한 다른 셀에서 상기 셀 내부로 작용하는 유체의 각도에 의해 결정될 수 있다. In a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention, whether the double oxide film is generated may be determined by an angle of a fluid acting inside the cell in another cell adjacent to the cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 이중 산화막의 생성 여부는, 상기 셀에 차지하는 유체의 체적에 의해 결정될 수 있다. In a method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention, whether the double oxide film is generated may be determined by a volume of a fluid occupying the cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 이중 산화막의 생성 여부는, 상기 셀에 인접한 다른 셀의 유체의 각도에 의해 결정될 수 있다. In a method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention, whether the double oxide film is generated may be determined by an angle of a fluid of another cell adjacent to the cell.
본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 이중 산화막의 생성 여부는, 상기 셀에 차지하는 유체의 속도와 각도에 결정될 수 있다. In a method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention, whether the double oxide film is generated may be determined by a velocity and an angle of a fluid occupying the cell.
또한 본 발명은 상술한 이중 산화막 생성을 판단하는 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다.In addition, the present invention includes a recording medium recording a program for performing a method for determining the above-described double oxide film generation.
본 발명에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법은 용탕 충전중 발생하는 이중 산화막 형성 미케니즘을 분석하고, 이중 산화막 생성 유형을 분석하였다. 이를 통해 이중 산화막이 생성될 가능성이 큰 위치를 추적하였다. 이중 산화막의 생성유형은 크게 5가지가 있었고, 실제 충전해석을 통한 검증으로부터 빈번하게 발생하는 유형은 자유표면의 sinking을 제외한 4가지였다. 4가지 유형은 정면충돌, 자유표면 충돌, 교차유동 충돌, 벽면과의 충돌이다. 설계된 알고리즘을 실제 VOF 프로그램에 추가해서 그 타당성을 검증하였으며, 복잡한 자유표면의 운동으로부터 일반화된 유형을 분석할 수 있다. The method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to the present invention was analyzed for a mechanism for forming a double oxide film generated during filling of a molten metal and a type of double oxide film generation was analyzed. Through this, the location where a double oxide film is likely to be generated was tracked. There were five types of oxide film formation, and four types that occurred frequently from verification through actual charge analysis except for sinking the free surface. The four types are frontal collision, free surface collision, cross-flow collision, and wall collision. The designed algorithm was added to the actual VOF program to verify its validity, and the generalized type can be analyzed from the motion of a complex free surface.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described effects of the present invention have been described by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 1: 정면충돌’을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 1에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 2: 자유표면 충돌’을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 2에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 3: 자유표면의 Sinking’을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 3에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 4: 교차유동 충돌’을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 4에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 5: 벽면과의 충돌’을 나타내는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 5에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method for determining a double oxide film production in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing'Type 1: frontal collision' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a programming algorithm for
4 is a schematic diagram showing'Type 2: free surface collision' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a programming algorithm for
6 is a schematic diagram showing'Type 3: Sinking of a free surface' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a programming algorithm for Type 3 in a method for determining a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram showing'Type 4: cross-flow collision' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a programming algorithm for Type 4 in a method for determining a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
10 is a schematic diagram showing'Type 5: collision with a wall surface' among the collision types in the method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram illustrating a programming algorithm for Type 5 in a method for determining a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The following examples and drawings are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, unless otherwise defined in the technical terms and scientific terms used in the present invention, those skilled in the art to which this invention belongs have the meanings commonly understood, and the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter are omitted.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법을 설명하는 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, VOF법(VOF Method)을 이용하여 용탕 중 자유표면의 이동경로를 추적하는 단계(S100); 추적된 셀에서 상기 자유표면 간 상호 충돌하는 충돌유형을 선정하여 이중 산화막(Double Oxide Film)의 생성 여부를 판단하는 단계; 및 상기 셀에 마커(Marker)를 생성하는 단계(S300)를 포함한다. As shown in Figure 1, using the VOF method (VOF Method) tracking the movement path of the free surface in the molten metal (S100); Determining whether to generate a double oxide film by selecting a collision type that collides between the free surfaces in the tracked cell; And generating a marker in the cell (S300).
여기서 VOF는 Volume of Fluid의 약어로서, 해석할 모든 영역을 소정크기의 단위 셀로 분할하고, 개별 셀 내 액상금속의 체적을 단위셀 체적으로 나눈 값, 즉 분율을 0~1의 수치로 표시하여 액상 금속의 흐름을 계산하고 추적하는 계산방법을 의미한다. Here, VOF is an abbreviation of Volume of Fluid. It divides all regions to be analyzed into unit cells of a predetermined size, and divides the volume of the liquid metal in each cell by the unit cell volume, that is, the fraction is expressed as a numerical value of 0 to 1. Refers to a calculation method for calculating and tracking the flow of metal.
상기 S100 단계시, 일반적인 VOF 법에서 직접적으로 알 수 있는 변수인 F값, 셀 중심 및 자유표면 또는 유체의 속도성분을 이용한다. 여기서 F값은 상기 셀에 차지하는 유체의 분율을 의미한다. In the step S100, F values, cell centers and free surfaces, or velocity components of the fluid, which are variables that can be directly known in the general VOF method, are used. Here, the F value means the fraction of the fluid occupied by the cell.
상기 S200 단계시, 상기 충돌유형은 하기 Type 1 내지 5 중 어느 하나일 수 있다: In the step S200, the collision type may be any one of the following
Type 1: 정면충돌Type 1: Frontal collision
Type 2: 자유표면 충돌Type 2: Free surface collision
Type 3: 자유표면의 SinkingType 3: Sinking of free surface
Type 4: 교차유동 충돌Type 4: Crossflow collision
Type 5: 벽면과의 충돌Type 5: Collision with the wall
또한 상기 충돌유형에 해당하는 충돌 알고리즘(Collision Algorithm)을 통해 상기 이중 산화막의 생성 여부를 판단할 수 있다. In addition, it is possible to determine whether the double oxide film is generated through a collision algorithm corresponding to the collision type.
이하, 상기 충돌유형 및 충돌 알고리즘에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the collision type and collision algorithm will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 1: 정면충돌’을 나타내는 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 Type 1은 하나의 셀 내에 존재하는 자유표면 간 정면충돌에 관한 모식도로서, 좌우에서 유입되는 유체에 의해 셀(i 로 도시됨)에서 자유표면 간 충돌이 일어나는 것을 도시하고 있다. 2 is a schematic diagram showing'Type 1: frontal collision' among the collision types in a method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
이때, 상술한 이중 산화막의 생성 여부는 상기 셀(i로 도시됨)에 인접한 다른 셀에서 상기 셀 내부로 작용하는 유체의 속도에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 셀(i 로 도시됨)에서 유동이 마주보는 경계면을 통해 일정속도(Vc) 이상으로 동시에 유입되고 있다면, 상기 셀에 마커(marker)를 생성시킨다. 일정속도 Vc는 액체금속에 따라 종류에 따라 달라질 수 있는 상수이며, 특정 값으로 한정하지 않는다. At this time, whether the above-described double oxide film is generated may be determined by the velocity of the fluid acting inside the cell in another cell adjacent to the cell (shown by i). For example, if the flow in the cell (shown as i) flows simultaneously over a constant velocity (Vc) through the opposing interface, a marker is created in the cell. The constant speed Vc is a constant that can vary depending on the type of liquid metal, and is not limited to a specific value.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 1에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, x, y, z 방향 모두에서 상기 셀(i 로 도시됨)의 각 경계면을 통해 유체가 임계속도 이상으로 유입된다면 세 개의 충돌이 동시에 발생하는 것으로 생각하여 세 개의 marker을 생성시킬 수 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating a programming algorithm for
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 2: 자유표면 충돌’을 나타내는 모식도이다. 상기 Type 2은 하나의 셀 내에서 자유표면 간 충돌이 일어나는 Type 1과는 다른 유형인 것을 알 수 있다. 4 is a schematic diagram showing'Type 2: free surface collision' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. It can be seen that the
도 4를 참조하면, 서로 인접한 적어도 두 셀(i, j로 도시됨)에 각각의 자유표면이 형성되는 경우, 제1셀(i로 도시됨) 내부의 자유표면과 제2셀(j로 도시됨) 내부의 자유표면이 상호 충돌할 수 있다. Referring to FIG. 4, when each free surface is formed in at least two cells (shown as i and j) adjacent to each other, a free surface and a second cell (shown as j) inside the first cell (shown as i) Yes) The internal free surfaces can collide with each other.
이때, 상기 이중 산화막의 생성 여부는, 상기 제1셀에 인접한 다른 제2셀에서 상기 제1셀 내부로 작용하는 유체의 각도(θ)에 의해 결정될 수 있다. 유체의 각도(θ)는 상기 제1셀의 속도벡터 및 상기 제2셀의 속도벡터 간 각도를 의미하며, 각도가 일정각도값(θC) 이상이면 마커를 생성시킨다. 일 예로 유체의 각도의 계산은 상기 제1셀 또는 제2셀에 가장 큰 영향을 주는 제3셀(도 4에 ①,②로 도시됨)의 속도벡터로부터 알 수 있다. 상기 제3셀은 상기 제1셀 또는 제2셀 내 자유표면과 마주하는 경계면에 연접되는 것을 볼 수 있다. At this time, whether or not the double oxide film is generated may be determined by an angle θ of a fluid acting inside the first cell in another second cell adjacent to the first cell. The angle θ of the fluid means an angle between the velocity vector of the first cell and the velocity vector of the second cell, and if the angle is equal to or greater than a certain angle value θC, a marker is generated. For example, the calculation of the angle of the fluid can be seen from the velocity vector of the third cell (shown as ① and ② in FIG. 4) that has the greatest influence on the first cell or the second cell. It can be seen that the third cell is connected to a boundary surface facing the free surface in the first cell or the second cell.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 2에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다. 도 5을 참조하면, 상기 제1셀, 제2셀의 속도벡터의 각도(θ)를 계산하고, θ가 일정각도값(θC) 이상이 되면 상기 제1셀(i로 도시됨)은 충돌 후보가 된다. 다음으로 충돌 후보지역이 충돌조건을 만족하면 마커(marker)를 생성시킨다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 일정각도값(θC)은 60일 수 있다. 5 is a diagram illustrating a programming algorithm for
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 3: 자유표면의 Sinking’을 나타내는 모식도이다. 상기 Type 3은 자유표면이 형성된 제1셀(i셀로 도시됨)의 자유표면이 셀 내부에 가득찬 상태에서 싱킹(sinking)될 때 인접한 다른 제2셀(j셀로 도시됨)의 자유표면이 상기 제1셀로 연속적으로 유입되는 경우 자유표면간 충돌이 일어나는 것을 도시하고 있다. 6 is a schematic diagram showing'Type 3: Sinking of a free surface' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. In Type 3, when the free surface of the first cell (shown as i-cell) on which the free surface is formed is sinked in a state in which the inside of the cell is full, the free surface of another adjacent second cell (shown as j-cell) is the above. It shows that collision between free surfaces occurs when continuously flowing into the first cell.
이때, 상기 이중 산화막의 생성 여부는 상기 제1셀(i로 도시됨)에 인접한 다른 제2셀(j로 도시됨)에서 상기 제1셀 내부로 작용하는 유체의 각도(θ); 및 상기 제1셀(i로 도시됨)에 인접한 다른 제2셀에 차지하는 유체의 체적에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 유체의 각도(θ)는 상술한 Type 2: 자유표면 충돌에서 언급한 바와 동일하고, 유체의 체적은 F값을 의미한다. 일 예로, 상기 유체의At this time, whether or not the double oxide film is generated is an angle θ of a fluid acting inside the first cell in another second cell (shown as j) adjacent to the first cell (shown as i); And a volume of fluid occupying another second cell adjacent to the first cell (shown as i). Here, the angle (θ) of the fluid is the same as mentioned in Type 2: Free surface collision described above, and the volume of the fluid means the F value. For example, the fluid
각도(θ)가 일정각도값(θC) 이상이 되고, 상기 제2셀(j로 도시됨)에 차지하는 유체의 체적이 일정F값(Fc) 이하이면 충돌하는 것으로 간주하고 마커(marker)를 생성시킨다. If the angle θ is equal to or greater than the constant angle value θC, and the volume of the fluid occupied by the second cell (shown as j) is equal to or less than the constant F value Fc, it is regarded as colliding and generates a marker Order.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 3에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 상기 제1셀, 제2셀의 속도벡터의 각도(θ)를 계산하고, θ가 일정각도값(θC) 이상이 되면 상기 제1셀(i로 도시됨)은 충돌 후보가 된다. 다음으로 충돌 후보지역에 인접한 제2셀의 F값이 일정F값(Fc) 이하이면 충돌하는 것으로 간주하고 상기 제1셀(i로 도시됨)에 마커(marker)를 생성시킨다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 일정F값(Fc)은 통상 0.01 정도의 값을 가지나 특정하지 않는다. 7 is a diagram illustrating a programming algorithm for Type 3 in a method for determining a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the angles θ of the velocity vectors of the first and second cells are calculated, and when θ is equal to or greater than a certain angle value θC, the first cell (shown as i) is a collision candidate Becomes. Next, if the F value of the second cell adjacent to the collision candidate area is equal to or less than the constant F value Fc, it is regarded as colliding, and a marker is generated in the first cell (shown as i). As a specific and non-limiting example, the constant F value Fc usually has a value of about 0.01, but is not specified.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 4: 교차유동 충돌’을 나타내는 모식도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 Type 4는 하나의 제1셀(i로 도시됨) 내에 존재하는 자유표면 간 교차충돌에 관한 모식도로서, 상기 제1셀(i로 도시됨) 좌우에 인접한 제2셀에서 각 유동이 교차해서 일어난다면 상기 제1셀 내부의 자유표면간 충돌이 일어나는 것을 도시하고 있다. 8 is a schematic diagram showing'Type 4: cross-flow collision' among the collision types in a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the Type 4 is a schematic diagram of cross-collision between free surfaces existing in one first cell (shown as i), which is adjacent to the left and right sides of the first cell (shown as i). It is illustrated that collisions between free surfaces in the first cell occur when each flow crosses in the two cells.
이때, 상기 이중 산화막의 생성 여부는 상기 제1셀(i로 도시됨)에 인접한 다른 제2셀(도 8에 ①,②로 도시됨)의 유체의 각도(θ)에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 유체의 각도는 상기 제2셀에 ①,②로 도시된 유체의 속도벡터 간 각도를 의미하며, 그 각도가 일정각도값(θC) 이상이면 마커를 생성시킨다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 일정각도값(θC)은 100일 수 있다. At this time, whether the double oxide film is generated may be determined by the angle θ of the fluid in another second cell (shown as ① and ② in FIG. 8) adjacent to the first cell (shown as i). For example, the angle of the fluid means the angle between the velocity vectors of the fluids indicated by ① and ② in the second cell, and if the angle is greater than or equal to a certain angle value (θC), a marker is generated. As a specific and non-limiting example, the constant angle value θC may be 100.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 4에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다. 도 9를 참고하면, 상기 제 1셀의 마주보고 있는 이웃 셀인 제 2셀의 F값이 0.5 이상이고, 그 속도성분이 이루는 각도(θ)를 계산하고, θ가 일정각도값(θC) 이상이면 유동이 교차해서 일어난 것으로 간주하여, 상기 제1셀(i로 도시됨)에 마커(marker)를 생성시킨다. 9 is a diagram illustrating a programming algorithm for Type 4 in a method for determining a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, if the F value of the second cell, which is a neighboring cell facing the first cell, is 0.5 or more, and an angle θ formed by the velocity component is calculated, and θ is a constant angle value (θC) or more, Considering that the flow has crossed, a marker is created in the first cell (shown by i).
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 충돌유형 중 ‘Type 5: 벽면과의 충돌’을 나타내는 모식도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 Type 5는 하나의 제1셀(i로 도시됨) 내에 존재하는 자유표면이 벽면(j로 도시됨)과 충돌하는 경우 자유표면에 존재하는 산화막이 깨져서 상기 제1셀의 용탕내부로 유입되어 이중산화막이 형성되는 것을 도시한 모식도이다. 10 is a schematic diagram showing'Type 5: collision with a wall surface' among the collision types in the method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, when the free surface existing in one first cell (shown as i) collides with the wall surface (shown as j), the type 5 is broken and the oxide film existing on the free surface is broken. It is a schematic diagram showing that a double oxide film is formed by flowing into the inside of the molten metal of one cell.
이때, 상기 이중 산화막의 생성 여부는 상기 제1셀에 차지하는 유체의 속도(Vi)와 각도(θ)에 결정될 수 있다. 상세하게, 유체의 속도는 Vi로 도시하고 있고, 유체의 각도(θ)는 상기 제1셀 내 유체의 벽면 방향으로의 법선벡터 Vn과 상기 Vi 사이의 각도(θ)를 의미한다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 Vn과 상기 Vi 사이의 각도(θ)가 45 이하이고 상기 Vi의 절대값이 일정속도값(Vc) 이상이면 마커(marker)를 생성시킨다. At this time, whether or not the double oxide film is generated may be determined by the velocity (Vi) and the angle (θ) of the fluid occupied by the first cell. In detail, the velocity of the fluid is shown as Vi, and the angle θ of the fluid means the angle θ between the normal vector Vn and the Vi in the direction of the wall surface of the fluid in the first cell. As a specific and non-limiting example, if the angle θ between the Vn and the Vi is 45 or less and the absolute value of the Vi is a constant speed value Vc or more, a marker is generated.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법에 있어, 상기 Type 5에 대한 프로그래밍 알고리즘을 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating a programming algorithm for Type 5 in a method for determining a double oxide film in a molten metal according to an embodiment of the present invention.
한편, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 이용하여, 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. On the other hand, the method for determining the formation of the double oxide film in the molten metal according to the above-described embodiment of the present invention can be written in a program executable on a computer, and using a computer-readable recording medium, in a general-purpose digital computer operating the program Can be implemented.
또한, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록 및/또는 저장될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 및 광학적 판독매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 기록매체를 포함한다.In addition, the method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal according to the embodiment of the present invention described above may be recorded and/or stored through various means on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include magnetic storage media (eg, ROMs, floppy disks, hard disks, etc.), and optical media (eg, CD-ROMs, DVDs, etc.).
이에 따라, 본 발명은 상기 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법을 이용해 개발된 알고리즘을 검증하고, 모듈화를 통해 충전 해석 프로그램에 산화막 추적알고리즘을 탑재할 수 있다. Accordingly, the present invention can verify the algorithm developed by using the method for determining the production of double oxides in the molten metal, and mount the oxide tracking algorithm in the filling analysis program through modularization.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by specific matters and limited embodiments and drawings, but it is provided to help a more comprehensive understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention Various modifications and variations can be made by those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the spirit of the invention. .
Claims (8)
VOF법을 이용하여 용탕 중 자유표면의 이동경로를 추적하는 단계;
추적된 셀에서 상기 자유표면 간 상호 충돌하는 충돌유형을 선정하여 이중 산화막의 생성 여부를 판단하는 단계; 및
상기 셀에 마커를 생성하는 단계;를 포함하며, 상기 충돌유형은 하기 Type 1 내지 5 중 어느 하나인 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법.
Type 1: 하나의 셀 내에 존재하는 자유표면 간 충돌하는 유형
Type 2: 서로 인접한 두 셀 내에 각각 존재하는 자유표면 간 충돌하는 유형
Type 3: 자유표면이 셀 내부에 가득찬 제1셀이 싱킹(sinking)될 때 인접한 다른 제2셀의 자유표면이 상기 제1셀로 연속적으로 유입되어 충돌하는 유형
Type 4: 제1셀 좌우에 인접한 제2셀에서 좌우 유동이 교차해서 일어나 상기 제1셀 내부의 자유표면 간 충돌하는 유형
Type 5: 셀 내에 존재하는 자유표면이 벽면과 충돌하는 유형A method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal performed by a computer system,
Tracking a moving path of the free surface in the molten metal using the VOF method;
Determining whether a double oxide film is generated by selecting a collision type that collides between the free surfaces in the tracked cell; And
And generating a marker in the cell, wherein the collision type is one of the following Types 1 to 5: a method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal.
Type 1: Types of collisions between free surfaces in a cell
Type 2: Types of collisions between free surfaces that exist in two adjacent cells.
Type 3: A type in which the free surface of another adjacent second cell continuously flows into and collides with the first cell when the first cell in which the free surface is filled in the cell is sinking.
Type 4: Types in which the flow between left and right flows in the second cell adjacent to the left and right of the first cell and collides between the free surfaces inside the first cell
Type 5: A type in which the free surface existing in the cell collides with the wall
상기 이중 산화막의 생성 여부는,
상기 셀에 인접한 다른 셀에서 상기 셀 내부로 작용하는 유체의 속도에 의해 결정되는, 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법.According to claim 1,
Whether or not the double oxide film is generated,
A method of determining the formation of a double oxide film in a molten metal, determined by the velocity of a fluid acting inside the cell in another cell adjacent to the cell.
상기 이중 산화막의 생성 여부는,
상기 셀에 인접한 다른 셀에서 상기 셀 내부로 작용하는 유체의 각도에 의해 결정되는, 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법.According to claim 1,
Whether or not the double oxide film is generated,
A method for determining the formation of a double oxide film in a molten metal, which is determined by the angle of a fluid acting inside the cell in another cell adjacent to the cell.
상기 이중 산화막의 생성 여부는,
상기 셀에 차지하는 유체의 체적에 의해 결정되는, 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법.The method of claim 4,
Whether or not the double oxide film is generated,
A method of determining the formation of a double oxide film in molten metal, which is determined by the volume of fluid occupying the cell.
상기 이중 산화막의 생성 여부는,
상기 셀에 인접한 다른 셀의 유체의 각도에 의해 결정되는, 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법.According to claim 1,
Whether or not the double oxide film is generated,
A method of determining the formation of a double oxide film in molten metal, which is determined by the angle of the fluid of another cell adjacent to the cell.
상기 이중 산화막의 생성 여부는,
상기 셀에 차지하는 유체의 속도와 각도에 결정되는, 용탕 중 이중 산화막 생성을 판단하는 방법.According to claim 1,
Whether or not the double oxide film is generated,
Method for determining the formation of a double oxide film in the molten metal, which is determined by the speed and angle of the fluid occupying the cell.
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