Se ha realizado una revisión de la literatura para identificar qué se sabe en relación con los mecanismos de transferencia de calor, comportamiento termofluidodinámico, características de la solidificación, factores que influyen en el origen de defectos en el acero y uso de estrategias que impactan en una reducción de los defectos que se originan, principalmente, en el molde de la colada continua de acero. La metodología consistió en colectar y sintetizar conocimientos fragmentados, comparar la información encontrada en diferentes fuentes, y dar una respuesta, clara y actualizada, sobre el comportamiento termofluidodinámico del acero en el molde de colada. Como resultado de esta revisión se puede concluir que los defectos graves, como grietas y depresiones, están relacionados con el comportamiento termomecánico; las grietas se asocian al flujo turbulento, variación en el nivel del menisco, alta velocidad de colada y comportamiento inadecuado del polvo colador y la segregación se relaciona con la contracción del acero, temperatura y velocidad de colada y el flujo de calor en el contorno de la pieza. También se ha encontrado que, a pesar de la complejidad de los fenómenos que ocurren en el molde, se puede lograr la formación de una costra de acero adecuada y reducir la aparición de defectos, realizando las acciones que propicien un ajuste adecuado de los parámetros del molde. Además, es imprescindible aplicar prácticas de conicidad y oscilación del molde, configuración de buza y aplicación de campos electromagnéticos, para producir un acero de calidad.
En el presente estudio se resolvió, usando el método de los volúmenes finitos, un modelo matemático multifísico en 3D para predecir los fenómenos de flujo de fluidos y transferencia de calor en un molde de colada continua de palanquillas de acero 20CrMnTi. Los resultados mostraron la alta capacidad de enfriamiento del sistema para la formación de una capa sólida progresiva y uniforme que inicia muy cerca del menisco y alcanza a la salida del molde un espesor del 10 % de la sección de la pieza colada. A la salida de la boquilla de entrada sumergida (SEN) el acero experimentó un reflujo con una profundidad de 0,45 m medida desde el menisco. Parte del reflujo en ascenso llegó al menisco y descendió infiltrándose por las paredes del molde. Se observaron velocidades menores a 0,2 m/s en la zona superior del molde y gran penetración del chorro de acero en el centro del molde. Se concluyó, con base en lo descrito en la literatura, lo siguiente: a) El espesor de la costra solidificada, a la salida del molde, es suficiente para evitar roturas en la pieza debido a la presión ferrostática que ejerce el acero líquido, b) Las velocidades en el área del menisco generan baja turbulencia, lo que evita que se produzca atrapamiento de escoria en el acero líquido, c) Las condiciones fluidodinámicas que se presentan en la zona superior del molde, pueden ser contraproducentes para la transferencia de calor en el menisco y la disipación del sobrecalentamiento en el acero.
En este artículo, se desarrolló un algoritmo, basado en la técnica de enjambre de partículas (Siglas en inglés - PSO) para optimizar los procesos de fundición a presión y por compresión, utilizando modelos matemáticos para describir el comportamiento de ambos procesos. En la fundición por compresión el modelo matemático describe un problema con múltiples objetivos y restricciones, y en la fundición a presión el modelo describe un problema de un solo objetivo con restricciones. El desarrollo del algoritmo PSO se realizó con el software FORTRAN 90, y los resultados se compararon con los obtenidos usando un algoritmo de optimización basado en el proceso de enseñanza-aprendizaje (Siglas en inglés - TLBO), demostrando buenas capacidades en la optimización de parámetros en fundición a presión y por compresión. Se observó que con el algoritmo PSO se consigue una solución óptima en todos los procesos y los tiempos computacionales fueron mínimos.
Con la finalidad de ajustar en el molde de colada continua los parámetros que influyen en la aparición de defectos en el acero, se ha desarrollado un algoritmo deoptimización por enjambre de partículas (PSO), haciendo uso de modelos de procesos. El estudio consideró múltiples objetivos con múltiples restricciones y los resultados fueron comparados con los reportados por un algoritmo de optimización basado en enseñanza-aprendizaje (TLBO). Se concluyó que el PSO tiene buena capacidad para determinar los parámetros del molde y, con él, es posible conseguir una solución óptima sin requerir grandes esfuerzos computacionales.
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