Modelización global del proceso de colada continua

Abstract

Resumen En el proceso de colada continua contribuyen complicados fenómenos físicos con un marcado efecto en la calidad final del producto y en la productividad del proceso. Además, los distintos fenómenos físicos no aparecen de forma aislada, sino que interactúan unos con otros de manera acoplada, afectando a la calidad del semiproducto. El correcto diseño y ajuste es, por lo tanto, una tarea que requiere un gran conocimiento tanto de los distintos fenómenos que intervienen como de sus interacciones. En este trabajo se presenta un novedoso método de simulación que resuelve el proceso en su conjunto, siendo las variables del proceso las únicas condiciones de contomo. Mediante la utilización conjunta de herramientas comerciales (FLUENT y ABAQUS) y una serie de modelos de desarrollo propio se resuelven las interacciones entre los distintos fenómenos. Palabras clave Colada continua. Modelización. Fundentes. Solidificación. Refrigeración.

Comportamiento termo fluidodinámico del acero en un molde de colada continua: una revisión

“…El molde puede analizarse como una pared de múltiples capas que transfiere el calor desde el acero fundido al agua de enfriamiento. Asumiendo un estado estable y un flujo de calor unidimensional en la pieza colada, por simplicidad, el flujo de calor desde el acero líquido al agua de enfriamiento puede representarse por (1) [12], [42], [43], [44]:…”

“…Donde, ̇ es el flujo de calor, ℎ es el coeficiente global de transferencia de calor entre el acero líquido y el refrigerante, la temperatura del acero líquido y la temperatura del agua de enfriamiento. Pero ℎ puede definirse por una serie de resistencias térmicas encontradas al flujo de calor, como se observa en ( 2) [12], [38], [42], [44]:…”

“…La velocidad de colada también influye en la extracción de calor en el molde. En el estudio de [42] se observó cómo la recirculación del acero líquido en el molde produce un aumento de la transferencia de calor del acero hacia el frente de solidificación (zona de mayor velocidad y turbulencia del acero líquido), causando que se detenga el avance del frente de solidificación. Esto es perjudicial porque existe la probabilidad de rotura de los productos a la salida del molde como consecuencia de un excesivo estrechamiento de la capa solidificada.…”

“…Durante la solidificación del fundente, la transferencia de calor en el molde disminuye significativamente, ya que el espesor solidificado del fundente aumenta, y la resistencia térmica crece igualmente [42]. La extracción del flujo de calor disminuye al utilizar polvos con mayor viscosidad y temperatura de fusión [16].…”

“…Cuando los radios son menores a 6 mm, disminuyen la ocurrencia de las grietas en las aristas, pero que a su vez fomentan las grietas internas; en forma inversa, a medida que aumenta el radio interno de la esquina del molde, las grietas internas disminuyen, pero a su vez se incrementan las grietas externas ubicadas en las aristas [67]. En [42] determinaron que en la esquina del molde el espesor de la capa solidificada es mayor que en el centro de las caras, y que el fundente solidifica primero en el vértice que en el centro de las caras. Y en las esquinas y en la parte media de la cara en las palanquillas cerca del menisco se originan grietas superficiales, tanto transversales como longitudinales, y esto se ha relacionado a las marcas de oscilación [12], [52], [71].…”