Development of industry processes simulators. Part II (Continuous casting)

Abstract

INTRODUCCIÓNEl proceso más empleado para la producción de perfiles de acero en grandes cantidades es la colada continua. El acero es fundido, vaciado y distribuido en una máquina de colada continua (MCC) donde se solidifica; este proceso ha probado ser altamente eficiente y permite la producción no interrumpida de perfiles; sin embargo, una gran cantidad de fenómenos físicos ocurren durante este proceso y su comprensión es de vital importancia para el aprovechamiento de las instalaciones, evitar accidentes así como daños y defectos en los productos. Uno de estos fenómenos es el enfriamiento del acero durante su recorrido en la MCC, el cual es debido a las diferentes condiciones que encuentra el acero. Para lo cual en este trabajo se muestra el desarrollo de un modelo matemático que puede ser acoplado al modelo que determina el desplazamiento del acero en la MCC; estos modelos realizan REVISTA DE METALURGIA, 42 (3) MAYO-JUNIO, 209-215, 2006 ISSN: 0034-8570 Desarrollo de simuladores para procesos industriales. Parte II (Colada continua)*A. Ramírez**, A. Mosqueda**, V. Sauce**, R. Morales***, A. Ramos**** y G. Solorio***** ResumenEl estudio del comportamiento térmico del acero es de gran importancia para controlar la calidad de productos como perfiles colados, por lo que el presente trabajo muestra el acoplamiento de una subrutina, para simular las condiciones de extracción de calor que ocurren durante el proceso de colada continua, a la rutina de simulación del proceso descrita por los presentes autores en un trabajo previo [1] ; como resultado se obtienen los perfiles de temperatura del acero y las graficas de temperatura superficial de este y, posteriormente, se procede a la validación del sistema con datos de condiciones reales de operación. Palabras claveColada continua. Comportamiento térmico. Condiciones de enfriamiento. Simulación. Development of industry processes simulators. Part II (Continuous casting) AbstractThe understanding of steel thermal behavior is very important in order to take care the quality of the products like billets and slabs due to these; this work shows the join of a subroutine to simulate the heat transfer conditions during the continuous casting process to the model for simulating the process described by the present authors in a previous work [1] ; the result is the temperature profiles and surface temperature graphics of the steel, then they are compared with data carried out of real operating conditions.

Development of industry processes simulators. Part III (Continuous casting)

“…El modelo matemático descrito en este trabajo emplea los datos obtenidos del cálculo del comportamiento térmico de los perfiles mencionados en trabajos anteriores [1][2] . Por tanto, se utiliza la misma malla reticular para discretizar el acero.…”

“…Para lo cual, el modelo matemático desarrollado emplea los datos de tiempos de cambio de estado del acero (t liq,I,J , t sol,I,J ) del simulador de comportamiento térmico, previamente calculados utilizando las rutinas del SSCC descritas anteriormente por los presentes autores [1][2] . Una vez leídos estos datos se procede a calcular el tiempo de permanencia de cada elemento de discretización (nodo) en estado pastoso (t pas,I,J ) utilizando la ecuación (1).…”

“…Para el caso de la zona central se considera, adicionalmente, que coexisten los procesos de nucleación y crecimiento sin que el nodo en análisis haya solidificado en el tiempo (t) de la simulación, necesariamente; por lo que la rutina de la figura 5 se realiza para determinar si existe alguna posibilidad de que el nodo nuclee antes de su tiempo de solidificación calculado en función del porcentaje (sólido-líquido) de su composición a cada instante, que es calculado empleando la ecuación (2). A este fenó-meno se le llama pre-solidificación y el criterio utilizado es que es posible que el nodo solidifique cuando (X sol,I,J > 0.5); esto es posible ya que las fracciones de sólido y líquido se pueden considerar en función al tiempo de solidificación del perfil.…”

“…Una vez realizadas las partes concernientes a la descripción física del proceso de colada continua y la resolución de la influencia de las condiciones de enfriamiento sobre el comportamiento térmico del acero [1][2] , la siguiente etapa del proceso de desarrollo del sistema de simulación es crear una serie de algoritmos y un ambiente de plataforma para representar la posible estructura dendrítica del producto a obtener.…”

“…">INTRODUCCIÓNUna vez realizadas las partes concernientes a la descripción física del proceso de colada continua y la resolución de la influencia de las condiciones de enfriamiento sobre el comportamiento térmico del acero [1][2] , la siguiente etapa del proceso de desarrollo del sistema de simulación es crear una serie de algoritmos y un ambiente de plataforma para representar la posible estructura dendrítica del producto a obtener.La estructura de colada obtenida de los perfiles de acero se puede dividir en tres diferentes zonas, en función de su morfología; estas zonas fueron estudiadas, inicialmente, por Flemmings [3] y, posteriormente, por diversos autores [4][5][6][7][8][9] , quienes han desarrollado algoritmos matemáticos o empleado paquetes de simulación para modelar el proceso de solidificación [3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20] . Algunos autores han realizado trabajos simulando las direcciones de crecimiento de las bases de las dendritas con ecuaciones de funciones trigonométricas [3][4][5][6][7] , otros, han desarrollado modelos de fases, tomando en consideración algunos fenómenos involucrados como la recristalización [8][9][10][11][12][13][14][15]…”