Resumen

En este trabajo se optimiza el plan de enfriamiento para resolver el problema de la porosidad central del lingote de electrodo de acero de 450 mm de diámetro. La porosidad central del lingote en los planes de enfriamiento correspondientes se calcula mediante el software de análisis de elementos finitos ProCAST. Los resultados muestran que la porosidad central se ha reducido significativamente en el plan con elevador independiente y refrigeración reforzada en la parte inferior del lingote.

INTRODUCCIÓN

La calidad interna del lingote de electrodo es muy exigente. Y el lingote de electrodo tiende a tener una mayor relación entre altura y diámetro debido a los dos parámetros del diseño de la relación de llenado y la relación entre altura y diámetro del proceso de refundición de la electroescoria[1]. En la producción de lingotes de electrodo con una gran relación altura/diámetro, habrá propensión a la porosidad central o incluso a la contracción concentrada.

La calidad interna del lingote de electrodo tiene una gran influencia en la producción de refundición de escoria eléctrica. La porosidad central o incluso la contracción causarán la fluctuación de la corriente en el extremo del electrodo de fusión, y eso afectará a la calidad del lingote de refundición de electroescoria [2].

Los principales factores de influencia de la calidad interna del lingote son los parámetros de diseño y el control del flujo de calor en la solidificación. En el caso del lingote de electroescoria, los parámetros de diseño son limitados. Por lo tanto, la única forma de mejorar la calidad interna de los productos es el control del flujo de calor [3].

En este trabajo, la porosidad central del lingote de electrodo se calcula mediante ProCAST. Y el plan de control del flujo de calor en el proceso de solidificación del lingote de electrodo se optimiza basándose en las comparaciones de los planes.

ESTABLECIMIENTO DEL MODELO MATEMÁTICO

Establecimiento de las condiciones básicas

La figura 1 muestra el modelo geométrico y la malla del lingote de electrodo de 450 mm de diámetro.

La ecuación de control de la transferencia de calor [4]:

​$\rho c\frac{\partial T}{\partial t}=\frac{\partial }{\partial x}\left(\lambda \frac{\partial T}{\partial x}\right)+\frac{\partial }{\partial y}\left(\lambda \frac{\partial T}{\partial y}\right)$   (1)

Donde T es la temperatura / °C, ρ es la densidad del acero / kg/ m³, λ es la conductividad térmica / W/m/°C, c es el calor específico / J/kg/K.

Los supuestos utilizados para la simulación de transferencia de calor son que el acero fundido es un flujo viscoso incompresible y la conductividad térmica es isótropa, los parámetros físicos térmicos del acero fundido son sólo una función de la temperatura, el límite no es un límite de deslizamiento.

• Materias:Simulación numérica Materiales porosos Acero
• Subjects:Numerical simulation Porous materials Steel
• Palabras claves:Electrodo de acero lingote; Flujo de calor; Porosidad central; Simulación numérica
• Keywords:Steel electrode ingot; Heat flux; Central porosity; Numerical simulation