Resumen

En este artículo se ha formulado e invertido un modelo matemático tridimensional de la solidificación de lingotes de acero de bajo contenido en carbono en una matriz refrigerada. El modelo se basa en conocimientos teóricos y se complementa con datos de la experiencia. En el modelo matemático se incorporan los datos termofísicos que dependen de la temperatura, lo que confiere no linealidad al modelo. El modelo se resuelve mediante el método de diferencias finitas explícitas - el método de entalpía. El algoritmo de solidificación se ha resuelto con el ordenador SPERRY 1106 en lenguaje de programación ASCII FORTRAN. Sobre la base del modelo se puede obtener el tiempo de solidificación, el tiempo óptimo de desprendimiento, el espesor de la piel sólida en cualquier dirección y las huellas potenciales de posibles defectos en el lingote.

INTRODUCCIÓN

Hasta 1970, el acero era el que se vertía con mayor frecuencia en moldes refrigerados [1]. Pero después del año 2003, la proporción de acero vertido en lingoteras fue aproximadamente del 12 % [2]. El vertido de acero en lingoteras pierde importancia debido a la introducción de la colada continua [3]. El vertido de lingotes en el molde enfriado continuará cuando se necesiten lingotes de acero grandes. El uso industrial de lingotes cada vez más grandes para la producción de piezas forjadas de variado peso requiere una comprensión de los fenómenos que están en relación directa con la solidificación del metal, por su influencia en la calidad del producto fabricado. Las principales influencias son químicas y estructurales, que están en relación directa con el proceso de progreso de la solidificación [4]. Entonces, el primer paso es establecer el modelo matemático de la solidificación del lingote.

El modelado matemático de la solidificación del lingote en un molde enfriado tiene un gran interés práctico, ya que puede determinarse con alta confianza el tiempo de solidificación del lingote, es decir, el momento en que es posible el desmoldeo de los moldes enfriados, lo que conduce a la optimización de la proceso de fabricación de lingotes. Para obtener eso, con un modelo matemático establecido correcto, es necesario usar propiedades termofísicas adecuadas de los materiales (que dependen de la temperatura) [5], un método numérico adecuado para resolver la ecuación diferencial parcial de conducción de calor y una computadora adecuada de alta velocidad y gran memoria. como SPERRY 1106. La ecuación diferencial parcial del flujo de calor no estacionario se resuelve numéricamente mediante el llamado método de la entalpía, que ha demostrado ser bueno para el cálculo del proceso de congelación de lingotes de acero relativamente grandes, como se muestra en la Figura 1.

• Materias:Soldadura de acero Modelo Matemático Acero
• Subjects:Steel - Welding Mathematical model Steel
• Palabras claves:Modelo matemático tridimensional; Solidificación; Lingote de acero
• Keywords:3-D mathematical model; Solidification; Steel ingot