Physical modeling of stresses during continuous casting of St3S steel

Modelización física de las tensiones durante la fundición continua de acero St3S.

En este trabajo se muestran los resultados de la modelización física y numérica de las tensiones en el metal durante la fundición continua. Se realizó la investigación numérica para el lingote St3S. Para la simulación se utilizó un programa informático basado en el método de los elementos finitos (MEF). Las condiciones investigadas se basaron en datos reales recibidos de una planta siderúrgica de Polonia. La simulación del proceso de fundición continua se realizó en el simulador GLEEBLE 3800. Se mostraron los resultados de la carga térmica y también las etapas de flexión y enderezamiento de la floración y el fenómeno de relajación de tensiones. Las propiedades mecánicas de un metal sólido se describen mediante la teoría de la dislocación que permite tener en cuenta la historia de los cambios de tensión y deformación en el material.

INTRODUCCIÓN

Durante el proceso de colada continua, se forma en el metal un estado de tensiones no estacionario, provocado por una distribución no uniforme de la temperatura, las transiciones de fase y la deformación del material en estado semilíquido. También se producen tensiones como resultado de la presión ferrostática y de la deflexión y enderezamiento de la colada continua. Además de estos fenómenos, en el metal se producen intensos procesos de relajación de tensiones. Un requisito previo para obtener un modelo preciso de las tensiones en el metal durante la colada continua es tener en cuenta estos fenómenos. Las ecuaciones del modelo desarrollado se presentan en los trabajos [1-4].

El análisis numérico realizado en el trabajo se basó en las condiciones reales del proceso de colada continua en una acería polaca. Las condiciones de la modelización matemática y física del proceso se seleccionaron para una colada de 300×400 mm de acero St3S.

El objetivo del estudio era modelizar físicamente los procesos de formación y relajación de tensiones en el metal durante la colada continua.

Las variaciones de la temperatura y la velocidad de deformación en los puntos característicos de la sección transversal de la colada se obtuvieron utilizando el modelo matemático del estado termomecánico del metal. A partir de la simulación por ordenador, se determinaron las condiciones para la modelización física en el simulador GLEEBLE 3800. Esta máquina permite modelizar la influencia de los factores de temperatura y deformación en el metal dentro de una amplia gama de variación de los parámetros termomecánicos.

DETERMINACIÓN DE LAS CONDICIONES DE ENSAYO MEDIANTE MODELIZACIÓN MATEMÁTICA

Para la modelización de los procesos de cristalización se utilizó la solución de la ecuación del calor, modificada por el método del calor específico efectivo.