Determination of heat flux layout in the mould for continuous casting of steel

Determinación de la disposición del flujo térmico en el molde para la fundición continua de acero

El artículo aborda la investigación de la transferencia de calor en el molde de fundición continua y la determinación de las condiciones térmicas límite mediante la combinación de mediciones y la técnica inversa de simulación numérica. Se calcula un flujo de calor medio en el molde a partir de los parámetros medidos del agua de refrigeración del molde. La disposición del flujo de calor en la superficie de trabajo del molde se obtiene mediante el procedimiento original de simulación experimental y numérica, que se basa en la medición de las temperaturas en las paredes del molde y la resolución de un problema numérico inverso que incluye la tensión y la contracción, utilizando el paquete de software Procast. Se creó una base de datos de las disposiciones del flujo térmico para diversos valores de velocidad de colada y composición química del acero con el fin de determinar la condición límite para la modelización en línea.

INTRODUCCIÓN

La monitorización y simulación del trabajo térmico del molde durante la colada continua es una técnica necesaria para conseguir una producción de calidad y segura [1 - 5]. Existe la necesidad de determinar la condición límite momentánea para el modelo numérico térmico en línea, que suele formar parte del sistema de monitorización y diagnóstico de la colada. Los modelos térmicos numéricos para un uso operativo suelen incluir el filamento sin el propio molde y a menudo utilizan el flujo de calor en la superficie del filamento como condición de contorno. La integral del flujo de calor a través de la zona de trabajo de las paredes del molde es igual al flujo de calor total de las paredes del molde al agua de refrigeración, que puede derivarse simplemente de los parámetros medidos rutinariamente del agua de refrigeración.

Para obtener resultados de simulación más precisos, se necesita la disposición del flujo de calor en la superficie de trabajo del molde como condición de contorno [6, 7]. Rara vez se conoce la distribución del flujo de calor, principalmente cerca de las esquinas del molde, y no es una tarea fácil obtenerla.

La medición del flujo de calor mediante pares de termopares se desarrolló con fines experimentales, pero la técnica es poco práctica para el uso operativo a largo plazo debido a las exigencias técnicas y financieras. Se han obtenido resultados similares aplicando un menor número de sensores de temperatura en las paredes del molde en combinación con una modelización avanzada fuera de línea mediante el programa informático Procast. La investigación se ha llevado a cabo en moldes de formatos 150 × 150 mm y 200 × 200 mm.