Effects of high cooling rates on the improvement of continuous steel casting microstructure

Efectos de las altas velocidades de enfriamiento en la mejora de la microestructura de la fundición continua de acero

En este trabajo se ha investigado la influencia de los oligoelementos en el acero, combinada con los nuevos procesos de fundición, sobre la microestructura y el fenómeno de microsegregación en el caso del acero estructural. Se ha aplicado el software Thermocalc para el cálculo de la fase del acero. En el trabajo se ha prestado especial atención al seguimiento de la influencia de la velocidad de enfriamiento con respecto al tiempo de solidificación y al coeficiente de segregación de los elementos característicos. Unas tasas de enfriamiento más elevadas durante la solidificación mejoran la microestructura y producen efectos positivos en la calidad metalúrgica de la colada de acero.

INTRODUCCIÓN

Junto con la modernización de las instalaciones clásicas de colada continua de acero, hoy en día se trabaja intensamente en el desarrollo de nuevos procedimientos de colada que permitan obtener productos semiacabados de una calidad cercana a la de los productos finales [1,2]. Los nuevos procedimientos de fundición reducen significativamente la necesidad de deformación plástica de la colada y contribuyen al ahorro de energía y tiempo (figura 1) [3].

Asimismo, la rápida solidificación conseguida durante la colada fina o en bandas podría reducir sustancialmente los problemas de segregación y dar lugar a una microestructura de grano fino más homogénea y producir las propiedades deseadas del material, como la resistencia, el alargamiento y la anisotropía.

Por otra parte, el uso de chatarra de acero ha cobrado importancia en la fabricación de acero desde el punto de vista del ahorro energético y la conservación de recursos. Cuando se utiliza chatarra de acero, quedan retenidos en el acero oligoelementos como el Cu y el Sn, ya que son difíciles de eliminar[4]. Se sabe que estos oligoelementos provocan fisuración superficial.

El agrietamiento de la superficie sigue siendo un grave problema en el proceso de colada continua, especialmente en los aceros microaleados para aplicaciones de chapa gruesa [5]. Se supone que, además de las deformaciones mecánicas y térmicas, la transformación de fase y la segregación pueden provocar sensibilidad al agrietamiento. El cobre es el elemento clave de la corrosión en caliente causada por defectos superficiales durante la deformación en caliente. En la figura 2 se muestra un ejemplo de grieta superficial que se produjo en la superficie de un bloque de acero S355 durante la deformación en caliente [6]. A lo largo de las grietas se aprecian lugares enriquecidos con cobre, así como con azufre y manganeso.

TRABAJO EXPERIMENTAL

Un criterio importante para la comparación de nuevos procedimientos de fundición es el espesor de la colada, que define la velocidad de enfriamiento y presenta un parámetro relevante en el proceso de solidificación, así como en la formación de la microestructura. En este trabajo se ha estudiado el efecto de una velocidad de enfriamiento diferente sobre la segregación de oligoelementos en el acero durante el proceso de solidificación.