Calculation of the boundary conditions in the continuous casting of steel process

Cálculo de las condiciones límite en el proceso de fundición continua de acero

Este artículo presenta la relación entre los parámetros tecnológicos de refrigeración en la máquina de fundición continua y las condiciones de contorno implementadas en el modelo numérico. Se formuló un modelo de transferencia de calor para las zonas de refrigeración primaria y secundaria en el proceso de fundición continua de acero, y se propuso una descripción de las condiciones de contorno, basada en este modelo. Los cálculos numéricos se realizaron con el software ProCAST para el acero S235, y el formato de colada 220 × 1 100 mm. Los resultados de los cálculos se verificaron con mediciones propias de la temperatura de la superficie del cordón en la cámara de refrigeración.

INTRODUCCIÓN

La colada continua de acero es un proceso de colada nuevo y en desarrollo, cuyo objetivo es mejorar la calidad del cordón de acero colado y aumentar el rendimiento. Muchos autores han abordado el tema de la modelización de la distribución de temperaturas en el proceso de colada continua de acero [1-8]. La modelización numérica de los procesos de solidificación requiere la formulación de un modelo de transferencia de calor, junto con un cálculo preciso de las condiciones de contorno. Éstas deben correlacionarse con los parámetros tecnológicos de la máquina de colada continua. La descripción del modelo de transferencia de calor en el proceso de colada continua de acero es una tarea compleja, ya que en este proceso se dan los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, radiación y convección [9-11]. Los siguientes procesos influyen en la transferencia de calor en el proceso de colada continua de acero: conducción y convección en la zona del acero líquido, conducción en la envoltura solidificada, transporte de calor entre la capa exterior de la envoltura solidificada y la superficie de la pared del molde, conducción de calor en el molde, transferencia de calor en el molde entre las paredes del canal y el agua de refrigeración, transferencia de calor dentro de la zona de refrigeración secundaria por convección y radiación, transferencia de calor entre el cordón de solidificación y los rodillos por conducción. Además, los efectos térmicos relacionados con las transformaciones de fase que acompañan a la solidificación tienen una influencia significativa en el modelo de transferencia de calor.

INVESTIGACIÓN INDUSTRIAL

Como parte de esta investigación industrial, se ha recopilado una descripción tecnológica completa de la máquina de colada continua que opera en la Unidad de Cracovia de ArcelorMittal Polonia. Estos estudios abarcaron 55 calores para 7 calidades de acero diferentes.