Modeling of MnS precipitation during the crystallization of grain oriented silicon steel

Modelización de la precipitación de MnS durante la cristalización de acero al silicio de grano orientado

En el artículo se describe el proceso de formación de sulfuro de manganeso en el curso del proceso de solidificación del acero al silicio de grano orientado. Las inclusiones finas y dispersivas de MnS son inhibidores del crecimiento del grano y, aparte de las inclusiones de AlN, contribuyen a la formación de una textura privilegiada, es decir, la textura Goss. Se ha realizado una simulación por ordenador de la solidificación de un lingote de acero de alto contenido en silicio utilizando el software del autor. Se adaptó el modelo de Ueshima para simular la solidificación del lingote de acero al 3% de Si. Los cálculos tuvieron en cuenta el efecto de retrodifusión según la ecuación de Wołczyński. Los resultados de la simulación por ordenador se presentan en forma de gráficos que representan el proceso de segregación de los componentes del acero en un lingote en solidificación y de curvas que ilustran el proceso de separación de las inclusiones.

INTRODUCCIÓN

El acero de alto silicio de grano orientado suele tener una estructura Goss [1]. Dicha textura proporciona al acero altas propiedades magnéticas, es decir, alta inductividad y bajas pérdidas. El proceso de formación de este tipo de acero depende en gran medida de los inhibidores del crecimiento del grano en forma de inclusiones no metálicas, es decir, MnS, Cu₂S, SeS y Cu₂Se. Su composición química, tamaño y dispersión determinan la calidad del producto acabado. Las inclusiones de MnS se forman durante la solidificación del acero, como resultado de fenómenos de segregación elemental en el frente de solidificación y el posterior enfriamiento del lingote. Mientras se calientan hasta la temperatura de laminación, las inclusiones de MnS se disuelven casi por completo durante la laminación en caliente y el enfriamiento [2].

La concentración de los elementos que componen las inclusiones de MnS se establece al refinar y complementar la composición química, cuando el acero líquido se prepara para la colada. Durante la solidificación del acero, sus constituyentes se segregan en fases sólidas y líquidas. El azufre tiene un coeficiente de partición de fase sólida/líquida bajo (k = 0,05), lo que significa que el acero líquido se enriquecerá en azufre durante el avance del proceso de cristalización [3].

El sulfuro de manganeso puede precipitarse sobre inclusiones de óxido formadas a altas temperaturas. En el proceso de solidificación son tanto el acero líquido como las inclusiones de óxido no metálicas líquidas las que se enriquecen en azufre [4]. Las inclusiones de MnS de los óxidos líquidos pueden separarse después de que el lingote esté completamente solidificado. Sin embargo, después de que la fase de óxido se transforme en estado sólido este proceso cesa.