Analysis of the effects of electromagnetic stirring on solidification structure of bearing steel

Análisis de los efectos de la agitación electromagnética en la estructura de solidificación del acero para rodamientos

En el presente estudio, se investigó un molde de bloom de 260 mm × 300 mm, en el que se aplicó un método que combinaba métodos de elementos finitos y de volumen finito para estudiar los impactos de la agitación electromagnética en el flujo de acero fundido y la transferencia de calor, y después se probó la estructura de solidificación del acero. Los resultados de la simulación obtenidos en relación con los campos magnéticos fueron coherentes con los datos medidos in situ. Para la fundición continua de acero para rodamientos de 260 mm × 300 mm, se determinó que el valor adecuado de la intensidad de corriente de la agitación electromagnética era de 300 A.

INTRODUCCIÓN

La capacidad de la agitación electromagnética para mejorar la calidad de la bloom ha sido reconocida por los metalúrgicos. La agitación electromagnética mejora la proporción de cristales equiaxiales de las floraciones, así como la segregación central mediante el control del movimiento del acero fundido, afectando así a su transferencia de calor y masa [1]. Debido a la complejidad del proceso de colada continua, es relativamente difícil medir el flujo de acero fundido en los moldes mediante mediciones e investigaciones reales. Por lo tanto, la simulación numérica es muy necesaria. En 1986, Spitze [2] y otros utilizaron un método de simulación numérica para estudiar el flujo de acero fundido en un molde de palanquilla redonda bajo agitación electromagnética; descubrieron y se centraron en la investigación de un segundo fenómeno de flujo. Sus resultados de simulación han sido validados mediante observaciones experimentales. Dubke [3,4] y otros utilizaron el enfoque de la profundidad media para estudiar un campo de flujo tridimensional en un forjado rectangular bajo agitación electromagnética. En las décadas siguientes, investigadores nacionales e internacionales llevaron a cabo numerosos estudios de simulación y experimentales sobre la colada continua con agitación electromagnética [5-11]. Sin embargo, estos investigadores se centraron principalmente en la distribución del campo de flujo del acero fundido bajo agitación electromagnética, aunque investigaron la distribución del campo de temperatura bajo agitación electromagnética, no consideraron el impacto de la solidificación en el campo de flujo. Se ha seguido investigando activamente el flujo tridimensional del acero fundido en el molde de bloom con agitación electromagnética; sin embargo, rara vez se ha informado de investigaciones sobre cálculos de acoplamiento de solidificación.

En este estudio, la agitación electromagnética se llevó a cabo en un molde de bloom de 260 mm × 300 mm fabricado en una acería. Se empleó un método que combina la simulación numérica y la medición de campo para investigar el flujo y la solidificación del acero fundido en el molde. A partir de los resultados obtenidos, se analizan los efectos de la intensidad de corriente en el campo de flujo y el campo de temperatura.