Numerical simulation of solidification structure of continuously cast bloom of steel 20CrNiMo

Simulación numérica de la estructura de solidificación de la colada continua de acero 20CrNiMo

Se desarrolló un modelo para predecir la estructura de solidificación del acero de colada continua utilizando el software comercial ProCAST, y se verificó mediante el examen metalográfico. Posteriormente, se investigaron los efectos de los parámetros operativos en la microestructura de la colada continua de acero aleado 20CrNiMo. Los resultados muestran que el aumento del recalentamiento puede promover el crecimiento de grano columnar e inhibir el crecimiento de grano equiaxial central. Cuando el recalentamiento aumenta de 20 K a 35 K, la proporción de grano equiaxial central disminuye del 17,8 % al 13,5 %.

INTRODUCCIÓN

Durante el proceso de colada continua, el acero fundido se vierte en el molde a través de la boquilla de entrada sumergida (SEN), y un gran número de núcleos se forman repentinamente en la superficie del molde bajo el efecto de un enfriamiento intensivo, lo que da lugar a una zona equiáxica fina formada en la superficie del cordón. Con el proceso de solidificación, algunos granos finos sobreviven al crecimiento competitivo y crecen hacia el centro. Además, los granos libres se nuclearán en la masa fundida subenfriada y bloquearán con éxito el crecimiento dendrítico columnar. Por lo tanto, el crecimiento dendrítico suele tener lugar durante la solidificación del acero de colada continua. Además, los solutos son rechazados desde el tronco dendrítico al líquido interdendrítico y se redistribuyen durante el proceso de crecimiento dendrítico. La complicada red dendrítica afecta al buen mezclado del líquido a granel con el soluto enriquecido en la zona blanda, lo que provoca la distribución desigual del soluto a escala microscópica y macroscópica en la sección de colada [1]. Seriamente, si el sobrecrecimiento dendrítico se desarrolla, el mini-ingote se formará en el filamento debido al puenteo dendrítico e inhibirá la mezcla efectiva del acero fundido, resultando en macrosegregación severa, cavidad de contracción y porosidad. Estos defectos de solidificación tienen un gran efecto deletéreo en las propiedades mecánicas de los productos finales [2]. Por lo tanto, se requiere un conocimiento fundamental sobre el mecanismo de formación de la microestructura dendrítica para conseguir productos de alta calidad.

Hasta ahora, el método de automatización celular se ha utilizado con éxito para simular la estructura de solidificación del acero de colada continua, pero la comprensión exhaustiva de la evolución de la estructura de solidificación y los efectos de los parámetros operativos durante la colada continua del acero está aún lejos de ser satisfactoria.