Modelado por computadora de la formación de la estructura granular durante el enfriamiento, incluyendo algoritmos con pre- y post-solidificación
Autores: Ramírez-López, Adán; Dávila-Maldonado, Omar; Nájera-Bastida, Alfonso; Morales, Rodolfo Dávila; Muñiz-Valdés, Carlos Rodrigo; Rodríguez-Ávila, Jafeth
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Simulación
Crecimiento de granos
Acero
Solidificación
Métodos matemáticos
Algoritmos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La simulación del proceso de crecimiento de granos, en función de las condiciones de transferencia de calor del acero, es útil para predecir las estructuras de grano de los productos de acero colado continuo. Muchos autores han desarrollado modelos basados en métodos numéricos para simular el crecimiento de granos durante la solidificación del metal. Sin embargo, la naturaleza anisotrópica de las estructuras de grano hace necesario el empleo de nuevos métodos matemáticos como la teoría del caos, los fractales y las teorías probabilísticas y estocásticas de simulación. El problema es significativo para los acererías para evitar defectos en los productos y controlar la microestructura del acero durante el proceso de colado continuo. Este trabajo discute la influencia de los tiempos de solidificación nodal y los algoritmos informáticos en la formación dinámica de las zonas de enfriamiento, columnar y equiaxial, incluyendo fenómenos físicos como la nucleación y el crecimiento de granos. Además, el modelo incorpora rutinas de pre-nucleación y pre-crecimiento en el algoritmo original. Se describe la influencia de los criterios de parámetros matemáticos y probabilidades sobre la morfología de los granos obtenida después de la solidificación. Finalmente, un análisis de estos algoritmos elucida las diferencias entre estas estructuras y las obtenidas de modelos que consideran solo la solidificación.
Descripción
La simulación del proceso de crecimiento de granos, en función de las condiciones de transferencia de calor del acero, es útil para predecir las estructuras de grano de los productos de acero colado continuo. Muchos autores han desarrollado modelos basados en métodos numéricos para simular el crecimiento de granos durante la solidificación del metal. Sin embargo, la naturaleza anisotrópica de las estructuras de grano hace necesario el empleo de nuevos métodos matemáticos como la teoría del caos, los fractales y las teorías probabilísticas y estocásticas de simulación. El problema es significativo para los acererías para evitar defectos en los productos y controlar la microestructura del acero durante el proceso de colado continuo. Este trabajo discute la influencia de los tiempos de solidificación nodal y los algoritmos informáticos en la formación dinámica de las zonas de enfriamiento, columnar y equiaxial, incluyendo fenómenos físicos como la nucleación y el crecimiento de granos. Además, el modelo incorpora rutinas de pre-nucleación y pre-crecimiento en el algoritmo original. Se describe la influencia de los criterios de parámetros matemáticos y probabilidades sobre la morfología de los granos obtenida después de la solidificación. Finalmente, un análisis de estos algoritmos elucida las diferencias entre estas estructuras y las obtenidas de modelos que consideran solo la solidificación.