Simulación Numérica de Fenómenos de Macro-Segregación en Lingotes de Transición con Diferentes Contenidos de Carbono
Autores: Song, Sicheng; Sun, Yanhui; Chen, Chao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Acero
Transición
Modelo
Elementos solutos
Segregación
Simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta una simulación numérica de la transición de grado de acero desde la boquilla de la colada hasta el final de solidificación del lingote. La simulación se basa en modelos que abarcan el flujo de fluidos, la solidificación, la transferencia de calor, un campo electromagnético y el transporte de solutos. Para validar la precisión del modelo de transición de grado de acero, se muestrean lingotes de transición de acero de alto carbono. Posteriormente, se aplica el modelo para investigar la transición de grado de acero entre acero de carbono medio y acero de bajo carbono. Los hallazgos indican que las regiones que exhiben diferencias significativas entre la velocidad de flujo de acero fundido y la velocidad de colada del lingote en el modelo de hilo se concentran principalmente dentro de 1 m por debajo del menisco. Además, la zona pastosa en el modelo de hilo posee un volumen sustancial. Los elementos solutos permeabilizan continuamente la fase líquida desde la fase sólida a través de la zona pastosa. En consecuencia, la distribución de los elementos solutos en el lingote de transición está influenciada principalmente por el flujo de acero fundido en el colador y la macro-segregación en el proceso de colada. El grado de segregación de cada elemento soluto varía entre grados con diferentes contenidos de carbono. En la fase de austenita, el grado de segregación de cada elemento sigue el orden C > Si > Mo > Mn > Cr > Ni, mientras que en la fase de ferrita, el grado de segregación se ordena como C > Si = Mn. Considerando la macro-segregación, el modelo de partición del lingote de transición resulta ser más estricto que el método de partición original. Esto resulta en lingotes de transición más largos cuando existe una diferencia significativa entre los nuevos y antiguos grados. Por ejemplo, en el Esquema 1, la longitud del lingote de transición del plan original es de 8.88 m, mientras que la longitud del lingote de transición del nuevo plan es de 10.88 m. De manera similar, en el Esquema 2, la longitud del lingote de transición del plan original es de 34.64 m, y la longitud del lingote de transición del nuevo plan es de 35.16 m. Por el contrario, se producen intervalos de partición más cortos cuando hay una superposición en la composición de los nuevos y antiguos grados. En el Esquema 3, el intervalo de partición del plan original para los nuevos y antiguos grados es de 4.08 m, mientras que el intervalo de partición del nuevo plan se reduce a 0.94 m.
Descripción
Este documento presenta una simulación numérica de la transición de grado de acero desde la boquilla de la colada hasta el final de solidificación del lingote. La simulación se basa en modelos que abarcan el flujo de fluidos, la solidificación, la transferencia de calor, un campo electromagnético y el transporte de solutos. Para validar la precisión del modelo de transición de grado de acero, se muestrean lingotes de transición de acero de alto carbono. Posteriormente, se aplica el modelo para investigar la transición de grado de acero entre acero de carbono medio y acero de bajo carbono. Los hallazgos indican que las regiones que exhiben diferencias significativas entre la velocidad de flujo de acero fundido y la velocidad de colada del lingote en el modelo de hilo se concentran principalmente dentro de 1 m por debajo del menisco. Además, la zona pastosa en el modelo de hilo posee un volumen sustancial. Los elementos solutos permeabilizan continuamente la fase líquida desde la fase sólida a través de la zona pastosa. En consecuencia, la distribución de los elementos solutos en el lingote de transición está influenciada principalmente por el flujo de acero fundido en el colador y la macro-segregación en el proceso de colada. El grado de segregación de cada elemento soluto varía entre grados con diferentes contenidos de carbono. En la fase de austenita, el grado de segregación de cada elemento sigue el orden C > Si > Mo > Mn > Cr > Ni, mientras que en la fase de ferrita, el grado de segregación se ordena como C > Si = Mn. Considerando la macro-segregación, el modelo de partición del lingote de transición resulta ser más estricto que el método de partición original. Esto resulta en lingotes de transición más largos cuando existe una diferencia significativa entre los nuevos y antiguos grados. Por ejemplo, en el Esquema 1, la longitud del lingote de transición del plan original es de 8.88 m, mientras que la longitud del lingote de transición del nuevo plan es de 10.88 m. De manera similar, en el Esquema 2, la longitud del lingote de transición del plan original es de 34.64 m, y la longitud del lingote de transición del nuevo plan es de 35.16 m. Por el contrario, se producen intervalos de partición más cortos cuando hay una superposición en la composición de los nuevos y antiguos grados. En el Esquema 3, el intervalo de partición del plan original para los nuevos y antiguos grados es de 4.08 m, mientras que el intervalo de partición del nuevo plan se reduce a 0.94 m.