Simulación De Colada Continua

Trabajo Práctico de Materiales y Procesos


Simulación de Colada Continua




Alumnos:

Picasso, José Leg. 45379
Spanier, Darío Leg 44238
Pinto, Gastón Leg. 44188









03/04/08


Trabajo Práctico de Materiales y Procesos

Simulación de Colada Continua

Introducción

La colada continua de acero es un proceso mediante el cual elacero líquido es continuamente solidificado, transformándose en un hilo o barra de metal. Dependiendo de las dimensiones de la barra, estos productos semi-elaborados pueden tomar distintos nombres. Este proceso fue inventado en los años 1950s, en un contexto de búsqueda de aumentos en la productividad de la industria del acero.
Antes de esto, sólo existía la producción en lingotes, bastante limitadaen términos de productividad. Actualmente, casi el 90% de la producción mundial de acero se realiza por medio de colada continua.
El acero líquido es proveído desde una instalación secundaria en cucharones o tanques, movidos por grúas, y posicionados en torretas rotativas, que ubican los cucharones en posición, y sacan los vacíos. Una cavidad en el fondo de los cucharones, con compuertascorredizas se abre, permitiendo el paso del acero líquido hacia un repartidor, recipiente que actúa como almacenador intermediario entre el cucharón y el molde. Desde allí el acero es liberado hacia moldes de cobre refrigerados por agua. La solidificación comienza en las paredes del molde, extendiéndose hacia el interior del acero. Luego de una solidificación suficiente, las barras son cortadas enmedidas predeterminadas, terminando así el proceso.
Las partes principales intervinientes se pueden observar a continuación.
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Simulación
Para la simulación del proceso de colada continua se utilizó un simulador on-line, localizado en la dirección www.steeluniversity.org.
Inicialmente, se realiza una simulación para estudiantes universitarios, que simplifica el proceso, porejemplo, evitando fallas e improvistos en los equipos.
Se deben definir variables iniciales, como por ejemplo el tipo de pieza a colar, y variables inherentes a la producción.
Se decide colar vigas de acero para uso general. Se utilizarán 3 cucharones de 100 toneladas cada uno. Se colarán vigas de 250mm x 250mm.
Se selecciona una velocidad de colada de 1,2 m/min , y una tasa de flujo de agua deenfriamiento de 0,3 kg agua/kg acero. Esto resulta en una longitud metalúrgica de 22,48 m. Esto se puede ver en el siguiente esquema:
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Además se debe lograr que el consumo de polvo de molde sea mayor a 0,3 kg/m2, la aceleración del molde sea menor a 1 m/s2, y las marcas por oscilación sean mínimas, ya que estas pueden actuar como concentradores de esfuerzos. La velocidad de colado tambiéninfluye sobre estos parámetros. Con estos objetivos, se seleccionan los siguientes valores:
Stroke (movimiento del molde)= 4mm
Frequency (frecuencia de movimiento)= 140 1/min
Mold Powder (polvo en los moldes): A
Dados estos valores, se obtiene un consumo de polvo de 0,46 kg/m2, una profundidad de marcas de oscilación de 0,19 mm, y una aceleración de 0,43 m/s2, valores adecuados para cada variable.Por otra parte, se seleccionan las temperaturas a las que llega el acero líquido en los cucharones. Aquí se decide utilizar una temperatura de 1600 grados para las 3 cargas, que llegan, a los 33 minutos la segunda, y a los 53 minutos la tercera. Con estas temperaturas se asegura que el metal líquido en el cucharón no se enfríe demasiado y se mantenga entre 1600 grados y 1580 gradosaproximadamente. La evolución de estas temperaturas se puede observar a continuación.

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En la simulación, inicialmente se abre la cuchara definiendo el caudal, hasta llenar el repartidor hasta aproximadamente un 70%, momento en el cual se abre este hasta llenar el molde, también hasta el 70%. Luego se define la velocidad de colada para el molde y a partir de ese momento se debe jugar con los...