Evolución de modelos numéricos CFD del molde de colada continua orientados al estudio del origen de fisuras en planchones de acero

Resumen

Las fisuras superficiales e internas (transversales, longitudinales) del planchón de acero SAE 1010 se originan mayoritariamente dentro del molde de colada continua, como consecuencia de la combinación de factores tales como: gradientes térmicos, crecimiento no uniforme de la cáscara solidificada, fricción con el polvo colador y las tensiones mecánicas asociadas a la oscilación del molde. Predecir las zonas y condiciones de operación con mayor riesgo de fisuración requiere, como paso previo, conocer con precisión el campo de flujo, la distribución de temperaturas y el perfil de solidificación dentro del molde. En este trabajo se presenta la evolución de una serie de modelos numéricos desarrollados en ANSYS Fluent para la colada continua de planchones de acero SAE 1010, concebidos como una construcción progresiva hacia un modelo termo-fluidodinámico-estructural capaz de estimar el riesgo de fisuración. Se partió de un modelo bidimensional validado con datos de planta y se avanzó hacia modelos tridimensionales que incorporan la interacción bifásica acero-polvo colador, la oscilación del molde, la extracción de calor en las paredes y la solidificación con conicidad, cada uno aportando variables relevantes para el análisis de fisuración. Se describen asimismo las líneas de trabajo futuras, orientadas a la incorporación de propiedades físicas, variables con la temperatura, y al acoplamiento con un modelo estructural para el cálculo directo de tensiones.