EuroWire November 2019

Artículo técnico

Se determina la ecuación diferencial de la energía cinética turbulenta del cobre líquido.

Palanquilla de cobre

Distribuidor

Rueda loca

⎡ ⎣ ⎢ ⎢

⎤ ⎦ ⎥ ⎥

⎞ ⎠ ⎟⎟

⎛ ⎝ ⎜⎜

∂ ( ρ u i

k )

∂ k

∂ ( ρ k )

µ i σ k

µ i

∂ ∂ x

+ G

− ρε + D +

k

∂ t +

=

µ i

+

k

∂ x

K

∂ x

i

i

i

p

▲ ▲ Equation 2

Rueda de pr ensado

Rueda de colada

Dondey k y ɛ representan la energía cinética turbulenta y la velocidad de disipación turbulenta; µ i y f i representan los parámetros de viscosidad y turbulencia; C i , σ k , σ ε , c µ son K – ε constantes del modelo. 2.2 Análisis de la deformación del redondo de cobre durante la laminación continua en caliente El laminador en tándem en caliente utiliza 10 cajas de laminación en tándem en voladizo Morgan posicionados de modo alterno ( Figura 2 ). Cada caja es accionada de manera independiente y la velocidad de laminación es controlada automáticamente por la señal enviada por la máquina de colada. La palanquilla de cobre es enganchada automáticamente después de entrar en el tren de laminación y se forma redondo de cobre de ϕ 8mm después de la laminación pasando por los rodillos de cada caja, controlados por el sistema de pasada elíptico-circular. Después de 10 pasadas de laminación, la temperatura del redondo de cobre disminuye mucho y el producto de cobre de cristales columnares se convierte en redondo de cobre de cristales equiaxiales. La laminación continua sin torsión mejora mucho la eficiencia de producción del redondo de cobre. Durante el proceso de laminación en caliente, el redondo de cobre se encuentra en una fase de alta deformación, alta temperatura y alta velocidad de deformación, lo que constituye un problema no lineal de alta interacción térmica y mecánica. Considerando la variación del campo de temperatura, del campo de esfuerzo- deformación y la ley de interacción entre campo de temperatura y campo de esfuerzo-deformación, se puede describir con más precisión el proceso de deformación del redondo de cobre durante la laminación continua. El modelo Johnson-Cook se usa para

Calentador de bandas de cobre

Rueda de tensión

Mecanismo de ajuste de la tensión

▲ ▲ Figura 1 : Diagrama de la estructura de una máquina de colada de cinco ruedas para SCR

λ

Desbaste

Laminación de acabado

Palanquilla de cobre 3800mm 2

Redondo de cobre 50.27mm 2

▲ ▲ Figura 2 : Esquema estructural del tren de laminación continua en caliente

2.1 Análisis de la tecnología de colada La máquina de colada de cinco ruedas SCR3000 se compone de una rueda de colada, una correa de acero, un dispositivo de accionamiento de la rueda de colada, una rueda de transmisión, revestimiento de carbono del molde de colada, un dispositivo de extracción de la palanquilla colada y un dispositivo de transporte de la palanquilla colada. La estructura del sistema está ilustrada en la Figura 1 . El cobre líquido es inyectado desde el tubo de colada del distribuidor en la cámara de cristalización trapezoidal, cerrado en el espacio entre la correa de acero y la rueda de colada, con un determinado ángulo. El cobre líquido, enfriado por el agua de la máquina de colada, se solidifica y cristaliza dinámicamente por convección durante la rotación a velocidad constante de la rueda de cristalización para formar una palanquilla de cobre a alta temperatura. La rueda de cristalización es accionada por un dispositivo de extracción del molde y por la siguiente rueda de guía. Después del corte de los bordes, la rueda de cristalización entra en el sistema de laminación. Por lo tanto, se puede

realizar la colada continua de “colada- enfriamiento-extracción del molde”. Durante el proceso de solidificación y cristalización del cobre líquido de la colada continua en caliente, la temperatura de colada, la velocidad de colada, el ángulo de colada y el coeficiente de transferencia de calor son parámetros importantes que afectan a la calidad de cristalización del producto. El modelo teórico de formación del producto se establece considerando la influencia de los parámetros de proceso. Ecuación diferencial de la trasferencia de calor en la cavidad del cristalizador [5] :

∂ T

( λ ∂ T ∂ x

( λ ∂ T ∂ y

∂ ∂ t

∂ ∂ y

ρ c

)+ Q

) +

∂ t =

p

▲ ▲ Equation 1

Dondey c p y λ representan la capacidad térmica específica a presión constante y la conductividad térmica. El proceso de solidificación del cobre líquido está caracterizado por un flujo convectivo, un flujo interdendrítico y un flujo con el molde.

▼ ▼ Tabla 1 : Análisis de los parámetros importantes de la laminación continua en caliente

1H

2V

3H

4V

5H

6V

7H

8V

9H

10V

D k /mm 295.89 282.00 197.69 196.59 206.75 204.34 208.74 205.43 206.86 206.78 n /r·min -1 22.11 44.06 101.99 169.19 257.56 401.19 611.11 819.17 1189.95 1574.51 Z/% 34.21 47.20 39.39 40.00 37.50 35.00 35.90 24.00 31.58 22.66 δ 1.52 1.89 1.65 1.67 1.60 1.54 1.56 1.32 1.46 1.29

* Dk – Diámetro de trabajo, n – Velocidad rodillo; Z – Contracción de la sección; δ – Coeficiente de alargamiento

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