Optimización del modelado de las propiedades físicas para el calentamiento por inducción de piezas de acero (Presentación Oral)

DI LUOZZO N.; FONTANA M.; ARCONDO B.

Viña del Mar

Congreso; XI IBEROMET - X CONAMET/SAM 2010; 2010

IBEROMET - CONAMET - SAM

Distintos métodos para la simulación del calentamiento por inducción han sido desarrollados y estudiados. Entre ellos se destaca el Método de los Elementos Finitos que es capaz de resolver en forma acoplada: El campo electromagnético generado por corrientes alternas, el calentamiento por efecto Joule debido a las corrientes inducidas y la transferencia del calor generado. Para realizar una satisfactoria simulación del proceso, resulta fundamental la correcta a caracterización de todas las propiedades del material a calentar desde la temperatura ambiente hasta la temperatura objetivo, que en nuestro caso son tubos de acero al carbono con una temperatura final de 1250 ºC. A menos que se realicen mediciones "ad hoc" del acero a calentar, es de suma dificultad modelar las propiedades electromagnéticas y térmicas de manera que sean representativas del proceso, en particular la magnetización de saturación y el calor específico en función de la temperatura. Como la incorrecta modelación de las propiedades físicas puede llevar a resultados erróneos, el objetivo del siguiente trabajo es la revisión de los distintos modelos y resultados experimentales, tanto de la magnetización de saturación como del calor específico en función de la temperatura, para la posterior selección del más apropiado para la simulación del proceso. En el caso de la magnetización de saturación, en lo que respecta a resultados experimentales, se dispone de mediciones para hierro puro y para un reducido grupo de aceros de composición específica, pero no para la muestra en estudio: acero AISI 1025. Los modelos propuestos (Brillouin, Kalus et al, etc.) tienen un parámetro adimensional, que es la temperatura reducida. En este trabajo se analiza la influencia de los distintos modelos en las simulaciones. Respecto al calor específico, los parámetros significativos son: la entalpía y la temperatura de la transformación ferrita-austenita, así como el ancho del pico. En este trabajo se observa que este último parámetro afecta significativamente la simulación, y en el caso del acero en estudio no está correctamente medido. Además en la bibliografía se encuentra que en aceros de contenido de C ultrabajo el ancho del pico y su posición depende de la velocidad a la que se realiza la medición. También se observa que, para el hierro puro, aleaciones Fe-Mn y aceros de baja aleación, la transformación de ferrita-austenita se encuentra muy próxima a la transformación de ferrita ferromagnética-ferrita paramagnética.