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Estudio de la solidificación de fundiciones de hierro gris mediante inyección controlada de inoculante con CFD

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dc.contributor.author Reyes Castellanos, Guillermo
dc.date.accessioned 2022-05-16T19:11:10Z
dc.date.available 2022-05-16T19:11:10Z
dc.date.created 2021-06-09
dc.date.issued 2022-05-11
dc.identifier.citation Reyes Castellanos, Guillermo. (2021). Estudio de la solidificación de fundiciones de hierro gris mediante inyección controlada de inoculante con CFD. (Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Materiales). Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas, México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/30364
dc.description Tesis (Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Materiales), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIQIE, 2021, 1 archivo PDF, (72 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: En el presente trabajo se fabricaron fundiciones de hierro gris agregando el inoculante en polvo mediante inyección asistida con un gas de arrastre en el baño metálico. Se llevó a cabo una simulación numérica con el software Comsol Multiphysics 5.2a aplicando el modelo de campo de fase para determinar el comportamiento hidrodinámico entre las partículas de inoculante y el metal fundido . Se utilizó un inoculante comercial base FeSi + Al-Ca-Ba-Zr-Mn , el cual se clasifico por tamaño. Se llevaron a cabo pruebas con dos tamaños de inoculante establecidas como tamaño fino (de 211 a 297 µm) y medio (de 421 a 590 µm). Se determinó una interacción óptima entre las partículas inyectadas y el baño metálico cuando se introdujo la lanza a una profundidad de 7 cm en el baño metálico. Se determinó el tiempo de residencia para las partículas de inoculante de tamaño fino y medio de 0.38 y 0.4 s, respectivamente; mientras que el tiempo de fusión se calculó en 0.0008 y 0.003 s para las partículas de inoculante de tamaño fino y medio, respectivamente . Se establece que después de la inyección, las partículas inoculantes de FeSi se funden rápidamente, liberando los elementos inoculantes (Al-Ca-Zr-Ba), los cuales interactúan con el metal fundido para formar óxidos y sulfuros que propician sitios de nucleación para la formación de las hojuelas de grafito durante la solidificación . Con la técnica de inyección propuesta se obtuvo una distribución de grafito tipo "A" de acuerdo a la norma ASTM A247 para los tamaños de partícula de inoculante fino y medio. El número de celdas eutécticas se incrementó cuando el tamaño de partícula del inoculante y el espesor de la pieza disminuyeron a pesar del bajo contenido de elementos grafitizantes y manganeso en las coladas fabricadas. La técnica de adición y el inoculante utilizados en tamaños fino y medio promovieron características adecuadas en las hojuelas de grafito y evitaron las estructuras no deseadas que se presentan con un mayor subenfriamiento, por lo que la técnica de inyección representa una alternativa atractiva para la fabricación de fundiciones de hierro gris. ABSTRACT: In the present work, an initial assessment of the gray cast irons production by injecting an inoculant with a conveying gas into a molten iron bath was evaluated at a laboratory scale. Numerical simulations were carried out with the software Comsol Multiphysics 5.2a to determine the hydrodynamic behavior between the inoculant particles injected into the molten iron by solving the phase field method. lt was determined that an optimal interaction between the particles of inoculant (FeSi + Al­ Ca-Ba-Zr-Mn) with the molten iron occurred at a lance depth of 7 cm and for the particle sizes fine (211 to 297 µm) and medium (421 to 590 µm), and the residence time was of 0.38 and 0.4 s, respectively. The melting time was calculated at 0.0008 and 0.003 s for the particle sizes fine and medium, respectively. After the injection, the FeSi of the inoculant melted quickly, releasing the elements of the inoculant (Al­ Ca-Zr-Ba ), which interacted with the molten iron and formed oxides and sulfides creating nucleating sites during solidification. The number of eutectic cells increased when the inoculant particle size decreased despite of the low graphitiser elements and manganese contents used in the gray cast iron manufacturing. The injection technique allowed obtaining a type-A graphite distribution for the fine and medium particle sizes and avoided not desired structures of graphite, free cementite, and ferrite phase, which are present with higher undercooling conditions. The injection technique and the used inoculant could represent an attractive option for the production of gray cast iron. es
dc.language.iso es es
dc.subject Fundición mediante inyección controlada es
dc.subject Fundición de hierro gris es
dc.subject Estudio de la solidificación es
dc.title Estudio de la solidificación de fundiciones de hierro gris mediante inyección controlada de inoculante con CFD es
dc.contributor.advisor Cruz Ramírez, Alejandro
dc.programa.academico Doctorado en Ciencias en Metalurgia y Materiales es


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