A process model for EAF steelmaking

Un modelo de procesos para manufactura de acero EAF

La parte más usual de la manufactura del acero EAF (electric arc furnace, horno de arco eléctrico) hace uso de los sistemas de automatización del nivel dos. La instrumentación de los hornos permite una medida cuantitativa dependiente del tiempo de las entradas de masa y energía. Estos datos pueden ser usados para el modelamiento en línea y no en línea del proceso de fusión. El desarrollo de tales modelamientos comenzó en 1974 y, en formas más simples, se volvieron estado del arte en las décadas siguientes. Los desarrollos del modelo han asumido varias direcciones:

• Determinación del proceso global y el control de proceso
• Modelado CFD del sistema off-gas o la transferencia de calor dentro del horno
• Modelado de la fusión, de la química de la escoria y de la espuma de la escoria

En la mayoría de los casos, los modelos resultantes son específicos para el EAF o inclusive una planta individual; emplean distintos modelos y aproximaciones para aplicaciones offline y online. Los detalles sobre los cálculos del modelo usando datos industriales reales son extraños en la literatura abierta; no obstante, los desarrollos de las últimas décadas y este documento tienen algunas características en común:

• Se deducen y se resuelven las leyes de la conservación física de la materia, la energía y las especies.
• El método numérico general establece y resuelve un conjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias no lineales.
• Los modelos requieren valores iniciales y datos para las variables de entrada dependientes del tiempo, tales como las entradas químicas y eléctricas, o cargas de masa.

A partir de estas características generales, se desarrolló una aproximación universal para el modelado de procesos metalúrgicos (process reactor model). Este concepto se aplicó aquí para EAF.

Modelado del proceso convencional de colada continua de aceros libres de interticios

Modeling of the conventional process of continuous interstitial free casting

El desarrollo en el procesamiento de datos permite considerables avances tecnológicos en varios sectores metalúrgicos. El progreso en simulación computacional permite un mejor conocimiento del proceso de colada continua y ha permitido realizar algunas investigaciones sobre el efecto de los parámetros del proceso en la seguridad de las operaciones.

El objetivo del trabajo fue desarrollar un modelo matemático capaz de simular el proceso convencional de colada continua de aceros IF (interstitial free), y determinar las condiciones operacionales óptimas. La formulación del modelo incluye las ecuaciones de momento lineal de materiales líquidos y solidificados junto con la evolución térmica de la plancha. Las ecuaciones diferenciales y las condiciones de contorno son resueltas numéricamente mediante volúmenes finitos.

Ciertas condiciones de contorno como el flujo de calor para el enfriamiento en cada región, además de la resistencia al flujo de la capa de fundente y las oscilaciones en la región del molde, son especificadas. Las predicciones del modelo fueron comparadas con datos industriales para las condiciones de las coladas continuas convencionales y extendidas a aceros IF.