Assessment of refractory condition in a blast furnace hearth using computational fluid dynamics

Evaluación de la condición refractaria en el crisol de un alto horno usando dinámica computacional de fluidos

El ciclo de vida de un alto horno está íntimamente ligado con la longevidad de las refractarias del crisol. Entender qué tanto la refractaria permanece en el crisol es crucial para evaluar cuando necesita revestirse un alto horno. En este estudio se desarrolló un modelo de computación dinámica de fluidos (computational fluid dynamics, CFD), usando el paquete comercial CFX 4.4 para ayudar en la evaluación de la condición de la refractaria en el crisol.

El modelo incorpora la predicción del flujo de fluido del hierro fundido, conjuga la transferencia de calor entre el fundido y las refractarias, así como la conducción a través de las refractarias. Este modelo ha sido sometido a continuos refinamientos desde su desarrollo en los últimos años de la década de los noventa.

Hornos y medición de temperatura

Furnaces and temperature measurement

Existen muchos tipos de hornos para tratamientos térmicos, que varían en diseño, tamaño, fuente térmica, temperaturas de operación, modo de calentamiento, medio de transferencia de calor, modo de operación (continua o tipo batch), etc., de modo que una clasificación exacta resulta virtualmente imposible.

En cuanto al tamaño varían desde pequeños modelos con capacidad de unos pocos gramos hasta hornos de base movible que permiten calentar cientos de toneladas de una sola vez. Independientemente de su tamaño, hay hornos que pueden calentarse con combustible en forma directa, en cuyo caso la pieza a tratar queda expuesta a los gases de combustión, o indirectamente, en cuyo caso la pieza queda aislada de los gases. Además, hay hornos que se calientan por resistencia eléctrica.

Fluid dynamic modelling of electric arcs for industrial applications

Modelado de fluido dinámico de arcos eléctricos para aplicaciones industriales

Los arcos eléctricos se usan ampliamente en la industria metalúrgica (por ejemplo, en hornos de arco eléctrico para la industria del acero). Hace varios años, se han instalado numerosas antorchas de plasma de arco para el calentamiento de artesas (tundish).

Aunque se controlaba correctamente el comportamiento global de estos procesos, el conocimiento y la comprensión de la transferencia de calor entre el arco eléctrico y el baño de acero es más bien limitado, lo que hace difícil su optimización. Debido a la naturaleza compleja del plasma, el trabajo experimental solamente proporciona informaciones globales en lugar de locales, estas últimas importantes para determinar las condiciones óptimas de operación en el reactor de plasma.

Este artículo presenta desarrollos sobre computación dinámica de fluidos llevada a cabo en Electricité de France, en el marco de aplicaciones industriales de arcos eléctricos. En el Laboratoire National d Hydraulique se corrieron simulaciones de flujos de arco eléctrico a presión atmosférica al comienzo para las antorchas de plasma y luego para el modelamiento de los hornos de arco eléctrico.