Gas mixing and chemical homogenization of steel in 100 t ladle furnace

Mezcla de gases y homogeneización química del acero en un horno de cuchara de 100 t

El artículo presenta simulaciones numéricas del flujo de líquido y la homogeneización química del acero líquido en un crisol agitado por gas utilizando tapones porosos colocados asimétricamente. En este estudio se analiza el tiempo de mezcla en función de la posición del tapón poroso. Todos los cálculos se realizaron con el programa informático comercial Fluent utilizando modelos de turbulencia k-ε. Los resultados muestran los vectores de velocidad del acero líquido y el campo de concentración de los indicadores etiquetados después de añadir la aleación. Se utilizaron cálculos numéricos para obtener el tiempo de mezcla del acero líquido en función del caudal de gas y de la posición del tapón poroso.

INTRODUCCIÓN

En este artículo se presentan los resultados de simulaciones numéricas de la inyección de gas en el baño de metal durante el proceso de cuchara y la disipación del marcador tras la introducción de la adición de aleación. Se ha presentado la distribución de los vectores de las velocidades del acero líquido en la cámara de combustión de la cuchara y, a continuación, se ha determinado el tiempo de mezcla del marcador. Las simulaciones de la disipación de la adición de aleación se han realizado para dos casos que corresponden exactamente a las condiciones de los experimentos industriales realizados. Los ensayos industriales se realizaron en el horno cuchara utilizando una masa idéntica de la adición de aleación, pero dos caudales de argón diferentes. El gas se sopló a través de un bloque poroso asimétrico incorporado en el fondo de la cuchara. La instalación investigada es un horno de cuchara de 100 toneladas. El horno está alimentado por un transformador de 15 MVA.

MODELO MATEMÁTICO

El modelo del movimiento del acero en la cuchara se basa en un sistema de ecuaciones diferenciales [1, 2].

Dado que el flujo examinado es un flujo turbulento, su descripción en la formulación clásica del modelo de turbulencia (RANS) incluye un tensor de tensiones que engloba las tensiones resultantes de la viscosidad molecular y las tensiones turbulentas: las tensiones de Reynold. Las tensiones de Reynold no pueden expresarse de forma estricta en función de los parámetros de flujo promediados y deben modelarse. En el cálculo realizado se empleó el modelo de turbulencia k-ε, muy utilizado en problemas de ingeniería.