acería
Adquisición de datos
Los modelos determinísticos exigen una correcta entrada de los
datos más importantes del proceso en el momento adecuado y
con precisión. Para este horno en particular, disponíamos de información de procesos relacionada con:
• Consumo de energía
• Quemadores
• Materias primas, tipos de chatarra, cal, cal dolomítica y carbón
• Temperatura y flujo estimado de los gases de escape
• Flujos y temperaturas de los paneles de enfriamiento de agua
• Muestras de escoria
• Muestras de carbón y temperatura
Implementación del modelo de escoria
El espumado de escoria en el horno de arco eléctrico (EAF) no
solo ha reducido el consumo de refractarios y electrodos, sino
que también ha tenido un impacto significativo en la mejora de
la eficiencia térmica y en la disminución del tiempo de fusión. El
proceso de espumado de escoria puede explicarse sencillamente
como reacciones que generan burbujas de gas con la química de
escoria adecuada para sostener estas burbujas.3
toma una muestra de temperatura y de carbón, las eficiencias estimadas estadísticamente se compensan por medio de un offset,
con lo que el resultado mejora sustancialmente.
Los hornos de NYS cuentan con un sensor de temperatura de
salida de los gases y un flujo estimado de los mismos; esto nos
permite calcular pérdidas sensibles de energía provenientes del
gas de escape; sin embargo, como NYS no cuenta con un analizador de gases para determinar las pérdidas químicas por combustión incompleta en los gases, fue necesario determinar la proporción de pérdidas químicas en base a las pérdidas de energía
calculadas a partir de temperatura y flujo. Las pérdidas de gases
de salida son principalmente una función del flujo debido a sus
grandes fluctuaciones; basándose en esta observación y las coladas analizadas con diferentes prácticas de operación, fue posible
determinar un factor móvil para esta proporción basado en el
flujo de los gases de salida.
Cuando no se dispone de la información necesaria para calcular
las pérdidas de energía, hemos hallado que es posible estimar
dichas pérdidas mediante algoritmos de lógica difusa basados en
el ciclo de la colada.
Con respecto a la química de escoria, dado que la mayoría de los
refractarios en la línea de escoria de hornos eléctricos son básicos, se requiere entonces la saturación de MgO y/o CaO para
minimizar el ataque químico de los refractarios. Además, la saturación de la escoria con estos óxidos (la presencia de partículas
de segunda fase) es un requisito esencial para un buen espumado. Por lo tanto, en función de las propiedades de espumado
requeridas y la intención de proteger los refractarios, se requiere
una saturación dual (CaO y MgO) o al menos una saturación de
MgO.3
El modelo que se usa para calcular la saturación de MgO se basa
en estudios anteriores de Pretorius y Carlisle3 y en el sistema
CaO-MgO-SiO2-FeO, con el modelo y usando un enfoque de
balance de masa es posible calcular la cantidad necesaria de cal
y cal dolomítica que debe usarse para optimizar la química de
escoria adecuada.
Dificultades durante la implementación
Hacer que el balance de energía se adapte a entradas y salidas
no es una tarea sencilla. Por ejemplo, para calcular la entrada
de energía para la combustión del carbón, al principio usamos
análisis de muestras de laboratorio para determinar la calidad del
carbón inyectado, alimentado desde el techo y el cargado en la
cesta de chatarra para medir el carbón al interior del horno. Pero
esto no fue suficiente, también tuvimos que determinar el rendimiento de los diferentes tipos de carbón que el horno estaba
usando, porque parte de este carbón se perdía antes de ingresar
en el baño (a través del ducto de gases de escape, en el momento
de la carga, o simplemente por variaciones en la calidad). Por
lo tanto, fue necesario llevar a cabo un análisis estadístico intentando hallar el mejor rendimiento para el carbón usado en la
colada. Aunque la calidad y rendimiento pueden variar de colada
en colada, éste es un buen punto de partida, y cada vez que se
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