6
Laminación
Simulación del desprendimiento de
las capas de óxido generadas en la
superficie de palanquillas al interior
del horno de recalentamiento para
predecir desgaste prematuro de Skids
Autores: Resumen
Sixtos Arreola 3 El presente trabajo considera
el modelo numérico acoplando la
transferencia de calor, combustión
química y dinámica de fluido de un
horno de flamas directas. Utilizando
un programa comercial que resuelve,
por volúmenes finitos, las ecuaciones
constitutivas utilizando un mallado
tetrahíbrido de un millón de celdas;
el modelo numérico estima los cam-
pos térmicos del hogar del horno y las
palanquillas, así como los campos de
velocidad de los gases producto de la
combustión. Por otro lado, se utilizó
una técnica de inyección de 11550
partículas, con la densidad del óxido
de fierro, para simular el desprendi-
miento y arrastre de la cascarilla pro-
ducida en las palanquillas, al interior
del hogar del horno utilizando un
modelo de fase discreta; se estudia-
ron las trayectorias de impacto de las
partículas de óxido que desgastan y
erosionan los skids obteniendo resul-
tados estadísticos para tratar de corre-
lacionar una falla que se dio en planta
Ternium-Puebla. El modelo numéri-
co se validó comparando la distribu-
ción de las temperaturas estimadas
con valores medidos en distintas posi-
ciones del horno. Los resultados esta-
dísticos de trayectorias de impacto de
partículas inyectadas en la simulación
numérica indican que la posición de
falla del skid en planta, pudiera, estar
conectada a la erosión de refractario
por cascarilla.
José Flores 2
Heber Santoyo 2
Gildardo Solorio 3
Octavio Vázquez 1y4
Héctor Vergara 1
División de Estudios de Posgrado
e Investigación, Instituto Tecnológico
de Morelia.
1
2
Ternium México
Facultad de Ingeniería Mecánica,
Universidad Michoacana de San Nicolás
de Hidalgo.
Palabras clave: horno de recalentamiento,
mecánica de fluidos, desgaste prematuro
4
3
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
Introducción
En el proceso no integrado de
fabricación del acero, el horno de
recalentamiento es un equipo que
debe mantenerse en funcionamien-
to continuo para evitar un cuello de
botella con el proceso de laminación
en caliente. El objetivo del horno de
recalentamiento es homogeneizar la
estructura de la palanquilla (auste-
nización), disolver las dendritas for-
madas durante el proceso de colada
continua y alcanzar la temperatura de
trabajo para la laminación en calien-
te (~1100°C) [1] [2] [3] . Este proceso de
homogeneización térmica se realiza
en un horno dividido en dos zonas:
a) calentamiento y b) compensación.
La carga (palanquillas) al interior del
horno está en una posición horizon-
tal y se calientan con quemadores ai-
re-metano. Los gases de combustión a
alta temperatura tienen contacto con
la carga y calientan las palanquillas
por el mecanismo de transferencia de
calor de radiación, principalmente.
La palanquilla es transportada en el
interior del horno a través de patines
(skids) enfriados por agua y cubiertos
con material refractario como se ob-
serva en la figura 1.