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Acería
lada”. Algunas especies con baja concentración (>0.1
%) fueron descartadas, por ejemplo: Cr 2 O 3 , P 2 O 5 y S.
El C 9 H 20 , es un elemento representativo de los compo-
nentes volátiles en zona 1 y 4, esto ya ha sido empleado
antes [6,7] .
Figura 2
De forma genérica, el arreglo de la matriz de masa se eva-
lúa por la Ec.8, donde M acum -1 es la acumulación del tiempo
anterior, M in y M out son la entrada de materia y la salida de
materia. A partir de esta, se obtiene la matriz de moles N acum .
t–1
M acum ij = M acum ij + M in ij – M out ij (8)
La matriz de acumulación de energía se determina por
a las tempera-
la Ec. 9, utilizando las entalpías totales
turas T correspondientes.
H acum ij = N acum ij • H T ij (T out ij )
1) Zona de gases
Subzona I)
4) Zona de chatarra
Subzona II)
(9)
Figura 3
Subzona III)
Modelo BMET
2) Zona de escoria
2) Zona de metal líquido
Matrices de acumulación
M, N y H
Representación esquemática de las zonas y subzonas de división
para el modelo BMET (etapa inicial).
2. Todo el BME se realizó en estado transitorio, conside-
rando perfiles de adición de materiales y potencia, así
como la salida continua de materia.
3. La cantidad de metal líquido y escoria que permanece
al principio de la “colada”, cuyo propósito es aplicar
calor inicial para la chatarra o el HRD [9] es llamado
“Hot Heel”. Para este trabajo, se consideró de 35 ton,
con composición de 20 % de escoria y 80% de acero
líquido.
4. Sólo se consideraron las reacciones que aportan energía
al proceso de forma significativa: Ec. 2, 3, 4, 5, 10 y 11.
5. Las temperaturas de la zona de metal líquido y de la
zona de escoria fueron tomadas como ≈ 1870 K.
6. La lanza de oxígeno incide directamente en la zona
de acero líquido.
7. El HRD se funde instantáneamente después de agre-
garse en baño plano (cuando casi toda la chatarra está
fundida).
8. Para calcular las concentraciones de los compuestos en
la escoria se utilizó la cinética de las reacciones, mien-
tras que, para los gases, se usó el equilibrio termodiná-
mico. Esto se justifica con la complejidad que radica
en la escoria, el ahorro de recursos computacionales,
los cambios insignificantes en los últimos minutos de la
colada y el equilibrio instantáneo en la zona de gases.
4. Resultados y discusión
4.1 Desarrollo de BMET
Durante todo el algoritmo (Fig. 3) se emplean tres ma-
trices de acumulación 4x21 (M acum (Ton), N acum (mol) y H a-
cum (Joules)), esto permite un modelado flexible y robusto;
las filas representan las zonas i y las columnas, las especies j.
Adición de masa E e
Tasa de fundición
Cinética en escoria
Transferencia de masa
Derrame de escoria
Sí
h > h max
No
Equilibrio en gases
Fin
Salida de gases
Sí
V > V max
No
Descripción general del algoritmo BMET.
E e es la energía eléctrica, h es la altura, V es el volumen del con-
tenido en el HAE, M, N y H es masa, moles y entalpías.
Al tiempo cero de la “colada”, la zona de gas contiene
solo aire, mientras que las zonas de escoria y metal líqui-
do se definen por sus composiciones en el hot heel. Los
perfiles de adición constan de 12 corrientes: 1) chatarra,
2) carbón, 3) y 4) HRD, 5) cales, 6) y 7) grafito, 8) y 9) oxí-
geno, 10) gas natural, 11) agua de enfriamiento y 12) aire
ambiental; estos se agregan a las matrices de acumulación.
El módulo de tasa de fusión de chatarra emplea el perfil
de flujos de potencia (energía) y los mecanismos de trans-
ferencia de calor descritos en la sección 4.2 para calcular la
masa que pasa a formar parte de la zona de metal líquido.
Empleando el mecanismo 4.3 para la escoria, se estiman
sus velocidades de reacción (Ec. 6), la masa remanente, las
masas transferidas hacia las zonas de metal líquido (Fel) y de
gases (CO, CO 2 ). Posteriormente, la salida continua es simu-
lada usando como restricción la altura a la puerta de escoria.