Modelación física de la agitación del acero líquido dentro del horno olla

Abstract

In this research project was conducted physics simulation of the injection of Argon gas in the Ladle Furnace by the bottom, modifying number, position and gas flow injection to achieve an optimal location of the porous plug that guarantees: minimum thermal stratification, homogenization chemistry and minimal erosion on the walls. For that which we built a physical model in acrylic, respecting the criteria of similarity, in order to represent faithfully the dynamics flow of the steel in the ladle furnace, for different cases studied, where several positions, the number of plugs and the flow of gas injected. By conductivity techniques were obtained mixing time in two different positions one at the top and one on the bottom of the model. To study the path lines of flow were taken videos using the colorimetry technique of using as tracer red vegetal color, also was evaluated on a qualitative way the turbulence on the surface of the liquid, simulating the opening of the top slag with vegetable oil. We used the technique Particle Imaging Velocimetry (PIV) to measure the distribution of instantaneous speed in a plane on the axis of symmetry of the air injection of physical model. Finding that the best two cases were: when using a single porous plug (case 1) with a flow of 3.0 liters / min. and when using two plugs to 2/3 radius (case 2) and a flow of 4.9 liters / min. the latter being better because the turbulence on the walls is reduced significantly.

En éste proyecto de investigación se realizó la simulación física de la inyección de gas Argón en el Horno Olla por el fondo, modificándole número y posición de los medios porosos con el fin de lograr una óptima localización de los tapones que garanticen, mínima estratificación de temperatura, una buena homogenización química y mínima erosión en las paredes. Para lo cual se construyó respetando los criterios de similitud un modelo físico en Acrílico, con la finalidad de representar en forma fielmente la dinámica del flujo de Acero en el Horno Olla, para los diferentes casos estudiados, donde se vario la posición, el número de tapones y el flujo de gas inyectado. Mediante técnicas de conductimetría se obtuvieron los tiempos de mezclado en dos diferentes posiciones una en la parte superior y otra en la parte inferior de la Olla. Para estudiar el patrón de flujo se tomaron videos empleando la técnica de colorimetría utilizando como trazador colorante vegetal, así mismo, se evaluó en forma cualitativa la turbulencia sobre la superficie del líquido, simulando la apertura de la capa de escoria con aceite vegetal. Se utilizó la técnica de Velocimetría de Imagen de Partícula (PIV) para medir la distribución de velocidad instantánea en un plano sobre el eje de simetría de la inyección de aire del modelo físico. Encontrando que los dos mejores casos fueron cuando se utilizó un solo tapón (caso 1) con un flujo de 3.0 lts /min., y cuando se utilizaron dos tapones a 2/3 del radio (caso 2) y un flujo de 4.9 lts/min., siendo mejor este último ya que la turbulencia sobre las paredes se reduce considerablemente.