SIMULACIÓN TÉRMICA SOBRE CANALES DE GUSA Y …sangrado de acero fundido (gusa) y escoria. Se...

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE QUERÉTARO. MEX

A.J. Reséndiz, y R. Pavanello.

SIMULACIÓN TÉRMICA SOBRE CANALES DE GUSA Y ESCORIA DE ALTO HORNO

IntroducciónEmpresa Brasileña de Alto Horno tiene un problema

sobre el desgaste y calentamiento en sus canales de sangrado de acero fundido (gusa) y escoria.

Se propone hacer un análisis térmico transientebidimensional, de acuerdo al calentamiento del canal por escurrimiento en los siguientes periodos:

3 hrs lleno, luego 3 hrs vacío, otro con 3 hrs lleno luego 15 min vacío, ambos análisis hasta un total de 36hrs, luego hasta 54 hrs.

Finalmente se repiten los dos análisis y se dejan un tiempo considerable hasta obtener un estado estable

Lo anterior a fin de establecer un grosor de concreto civil que debe forrar el canal, para reducir el calentamiento que tiene la pared externa.

Desgaste de canal

Acero fundido

MATERIALES y dimensionesCOEF. CONVECCION

25 W/m2ªC

1m

0.767m

0.6m1m

0.5m

0.5m

0.18m

0.225m

.35 .225 .225 .15

ESPESOR. 1”

DENS 800

C. ESP 1100

TIPO E.F. PLANE55

Mallado del canal de escoria

CONDICIONES DE FRONTERA

Dentro de los macros, se establecieron las siguientes condiciones de frontera:

Para escurrimiento del canal de gusa 1500 ºCPara escurrimiento del canal de escoria 1400

ºCContacto con el exterior en ambos casos,

convección de 25W/m2ºC

Condición Inicial 30ºC

En un primer paso resolvemos para 3h (10800s), y salvamos la solución en un archivo tipo .rth. Esto corresponde a un flujo de gusa durante 3h.

Luego para cada canal, en un segundo paso, vamos a hacer una iteración entre un estado vacío y uno lleno por periodos de 3 hr c/u.

Entonces leemos el archivo de datos .rth mediante la instrucción LDREAD,TEMP. Esta será tomada como condición inicial cada que se lea.

También estaremos cambiando de una condición de frontera en el escurrimiento del canal de 1500 ºC (resp. 1400ºC) a una convección de 350.

Salvamos los resultados cada 3h y 3h. Hasta un tiempo considerable ( 36h, 54h, o hasta se estabilice el proceso).

• PROGRAMACION DEL MACRO

• ns=10

• ! ************** 1 passo ****************

• TIME,10800 !10800seg= 3 hrs • AUTOTS,0• KBC,1 • OUTRES,ALL,ALL !Write to file at every step

• SAVE • nsubst,ns• SOLVE

• ! ****************************** 2 passo ****************

• *do,i,1,30• LDREAD,TEMP,(2*i)1,ns,,2,'termico2','rth'' • dldele,linhacanal,temp• SFL,linhacanal,CONV,25, ,350, ! • TIME,10800*(2*i) ! • AUTOTS,0• KBC,1 • OUTRES,ALL,ALL !Write to file at every step

• SAVE • nsubst,ns • solve• LDREAD,TEMP,(2*i),ns,,2,'termico2','rth','

• SFLDELE,linhacanal,CONV• DL,linhacanal, ,TEMP,1500,1 • TIME,10800*(2*i+1) !mais 3 hrs • AUTOTS,0• KBC,1 • OUTRES,ALL,ALL !Write to file at every step

• SAVE • nsubst,ns• solve• *enddo

RESULTADOS canal de gusa (Seg,ºC)

Nodo 6250 externo

Nodo 750 interno

3 hrs.

RESULTADOS canal de escoria (Seg,ºC)

3 hrs.

Nodo 6250 externo

Nodo 750 interno

Canal escorialleno

Concreto civil

31 hrs.

61 hrs

Canal escoriavacío

30 hrs

60 hrs

Canal de gusa

Concreto civil18 hrs

18 hrs lleno

17.3 vacío

RESULTADOS (15 min vacío)

Se logra una buena programación en dos MACROS de ANSYS tomando el archivo de datos .rth y ciclándolo con una instrucción do enddo.

Se observa que para este forro de concreto civil propuesto se obtiene una estabilidad de temperatura muy por debajo de los 200ºC para ambos canales

Se recomienda revitalizar perímetro hidráulico a geometría de diseño, y optimizar el forro de concreto a una temperatura deseada, vía una programación que permita una simulación óptima.