Simulación numérica de un horno tipo empujador para palanquillas con formación de óxido

Abstract

El siguiente trabajo muestra un modelo numérico de un horno de recalentamiento tipo empujador, utilizando un programa comercial de dinámica de fluidos (CFD). El modelo acopla las ecuaciones de transferencia de calor, dinámica de fluidos y reacción química en estado no estacionario. Para la simulación de la combustión se utilizó el modelo de transportes de especies Eddy-dissipation; para la dinámica de fluidos de los gases se hizo uso del modelo k ≠ ‘ realizable. Se simuló la transferencia de calor considerando los mecanismos de conducción, convección y radiación. El modelo P-1 fue utilizado para simular la radiación que aportan los gases de combustión al calentamiento de la palanquilla. Las historias térmicas simuladas al interior de las palanquillas fueron comparadas con mediciones en planta. El modelo también acopla los modelos de oxidación superficial de la carga (barras de sección cuadrada de acero de 160 mm x 160 mm x 12.7 m). Se caracterizó el historial térmico en estado no estacionario de una palanquilla cuadrada de 16 mm y 12.7 m, durante su desplazamiento en el interior del horno, estas mediciones de temperatura permitieron caracterizar las pérdidas de material por formación de óxidos, en cada tiempo y posición al interior del horno de calentamiento. // In this paper shows a numerical model of a pusher type reheating furnace created in commercial fluid dynamics software, considering the heating of the billets at non steady state. In addition, a methodology was used to achieve the sliding of the billets inside the furnace. To simulate the process combustion it was used the transport species model called Eddy- Dissipation, and for the fluid dynamics of gas it was used k ≠ ‘ realizable model, also the heat transfer by conduction, convection, and radiation were simulated. To simulate the radiation heat transfer from the gases to the billet, the P-1 model was used. Plant measurements in different areas of the furnace allowed a good validation of the numerical model, and also a model for the oxidation process was used. It was characterized the thermal history in unsteady state of a square billet 16 mm and 12.7 mm in length, during their displacement inside the heating furnace 14.7 x 17.5 m industrial size, these temperature measurements allowed to characterize losses rusting material at each time and position within the heating furnace.