Estudio de la dinámica de fluidos y la transferencia másica de azufre entre el acero y la escoria en un hornocuchara considerando fuerzas de arrastre y no-arrastre

Resumen

En este trabajo, se desarrolló un estudio básico de la dinámica de fluidos y la transferencia de azufre en la interface acero/ escoria en un horno-cuchara durante la agitación con gas argón. Se empleó la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) acoplada con los modelos de transferencia másica y reacción química. La simulación multifásica fue resuelta usando el modelo Euleriano, considerando las fuerzas de arrastre y no-arrastre, mientras que los patrones de flujo se validaron mediante la técnica de Velocimetría por Imágenes de Partículas (PIV). La tasa de transferencia de azufre se monitoreó a través de dos aproximaciones: (1) el Modelo de transferencia másica constante unidireccional (MTM) y (2) el Modelo de transferencia másica constante unidireccional acoplado con el Modelo de Reacción Química (MTM+CRM) que usa la ecuación de Arrhenius. Se encontró que la inclusión de las fuerzas de no-arrastre afecta la estructura de la dinámica de fluidos. Por otra parte, las velocidades de desulfuración se incrementan conforme el flujo de gas argón inyectado aumenta, encontrándose que el modelo MTM predice un ~15% menos azufre en el acero que el modelo MTM+CRM, y cuyos resultados fueron comparados con mediciones de planta.