PROCESOS DE INTERCAMBIO TÉRMICO EN EL CRISOL DEL HORNO ALTO

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1 Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 22, N 2, 2002, 3-10 J PROCESOS DE INTERCAMBIO TÉRMICO EN EL CRISOL DEL HORNO ALTO A. BabichI, H. W. Gudenau', L. García', A. Formoso" y A. Cores' 1. RWHT Aachen, Institute für Eisenhüttenkunde, Inizestrafie 1,52056 Aachen, Germany babich@iehk.rwth-aachen.de 2. Centro de Investigaciones Metalúrgicas, Avda. 51, 23611, Ciudad de La Habana, Cuba cime@enet.cu 3. Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, Avda. Gregario del Amo, 8, Madrid aformoso@cenim.csic.es Resumen En el crisol del horno alto (HA) ocurre con más intensidad el intercambio térmico y determina la calidad del metal (arrabio), la productividad del hornoy los parámetros de operación. Las energías térmica y química necesarias para el proceso del HA se generan en el raceway (cavidad enfrente a las toberas). Este trabajo trata de los avances en la teoría del intercambio térmico en el crisol del HA que opera con parámetros de viento combinado. Se estudian los procesos de calentamiento de los productos de la fusión en el raceway y del baño líquido en el crisol y el efecto de la inyección de carbón pulverizado (ICP) en el intercambio térmico en la zona oxidante. Un aumento en la productividad del horno requiere un aporte calórico complementario para el calentamiento del arrabio y de la escoria, y por tanto una elevación de la temperatura de llama. La ICP aumenta la radiación en el raceway, y esto permite operar con una temperatura de llama más baja. Estas conclusiones teóricas se confirman por cálculos para dos hornos altos en Ucrania y España, y por análisis estadístico de la operación de la mayoría de los hornos altos de países de la Unión Europea. En un horno de Alemania se ha investigado, usando la técnica láser, el efecto de la ICP y de otros parámetros del viento combinado, sobre el raceway Palabras clave: Horno alto. Intercambio térmico. Raceway. Radiación. Inyección de carbón pulverizado. Técnicas de láser. Abstract Heat exchange occurs most intensively in the hearth of the blast fumace (BF) and determines metal quality, furnace productivity and operating parameters. The heat and chemical energy needed for the BF process is generated in the raceways. This paper is dedicated to the advancement of the heat exchange theory in the hearth of a BF operating with combined blast. The heating processes of products of melting in the raceway and in the liquid bath of the hearth and the effect of pulverized coal injection (PCI) on heat exchange in the oxidizing zone and its extension are studied. An increase in furnace productivity requires additional heat power for the heating of pig iron and slag and therefore a rise in flame temperature. PClincreases radiation in the raceways, thus permitting BF operation with a lower flame temperature. These theoretical conclusions are confirmed by calculations for two BFs in the Ukraine and Spain and by statistical analysis of the operation of the majority of BFs in EU countries. At one BFiB Germany the effect ofpci and other combined blast parameters on the raceway extension was investigated using the laser technique. Keywords: Blast furnace. Heat exchange. Raceway. Radiation. Pulverized coal injection. Laser technique L Introducción Todos los procesos básicos de la operación del horno o (calentamiento de la carga, descomposición de los.dratos y carbonatos, reducción del mineral, fusión del zrrahio y escoria) ocurren debido al intercambio térmico entre materiales que descienden y los gases que ascienden. El intercambio térmico ocurre más intensamente en el cri- 1 y este proceso determina la calidad del metal y los amimetros de operación. La zona del raceway (cavidad ente de las toberas) desempeña un papel muy específico, aunque su volumen total representa sólo un 1 % del volumen interior del HA. En el raceway se genera una gran parte del calor y la energía química necesaria para el proceso de fabricación del arrabio. La productividad del horno se determina no solo por la capacidad de la zona cohesiva para ser permeable al el gas reductor sino también por las características y la extensión del raceway. La teoría de intercambio térmico, formulada por. Kitaev [1] Y desarrollada por Yaroshenko, Michard, Rist y otros investigadores [2-5] está universalmente reconocida. En la

2 4 A. Babich y col. /Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales década de los 90 se han realizado numerosas investigaciones sobre la transferencia de calor en el HA, incluyendo procesos con inyección de combustibles auxiliares, y se han desarrollado los modelos matemáticos correspondientes [614]. En el presente trabajo se realiza un intento para un desarrollo posterior de la teoría de intercambio térmico aplicada a los procesos que tienen lugar en la parte más baja del HA, operando con parámetros de viento combinados. Se realiza un estudio de los procesos de calentamiento de los productos líquidos de la fusión en el crisol y la influencia de la inyección de carbón pulverizado (ICP) sobre el intercambio térmico en el raceway. La técnica láser se emplea para medir la extensión del raceway. X - contenido en el arrabio de elementos que se reducen por vía directa, %. Los procesos de fusión y de reducción directa no están incluidos en el valor del equivalente acuoso de la carga, debido a que estos procesos se tienen en cuenta por un término separado de la ecuación (1). Por tanto, la relación entre los equivalentes en agua de los materiales de la carga y del gas en las zonas baja y alta del horno es la misma, siendo aproximadamente igual a 0,8 [Ref.2]. La temperatura del gas en la zona de reserva térmica, de acuerdo a los datos señalados, es de "C. La diferencia entre la temperatura de los gases y de los materiales en esta zona es mínima, siendo de "C [2]. 2.2 Parámetros que influyen en la temperatura de llama 2. Influencia de la temperatura de llama sobre la eficiencia de operación del horno alto Uno de los principales principios tecnológicos de la operación del horno.alto con viento combinado es mantener la temperatura de llama con un valor constante. Para mantener la conformidad con este principio, se conocen las tasas de compensación para los parámetros del viento. A continuación será analizada la exactitud de la tesis. Según la ecuación (1), la temperatura de los productos líquidos podría parecer linealmente dependiente de la temperatura de llama. Sin embargo, las características del proceso que determinan el valor de la temperatura de llama, pueden afectar a otros parámetros de la ecuación (1). Por tanto, para estimar la influencia de la temperatura de llama sobre el calentamiento de los productos líquidos, es necesario analizar las razones de su variación.. La temperatura del viento influye sólo en el calorque se 2.1 Ecuaciones de Kitaev El análisis de las ecuaciones de Kitaev [5], que caracterizan el intercambio térmico en la parte inferior del horno, permite el planteamiento de la siguiente ecuación para evaluar la temperatura de los productos líquidos de la fusión: Q -o,c, +ard + I,b x j-l (1) introduce en el crisol, esto es, su cambio afecta sólo a la temperatura de llama. La temperatura de los productos de fusión en este caso es linealmente dependiente con el cambio de la temperatura de llama. El enriquecimiento del viento con oxígeno produce una elevación en la temperatura de llama y una disminución en el flujo de gas. El grado de reducción directa permanece aproximadamente constante.. La inyección de hidrocarburos, como aditivos, causa una tpm - temperatura de los productos de la fusión líquidos, C; Wg, W m - equivalentes de agua de los flujos de gases y materiales, respectivamente, J/(grado.kg); tf - temperatura de llama, C; tg - temperatura de gas en la zona de reserva térmica, C; Llt- diferencia de temperaturas entre el gas y los materiales de carga en la zona de reserva térmica, C; q- calor de fusión de arrabio, J/kg arrabio; Qs - calor de fusión de la escoria, J/kg escoria; Gs - volumen de escoria, kg/kg arrabio a - coeficiente para el efecto térmico de la reacción de reducción directa del hierro, considerando el contenido porcentual de hierro en el arrabio sin considerar las adiciones metálicas, J/kg arrabio; rd - grado de reducción directa (-); b, - calor absorbido en las reacciones de reducción de Si, Mn y otros elementos, x 102 J/kg elemento; disminución en la temperatura de llama, una caída en el grado de reducción directa y una disminución en el flujo de gas y, como resultado, un aumento en la relación entre los equivalentes en agua de los materiales de carga y del gas (W rniw).g El efecto de la temperatura de llama sobre el calentamiento de los productos de fusión, de acuerdo con la ecuación (1), se compensa por el cambio de estos parámetros. El efecto total de los combustibles inyectados sobre la temperatura de los productos de fusión, se determina por la relación cuantitativa de los cambios en la temperatura de llama, grado de reducción directa y equivalentes de agua. De lo anterior se deduce que al cambiar las condiciones tecnológicas, manteniendo la temperatura de llama constante, no se asegura el mantenimiento de una temperatura establecida en el arrabio. En el trabajo de la referencia [15] se introduce el concepto de temperatura de llama necesaria, el cual para los nuevos

3 Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 22, N 2, valores de los parámetros del proceso, garantiza conservar en el nivel inicial la temperatura de los productos líquidos de la fusión. Este valor se puede determinar mediante la ecuación: N = o P {(TD 4 - (Tpnl}, t. N = [LlO' F{T f4 -T~)+ 40' FT ]t. Tf Llt f (4) (5) tft' t1'2- temperatura de llama en el estado inicial y en el nuevo régimen tecnológico, respectivamente, C, K, I K, - tasa de consumo de coque en el estado inicial y en el nuevo régimen, kg/kg arrabio, VI' V2 - flujo de gas en toberas en la condición inicial y en el nuevo régimen, mvkg coque, W m2' Wml - calor específico medio de la carga en la condición del nuevo régimen o inicial referido a la unidad de volumen, J/(kg.grado). El análisis de la ecuación (2) muestra que la temperatura de llama necesaria puede disminuir o aumentar, comparada con el estado inicial. Sin embargo, todos los parámetros arriba mencionados, además de la teoría de intercambio térmico de Kitaev, suponen que la transferencia de calor ocurre por convección. Esta aproximación es aceptable en el análisis del intercambio térmico del HA desde el tragante hasta toberas, pero en los raceways y crisol la radiación juega un papel principal para determinar el calentamiento del metal y la escoria. La investigación del intercambio térmico en los raceways y en la parte baja del crisol, se puede realizar usando la ley de Stefan-Boltzman Temperatura de llama y productividad La dependencia entre la temperatura de llama necesaria y la productividad del horno alto se estudia a continuación. Para calentar los productos de fusión con un aumento en la productividad del horno, se debe aportar una energía térmica adicional a los productos:..in - energía térmica adicional, J/kg.s LlP - aumento de la productividad del HA, kg/s C, j C - s calores específicos del arrabio y la escoria, respectivamente, J/(kg.grad); Llt - sobrecalentamiento de los productos líquidos en el raceway y crisol, "C. Esta energía térmica adicional se puede suministrar aumentando la temperatura de llama: (J- coeficiente de transferencia de calor por radiación, WI (m 2.K4); F - superficie del intercambio térmico, m 2. LlT - incremento en la temperatura de llama, K T - temperatura de llama, K Tpm - temperatura de los productos líquidos de la fusión, K Por otra parte de la ecuación (4) se deduce, que es posible intensificar el intercambio térmico no solo elevando la temperatura de llama sino también aumentando el coeficiente de radiación, por ejemplo, como resultado de la radiación por carburación del carbón pulverizado inyectado. Si el coeficiente teórico de irradiación no varía, un aumento en la temperatura de llama permite una elevación proporcional en la productividad del horno. De las expresiones (3) y (5), con la simplificación correspondiente a?ó - O,se deduce: El cambio en la temperatura de llama requerido para conseguir un aumento en la productividad, ha sido calculado para los hornos altos de Azovstal, en Ucrania, usando la eco (6). Los valores de of fueron calculados usando la eco (4) sobre la base de los datos de operación. Los valores obtenidos dependen débilmente de la productividad, confirmando las condiciones estables del intercambio de calor en estos hornos. Los resultados de estos cálculos muestran que el aumento necesario en la temperatura de llama deberá ser de 0,17 C/ta.día (tonelada de arrabio/día) para los hornos altos de Azovstal (Fig. 1). Con estos mismos datos experimentales de operación, se han obtenido las ecuaciones lineales y cuadráticas de regresión, entre los parámetros estudiados. Puesto que el coeficiente de correlación para la ecuación cuadrática no difiere considerablemente del de la ecuación lineal, solo la última será presentada para simplicidad del análisis: Tf=0,381 P+ 1115, P - productividad del horno, tldía; R - coeficiente de correlación. R=O,72; (6)

4 6 A. Babicb y col./revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales La diferencia entre los datos teóricos y experimentales, obtenidos por medio del tratamiento estadístico de los parámetros de operación (curvas 1 y 2 de la figura 1, respectivamente), se deben principalmente a: No toda la masa del arrabio y escoria pasa a través de los raceways, por tanto se necesita un sobrecalentamiento de los productos de la fusión para conseguir una temperatura dada,. Un aumento en las pérdidas de calor cuando la temperatura de llama se eleva Las dimensiones u o del raceway son variables. El valor medio de la temperatura de llama fue de 2170 C, y a veces por encima de 2270 o C. La productividad específica de 10 hornos altos en Ucraniaen 1997 fue de 1,7-1,9 tlm 3 24h y la temperatura de llama de "C Temperatura de llama y altura de la zona inferior de intercambio térmico Un cambio en la productividad y en la temperatura de llama conduce a un cambio en la altura de la zona inferior del intercambio térmico. Su valor se estima por la ecuación [2]: (7) siendo, i !:::OO:::::-~2300;;;::;;:::---:2:-:400'="""---::2:-:500'='"::---:2,-J600L..,---:C27<,..JOO Productivity, t /24 h Fig. l. Dependencia de la temperatura de llama en la productividad para el HA en Azovstal, Ucrania. 1. datos calculados; 2. datos experimentales En general, la figura 1 confirma que para conseguir una alta productividad en la operación del horno alto se requiere una temperatura de llama más elevada. La experiencia con hornos que operan en países de la Unión Europea y Ucrania confirma lo anterior. La productividad específica media de los hornos europeos, como se indica en la referencia [16], fue de 2,3 tlm 3.24h con algunos hornos logrando 3,0-3,1 ti m 3.24h. 1\- altura de la zona inferior de intercambio térmico, m p - carga volumétrica por unidad de área de la cuba, m 3 1 m 2.s; pb -densidad de carga, t/m'; S - área de la cuba, m-; CI. - coeficiente de transferencia de calor, WIm 3.grado; C b - calor especifico de la carga, J/m 3.grado; f -porosidad de la carga (fracción de huecos), m 3 /m 3 Para el analizar el efecto de un cambio en la temperatura de llama sobre la altura de la zona inferior del intercambio térmico, las expresiones C b (1- f) Y [(W mlwg) - 1] en la eco (7) se suponen constantes. Entonces, H L 2 _ H L P 2 Tf2-Tpm Uc(Tf -Tpm)+(JTf P2T f~ - X X---i'-'-'----'-----T----'-!- P, Tf - t: a, (Tf, - t: )+ (JT, P 2 T/, (8) Cl. - c coeficiente de intercambio térmico por convección, WI m 3.grado. El efecto de la temperatura de llama y la productividad del horno sobre la altura de la zona inferior de intercambio térmico, ha sido estudiado utilizando información de la operación del HA -1 de Azovstal, en diferentes condiciones de operación, y datos de operación de los hornos altos de los países de la UE [16,17]. La altura de la zona inferior de intercambio térmico (H ) L ha sido calculada para valores diferentes de productividad y de temperatura de llama. La figura 2 muestra la dependencia estadística de 1\ con la temperatura de llama. Del análisis de los datos obtenidos se observa, que con el aumento de la temperatura de llama se intensifica el intercambio térmico en la zona inferior del horno. Se han realizado cálculos análogos para 54 hornos en países de la UE sobre la base de datos de operación en Se han usado datos " "dad específica (ti 24h por 1 m 3 de volumen ' productividad diaria y el cambio relativo en la zona inferior de

5 Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 22, N 2, intercambio térmico, con objeto de permitir una comparación de los diferentes hornos. El valor absoluto de H L se mantiene en el intervalo de 1,8-3,3 m, y la relación H/HHA = 0,07-0,17 (HHA - altura de trabajo del horno, m). El intervalo de cambio en la temperatura de llama fue de C, aproximadamente. El valor medio de la temperatura de llama (2150 C) corresponde al 100 % H L Mediante análisis estadístico se obtienen las siguientes ecuaciones de regresión entre los parámetros estudiados, representadas en la figura 3: A ~ = 14, P,p' R = 0,81 (9) ~=351-0,115Tf' R=-0,374 (10) AR L variación relativa de la altura de la zona inferior de intercambio térmico, %; P,p' - productividad específica del horno, t/m'. día. El intervalo efectivo de estas ecuaciones corresponde a PSP= 1,6-3,2 t/m 3.día y Tf= C O=----:-'~---'------L-----L-----J Flome temperature. 0C Fig. 2. Dependencia de la altura de la zona inferior de intercambio térmico en la temperatura de llama para el HA en Azovstal. Las ecuaciones (9) y (10) Yla figura 3 confirman, que un aumento de la productividad del horno requiere de una energía térmica adicional para calentar el arrabio y la escoria, y para elevar el valor de H L (un 3,7 % porcada 0,1 t/m 3.día). Un aumento de la temperatura de llama intensifica el intercambio térmico en el crisol y disminuye H. en una media de 11,5 % por cada 100 C de temperatura de llama. cproductivity. '1m 3 24 h 3. Influencia de la 1CP en el intercambio térmico en la zona del Raceway Se sabe de la experiencia de operación del HA que con la ICP no se necesita mantener la temperatura de llama al valor inicial. La efectividad máxima en el empleo del CP se obtiene, como regla, con una cierta disminución en la temperatura de llama. Este hecho se explica por la intensificación del proceso de reducción con la ICP, la disminución en el grado de reducción directa y, como resultado, la disminución de las necesidades térmicas para completar los procesos de formación del arrabio y la escoria en el crisol. El análisis de la ecuación (2) muestra, que con la inyección de carbón, con una composición química similar a la del coque (antracita, carbones pobres), el cambio en la temperatura de llama necesaria se determina por la disminución en el grado de reducción directa r ; d cuanto más disminuye el valor de r, d tanto más baja será esta temperatura. Un 1 % de disminución en el valor rd'disminuye la temperatura de llama necesaria en OC[18-20]. En la Ref. [20] se ha determinado que la subida de la radiación en el raceway es otro factor que influye favorablemente en el intercambio de calor con la ICE En las condiciones del raceway en el horno sin ICP,' el valor del grado de negrura efectivo en la corriente radiante es Esg = 0,1. Debido a esto, Kitaev ha tenido en cuenta solo el mecanismo de intercambio de calor por convección, ignorando la radiación en el raceway. Con la ICP la situación cambia. La temperatura del coque en el raceway se mantiene en el intervalo de C; la temperatura de las partículas de carbón es casi la misma que la temperatura del gas de tobera. La superficie específica de las partículas de carbón es considerablemente mayor que la superficie de los trozos de coque en el raceway. En la Ref. [20] se ha realizado una estimación del grado de negrura de la corriente del raceway con la ICP y se ha demostrado que este valor se eleva en un 10 % por cada 100 kgcp/ta. La superficie específica del CP es de 0,3 m 2 /kg. y de esta forma para calentar el metal que pasa a través del raceway a una temperatura determinada en un horno que opera con ICP, es suficiente una temperatura de llama más baja. E - grado de negrura efectiva del gas radiante determinado g por la presencia de gases triatómicos en el gas. E,g - grado de negrura efectiva de la corriente radiante.. Flame temperature, C Fig. 3. Efecto de la productividad (1) y la temperatura de llama (2) en la altura relativa dela zona inferior de intercambio térmico. De donde resulta, que la temperatura de llama se puede disminuir en C al inyectar 100 kgcp/ta. Por tanto, la temperatura de llama necesaria para la ICP disminuye como resultado de la acción de dos factores: la disminución del

6 8 A. Babich y col. /Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales grado de reducción directa r d y el aumento de la capacidad radiante de los productos de la combustión. La disminución de la temperatura de llama, que garantiza mantener una temperatura constante del arrabio, es de C por cada 100 kgcp/ta inyectados (con una disminución del valor de r d de 2,0-2,5 %). Los resultados de las investigaciones teóricas se confirman durante la incorporación, en 1997, de la tecnología de operación con ICP del HA-B de ACERALIA, en Gijón, España. El procesamiento estadístico de los datos de producción mensuales [21] muestra, que el crecimiento de la tasa de ICP se acompaña con la disminución de la temperatura de llama en 85 C por cada 100 kgcp/ta inyectados (Fig. 4a). A pesar de una pequeña disminución en la temperatura del arrabio (Fig. 4b), los parámetros de operación del horno han sido altos, y la productividad aumentó en 865 t/24h (o en 0,37 t/m 3.24h) para una elevación en la tasa de CP de 100 kgl ta (Fig. 4c). u 2220 o i 2190 :J Ē! Q) e, E el) Q) 2130 E e li: u 1500 o :E % b a ~ 6500r , , ~ ::::= >..~ > -.; y -6 R = 0.60 e a 5000~----~----~----~----~~~~ PC rate, kg/t C HM Fig. 4. Dependencia de los parámetros de operación en el consumo de CP para el HA-E en Gijón,España. R: Coeficientede correlación. 4. Aplicación de una técnica de medida moderna en el nivel de toberas de un horno alto Con la ICP son posibles reacciones secundarias de gasificación del carbono en.el carbón, debido a la reducción directa de los óxidos de hierro contenidos en el flujo de escoria descendente. El contenido de óxidos de hierro en la escoria que pasa a través del raceway llega al 60 % [22]. Estas reacciones pueden intensificar el intercambio térmico en el raceway y aumentar el grado de combustión del CP. Para estimar el papel y el grado de expansión de las reacciones arriba indicadas, es necesario conocer la temperatura verdadera en el raceway y su extensión. La dimensión del raceway también afecta al calentamiento de los productos de fusión en el crisol. Cuanto menor sea el volumen del raceway, menos productos de fusión pasarán a través del raceway, y se necesita una mayor temperatura de llama para aumentar la productividad del horno. Es imposible conocer la cantidad de arrabio y de escoria que pasa a través del raceway. Esta es una de las razones para la diferencia entre los datos teóricos y experimentales de la figura 1. Estos ejemplos muestran que la modelización de los procesos de intercambio térmico en el raceway y en el crisol, requiere de la medida experimental de la temperatura y la composición del gas, y del cambio de la extensión del raceway cuando se opera con parámetros de viento combinados. Las medidas usando sondas [23-26] son extremadamente difíciles debido a las altas temperaturas, altas velocidades de flujo, y altas presiones. Los métodos ópticos de medida ofrecen por tanto ventajas. Se han usado pirómetros, cámaras de alta velocidad y endoscopios para las medidas en el raceway [27-30]. En el HA-1 de Thyssen Krupp Stahl, en Schwelgern, Alemania, se ha usado una técnica nueva de láser, que mantiene un proceso de medida rápida, no-intrusiva, para determinar la extensión del raceway (Fig. 5) [Ref.31]. Se han realizado investigaciones usando un sensor del raceway estándar [32,33], el cual ha sido modificado en la Universidad Tecnológica de Aachen, Alemania. El sistema láser se basa en el principio de medidaflash en el tiempo. La longitud de la zona de oxidación en la dirección del eje de toberas, se determina por la diferencia de tiempo entre el envío de un impulso láser corto e intenso y la recepción de la señal reflejada desde el raceway. Las señales reflejadas de los granos de coque se estiman usando el método estadístico y se excluyen. El tiempo máximo de impulso flash corresponde a la extensión del raceway. Los laseres del tipo de la gama UV se han elegido a causa de la alta intensidad de la radiación térmica en el raceway. Durante el período de investigación, el HA -1 en Shewelgern ha estado operando con una tasa media de CP de kg/ta. La ICP se ha interrumpido brevemente durante la realización de las medidas. Este procedimiento no influye en la extensión del raceway. Este valor permanece constante' durante algunas horas.

7 Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 22, N Doto processor Dota treotment Fig. 5. Técnica de láser para determinar la extensión del raceway para el HA-l en Schwelgern, Alemania. El análisis de los 'resultados obtenidos confirma lo siguiente: los raceways adyacentes no se superponen. Ningún cambio de materiales ocurre en estas zonas. Sin embargo, la capa de materiales entre los raceways es obviamente permeable a los gases. Por tanto, existe un efecto de radiación mutua, la extensión máxima del raceway en la dirección del eje de tobera cuando el horno opera con ICP es solo de unos 700 rnm. El análisis comparativo con otras investigaciones indica que la permeabilidad del gas en la parte superior del HA también influye en la extensión del raceway y de esta forma en la productividad del horno, la extensión del raceway sin ICP es de 950 rnm. Este resultado se ha obtenido con largos tiempos de operación (durante muchos días) solo con coque, un aumento en la temperatura del viento conduce a una pequeña elevación en la profundidad del raceway. El efecto de la humedad y del contenido de oxígeno en el viento, sobre las condiciones del raceway no ha sido probado. 5. Conclusiones Los resultados del trabajo realizado permiten establecer las siguientes conclusiones: El mantener la temperatura de llama a un valor constante puede no conservar el aporte de calor requerido por el arrabio en las condiciones tecnológicas cambiantes. Como resultado, puede cambiar la temperatura establecida para el arrabió. La radiación juega el papel principal en el calentamiento del metal y la escoria en el raceway y del baño líquido del crisol. En otras palabras, el calentamiento de los productos líquidos está determinado por las condiciones de intercambio térmico por radiación. 1 Se necesita un aumento de la temperatura del gas en las toberas para mantener el calor requerido del metal y la escoria. La operación del HA con una temperatura de llama elevada intensifica el cambio de calor en la parte baja del horno y conduce a una disminución en su altura (H ). L La disminución media del valor de H L para los hornos altos europeos es de 11,5 % por cada 100 C de temperatura de llama. La ICP eleva la radiación en el raceway, por tanto intensifica el intercambio térmico. Este fenómeno favorece la operación efectiva del HA con ICP produciendo una compensación incompleta de la disminución de la temperatura de llama. La disminución total para la temperatura de llama necesaria puede ser DCpor 100 kgcp/ta. La extensión del raceway influye en la productividad del HA y en los procesos de intercambio térmico. Las investigaciones en el HA-1, en Schwelgern, usando la técnica del láser muestran que la profundidad del raceway disminuye de 950 a 700 mm con la ICP ( kg/ta). Un aumento en la temperatura del viento eleva muy poco la extensión del raceway. Los efectos de los contenidos de humedad y de oxígeno en el viento sobre la longitud del raceway no han sido probados. Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento al Prof. S. Yaroshevskii de la Universidad Tecnológica de Donetsk, Ucrania, por su valiosa ayuda, a ACERALIA Corporación Siderurgica, Gijón, España, por haber facilitado los datos de operación del horno alto ya Thyssen Krupp Stahl AG, Alemania, por el aporte en los ensayos realizados en el HA-1 en Schwelgern. El apoyo financiero para este proyecto ha sido realizado por la Unión Europea (ECSC 721O-AA/938). REFERENCIAS 1. B. I. Kitaev. Heat Exchange in Shaft Furnaces. Metallurgizdat, Moscow, (1945), BJ. Kitaev, et al. Intercambio térmico en el horno alto. Moscú, Metallurgiya, (1966) J. Michard. Etude theorique dez'injection de fuez a temperature de Vent Constante. Troisiemens Journees Intemationales de Siderurgie, Luxemburg, (1962) J. Michard, et al. An analysis of the bzastfurnace processes, London, (1963). 5. BJ. Kitaev, et al. Heat exchange in shaft furnaces. Pergamon Press, New York, (1967) H.W. Gudenau, et al. StahlEisen, 112 (1992) A. F. Avchinov, et al. Steel in Translation, 26 (1996) Yu. Yaroshenko, et al. Steel in Translation, 26 (1996) K Takeda y F.e. Lockwood. ISIl Int., 37 (1997) o.x. Wang, A.B. Yu y P. Zulli. ISIl Int., 37 (1997) W. Kowalski, et al. Ironmaking Steelmaking, 23 (1996) 324.

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