Rediseño mecánico de la cámara de extracción de gases del horno de arco eléctrico HCD1 (FUCHS)

Abstract

El departamento de Ingeniería y Medio Ambiente de Ternium Hylsa solicitó que se desarrollará un nuevo diseño de la cámara de extracción de gases con el fin de eliminar los tiempos de limpieza y así, recuperar la productividad del horno de arco eléctrico HCD1 (Fuchs). Actualmente, la cámara de extracción de gases ha estado operando con la problemática de acumulación de polvos finos y aglomerados, debido a que partículas pequeñas de polvo se adhieren a las paredes enfriadas por agua debido a la diferencia de temperatura entre estas. Antes de que la partícula se enfríe y caiga para ser extraída, llegan más partículas y se unen a la primera, formando un aglomerado que no puede ser suspendido por el sistema de extracción por lo que se precipitan y forman capas de 1 O a 13 toneladas de peso lo que obliga a detener la producción para la limpieza. Lo que se propone es generar un diseño de una nueva cámara de extracción de gases en la cual se elimine esta acumulación y así recuperar la productividad del horno. Después de una exhaustiva investigación tecnológica, se diseñaron primeramente, cuatro diseños conceptuales, los cuales fueron evaluados con una tabla de evaluación de diseños conceptuales para seleccionar el mejor diseño conceptual. Una vez seleccionado dicho diseño, se generaron tres mejoras utilizando el mismo principio del diseño seleccionado. Se volvieron a evaluar mediante la tabla de evaluación de diseños y se seleccionó el diseño conceptual que respondiera mejor a las necesidades de la empresa. De este diseño se generaron los planos de construcción a detalle y se analizó el comportamiento de gases dentro del diseño para corroborar que la extracción es uniforme y no se presenten turbulencias durante el proceso. Además , se analizó el sistema de movimiento que tendrá el nuevo diseño durante la carga de chatarra al horno de arco eléctrico. En cuanto al material de construcción, se optó por seguir utilizando paneles de tubería de acero al carbono de 2 ~ pulgadas de diámetro nominal cédula 80. Este material no soporta altas temperaturas, pero, ya que se circula agua a altas velocidades dentro de la tubería formada, el material tolera temperaturas de hasta 1700 oc. Por último, se generó una lista de materiales, así como los resultados obtenidos durante la prueba de flujo de gases que sustentan el diseño para su futura implementación.