Balance térmicoSe definen aportes térmicos: Así como demanda térmica:

Combustión en toberas Gasificación del C por reacciones directas

Calor sensible del aire insuflad Reducción directa de elementos en arrabio (Mn,Fe,P.Si)

Reduccion indirecta de óxidos Calor sensible escoria

Carburación arrabio

Calor sensible arrabio

Pérdidas

Reducción indirecta de óxidos Fe Se tiene la fórmula :

  YZqi = ot0 + 1,05 tw qiw + 1,33 tm qim + 1,5 th qih Donde los subíndice o,w,m,h representan metal,wustita,magnetita y hematita respectivamente y los valores de t representan el número de moles presentes en cada especie mencioanda, respectivamente.Adem ás se tiene:

(w) Fe0,95O + CO 0,95 Fe + CO2

DH1000°C = -4,13 kcal

(m) 1/4 Fe3O4 + CO 3/4 Fe + CO2

DH1000°C = -2,10 kcal

(h) 1/3 Fe2O3  + CO 3/2 Fe + CO2

DH1000°C = -3,06 kcal

Donde qi representa los calores entregados por cada reacción.

Calor sensible aire

Consideramos aire insuflado a temeperaturas mayoes a 1000°C.Usando datos bibliográficos y para el rango de temperaturas de trabajo se puede usar la siguiente ecuación:

qv = 1,92 (Tv-1000)/100 kcal/at ODonde qv representa el calor sensible y Tv la temperatura del viento.

Calor sensible arrabio y escoria

Usando datos bobliográricos llegamos a la siguiente ecuación:

qf = 70 + 0,165 (Tf – 1000) th/t arrabio,

Donde qf corresponde al calor sensible del arrabio y Tf su temperatura.Y para el caso de la escoria se tiene:

ql = 165 + 0,5 (Tl – 1400) th/t escoriaDonde ql representa el calor sensible y Tl la temperatura de la escoria

Elementos que entran en solución arrabio

Los elementos que entran en solución en arrabio corresponden a Si,Mn,P,Ti y V. Para los cuales se tienen los siguientes datos de calores de disolución:

qSi = 70 kcal/at O

qMn = 68 kcal/at OqP = 57 kcal/at OqV = 42 kcal/at OqTi =84 kcal/at O

Puede hacerse un balance global de estos elementos mediante:

yf qf = ySi qSi + yMn qMn + yP qP + yV qV + yTi qTi

Carburación arrabio

Considerando que el arrabio a una temperatura de 1000°C contiene un porcentaje de C del 1.5% en forma de austenita además de Cementita Fe3C y a través de las ecuaciones se llega a:

qa = 4,2 kcal/at O

Resumen

Balance

Combustión carbno qc = 28,37 kcal/at O

Gasificación carbono qg = 38,91

Calor sensible aire qv = 1,92 (Tv-1000)/100 kcal/at O

Reducción indirecta Feo qi = 4,13 kcal/at O

Reducción directa Mn qMn = 64 kcal/at O

Reducción directa P qP = 57 kcal/at O

Reducción directa Ti qTi= 84 kcal/at C

Reducción directa Si qSi = 70 kcal/at O

Carburación arrabio qa = 4,2 kcal/at C

Calor sensible arrabio qf = 70 + 0,165 (Tf – 1000) th/t arrabio

Calor sensible escoria ql = 165 + 0,5 (Tl – 1400) th/t escoria

Balance térmico

Luego se construye el balance:         yv (qv +  qc ) = yd qg + [f + l + p + yf qf  + aqa - YZ qi ]   Donde Definimos Q =[f + l + p + yf qf  + aqa - YZ qi ]

Con lo que llegamos a: yv (qv +  qc ) =Q+ yd qg  

Balance térmico acoplado a recta