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Los hornos de termodifusión son necesarios para calentar y compensar los lingotes de metal hasta una temperatura uniforme suficiente para permitir su paso a través de las diferentes fases de laminado de la laminadora.
Los elementos de acero en el horno pueden ser lingotes calientes de la planta de acero básico al oxígeno, flejes calientes (planchas o bloques de fundición) de la planta de fundición continua, o bien elementos en frío.
Las fases de laminado pueden ser varias, desde laminadoras primarias y secundarias pasando por laminadoras de biselado, desbastado, intermedias y de acabado.
Dado que los lingotes pasan a las laminadoras cada pocos minutos pero los ciclos de calentamiento y compensación duran horas (los lingotes pesan varias toneladas), se necesitan muchos hornos de termodifusión para garantizar la disponibilidad de material a las laminadoras 24 horas al día.
Un horno de termodifusión (véase la figura 1) es una cámara con aislamiento térmico y una tapa deslizante para añadir o retirar lingotes. El horno se enciende con gas y, por lo tanto, los requisitos de control continuo son la temperatura, el caudal de gas, el caudal de aire y la presión del horno. El control adicional puede incluir la dilución del gas de escape con aire para mantener la protección del recuperador, y estar equipado de una lógica de desconexión en caso de exceso de temperatura o presiones demasiado bajas. (Figura 1: horno de termodifusión)
Una técnica de control de la combustión mediante límite cruzado garantiza que siempre exista una relación eficiente de aire y combustible en un proceso de combustión. Dicha estrategia se implementa elevando siempre el caudal de aire antes de permitir que se reduzca el caudal de combustible, como muestra la figura 2, o reduciendo el caudal de combustible antes de permitir que disminuya el caudal de aire. Por lo tanto, se emplea una combinación de módulos de selección alta o baja para la implementación. (Figura 2: mecanismo de combustión por límite cruzado)
La figura 3 muestra un diagrama de bloques de control simplificado del circuito de combustión por límites cruzados. Es posible acomodar en el marco de este esquema el encendido combinado de dos combustibles.
Por lo general, se utilizan dos termopares en los hornos de termodifusión: uno en la pared de los quemadores y otro en la pared del fondo. El operario puede seleccionar uno u otro, o bien se selecciona automáticamente el superior para generar la demanda de combustión del módulo de control. (Figura 3: control de combustión por límite cruzado)
El control de la combustión por límites cruzados es extremadamente eficiente y puede ofrecer fácilmente las siguientes ventajas:
El control de la combustión por doble límite cruzado es una mejora del sistema anterior que se logra aplicando límites dinámicos adicionales a los puntos de referencia de aire y combustible, lo que permite mantener la presente tasa de aire/combustible dentro de una banda preestablecida durante y después de la transición. Este método evita que la señal de demanda empobrezca demasiado la tasa de aire/combustible, reduciendo así el aporte de calor.
Los requisitos de compensación de los lingotes del horno varían en función de la masa de carga total y del ciclo térmico, que se calcula en el sistema de supervisión y se descarga un juego de perfiles en el controlador de temperatura al ajustar las temperaturas objetivo y las velocidades de rampa. Una vez descargado, la instrumentación externa mantiene el perfil sin necesidad de intervención del operario.
El gas utilizado en los hornos de termodifusión es una mezcla de gases combustibles de otras partes de la planta, como los gases de acero básico al oxígeno, alto horno y horno de coquería. En la estación de mezclado de gas, estos gases se mezclan según su relación de acuerdo con su disponibilidad. Debido a esto, el valor calorífico del gas mezclado es variable. Se utiliza un espectrómetro de masa para calcular el índice Wobbe a partir de la gravedad específica. Después, se introduce en el módulo de control de la combustión el factor de corrección resultante para optimizar la combustión.
