Extracción de Calor Solidificación del Acero Evaluación, Evolución y Reformas de los Circuitos de Refrigeración BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE SIDERAR
Extracciónde Calor
Solidificacióndel Acero
Evaluación, Evolución y Reformas de los Circuitos de Refrigeración
BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE
SIDERAR
BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE
SIDERAR
Trabajo realizado por:
SIDERAR: Di Gresia Gustavo, López Raúl Daniel,
Castellá Armando, Balante Walter,
Pereyra José, Riboldi Hugo
UTN-FRSN : Speroni Fabián, López Caludio,
Umansky S. y Dominguez Cristian
13° Seminario de Acería del IAS y 3° Encuentro de la Sección Argentina de la Iron and Steel Society – Buenos Aires - Argentina.
U.T.N. - F.R.S.N. - Jornada de Acería 18/ 10 / 02
En el año 1985: 650.000 Tn / Año.
AUMENTO PRODUCCION
COLADA CONTINUA de DEBASTES
En el año 2002: 2.300.000 Tn / Año.
Alta secuencialidad
Razones que permitieron el aumento de producción:
Aumento de la velocidad de colada
Como se Aumenta la Velocidad de Colada?Como se Aumenta la Velocidad de Colada?
• AUMENTANDO LA LONGITUD METALURGICA
• AUMENTANDO LA EXTRACCION CALORICA
Confiabilidad
Rapidez
Alta disponibilidad de Máquina
1985 - 1993: 1,20 m/minInstalaciones originales
EVOLUCION VELOCIDAD de COLADA:
1993 - 1997: 1,45 m/minSegmentos 13 y 14 (Aumento de la longitud metalúrgica)
1997 - 2002: 1,70 m/minMejoras de la Refrigeración(Aumento de la Extracción Calórica)
RADIACION
CONDUCCION
CONVECCIONFORZADA
La Extracción de Calor:
Definición de Sistema y Medio
• Sistema:
Es el acero en solidificación.
• Medio: Es el entorno con el que interactúa el Sistema.
• Frontera:División Real (material) o Imaginaria que separa el Sistema y el Medio.
Q
“La FRONTERA usada en los Modelos de Solidificacion es la PIEL del Desbaste”
SISTEMA
FRONTERAMEDIO
a
aQ1Q1
Acero Líquido
Espesor Solidificado
“e”
Piel Externa
Q1
a
aQ1
Q1
Q1Q
1
Q2Q
1
Q3
Q5
Q4Q1
Q2
MEDIO
SISTEMA
FRONTERA
Q7
Q6
Q2Q
1
Q5
Q4
Q3
Q4
Q7
Q6
Q2Q
1
Q5
Q4
Q3
Q3Q3
Q4
Q7
Q6
Q2Q
1
Q5
Q4
Q2Q
1
Q
Q
Q
El calor sigue avanzandoatravesando sucesivas fronteras …….
Distintas Fronteras
Q
Determinación de otra “Frontera” que no sea la propia “Piel” del Desbaste
Distintas Fronteras
Q
• Conveniencia: Elegir una “Frontera”que permita medir fácilmente los parámetros para el cálculo.
• Condición: La única fuente de calor dentro de la frontera debe ser la entregada por el acero.
FRONTERA ADOPTADA:
FRONTERA REAL
SALIDA VAPOR
ENTRADA CIRCUITOS DE AGUA
ENTRADA ACERO
SALIDA ACERO
ENTRADA DE AIRE
SALIDA CIRCUITOS DE AGUA
AGUA AL CANAL
CONVECCION y RADIACION
FRONTERA IMAGINARIA
CIRCUITO AGUA DE MOLDES
CIRCUITO AGUA DE SPRAY
SALIDA DE AIRE SATURADO CON
VAPOR
INFILTRACION DE AIRE
AGUA AL CANAL
ENTRADA DE SPARY
AGUA AL CANAL
CIRCUITO ABIERTO DE MAQUINA
CIRCUITO CERRADO DE MAQUINA
MODELO MACROSCOPICO: “BALANCE TERMICO”
• Es una base de cálculo a partir de parámetros disponibles o de fácil medición en el proceso
LIMITACIONES DEL MODELO:
“No es aplicable en Regímenes Transitorios”
• Se obtiene:– Extracción de Calor.– Evaluación Circuitos de Refrigeración.
APLICACIÓN PARA UNA COLADA REAL
Planilla de datos de la ColadaPlanilla de datos de la Colada
•Acero Calidad: Comercial “FK 08 F”
•Línea de Colada: N° 1
•Sección: 1215 x 200 mm espesor
•Velocidad Colada: 1,59 m/min
APLICACIÓN PARA UNA COLADA REAL
Planilla de ResultadosPlanilla de Resultados
EVALUACIONES
162 Tn/hr.
Acero
83 Tn/hr.
Aire
1045 Tn/hr.
Agua
BALANCE de MASAS
23 m3/hr
Acero
78000 m3/hr
Aire
1045 m3/hr
Agua
BALANCE DE VOLUMENES
Extracción de CalorExtracción de Calor y y
Grado de Solidificación Grado de Solidificación del Acerodel Acero
3
Energía total en el molde(334 Kcal/Kg)
65 54
12
Fe
24
Fe
81
Fe
26Fe 114
Salida:211 Kcal/Kg“Piel” 955 °C
Total Calor Extraído:123 Kcal/Kg
Molde:334 Kcal/Kg
Cálculo del Gradode Solidificación
3 65 54
12
Fe
24
Fe
81
Fe
26Fe 114
Energía extraida
123 Kcal/Kg
100%Solidificado
100%Solidificado
100%Solidificado
955°C
Temperatura de la Piel
Calor Extraído123 kCal/kg
1487 °CModelo de Cálculo
Distribución de Temperatura
Con Enfriamiento Homogeneo: 1221° C
Simplificaciones Similares en otros Modelos Matemáticos de Solidificación
Distribución de Temperatura Real
Distribución de Temperatura Asumida
Evaluación de los circuitos Evaluación de los circuitos de Refrigeraciónde Refrigeración
Calor Extraído: 123 Kcal/Kg
Agua
88 %
Radiación
6 %
Aire Forz.
5 %
Aire Nat.
1 %
Calor Extraído por “Agua”108 Kcal/Kg
18 %
Molde
15 %
Cerrado
67 %
SprayAgua
Spray
No se evapora: 94 %
Se evapora: 6%
Del Agua de Spray
Calor Extraído Agua de Spray
A Chimenea
Al Canal
(SPRAY) 72,4 Kcal/Kg
39,4% del total del Acero
19,4% del total del Acero
AGUA
VAPOR
23,9 Kcal 48,5 Kcal
Consideraciones sobre la Evaporación dentro de la Cámara de Vapor
Saturación Vapor de Agua mm Col H2O
Ingreso Aire
Pat 10.330 mm
5.000 mm
1.800 mm
Cámara de Vapor
Vapor: 1,1 %
Aire Seco 98.9 %
Aire Seco 78,5 %
Vapor: 21,5 %
ENTRADA AIRE: Temperatura 11,5 ºC Humedad Relat. 82 %
SALIDA AIRE Temperatura: 62 ºC Humedad Relat.100 %
QLat: 560 Kcal/Kg
QSens: 1 Kcal/Kg/°C
EVOLUCION Y MEJORAS
DE LOS CIRCUITOS
DE REFRIGERACION
12
34
5
6
78
NUEVO SEPARADOR DE LAMINILLAREUTILIZACION CICLON DE CCT
DOS NUEVAS TORRES ENFRIAMIENTO
FILTROS AUTOLIMPIANTE
FLUSHING CANALESBOMBAS BOOSTER
DISTRIBUCION DE AGUA “ARVA 2000”AJUSTE REFRIGERACION ZONA 1b SEGÚN ANCHO (OBRA EN CURSO)
9
EN ESTUDIO:- NUEVA ZONA 5- FRECUENCIA VARIABLE EXHAUSTORES
MEJORAS:
Conclusiones:
Participación del Plan de Mejoras.
Evolución Histórica de la Refrigeración.
Modelo Macroscópico de Balance Térmico.
Conocimiento Cualitativo y Cuantitativo.
Extracciónde Calor
Solidificacióndel Acero
Evaluación, Evolución y Reformas de los Circuitos de Refrigeración
BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE
SIDERAR