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

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