BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE SIDERAR 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 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 U.T.N. - F.R.S.N. - Jornada de Acería 18/ 10 / 02 13° Seminario de Acería del IAS y 3° Encuentro de la Sección Argentina de la Iron and Steel Society – Buenos Aires - Argentina.

En el año 1985: 650.000 Tn / Año. En el año 2002: 2.300.000 Tn / Año. AUMENTO PRODUCCION COLADA CONTINUA de DEBASTES En el año 1985: 650.000 Tn / Año. En el año 2002: 2.300.000 Tn / Año.

Como se Aumenta la Velocidad de Colada? Razones que permitieron el aumento de producción: Confiabilidad Alta secuencialidad Alta disponibilidad de Máquina Rapidez Aumento de la velocidad de colada Como se Aumenta la Velocidad de Colada? AUMENTANDO LA LONGITUD METALURGICA AUMENTANDO LA EXTRACCION CALORICA

EVOLUCION VELOCIDAD de COLADA: 1985 - 1993: 1,20 m/min Instalaciones originales 1993 - 1997: 1,45 m/min Segmentos 13 y 14 (Aumento de la longitud metalúrgica) 1997 - 2002: 1,70 m/min Mejoras de la Refrigeración (Aumento de la Extracción Calórica)

La Extracción de Calor: RADIACION CONVECCION FORZADA CONDUCCION

Definición de Sistema y Medio 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” MEDIO SISTEMA FRONTERA Q

Espesor Solidificado Piel Externa “e” a Q1 Q1 Acero Líquido

a Q1 Q1 Q1

Q1

Q2 Q1

MEDIO Q3 FRONTERA Q2 Q4 Q1 Q5 SISTEMA

Q3 Q2 Q4 Q1 Q7 Q5 Q6

Q3 Q4 Q2 Q4 Q1 Q7 Q5 Q6

Q3 Q3 Q4 Q2 Q4 Q1 Q7 Q5 Q6

Q Q2 Q1

Q

Q

El calor sigue avanzando atravesando sucesivas fronteras ……. Q Distintas Fronteras

Determinación de otra “Frontera” que no sea la propia “Piel” del Desbaste

Condición: La única fuente de calor dentro de la frontera debe ser la entregada por el acero. Conveniencia: Elegir una “Frontera”que permita medir fácilmente los parámetros para el cálculo. Distintas Fronteras Q

FRONTERA ADOPTADA: FRONTERA REAL FRONTERA IMAGINARIA ENTRADA ACERO SALIDA VAPOR ENTRADA ACERO CONVECCION y RADIACION ENTRADA CIRCUITOS DE AGUA SALIDA CIRCUITOS DE AGUA AGUA AL CANAL SALIDA ACERO ENTRADA DE AIRE

CIRCUITO AGUA DE MOLDES

SALIDA DE AIRE SATURADO CON VAPOR CIRCUITO AGUA DE SPRAY CIRCUITO ABIERTO DE MAQUINA SALIDA DE AIRE SATURADO CON VAPOR ENTRADA DE SPARY INFILTRACION DE AIRE AGUA AL CANAL AGUA AL CANAL

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 Se obtiene: Extracción de Calor. Evaluación Circuitos de Refrigeración. LIMITACIONES DEL MODELO: “No es aplicable en Regímenes Transitorios”

APLICACIÓN PARA UNA COLADA REAL Planilla 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 Resultados EVALUACIONES

BALANCE de MASAS 1045 Tn/hr. Agua 162 Tn/hr. Acero 83 Tn/hr. Aire

BALANCE DE VOLUMENES 78000 m3/hr 1045 m3/hr 23 m3/hr Acero Agua Aire

Extracción de Calor y Grado de Solidificación del Acero

Energía total en el molde (334 Kcal/Kg) 3 65 Fe  24 5 Fe  81 4 Fe  26 12 Fe  114

Cálculo del Grado de Solidificación Total Calor Extraído: 123 Kcal/Kg Molde: 334 Kcal/Kg Total Calor Extraído: 123 Kcal/Kg “Piel” 955 °C Salida: 211 Kcal/Kg

Energía extraida 3 65 5 4 12 Fe  24  81  26 Fe  114 123 Kcal/Kg

Distribución de Temperatura Con Enfriamiento Homogeneo: 1221° C Calor Extraído 123 kCal/kg Distribución de Temperatura Temperatura de la Piel 955°C Con Enfriamiento Homogeneo: 1221° C 1487 °C Modelo de Cálculo 100% Solidificado 100% Solidificado 100% Solidificado

Distribución de Temperatura Real Simplificaciones Similares en otros Modelos Matemáticos de Solidificación Distribución de Temperatura Real Distribución de Temperatura Asumida

Evaluación de los circuitos de Refrigeración

Calor Extraído: 123 Kcal/Kg Agua 88 % Radiación 6 % Aire Forz. 5 % Aire Nat. 1 %

Calor Extraído por “Agua” 108 Kcal/Kg 67 % Spray Agua 18 % Molde 15 % Cerrado

Del Agua de Spray Spray No se evapora: 94 % Se evapora: 6%

Calor Extraído Agua de Spray (SPRAY) 72,4 Kcal/Kg 39,4% del total del Acero A Chimenea AGUA 48,5 Kcal 23,9 Kcal VAPOR 19,4% del total del Acero Al Canal

Consideraciones sobre la Evaporación dentro de la Cámara de Vapor

Saturación Vapor de Agua mm Col H2O Pat 10.330 mm Ingreso Aire 5.000 mm 1.800 mm Cámara de Vapor

SALIDA AIRE ENTRADA AIRE: QLat: 560 Kcal/Kg QSens: 1 Kcal/Kg/°C Aire Seco 78,5 % Vapor: 21,5 % SALIDA AIRE Temperatura: 62 ºC Humedad Relat.100 % Vapor: 1,1 % Aire Seco 98.9 % ENTRADA AIRE: Temperatura 11,5 ºC Humedad Relat. 82 % QSens: 1 Kcal/Kg/°C

EVOLUCION Y MEJORAS DE LOS CIRCUITOS DE REFRIGERACION

MEJORAS: EN ESTUDIO: - NUEVA ZONA 5 - FRECUENCIA VARIABLE EXHAUSTORES DISTRIBUCION DE AGUA “ARVA 2000” AJUSTE REFRIGERACION ZONA 1b SEGÚN ANCHO (OBRA EN CURSO) 7 8 REUTILIZACION CICLON DE CCT NUEVO SEPARADOR DE LAMINILLA 9 1 2 5 6 BOMBAS BOOSTER FLUSHING CANALES 3 4 FILTROS AUTOLIMPIANTE DOS NUEVAS TORRES ENFRIAMIENTO

Conclusiones: Modelo Macroscópico de Balance Térmico. Conocimiento Cualitativo y Cuantitativo. Participación del Plan de Mejoras. Evolución Histórica de la Refrigeración. Modelo Macroscópico de Balance Térmico.

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