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Extracción de Calor

Extracción de Calor. Solidificación del Acero. BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE SIDERAR. Evaluación, Evolución y Reformas de los Circuitos de Refrigeración. BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE SIDERAR. Trabajo realizado por:

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Presentation Transcript

  1. Extracción de Calor Solidificación del Acero BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE SIDERAR Evaluación, Evolución y Reformas de los Circuitos de Refrigeración

  2. 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.

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

  4. 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

  5. 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)

  6. RADIACION CONVECCION FORZADA CONDUCCION La Extracción de Calor:

  7. 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.

  8. Q FRONTERA SISTEMA “La FRONTERA usada en los Modelos de Solidificacion es la PIEL del Desbaste” MEDIO

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

  10. a Q1 Q1 Q1 a

  11. Q1 Q1

  12. Q2 Q1

  13. MEDIO Q3 Q2 Q4 Q1 Q5 FRONTERA SISTEMA

  14. Q3 Q2 Q4 Q1 Q7 Q5 Q6

  15. Q3 Q2 Q4 Q4 Q1 Q7 Q5 Q6

  16. Q3 Q3 Q2 Q4 Q4 Q1 Q7 Q5 Q6

  17. Q Q2 Q1

  18. Q

  19. Q

  20. Q Distintas Fronteras El calor sigue avanzandoatravesando sucesivas fronteras …….

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

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

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

  24. CIRCUITO AGUA DE MOLDES

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

  26. CIRCUITO CERRADO DE MAQUINA

  27. 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”

  28. 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

  29. APLICACIÓN PARA UNA COLADA REAL Planilla de Resultados • EVALUACIONES

  30. 1045 Tn/hr. 162 Tn/hr. 83 Tn/hr. Acero Agua Aire BALANCE de MASAS

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

  32. Extracción de Calor y Grado de Solidificación del Acero

  33. 3 Fe  24 Fe  81 Fe  26 Fe  114 Energía total en el molde (334 Kcal/Kg) 65 5 4 12

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

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

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

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

  38. Evaluación de los circuitos de Refrigeración

  39. 88 % 6 % 5 % 1 % Agua Radiación Aire Forz. Aire Nat. Calor Extraído: 123 Kcal/Kg

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

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

  42. 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

  43. Consideraciones sobre la Evaporación dentro de la Cámara de Vapor

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

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

  46. EVOLUCION Y MEJORAS DE LOS CIRCUITOS DE REFRIGERACION

  47. 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

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

  49. Extracción de Calor Solidificación del Acero BALANCE TERMICO DE LA COLADA CONTINUA DE DESBASTES DE SIDERAR Evaluación, Evolución y Reformas de los Circuitos de Refrigeración

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