Otimizando o resfriamento secundário no lingotamento contínuo

Por 25 de fevereiro de 2021Siderurgia

O resfriamento secundário no lingotamento contínuo é um processo importante. Os bicos de pulverização nessa parte do processo afetam diretamente a solidificação e a qualidade do produto. À medida que as velocidades de lingotamento aumentam e diferentes tipos de aço são produzidos, a flexibilidade e a eficiência do sistema de resfriamento secundário tornam-se ainda mais importantes. Os bicos de pulverização hidráulicos de cone cheio são usados em todos os tipos de máquinas de lingotamento. Eles precisam ser robustos para lidar com o ambiente e manter o desempenho consistente de resfriamento na faixa variação de operação da máquina.

padrão de pulverização no resfriamento secundário no lingotamento contínuo

Historicamente, os bicos de pulverização usados no lingotamento de tarugos e nas seções superiores do lingotamento de placas eram bicos cone cheio com padrão de jato redondo ou quadrado. Veja a imagem ao lado. As velocidades de lingotamento eram menores e as usinas não fabricavam tantos tipos de diferentes de aço quanto hoje.

Distribuição de Pulverização do bico FullJet®

Distribuição de Pulverização do bico FullJet® cone cheio em várias pressões.

Os bicos de cone cheio de padrão redondo tradicionais têm variações na cobertura e distribuição à medida que a pressão muda. Conforme mostrado na imagem acima, a cobertura a 20 psi é menor que a cobertura a 60 e 100 psi. Além disso, o perfil de distribuição muda conforme a pressão. Em pressões mais altas, a distribuição é mais uniforme.

Outro padrão de pulverização comumente utilizado em lingotamentos mais antigos é o quadrado. Bicos com padrão quadrado encaixam-se bem entre os rolos na seção superior do lingotamento de placas e foram reconhecidos como um padrão que cobre completamente o tarugo sem excesso de pulverização. No entanto, o padrão quadrado é de difícil alinhamento durante a instalação e muitas vezes não atinge a área alvo de pulverização, resultando em pontos quentes. Outro problema com bicos de cone cheio com padrão de pulverização quadrado é que eles giram conforme a pressão aumenta. E, em pressões mais altas, o padrão de pulverização quadrado se transforma em um padrão em forma de estrela, como mostrado abaixo. Além disso, o perfil externo desses bicos cria desafios de manutenção. Esses bicos são normalmente instalados num nicho protegido. O fluxo de escória e outros detritos na máquina de lingotamento podem cair e acumular na parte externa dos bicos. As superfícies planas do lado de fora desses bicos fazem com que o bico do cone cheio tradicional seja um alvo fácil para a coleta de detritos.

Comparação lado a lado dos bicos de cone cheio de pulverização quadrada FullJet® HH a 100 psi e 400 psi
Comparação lado a lado dos bicos de cone cheio de pulverização quadrada FullJet® HH a 100 psi e 400 psi.

Bico de pulverização com novo design proporciona melhor desempenho

Os novos bicos FullJet® HHX têm um design de perfil e rosca baixos, conforme mostrado abaixo. O perfil baixo permite que os bicos acomodem-se próximos ao header para ajudar a evitar que os detritos acumulem-se ou caiam no bico. Esse design de rosca permite fácil instalação com ferramentas padrão. O vane, parte integrante da criação da cobertura uniforme, é posicionado no lugar. Isso garante uma pulverização adequada durante a vida útil do bico num ambiente de alta temperatura.

Bicos de pulverização cone cheio FullJet®️

Novos bicos de pulverização cone cheio FullJet®️ HHX de 6,35mm, 9,53mm e 12,7mm

Além do design, o desempenho agora está mais alinhado às necessidades dos lingotamentos mais novos e ao processo de resfriamento secundário. Os bicos FullJet® HHX estão disponíveis em uma ampla gama de ângulos e capacidades de pulverização. As capacidades dos bicos podem ser alteradas sem fazer grandes alterações no manifold ou no segmento.

O resfriamento é o principal objetivo do bico pulverizador. À medida que as velocidades de lingotamento aumentam os diferentes tipos de aço tornam-se mais complicados para resfriar, um bico de pulverização que fornece uma cobertura consistente, mesmo durante as mudanças de pressão, torna-se necessário. O volume de líquido é a força motriz para a transferência de calor. Áreas de alta concentração de líquidos possuem altas taxas de transferência de calor. Portanto, é importante ter uma distribuição uniforme e consistente nos bicos de resfriamento. As imagens abaixo comparam a distribuição do bico de cone cheio tradicional com a distribuição do novo bico FullJet® HHX. O bico FullJet® HHX fornece uma distribuição mais uniforme dentro da faixa de pressão de trabalho. Conforme mostrado na última imagem, o bico FullJet® HHX não tem variação na cobertura, desde a extremidade de menor pressão até a extremidade de maior pressão.

Distribuição do bico FullJet® HHX

Distribuição do bico FullJet® HHX medida por análise laser.
Distribuição do bico cheio tradicional

Distribuição do bico cone cheio tradicional medida por análise laser.
Distribuições do bico FullJet® HHX em várias pressões

Distribuições do bico FullJet® HHX em várias pressões.

Melhor eficiência de transferência de calor

Testes independentes foram realizados para determinar os valores do coeficiente de transferência de calor (HTC – heat transfer coefficient) para vários bicos de cone cheio. Os testes envolveram o aquecimento de amostras com calor indutivo. Uma vez que a amostra atingiu a temperatura inicial, ela foi movimentada pela pulverização com uma velocidade definida. Dentro do cilindro, vários termopares registraram a temperatura. A partir desses dados, mostrados na imagem abaixo, o valor do HTC foi calculado por condução inversa. A série de bicos FullJet® HHX tinha valores mais altos de HTC em relação aos bicos de cone cheio tradicionais. O valor de máximo de HTC mensurado foi 34% mais alto que o bico tradicional de cone cheio HH e os bicos de cone cheio da concorrência.

Comparação do coeficiente de transferência de calor

Comparação do coeficiente de transferência de calor vs. temperatura da superfície para HHX, HH tradicional e bicos de cone cheio da concorrência.

Conclusão

O lingotamento moderno exige que as máquinas operem em velocidades mais rápidas e com diferentes tipos de aço. Um bico de cone cheio com cobertura e distribuição consistentes e uniformes é crucial para o processo de resfriamento secundário. É possível obter as curvas de resfriamento necessárias para aumentar as velocidades de lingotamento e diferentes tipos de aço produzidos com o bico FullJet® HHX. O bico FullJet® HHX oferece um design de vane de baixo perfil com cobertura consistente e altas taxas de transferência de calor.

Nossos especialistas estão à disposição para esclarecer dúvidas sobre bicos de pulverização para resfriamento secundário no lingotamento contínuo. Entre em contato pelo telefone (11) 2124-9500 ou pelo site spray.com.br.

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