Otimizando o resfriamento secundário no lingotamento contínuo

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.

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® 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.

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.

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 medida por análise laser.

DISTRIBUIÇÃO DO BICO CONE CHEIO TRADICIONAL MEDIDA POR ANÁLISE LASER.

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 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.