Title

DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO DE SIMULAÇÃO TRIDIMENSIONAL DO PROCESSO DE REAQUECIMENTO PARA O FORNO WB2 DA LTQ DA ACESITA

DEVELOPMENT OF A THREE-DIMENSIONAL SIMULATION MODEL FOR THE WB2 REHEATING FURNACE OF THE ACESITA HOT STRIP MILL

Authorship

Miranda, Luciano Lellis; Ziviani, Márcio; Júnior, Benjamin Fullin

Miranda, Luciano Lellis

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Ziviani, Márcio

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Júnior, Benjamin Fullin

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DOI

10.5151/2594-5297-0043

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Abstract

Neste trabalho desenvolveu-se um modelo tridimensional para simular o aquecimento de placas no forno de reaquecimento do tipo soleira caminhante da Laminação de Tiras a Quente da Acesita S.A. No modelo a equação da conservação da energia foi resolvida numericamente para o interior das placas utilizando-se a técnica de diferenças finitas com formulação em Volumes de Controle. Estabeleceram-se as condições de contorno de fluxos de calor radiantes e convectivos nas superfícies das placas. O forno foi dividido em vários segmentos, de acordo com o número de placas em seu interior, dentro dos quais foram calculados os fluxos de calor radiante (através da resolução do circuito elétrico analógico da radiação) e convectivo. Validou-se o modelo com dados medidos no forno em Junho/2002. As temperaturas dos gases e das paredes refratárias, na seção de entrada do forno (recuperação), foram determinadas através de um balanço global de energia em cada segmento. Os perfis de temperatura obtidos apresentaram boa concordância com os dados medidos, com desvios da ordem de 3 a 5%. Nesta seção geralmente não existem muitos pontos de medição e a metodologia proposta apresenta uma boa alternativa para um adequado estabelecimento dos perfis de temperatura. O Modelo é uma importante ferramenta para estudos teóricos da influência de vários aspectos do processo de reaquecimento de placas, como por exemplo, espaçamento entre placas, comprimentos e posicionamento das placas. Além disso, através de seus resultados é possível um estudo mais coerente de ajustes necessários no modelo de controle “on-line” do forno.

In this paper it was developed a three-dimensional Model to simulate the slabs reheating process in a walking beam furnace of the Acesita Hot Strip Mill. The energy conservation equation was numerically solved inside the slabs, by the finite difference technique with Control Volume formulation. It were determined the boundary conditions of radiant and convective fluxes in the slabs surfaces. The furnace was divided in several segments, according the number of slabs inside it. Inside each segment, the convective and radiant heat fluxes were calculated. The radiant fluxes were calculated by solution of the radiation analogical electric circuit. The Model was validated with data measured in the furnace in June/2002. The temperatures of gases and refractory walls, in the furnace beginning section (recuperative), were determined by a global energy balance in each segment. The found temperature profiles showed good agreement with measured data, with deviations between 3 to 5%. In this section, in general there are not many measurement points, and the proposed methodology shows a good alternative to a better determination of the temperature profiles. The Model is an important tool for theorical studies of the influence of many aspects of the slabs reheating process, such as, spaces between slabs, length and positioning of slabs, etc. It is also possible a more coherent study of necessary adjustments in the on-line control model.

Keywords

Fornos de reaquecimento; Modelagem matemática; Simulação numérica.

Reheating furnaces; Mathematical modeling; Numerical simulation.