Title

MODELO MATEMÁTICO PARA CONTROLE, OTIMIZAÇÃO DE TEMPERATURA E ENERGIA DO FORNO DE REAQUECIMENTO DO TREM DE LAMINAÇÃO 1 DA BELGO ARCELOR-MITTAL USINA PIRACICABA SP

MATHEMATIC MODEL TO CONTROL, OPTIMIZATION OF TEMPERATURE AND ENERGY FROM REHEATING FURNACE IN THE ROLLING MILL 1 BELGO ARCELOR-MITTAL PIRACICABA-SP

Authorship

Coelho, Carlos Alexandre Cotta; Alves, Ivanildo de Castro; Ferreira, José Elias; Carvalho, André Luiz Barbosa; Junior, José Lutero Rodrigues; Zacarias, Alexandre Marques

Coelho, Carlos Alexandre Cotta

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Alves, Ivanildo de Castro

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Ferreira, José Elias

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Carvalho, André Luiz Barbosa

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Junior, José Lutero Rodrigues

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Zacarias, Alexandre Marques

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DOI

10.5151/2594-5297-0042

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Abstract

Este trabalho apresenta um modelo matemático desenvolvido para controle, otimização de temperatura e energia do Forno de Reaquecimento do TL1 da Belgo Arcelor-Mittal usina de Piracicaba-SP. Ele tem como principal função calcular a temperatura para as zonas de aquecimento e encharque do forno, melhorando a qualidade das barras laminadas e otimizando a condução de calor, de maneira que o tarugo atinja a temperatura (garantindo o delta T entre as superfícies superior e inferior e uma diferença de temperatura máxima de 10 oC ao longo do tarugo) desejada para laminação respeitando os esforços mecânicos nas gaiolas e as propriedades mecânicas do material de acordo com as normas técnicas e de qualidade vigentes no Brasil e no exterior. Para o controle foi utilizada a equação de condução de calor de Fourier através do método de Diferenças Finitas que tem como objetivo calcular a temperatura externa e interna do tarugo ao longo do forno. Para a otimização foi implementado um controlador PI (proporcional-integral) que faz a leitura da temperatura de saída do tarugo e a realimentação do sistema com o objetivo de manter o tarugo na temperatura ideal para laminação sempre considerando a homogeneidade do material. O sistema possui um módulo que através do balanço de energia irá calcular o rendimento energético do forno. Com este software é possível identificar as perdas energéticas permitindo ações de ajustes localizados sempre objetivando o uso racional da energia utilizada para o aquecimento do material.

This paper presents a mathematic model to control the temperature and to optimize the energy utilization in reheating furnaces.The main function is to calculate the temperature set to the zones in order to improve the rolled billet quality by the hot conduction optimization.The purpose is to guarantee the target temperature with the lowest delta T between the upper and lower surface and a maximum temperature difference of 10 degrees along the billet, according the requirement of technical standards (Brazilian and International), product mechanical properties and to avoid mechanical stress in the roll stands.We implemented the control using the Fourier hot conduction equation with the Finites differences method to calculate the outside and inside temperature along the billet.For the optimization, was implemented a PI controller (proportional-integral) that read the billet output temperature and send to the system to keep the ideal value to roll always considering the material homogeneity.The system has a module to calculate the furnace energy revenue through an energy balance. With this software it’s possible to identify energy losses allowing located actions of fittings objectifying the energy rational use during the reheating process.

Keywords

Modelo matemático; Forno de reaquecimento; Laminação; Aços longos.

Mathematic model; Reheating furnace; Rolling mill; Aços longos.