cravo
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Disciplina:Lingotamento Contínuo de Aços29 materiais60 seguidores
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Na Figura 5.1 apresenta-se um exemplo típico de curva de variação de vazão de alimentação de

água (no modelo) durante o teste de transiência. Observa-se que a vazão de alimentação – 80 lpm

– é reduzida a zero durante um período de tempo determinado (de esvazia mento do distribuidor),

é elevada a 160 lpm durante o período de reenchimento, para depois retornar a 80 lpm. Neste

exemplo, vide Tabela V.1 e Tabela V.2, o volume mínimo de trabalho foi de 116 litros (22

toneladas).

Curvas típicas de transição são apresentadas nas Figuras 5.2 e 5.3. Curvas de transição (curvas F),

representam uma normalização das composições no intervalo (0,1), o primeiro valor indicando

início e o segundo final de transição e são dadas por:

01

0

CC
CC

F
-
-

= (5.1)

sendo Co a concentração de um dado elemento de interesse referente à panela que se esgota, C1 a

concentração referente à panela que entra em regime de vazamento e C a variação temporal de

composição na saída do veio. No caso do modelo as concentrações são substituídas pelo sinal de

condutividade.

-20
0

20
40
60
80

100
120
140
160
180

-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2

t/Tnom

V
az

ão
 lp

m

Figura 5.1: Vazão de entrada de líquido no distribuidor, em função do tempo adimensionalizado (modelo)

 63

Figura 5.2: Curva de Transição: F vs t, veio 01

Figura 5.3: Curva de Transição: F vs t, veio 02

 Em função da natureza turbulenta do fluxo, para cada condição operacional do distribuidor

vários ensaios foram repetidos de modo a gerar uma curva média representativa da transição em

cada veio para cada situação. A forma final de tal curva seria função de vazão de lingotamento,

vazão de reenchimento, nível mínimo durante trans ição, volume normal de trabalho.

Na Tabela V.1 e Tabela V.2 o Tempo Mínimo representa o intervalo de tempo necessário, desde

o re- inicio da alimentação, para que os sensores (de condutividade) apontem modificações

sensíveis na composição do efluente,neste caso definida arbitrariamente como F = 0,02, ou 2% da

transição. De modo semelhante o Volume de Descarte seria a quantidade de material lingotado

em cada veio, entre as concentrações F = 0,2 (20% de transição) e F =0,7 (70% de transição).

veio 01

-0.2
0

0.2
0.4
0.6
0.8

1
1.2

0 200 400 600 800 1000

Tempo (s)

F

veio 02

-0.2
0

0.2
0.4
0.6
0.8

1
1.2

0 200 400 600 800 1000
Tempo (s)

F

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Estes valores são sabidamente arbitrários mas os parâmetros deles oriundos permitiriam

caracterizar numericamente as assimetrias observadas nas curvas de trans ição.

Tabela V.1: Dados Gerais do modelo

 VEIO 1 VEIO 2

Nível de líquido 26,03 cm

Volume de líquido 237,83 litros

Vazão Nominal de entrada 79,42 l/min

Vazão Nominal Reenchimento 147,75 l/min

Tempo de Residência Nominal 2,94 min

Tempo de Residência Reduzido 1,37 min

Corte para Transição Inicio 0,20

 Fim 0,70

Intervalos [s] Drenagem 98,48

 Reposição 94,31

Ponto para Corte Volume Morto 2,00

Volume Drenado [litros] 63,52 63,10

Volume Reposto [litros] 111,30

Intervalo Descarte [litros] 57,51 56,62

Volume Descarte [litros] 37,47 36,33

Tempo mínimo 0,020 [s] 22,85 23,67

Tempo Mínimo - Regressão [s] 0,00 0,00

Volume Piston 0,28 0,29

Volume Morto a 2 Tnom 0,0149 0,0142

Volume Morto a 2 TnomR 0,1182 0,1232

Vazão média [l/min] 40,2 40,74

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Tabela V.2: Dados Gerais da máquina industrial, critério de Froude

 VEIO 1 VEIO 2

Nível de líquido 0,78 m

Volume de líquido 44,95 t

Vazão Nominal de entrada 8,67 t/min

Vazão Nominal Reenchimento 16,12 t /min

Tempo de Residência Nominal 5,09 min

Tempo de Residência Reduzido 2,38 min

Corte para Transição Inicio 0,20

 Fim 0,70

Intervalos [s] Drenagem 170,57

 Reposição 163,35

Ponto para Corte Volume Morto 2,00

Volume Drenado [toneladas] 12,00 11,93

Volume Reposto [toneladas] 21,04

Intervalo Descarte [s] 99,61 98,07

Volume Descarte [toneladas] 7,08 6,87

Tempo mínimo 0,020 [s] 39,57 40,99

Tempo Mínimo - Regressão [s] 0,00 0,00

Volume Piston 0,28 0,29

Volume Morto a 2 Tnom 0,0149 0,0142

Volume Morto a 2 TnomR 0,1182 0,1232

Vazão média [t/min] 4,39 4,45

Nas tabelas 1 a 9 no anexo A são apresentados os resultados obtidos com o modelo, convertidos a

escala da máquina industrial, e função das diversas configurações operacionais.

Foram também realizados testes com a prática operacional “holding”. Por “holding” entende-se a

manutenção do nível mínimo de líquido no distribuidor durante um período de tempo pré-

determinado. Em princípio esta prática levaria a uma transição mais brusca.

 66

Arbitrou-se um tempo de holding (para o modelo) correspondente à media aproximada dos

tempos mínimos determinada de acordo com os dados referentes ao transiente frio, sem holding.,

cerca de 30 s. Este valor, de acordo com o critério de Froude (fator de conversão para tempo,

l1/2) corresponde a 51,96 Seg. no protótipo.

Os resultados destes testes são apresentados nas Tabelas 10 a 18, no Anexo B.

Algumas conclusões podem ser inferidas a partir da análise destes resultados.

É notado, com relação ao throughput [ton/min], a pouca influência deste parâmetro, para ensaios

com vazão de trabalho de 8 ton/min e 10 ton/min. Para os testes realizados com nível mínimo de

15 ton o volume de descarte é menor em relação aos testes realizados às mesmas condições e

volume mínimo de 22 ton. Também é notado que para vazão de reenchimento duas vezes maiores

do que a vazão de trabalho o volume de descarte é maior que quando essa razão é de 1,5.

Analisando as tabelas de resultados descritas se percebe que as constatações acima são válidas

também para testes realizados com tempo de holding, sendo que a utilização dessa prática reduz o

volume de descarte em média 13,52%.

5.1.2 – Resultados dos Testes Transientes Quente no Distribuidor

O objetivo deste aquecimento é possibilitar simular o diferencial de temperatura que se observa

entre a panela que acaba de ser fechada ao final do vazamento e aquela que a substitui, num

seqüencial. Essa condição indica a influência do fator de superaquecimento do aço, empregado na

prática operac ional, na curva de transição em estudo.

Os testes foram realizados, considerando-se a mesma configuração de barreiras escolhida

anteriormente, alem dos mesmos parâmetros operacionais do testes a frio, apresentados na Tabela

V.3:

 67

Tabela V.3: Parâmetros operacionais, do distribuidor da MLCI – CST, aplicados na realização

dos testes (dados para modelo e protótipo).

Parâmetro Protótipo Modelo

Volume de trabalho: 45 t 238 l

8,7 t/min 80 lpm Vazão de trabalho:

10,9 t/min 100 lpm

15 t 79 l Nível mínimo:

22 t 116 l

Razão de reenchimento: 1,5 e 2,0

0 s 0 s Tempo de Holding:

50 s 30 s

 O grau de superaquecimento utilizado nos experimentos foi da ordem de 13º C (Ti, temperatura

da água fria, 22ºC; Tf, temperatura da água aquecida, 35ºC). O critério de similaridade envolve a

comparação entre a força de inércia do líquido que entra no distribuidor e a força de empuxo

devida ao diferencial térmico. A depender da geometria do distribuidor, da presença e geometria

de obstáculos ao fluxo e da razão citada anteriormente pode ser observada uma mudança de

padrão de fluxo em relação aos testes transientes a frio. O adimensional resultante é a razão

 r

r

DgL

VL
3

22

 (5.2)

e, após consideração de que as vazões no modelo e máquina industrial se relacionam de acordo

com o critério de Froude se encontra,

 ( b . DT ) água = ( b . DT ) aço. (5.3)

Nesta expressão b representa o Coeficiente de Expansão Térmica, cujos valores são apresentados

na Tabela V.4. Portanto o diferencial térmico de 13 ºC corresponde a uma