BRPI1006107B1 - processo de controle do resfriamento de uma tira metálica, e, seção de resfriamento de uma linha de tratamento em modo contínuo para a execução do processo - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE CONTROLE DO RESFRIAMENTO DE UMA TIRA METÁLICA EM DESLOCAMENTO EM UMA SEÇÃO DE RESFRIAMENTO DE UMA LINHA DE TRATAMENTO EM MODO CONTÍNUO E SEÇÃO DE RESFRIAMENTO DE UMA LINHA DE TRATAMENTO EM MODO CONTÍNUO.Processo de controle de uma tira metálica (B) em deslocamento em uma seção de resfriamento de uma linha de tratamento de modo contínuo por projeção, sobre a tira de um líquido, o resfriamento depende de parâmetros que compreendem a temperatura, a velocidade, as características da corrente de fluido de resfriamento, processo de acordo com o qual: determina-se uma ou várias zonas nas quais os parâmetros do resfriamento são tais que poderia se reproduzir, ou de produz, o desaparecimento local de um filme de vapor na superfície da tira quente, acarretando um re-umedecimento da tira; e ajusta-se, na ou nas zonas assim determinadas, como parâmetro de resfriamento pelo menos a temperatura do líquido de resfriamento a fim de manter, ou de voltar a, um resfriamento em filme de vapor na superfície da tira, que resulta do fenômeno de calefação do líquido de resfriamento em contato com a tira quente.
Description
[0001] A presente invenção se refere aos aperfeiçoamentos introduzidos nas seções de resfriamento das linhas de tratamento de modo contínuo de tiras metálicas, notadamente de recozimento, de galvanização ou de lata.
[0002] Uma linha de tratamento de modo contínuo de tiras metálicas é composta por uma sucessão de seções de tratamento térmico, notadamente de aquecimento, de manutenção em temperatura, de resfriamento, de envelhecimento, etc.
[0003] A presente invenção se refere às seções de resfriamento das linhas de tratamento de moco contínuo e mais especialmente às seções de resfriamento rápido com projeção de um líquido sobre a tira.
[0004] O líquido de resfriamento é geralmente água, que pode ser previamente tratada, por exemplo para extrair da mesma o oxigênio dissolvido ou os sais minerais, e que pode conter aditivos para melhorar a troca térmica ou limitar a oxidação da tira.
[0005] O resfriamento com água permite obter declives de resfriamento muito grandes, acima daqueles que podem ser obtidos com um resfriamento gasoso.
[0006] O resfriamento da tira pode também ser obtido pela projeção sobre a tira de uma mistura constituída por um gás e por um líquido. Nesse caso, o gás está geralmente presente como gás portador para realizar a pulverização e a projeção do líquido sobre a tira. O gás empregado é na maior parte das vezes nitrogênio mas pode também ser composto por uma mistura de nitrogênio ou de hidrogênio, ou qualquer outro gás.
[0007] O líquido pode ser projetado sob a forma de uma nevoa ou pulverizado com gotas de tamanho maior ou sob a forma de um líquido contínuo.
[0008] De acordo com o ciclo térmico realizado, o resfriamento da tira pode começar enquanto essa última está a uma temperatura elevada, por exemplo 750°C. Quando a tira se encontra a uma temperatura muito superior à temperatura de ebulição do líquido de resfriamento, encontramo-nos em situação de ebulição em filme, “film boiling” em inglês, ou filme de vapor. Trata-se do fenômeno de calefação. A camada de vapor faz um pouco barragem à transferência térmica entre a tira e água, diminuindo assim a eficácia do resfriamento com água.
[0009] Para o exemplo da água, a temperatura de ebulição é próxima de 100°C. Ela pode variara de alguns graus de acordo com a composição da água e seu teor em elementos de adição.
[0010] No final, na situação de filme de vapor (film boiling), o problema pode se reduzir a um resfriamento de uma parede fictícia a 100°C com água. A temperatura da água pulverizada é nesse caso um parâmetro de primeira ordem para o controle da intensidade do resfriamento, Φ = h (100°C - Tágua°C),
[0011] No que diz respeito ao fenômeno de calefação, há uma temperatura crítica da tira, chamada de “temperatura de Lindenfrost”. Para uma temperatura superior a essa temperatura crítica, o resfriamento é feito em filme de vapor, portanto o resfriamento é pouco eficaz, mas relativamente bastante homogêneo. Para um valor de temperatura inferior mas próximo da temperatura crítica, a eficácia do resfriamento é nitidamente melhor mas mais caótica. Nesse caso, há localmente desaparecimento da camada de vapor, fala-se nesse caso de “re-umedecimento”, com um aumento muito grande da transferência de calor. Disso resulta um grande gradiente de temperatura na largura da tira que pode estar na origem de deformações plásticas da tira, por exemplo aparecimento de dobras, ou de uma heterogeneidade de propriedades mecânicas na largura de tira.
[0012] Essa temperatura crítica depende de numerosos parâmetros, entre outros das características da pulverização, da temperatura do líquido pulverizado ou da natureza e da temperatura da superfície resfriada.
[0013] Considera-se principalmente o efeito sobre essa temperatura da temperatura do líquido de resfriamento e dos parâmetros de pulverização que são a velocidade e o diâmetro das gotas.
[0014] A invenção tem como objetivo, sobretudo, assegurar um resfriamento homogêneo da tira metálica, notadamente para evitar a formação de dobras ou diferenças substanciais de características mecânicas de acordo com a largura e/ou o comprimento.
[0015] De acordo com a invenção, um processo de controle do resfriamento de uma tira metálica em deslocamento em uma seção de resfriamento de uma linha de tratamento de modo contínuo por projeção sobre a tira de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido, o resfriamento dependendo de parâmetros que compreendem a temperatura, a velocidade, as características da corrente de fluido de resfriamento, é caracterizado pelo fato de que: - determina-se uma ou várias zonas nas quais os parâmetros do resfriamento são tais que poderia se produzir, ou de produz, o desaparecimento local de um filme de vapor na superfície da tira quente, acarretando um re- umedecimento da tira, - e ajusta-se, como parâmetro de resfriamento na ou nas zonas assim determinadas, pelo menos a temperatura do líquido de resfriamento, temperatura essa que é aumentada na zona onde poderia se produzir um re-umedecimento, ou onde esse último se produz, a fim de manter, ou de voltar a, um resfriamento em filme de vapor na superfície da tira, que resulta do fenômeno de calefação do líquido de resfriamento em contato com a tira quente.
[0016] A invenção é assim em primeiro lugar um processo de controle do resfriamento de uma tira metálica em deslocamento em uma linha de tratamento de modo contínuo por projeção sobre a tira de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido de modo a manter um resfriamento dito “em filme de vapor” na superfície da tira que resulta do fenômeno de calefação do líquido de resfriamento em contato com uma tira quente, que consiste em aumentar a temperatura do líquido de resfriamento na zona na qual poderia se produzir um re- umedecimento, ou na qual esse último se produz, que resulta do desaparecimento local do filme de vapor, de modo a permanecer ou a voltar a um resfriamento em filme de vapor na superfície da tira.
[0017] Vantajosamente, um outro parâmetro de resfriamento ajustado é constituído por um parâmetro de pulverização formado pela velocidade e/ou pelo diâmetro das gotas de líquido de resfriamento na zona ou nas zonas em questão.
[0018] Quando o processo de resfriamento faz intervir uma seção de resfriamento com várias unidades de resfriamento sucessivas de acordo com o sentido de deslocamento da tira, a temperatura do líquido de resfriamento pode ser ajustada de modo que ela seja diferente entre duas unidades de resfriamento sucessivas da seção de resfriamento.
[0019] É possível efetuar um ajuste combinado da temperatura e da vazão do líquido de resfriamento a fim de permitir modular o fluxo térmico extraído da tira.
[0020] A temperatura do líquido de resfriamento pode ser ajustada com base na largura da tira. Várias unidades de projeção do fluido de resfriamento podem ser distribuídas de acordo com a largura da tira, e a temperatura e a vazão do líquido de resfriamento para cada unidade de projeção são ajustadas com base na largura da tira.
[0021] A temperatura do líquido pode ser ajustada em início de resfriamento de modo a limitar a variação do declive de temperatura que resulta do resfriamento em relação ao aquecimento ou em relação à manutenção em temperatura precedente.
[0022] A temperatura do líquido pode ser ajustada de acordo com a capacidade de resfriamento visada de modo a limitar as variações de vazão do líquido de resfriamento.
[0023] Vantajosamente, para determinar uma ou várias zonas de seção de resfriamento nas quais os parâmetros do resfriamento são tais que poderia se produzir, ou se produz, o desaparecimento local de um filme de vapor na superfície da tira quente, que acarreta um re-umedecimento da tira, no decorrer de ensaios prévios, - faz-se variar as condições de operação, - observa-se quando se produz o re-umedecimento da tira e em qual zona da seção de resfriamento, - e, todas as outras condições de operação estando fixadas, assegura-se a elevação progressiva da temperatura do líquido da zona na qual se produz o re- umedecimento a fim de permitir definir a temperatura de líquido exigida para suprimir o re-umedecimento e voltar a uma situação de filme de vapor na zona estudada.
[0024] É possível reproduzir os ensaios em uma zona seguinte no sentido de deslocamento da tira de modo a permanecer em filme de vapor em toda a seção de resfriamento, ou quando isso não é possível, empurrar para uma temperatura mais baixa o início do re-umedecimento.
[0025] Vantajosamente, para definir o momento em que se produz o re- umedecimento e a zona na qual esse último se produz, determina-se o aparecimento de um grande aumento do gradiente de temperatura transversal da tira e de uma nítida ruptura de declive de resfriamento que resulta do resfriamento mais intenso na ausência de filme de vapor, com o auxílio de dispositivos de medições de temperatura da tira nas zonas nas quais o re-umedecimento é suscetível de se produzir.
[0026] De preferência, os ensaios são efetuados em uma zona situada no comprimento de borda da tira metálica onde a temperatura da tira é compreendida entre 450°C e 250°C, e em vários pontos na largura da tira de modo a detectar grandes variações de temperatura.
[0027] A invenção é também relativa a uma seção de resfriamento de uma linha de tratamento de modo contínuo para a execução do processo definido precedentemente, seção essa que compreende unidades de projeção sobre uma tira metálica de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido, e é caracterizada pelo fato de que ela compreende, para pelo menos uma unidade de projeção de líquido de resfriamento sobre a tira, um conjunto de alimentação com líquido de resfriamento que compreende dois circuitos distintos de alimentação com água fria e com água quente, cada um deles sendo equipado com uma válvula de regulação e ligado a um mesmo conduto de saída, um controlador de vazão da mistura sendo previsto no conduto de saída assim como um controlador de temperatura da mistura.
[0028] O conjunto de alimentação pode compreender um regulador que permite ajustar a proporção das vazões de água fria e de água quente de modo a obter a vazão global visada de líquido na temperatura desejada, e isso para cada dispositivo de projeção.
[0029] De acordo com a invenção, a temperatura do líquido de resfriamento pode ser regulada em função do fluxo térmico desejado e em função da temperatura da tira.
[0030] Assim, justo depois do início do resfriamento, com por exemplo uma temperatura de tira de 700°C, vai-se pulverizar água fria, e mesmo próxima de 0°C, MS quando a tira atinge temperaturas mais baixas, por exemplo 450°C, a água deve ser mais quente para conservar a situação de filme de vapor (film boiling).
[0031] Com água mais quente no final de resfriamento (por exemplo 35°C no início do resfriamento e 80°C no fim de resfriamento), a invenção permite conservar o controle sobre o resfriamento permanecendo mais tempo em filme de vapor. Esse controle da temperatura da água eventualmente combinado com um ajuste da vazão de água na largura de tira permite obter uma temperatura de tira homogênea em sua largura.
[0032] A determinação pelo cálculo da temperatura de Lindenfrost é muito difícil pois numerosos parâmetros influem sobre essa última. Os parâmetros de pulverização são muito importantes. Assim, o tamanho das gotas, a distância entre as gotas, a velocidade das gotas, a temperatura de pulverização do líquido, a proporção e a temperatura do gás de pulverização influem sobre a temperatura de Lindenfrost. A tira influi também sobre essa última, de acordo com sua temperatura, a rugosidade de sua superfície, sua emissividade. O fluxo de calor trocado pela tira é também determinante. A temperatura de Lindenfrost vai de fato depender da velocidade na qual a gota de líquido vai atingir sua temperatura de vaporização. Quanto mais rápida for essa última, mais reduzida será a temperatura de Lindenfrost.
[0033] Em razão da complexidade do fenômeno, a determinação da temperatura crítica, ou de Lindenfrost, é principalmente experimental, idealmente diretamente na instalação por ocasião de sua colocação em serviço.
[0034] Por ocasião dos ensaios, diferentes meios são possíveis para definir o momento no qual se produz o re-umedecimento e a zona na qual esse último se produz. O aparecimento de re-umedecimento leva a um grande aumento do gradiente de temperatura transversal da tira e a uma nítida ruptura de declive de resfriamento que resulta do resfriamento mais intenso na ausência de filme de vapor. O método mais simples consiste em colocar dispositivos de medições de temperatura da tira nas zonas nas quais o re-umedecimento é suscetível de se produzir, por exemplo no comprimento de borda em que a temperatura da tira é compreendida entre 450°C e 250°C, e em vários pontos na largura da tira de modo a detectar essas grandes variações de temperatura.
[0035] Esses ensaios permitem criar tabelas que precisam, para cada caso de produção da linha, a temperatura do líquido de resfriamento exigida em cada zona para evitar ou atrasar o re-umedecimento da tira.
[0036] Essas tabelas são em seguida integradas ao sistema de controle e de comando da instalação de modo a levar em consideração automaticamente para cada zona o correto valor nominal de temperatura do líquido de resfriamento de acordo com o caso de produção da linha.
[0037] Como exposto precedentemente, o número grande de parâmetros influentes sobre o re-umedecimento da tira faz com que aconteça que esse último se produza em produção normal da linha em uma zona na qual ele não é esperado. De acordo com a invenção, a temperatura do líquido de resfriamento é aumentada pelo operador na zona em questão de modo a empurrar o re-umedecimento para a zona seguinte. De acordo com a zona onde se produziu esse re-umedecimento, o operador poderá por antecipação também aumentar a temperatura da água de resfriamento na ou nas zonas seguintes para empurrar na mesma proporção o início do re-umedecimento. A elevação de temperatura a aplicar terá sido definida previamente por ocasião dos ensaios de colocação em serviço, por exemplo de 5°C. Ela pode também ser ajustada pelo operador.
[0038] O aumento da temperatura do líquido de resfriamento em uma zona poderá ser acompanhado por um outro ajuste dos parâmetros de pulverização de modo a manter o declive de temperatura visado na tira sem reduzir a velocidade da linha. Por exemplo, a vazão de água de resfriamento poderá ser aumentada nessa zona. O aumento da vazão de água poderá ser realizado automaticamente pelo sistema de controle e de comando da linha de saída de atingir o valor nominal de temperatura de tira na saída da zona de resfriamento. De novo, as regulagens ótimas terão sido definidas por ocasião da colocação em serviço da linha ou por auto-aprendizagem por ocasião da exploração dessa última.
[0039] A descrição da invenção que precede corresponde ao ajuste da temperatura do líquido de resfriamento para permanecer em modo de filme de vapor. Um outro meio para obter esse resultado, com temperatura de líquido constante, consiste em modificar o tamanho das gotas e a velocidade na qual elas chegam sobre a tira.
[0040] No caso da pulverização do líquido de resfriamento com um gás, o ajuste da velocidade e do diâmetro das gotas será realizado por uma modificação da proporção do gás.
[0041] No caso de uma pulverização do líquido sem gás, o ajuste da velocidade e do diâmetro das gotas poderá ser realizado por uma modificação mecânica da junta ao nível do orifício de pulverização do líquido.
[0042] O mesmo modo de operação que aquele descrito precedentemente para otimizar a temperatura do líquido de resfriamento é executado para determinar, experimentalmente por ensaios, os parâmetros de pulverização.
[0043] Compreende-se facilmente que é possível combinar uma variação de temperatura do líquido de resfriamento e dos parâmetros de pulverização para permanecer em modo de filme de vapor.
[0044] De acordo com o processo da invenção, é possível ajustar a temperatura do líquido de resfriamento e os parâmetros de pulverização que são a velocidade e o diâmetro das gotas na zona na qual poderia se produzir um re-umedecimento, ou na qual esse último se produz, que resulta do desaparecimento local do filme de vapor de modo a permanecer ou de voltar a um resfriamento em filme de vapor na superfície da tira.
[0045] Em geral nas instalações de resfriamento por projeção de água, o principal parâmetro para o controle do resfriamento é a densidade de vazão de água, expressa em kg/m2/s. Quando um gás é utilizado como meio de projeção, a regulação na vazão de gás não é indispensável. De acordo com o dispositivo de projeção, a vazão de gás se adapta naturalmente à vazão de água. De acordo com um outro exemplo, a vazão de gás permanece constante.
[0046] A invenção consiste, colocadas à parte as disposições expostas acima, em um certo número de outras disposições das quais será mais explicitamente questão abaixo a propósito de exemplos de realização descritos com referência aos desenhos anexos, mas que não são de nenhuma forma limitativos. Nesses desenhos:
[0047] Fig. 1 é um esquema de uma configuração de acordo com a invenção para alimentar uma unidade de projeção de líquido de resfriamento.
[0048] Fig. 2 é um esquema em perspectiva em elevação de uma seção de resfriamento de acordo com a invenção.
[0049] Fig. 3 é um esquema, semelhante à Fig. 2, de uma variante de realização com unidades de resfriamento fracionadas de acordo com a largura de tira.
[0050] Fig. 4 é um esquema, semelhante à Fig. 3, de uma variante de realização com unidades de resfriamento fracionadas de acordo com a largura e o comprimento de tira.
[0051] Fig. 5 é um corte esquemático vertical de um exemplo de seção de resfriamento.
[0052] Fig. 1 é um esquema de um exemplo de realização de um conjunto A de alimentação com líquido de resfriamento de acordo com a invenção para uma unidade DI...DIII (Fig. 2) de projeção de líquido sobre uma tira B, que se desloca verticalmente para baixo, a resfriar. A cada unidade DI...DIII é associado um conjunto A.
[0053] O conjunto A assegura um controle em vazão e em temperatura da água de resfriamento. A configuração de A compreende dois circuitos distintos de alimentação com água fria 1 e com água quente 2, cada um deles equipado com uma válvula de regulação respectivamente CV1, CV2, e ligados a um mesmo conduto de saída 3. Um controlador de vazão CD da mistura é previsto no conduto 3 assim como um controlador de temperatura TE da mistura. Um regulador R permite ajustar a proporção das vazões de água fria e de água quente de modo a obter a vazão global visada de líquido na temperatura desejada, e isso para cada unidade de projeção, também chamada de unidade de resfriamento DI, DII, DIII (Fig. 2).
[0054] Nas Fig. 2 a 5, as gotas de líquido pulverizado por cada unidade de resfriamento são representadas em seu conjunto de acordo com uma manta prismática da qual a base está situada na tira B, enquanto que a aresta oposta corresponde às juntas de saída de líquido da unidade de resfriamento.
[0055] Um controle da temperatura da água pulverizada e/ou um controle dos parâmetros de pulverização de acordo com a invenção constituem meios suplementares ao controle da vazão de água pulverizada. Esses meios trazem mais flexibilidade e uma maior homogeneidade do resfriamento.
[0056] De acordo com a invenção, a temperatura do líquido de resfriamento e/ou os parâmetros de pulverização são ajustados de modo que eles sejam diferentes entre duas unidades de resfriamento sucessivas DI, DII, DIII (Fig. 2) no sentido de deslocamento da tira.
[0057] O dispositivo de acordo com a invenção permite controlar a temperatura da água pulverizada e/ou os parâmetros de pulverização no comprimento da seção de resfriamento por um fracionamento no comprimento em zonas I, II, III (Fig. 2) de resfriamento. Para cada zona, uma unidade de resfriamento é prevista de cada lado da tira, respectivamente DI, D’I, DIII, D’III. Cada unidade de resfriamento dispõe de um órgão de regulagem da temperatura do líquido e/ou da junta do ejetor distinto daquele das outras zonas.
[0058] O dispositivo de acordo com a invenção permite também controlar a temperatura da água pulverizada na largura da seção de resfriamento por um fracionamento, ilustrado na Fig. 3, na largura em unidades de resfriamento fracionadas DIa, DIb...DIe, cada uma dispondo de um órgão de regulagem da temperatura do líquido distinto daquele das outras zonas.
[0059] De acordo com um exemplo de realização da invenção, o órgão de regulagem da temperatura, que constitui o conjunto A, é um misturador de água quente - água fria alimentado com uma rede de água quente e uma rede de água fria. De acordo com o valor nominal de temperatura, o misturador ajusta a proporção das vazões de água fria e de água quente.
[0060] De acordo com um outro exemplo de realização da invenção, o órgão de regulagem da temperatura é um trocador de calor entre o líquido de resfriamento e um outro fluido, por exemplo ar ou água.
[0061] É também possível controlar a temperatura da água pulverizada e/ou os parâmetros de pulverização no sentido transversal para agir sobre a homogeneidade térmica na largura da tira. Assim, a temperatura do líquido de resfriamento e/ou os parâmetros de pulverização são ajustados com base na largura de tira, por exemplo para uma vazão constante de líquido, de modo a manter um filme de vapor em toda a largura de tira e controlar o nível de troca térmica.
[0062] Fig. 3 é um esquema de um exemplo de realização de acordo com a invenção dessa regulação transversal da temperatura do líquido de resfriamento, com 5 unidades de resfriamento distintas na largura de tira.
[0063] Como o mostra a Fig. 4, é possível executar essa regulação transversal da temperatura do líquido de resfriamento no comprimento de tira de modo a obter mais flexibilidade de regulação por um ajuste dos parâmetros de resfriamento da tira em todos os pontos da seção de resfriamento.
[0064] A invenção se refere também a um processo de resfriamento de modo que a curva de resfriamento seja aquela visada em cada ponto da largura da tira ao longo da seção de resfriamento.
[0065] O ajuste da temperatura da água permite também limitar o risco de formação de dobras (cool buckle) em início de resfriamento. Esse risco pode resultar de uma ruptura de declive grande no caminho térmico da tira por ocasião da passagem da seção de aquecimento, ou da seção de manutenção em temperatura, à seção de resfriamento rápido. A patente FR 2802552 (ou a patente US 6464808) descreve mais em detalhe essa problemática.
[0066] Aumentando-se a temperatura da água no início de resfriamento, por exemplo a 80°C, a invenção permite limitar o resfriamento inicial da tira e portanto limita o risco de formação de dobras (cool buckle) devido a uma menor ruptura de declive.
[0067] A invenção é assim também relativa a um processo de controle do resfriamento de uma tira metálica em deslocamento em uma linha de tratamento de modo contínuo por projeção sobre a tira de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido com uma temperatura do líquido ajustada no início de resfriamento de modo a limitar a variação do declive de temperatura que resulta do resfriamento em relação ao aquecimento ou à manutenção precedente.
[0068] Para uma mesma vazão de líquido de resfriamento, o aumento de sua temperatura de acordo com a invenção, por exemplo de 40°C a 60°C, vai permitir resfriar com fluxos menores o que permitirá realizar ciclos com menores declives de resfriamento que permite um ganho em flexibilidade da seção de resfriamento.
[0069] O ajuste combinado da temperatura e da vazão do líquido de resfriamento permite modular o fluxo térmico extraído da tira.
[0070] De acordo com a invenção, como ilustrado na Fig. 4, a temperatura e a vazão do líquido de resfriamento são ajustados com base na largura e no comprimento da tira, de modo a aumentar a flexibilidade da instalação se beneficiando de uma maior faixa de regulagem da velocidade de resfriamento da tira. As unidades de resfriamento são fracionadas de acordo com a largura (índices em letras a,...e) e de acordo com o comprimento (índices em algarismos romanos I, II, III) em unidades elementares DIa,...DIIIe.
[0071] Também de acordo com a invenção, o controle do perfil de temperatura na largura da tira que resulta do ajuste da capacidade de resfriamento na largura de tira permite melhorar a guia da tira sobre os rolos de transporte pela obtenção de margens longas ou curtas em relação ao centro da tira.
[0072] O controle do perfil de temperatura na largura da tira que resulta do ajuste da capacidade de resfriamento na largura de tira permite melhorar a planura da tira pelo controle do comprimento das margens em relação ao centro da tira.
[0073] O controle do perfil de temperatura na largura da tira que resulta do ajuste da capacidade de resfriamento na largura de tira permite melhorar a estabilidade da tira pelo controle do comprimento das margens em relação ao centro da tira.
[0074] Vantajosamente, o ajuste da capacidade de resfriamento no comprimento da seção de resfriamento e na largura da tira é realizado em tempo real por um sistema de controle e de comando (não representado) da linha com o auxílio de um computador a partir de modelos matemáticos que levam em consideração a evolução das trocas térmicas entre a tira e seu ambiente na seção de resfriamento e na seção situada a jusante dessa última. O computador comanda as válvulas de regulação CV1, CV2 dos diferentes conjuntos A.
[0075] A invenção consiste também em um fracionamento em uma pluralidade de unidades do dispositivo de resfriamento no sentido da largura e no sentido do comprimento da tira, ilustrado na Fig. 4. Cada unidade é equipada com os equipamentos necessários para fazer variar a temperatura e a vazão do líquido de resfriamento, e/ou os parâmetros de pulverização, independentemente das outras unidades.
[0076] O tamanho das unidades de resfriamento DI...DIII poderá ser diferente ao longo da seção de resfriamento com um tamanho mias reduzido na porção da seção de resfriamento onde o fenômeno de calefação pode se tornar instável de modo a melhor controlar o fenômeno. Nessa porção, o comprimento das unidades de resfriamento poderá ser menor no sentido de deslocamento da tira. A largura das unidades de resfriamento poderá também ser reduzida aí no sentido da largura de tira.
[0077] No caso de um resfriamento por uma mistura constituída por um gás e por um líquido, cada unidade poderá ser equipada com dois órgãos de controle que permitem fazer variar a vazão de gás e a vazão do líquido.
[0078] Cada unidade pode também ser equipada com um dispositivo que permite fazer variar a temperatura do gás, do líquido ou da mistura constituída pelo gás e pelo líquido de modo a influir no fenômeno de calefação e a fazer variar a capacidade de resfriamento. Essa variação da temperatura do meio de resfriamento poderá ser realizada para uma vazão constante do meio de resfriamento ou combinada a uma variação da vazão do meio de resfriamento de modo a aumentar a flexibilidade de regulação da instalação.
[0079] A capacidade de produção de uma linha contínua varia em proporções grandes de acordo com o formato da tira, em especial sua espessura, e de acordo com o ciclo térmico.
[0080] De acordo com o nível de produção, a vazão de água projetada será assim bastante variável o que torna seu controle difícil para as grandes e as pequenas vazões devido à flexibilidade limitada dos órgãos de controle de vazão. Para aumentar a precisão de regulação da vazão de água, a invenção consiste também em fazer variar a temperatura do líquido de resfriamento de modo a limitar a amplitude de variação da vazão de água.
[0081] Assim de acordo com a invenção, para uma grande produção que exige fluxos de resfriamento muito grandes, água fria vai ser pulverizada de modo a limitar a vazão de água mas para as pequenas produções, pequenas espessuras por exemplo, água um pouco mais quente vai ser pulverizada para elevar um pouco a vazão de água necessária.
[0082] A invenção também se refere a um processo de controle do resfriamento de uma tira metálica em deslocamento em uma linha de tratamento de modo contínuo por projeção sobre a tira de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido com uma temperatura do líquido ajustada de acordo com a capacidade de resfriamento visada de modo a limitar as variações de vazão do líquido de resfriamento.
[0083] Um exemplo de realização, esquematizado na Fig. 5 e retomado abaixo, revela as variações de temperatura da água de resfriamento de acordo com a invenção: - em início de resfriamento (zona DI, D’l) a tira metálica está a 750°C e a água pulverizada está a 80°C de modo a limitar o risco de formação de dobras na tira (cool buckle), - em seguida a água pulverizada está a 40°C de modo a obter um resfriamento rápido, em toda a zona (DII, DIII, DIV; D’II, D’III, D’IV) em que a temperatura de tira é nitidamente superior à temperatura de Lindenfrost, - e depois, na zona crítica (DV, D’V), ou zona de transição, em que a temperatura de tira é próxima da temperatura de Lindenfrost, a temperatura da água é levada a 80°C de modo a permanecer o máximo de tempo possível em filme de vapor, - para terminar, na zona (DVI, D’VI) em que a temperatura de tira é inferior à temperatura de Lindenfrost, a temperatura da água é levada de volta a 40°C para atingir rapidamente a temperatura de tira (60°C) exigida no fim de resfriamento.
Claims (13)
1. Processo de controle do resfriamento de uma tira metálica (B) em deslocamento em uma seção de resfriamento de uma linha de tratamento em modo contínuo por projeção sobre a tira de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido, o resfriamento dependendo de parâmetros que compreendem a temperatura, a velocidade e as características da corrente de fluido de resfriamento, o resfriamento sendo realizado por pulverização ao longo do comprimento da tira, a pulverização sendo dividida em zonas, o método caracterizado pelo fato de que: - determina-se uma ou várias zonas nas quais os parâmetros do resfriamento são tais que poderia se produzir, ou de produz, o desaparecimento local de um filme de vapor na superfície da tira quente, acarretando um re- umedecimento da tira, - e ajusta-se, como parâmetro de resfriamento na ou nas zonas assim determinadas, pelo menos a temperatura do líquido de resfriamento, temperatura essa que é aumentada na zona onde poderia se produzir um re- umedecimento, ou onde esse último se produz, a fim de manter, ou de voltar a, um resfriamento em filme de vapor na superfície da tira, que resulta do fenômeno de calefação do líquido de resfriamento em contato com a tira quente, em que a temperatura do líquido de resfriamento é ajustada ao longo da largura da tira de modo que permaneça o maior tempo possível como um filme de vapor, em que múltiplas unidades (DIa, DIe) para pulverizar o líquido de resfriamento são distribuídas ao longo da largura da tira, e em que a temperatura e a taxa de fluxo do líquido de resfriamento são ajustadas ao longo da largura da tira para cada unidade de pulverização.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que se ajusta, como parâmetro de resfriamento, um parâmetro de pulverização formado pela velocidade e/ou pelo diâmetro das gotas de líquido de resfriamento.
3. Processo de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, que faz intervir uma seção de resfriamento com várias unidades de resfriamento (DI, DII, DII) sucessivas de acordo com o sentido de deslocamento da tira, caracterizadopelo fato de que a temperatura do líquido de resfriamento é ajustada de modo que ela seja diferente entre duas unidades de resfriamento sucessivas da seção de resfriamento.
4. Processo de resfriamento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que é efetuado um ajuste combinado da temperatura e da vazão do líquido de resfriamento a fim de permitir modular o fluxo térmico extraído da tira.
5. Processo de resfriamento de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que várias unidades (DIa, DIe) de projeção do fluido de resfriamento são distribuídas de acordo com a largura da tira, e em que a temperatura e a vazão do líquido de resfriamento para cada unidade de projeção são ajustadas com base na largura da tira.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizadopelo fato de que a temperatura do líquido é ajustada no início do resfriamento de modo a limitar a variação do declive de temperatura que resulta do resfriamento em relação ao aquecimento ou em relação à manutenção em temperatura precedente.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadopelo fato de que a temperatura do líquido é ajustada de acordo com a capacidade de resfriamento visada de modo a limitar as variações de vazão do líquido de resfriamento.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizadopelo fato de que, para determinar uma ou várias zonas de seção de resfriamento nas quais os parâmetros do resfriamento são tais que poderia se produzir, ou se produz, o desaparecimento local de um filme de vapor na superfície da tira quente, que acarreta um re-umedecimento da tira, são efetuados ensaios prévios no decorrer dos quais, - faz-se variar as condições de operação, - observa-se quando se produz o re-umedecimento da tira e em qual zona da seção de resfriamento, - e, todas as outras condições de operação estando fixadas, assegura-se a elevação progressiva da temperatura do líquido da zona na qual se produz o re-umedecimento a fim de permitir definir a temperatura de líquido exigida para suprimir o re-umedecimento e voltar a uma situação de filme de vapor na zona estudada.
9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que são reproduzidos os ensaios em uma zona seguinte no sentido de deslocamento da tira de modo a permanecer em filme de vapor em toda a seção de resfriamento, ou quando isso não é possível, empurrar para uma temperatura mais baixa o início do re-umedecimento.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que para definir o momento em que se produz o re- umedecimento e a zona na qual esse último se produz, determina-se o aparecimento de um grande aumento do gradiente de temperatura transversal da tira e de uma nítida ruptura de declive de resfriamento que resulta do resfriamento mais intenso na ausência de filme de vapor, com o auxílio de dispositivos de medições de temperatura da tira nas zonas nas quais o re-umedecimento é suscetível de se produzir.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que os ensaios são efetuados em uma zona situada no comprimento de borda da tira metálica onde a temperatura da tira é compreendida entre 450°C e 250°C, e em vários pontos na largura da tira de modo a detectar grandes variações de temperatura.
12. Seção de resfriamento de uma linha de tratamento em modo contínuo para a execução do processo do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, que compreende unidades (DI, DII, DIII) de projeção sobre uma tira metálica de um líquido ou de uma mistura constituída por um gás e por um líquido, caracterizada pelo fato de que ela compreende, para pelo menos uma unidade de projeção de um líquido de resfriamento sobre a tira, um conjunto (A) de alimentação com líquido de resfriamento que compreende dois circuitos distintos de alimentação com água fria (1) e com água quente (2), cada um deles sendo equipado com uma válvula de regulação (CV1, CV2) e ligado a um mesmo conduto de saída (3), um controlador de vazão (CD) da mistura sendo previsto no conduto de saída (3) assim como um controlador de temperatura (TE) da mistura, em que múltiplas unidades para pulverizar o líquido de resfriamento são distribuídas ao longo da largura da tira, e em que a temperatura e a taxa de fluxo do líquido de resfriamento são ajustadas ao longo da largura da tira para cada unidade de pulverização.
13. Seção de resfriamento de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o conjunto (A) de alimentação compreende um regulador (R) que permite ajustar a proporção das vazões de água fria e de água quente de modo a obter a vazão global visada de líquido na temperatura desejada, e isso para cada dispositivo de projeção (DI, DII, DIII).
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