STEEL INDUSTRY

I vantaggi di simulare il soffiaggio d’aria nella laminazione continua

PNR fa il primo passo verso uno strumento di simulazione per soffiaggio di aria su lamiere nei processi di laminazione continua

I vantaggi di simulare il soffiaggio d’aria nella laminazione continua

PNR fa il primo passo verso uno strumento di simulazione per soffiaggio di aria su lamiere nei processi di laminazione continua

SCENARIO SETTORIALE
Il processo di laminazione continua in acciaieria

Gran parte dei prodotti siderurgici subisce un trattamento di laminazione durante il ciclo di lavorazione.

La laminazione (detta anche rolling) è un processo di lavorazione per deformazione plastica nel quale si riduce la sezione trasversale di un pezzo forzandolo a passare tra due cilindri lisci o opportunamente sagomati.

Il pezzo da laminare viene forzato dai cilindri stessi che ruotano in verso opposto, sono collegati ad un motore e per attrito provvedono all’alimentazione del laminatoio. Ogni coppia di cilindri è montata in una gabbia che ne permette il moto rotatorio, l’insieme di più gabbie costituisce un treno di laminazione.

La laminazione continua è impiegata per le grosse produzioni di lamiera: il nastro viene fatto passare in un forno che si estende in lunghezza con un percorso di 2-3 minuti e poi avvolto in rotoli (coils). Per realizzare la continuità dell’alimentazione è prevista la saldatura tra la coda di un rotolo e la testa del successivo e la successiva separazione prima dell’avvolgimento.

Nei processi di laminazione in continuo il prodotto non ha inversioni di moto, viene deformato successivamente in più gabbie e passa una volta soltanto attraverso le singole gabbie che costituiscono il treno.

Lamiera avvolta in coils

IL PROBLEMA

La laminazione ha una fase finale in cui la lamiera, prima di essere avvolta a formare i coils, deve essere asciugata dall’acqua che vi rimane in seguito alla precedente fase di raffreddamento.

La lamiera viene infatti prima raffreddata tramite spruzzo d’acqua con ugelli spruzzatori. Parte di quest’acqua cade, una parte evapora, ma la restante parte rimane sulla lamiera. È fondamentale rimuovere l’acqua rimanente prima di avvolgere la lamiera in coils perché, se non opportunamente asciugato, il materiale si ossida e degrada, compromettendo il prodotto finale.

Generalmente è assai problematico simulare il soffiaggio e quindi dimensionare e posizionare gli ugelli soffiatori prima della fase di montaggio.

LA SOLUZIONE

Il nostro ufficio tecnico ha messo le basi per la prototipazione di uno strumento di simulazione per il soffiaggio di aria su lamiere in processi di laminazione continua manipolando opportunamente gli strumenti di simulazione virtuale presenti nel pacchetto software CFD a disposizione di PNR.

Si è elaborata la prima versione di uno strumento di simulazione mirato ed efficiente per questo tipo di applicazione, che ci consente di rispondere in maniera puntuale e veloce alle richieste di simulazione avanzate dai nostri clienti del settore.

Fino ad oggi le simulazioni del soffiaggio di aria non erano mai state fatte a causa della loro complessità, dell’assenza di modelli dedicati e del conseguente alto costo in ore di ingegneria per la messa a punto. Il problema veniva quindi risolto procedendo empiricamente al dimensionamento degli ugelli.

SCHEMA DI TRENI DI LAMINAZIONE CONTINUA
Processo con lamiera in movimento

VISTE DELLA SIMULAZIONE IN CFD
Una coppia di soffiatori d’aria rimuove l’acqua dalla lamiera in movimento

 

I VANTAGGI

Il nostro software ci permette di simulare uno strato uniforme di acqua che viene soffiato via dalla lamiera, riuscendo quindi a dimensionare gli ugelli con ancora più precisione rispetto a prima e avendo la garanzia di coprire tutta la superficie da asciugare.

Possiamo inoltre definire con più precisione le pressioni di esercizio degli ugelli soffiatori, la dimensione e il numero degli ugelli in maniera mirata risparmiando aria compressa con un notevole vantaggio economico per l’azienda produttrice.

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