Osservazioni dal Progetto Atlas
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ANALISI NUMERICA DEL FUNZIONAMENTODI UN FORNO DI ZINCATURA A CALDO:OSSERVAZIONI DAL PROGETTO ATLAS.
MARIO UBIALI, ZINCO SERVICE SRLMASSIMO BANI, NORD ZINC SPA
PERCHE’…..
• GRANDE MOLE DI DATI ECASI DI CORROSIONE DASPIEGARE.
• NECESSITA’ DICOMPRENDERE IMECCANISMI PERCONTROLLARLI.
• COMPRENDERE LEINTERRELAZIONINASCOSTE.
….. E COME
• RACCOGLIERE DATI DA UN IMPIANTOOPERATIVO.
• CARATTERIZZARE I FORNI A FIAMMAPIATTA.
• COMBINARE I DATI DEL FORNO CONQUELLI SULLA CORROSIONE.
• UTILIZZARE UNO STRUMENTOSIMULATIVO AVANZATO E AFFIDABILE.
IL PROGETTOATLAS
• INIZIATO NEL GENNAIO2011.
• ESEGUITO IN UNO DEICENTRI SIMULATIVIMIGLIORI AL MONDO.
• BASATO SU UN MODELLOELABORATO IN 20 ANNI DILAVORO IN ZINCATURA.
• OGGI ARRIVATO ALCOMPIMENTO DELLA FASE 1.
IL PARTNER INDUSTRIALE
• FORNO GIMECO CONBRUCIATORI A FIAMMA PIATTA.
• VASCA: 13,4 x 2,2 x 3,4 mt.• 8 BRUCIATORI PER LATO, AD
ALTEZZE VARIABILI.• VASCA IN USO DAL 2005 AL 2011.• PRODUZIONE MEDIA ANNUALE:
21.000 TONNELLATE.
OSSERVAZIONE N.1 : IL BAGNO DIZINCATURA E’ UN SISTEMA MOLTO
COMPLESSO.
t = 1hour 24 min
Hot
Hot
t = 1hour
Cold
Hot
Nota dello zincatore: in letteratura esistono da sempre informazionirelative al tema delle matte flottanti. Ma il fenomeno sarà sempre cosìregolare o sarà legato alle dinamiche termiche di ciascuna vasca?
X<0, depth 1m,3in or 6in from the wall
X<0, depth 3m,3in or 6in from the wall
X>0, depth 1m,3in or 6in from the wall
X>0, depth 3m,3in or 6in from the wall
Corner 1
Corner 2
Nota dello zincatore:
La scelta e il posizionamento della/etermocoppia/e che governano il fornoha un forte impatto sul controllo deibruciatori:
- prontezza della risposta
- distribuzione del calore (corrosionedella vasca)
- consumi (efficienza energetica)
OSSERVAZIONE N.2 : ILTRASFERIMENTO TERMICO E’ PIU’
COMPLICATO DI QUEL CHESEMBRA.
TEMPERATURA VASCA TEMPERATURA ZINCO VELOCITA’ ZINCO
CON COPERCHIO SENZA COPERCHIO
DISTRIBUZIONE DELLA TEMPERATURA SULLA PARETE INTERNADELLA VASCA.
NOTA: SCALE DIVERSE!
Nota dello zincatore:
La distribuzione del calore trova riscontro nellemappe di corrosione disponibili?
Posso utilizzare il simulatore per valutare a prioril’effetto di alcune modifiche su controllo econduzione del forno senza rischiare bruttesorprese soprattutto sulla corrosione della vasca?
OSSERVAZIONE N.3 : ILGRADIENTE DI TEMPERATURA
NELLA PARETE NON E’ COSTANTE.
Nota dello zincatore:Nelle condizioni di bagno a 450°C:
-Con Tgas 580°C abbiamo una temperatura paretedi 462,5°C: ne risulta una differenza gas/parete di117°C.
-Con Tgas 480°C abbiamo una temperatura parete452°C con una differenza gas/parete di 27,5°C.
Che fine fa il calore relativo ai 90°C di delta T tra unacondizione di lavoro e l’altra?
E’ possibile ottimizzare queste situazioni?
OSSERVAZIONE N.4 : I FLUSSI DIZINCO NELLA VASCA HANNO
UN’IMPORTANZA ENORME.
Con coperchio Senza coperchio
Distribuzione delle velocità nella vasca.
NOTA: La scala è diversa!
Nota dello zincatore:Considerando la sola vasca a riposo, con e senza coperchio, si nota un raddoppio delle velocità deiflussi. Immaginiamo quanto può essere complesso il fenomeno in una vasca durante la produzione. Aquesto punto sorge spontanea la domanda: qual è la condizione più critica per la vasca? Periodi diriposo o di lavoro? Il carico produttivo influisce veramente tanto come spesso si crede?
OSSERVAZIONE N.5 : c’e’ inballo molto di piu’ della sola
corrosione di vasca...
IRRAGGIAMENTO\CONVEZIONENota dello zincatore:Come e quanto influisce la stratificazione del calore sui diagrammi di fase delle leghe di Zinco (Ni,Bi, Sn, Al, etc.)?
DISTRIBUZIONE SPAZIALE DELFLUSSO TERMICO
Nota dello zincatore:Al flusso termico sono legate le principali dinamiche di corrosione della vasca:
-Vi siete mai chiesti se il consumo che rilevate sulla vostra vasca possa essere definito “normale” onasconda delle anomalie?
- Una differenza di temperatura di 2-3°C (apparentemente irrilevante) tra una zona e l’altra puòsignificare un aumento della corrosione del 140% (andamento parabolico).
- E’ possibile che si crei un “imprinting” corrosivo in fase di avviamento\fusione di ogni vasca che poi sitrascina nel tempo?
GESTIONE DELLE VELOCITA’ DIFLUSSO DELLO ZINCO
Nota dello zincatore:
Le mie termocoppie sono collocate correttamente?
Rappresentano mediamente le dinamiche del mio bagno?
(ALCUNE) CONCLUSIONI• IL MODELLO E’ PIENAMENTE
VALIDATO.• IL MODELLO CONSENTE DI
CALCOLARE I FLUSSI TERMICILOCALI, QUINDI LAPROGRESSIONE CORROSIVA.
• IL MODELLO HACONFERMATO MOLTENOZIONI FRAMMENTARIE.
(ALCUNI) SPUNTI• LA CAPACITA’ SIMULATIVA
CONSENTE ENORMI PROGRESSINELL’OTTIMIZZAZIONE DELFORNO.
• SI PUO’ FARE UN BUON LAVOROSOLO SE I DATI E LA LORORACCOLTA SONOESTREMAMENTE AFFIDABILI.
• IL CIRCOLO VIRTUOSO E’ MOLTOAMPIO: ENERGIA, QUALITA’,DURATA DELLA VASCA.
Un risultato nuovo ha valore, se ne ha,nel caso in cui stabilendo un legame
tra elementi noti da tempo, ma fino adallora sparsi e in apparenza estranei
gli uni agli altri, mette ordine,immediatamente, là dove sembrava
regnare il disordine.
[Henri Poincarè]