Instalação de um sistema de resfriamento da tira solidificada sobre a esteira transportadora de roletes na saída do fundidor de tiras

Abstract

O trabalho desenvolvido tem como objetivo a construção de um sistema de refrigeração para uma tira de alumínio solidificada a partir do estado semissólido, processada em um fundidor de tiras finas de cilindros duplos, acrescentando assim mais um mecanismo de controle ao processo de fabricação de tiras produzidas nesse fundidor. Construído em circuito fechado, o sistema possui uma bomba hidráulica acoplada a um reservatório, que promove a circulação de fluido refrigerante em uma linha hidráulica. A vazão do líquido refrigerante pode ser controlada por uma válvula e aferida em um rotâmetro. Dois dispersores de fluido são posicionados na região de saída da tira, distribuindo uniformemente o escoamento de fluido refrigerante sobre a tira de alumínio e uma esteira de roletes que recolhe a tira. Utiliza-se uma calha para retornar o fluido refrigerante novamente ao reservatório. O sistema apresentou um fluxo uniforme de fluido refrigerante pelos distribuidores na faixa de vazões de 500 L/h a 1200 L/h. Ensaios térmicos, empregando uma tira de alumínio comercialmente puro como corpo de prova, atestaram a capacidade do sistema em extrair calor para diferentes vazões, sendo elas: 1200 L/h, 1000 L/h, 800 L/h, 600 L/h e 500 L/h. Para cada vazão, estimou-se o coeficiente de transferência de calor por convecção, obtendo-se os valores de 1807 W/m²·K, 1666 W/m²·K, 1440 W/m²·K, 1115 W/m²·K e 1619 W/m²·K, respectivamente. E desses resultados foram obtidas, na devida ordem, as seguintes aproximações para a taxa de transferência que cada vazão pode proporcionar: 2409 W, 2228 W, 2169 W, 1622 W e 2139 W. Com o estudo destacando também a possibilidade de controle da taxa de transferência de calor ser realizada variando a vazão de fluido refrigerante do sistema.

The developed work aims to construct a cooling system for an aluminum strip solidified from the semisolid state, processed in a twin-roll strip caster, thus adding another control mechanism to the strip manufacturing process produced in this caster. Built in a closed circuit, the system has a hydraulic pump coupled to a reservoir, which promotes the circulation of refrigerant fluid in a hydraulic line. The flow rate of the refrigerant liquid can be controlled by a valve and measured in a rotameter. Two fluid dispersers are positioned at the strip outlet region, uniformly distributing the flow of refrigerant fluid over the aluminum strip and a roller conveyor that collects the strip. A trough is used to return the refrigerant fluid back to the reservoir. The system exhibited a uniform flow of refrigerant fluid through the distributors in the flow rate range of 500 L/h to 1200 L/h. Thermal tests, employing a commercially pure aluminum strip as a test specimen, confirmed the system's ability to extract heat for different flow rates (1200 L/h, 1000 L/h, 800 L/h, 600 L/h, and 500 L/h). For each flow rate, the convective heat transfer coefficient was estimated, obtaining values of 1807 W/m²·K, 1666 W/m²·K, 1440 W/m²·K, 1115 W/m²·K, and 1619 W/m²·K, respectively. And from these results, the following approximations for the transfer rate that each flow rate can provide were obtained, in the proper order: 2409 W, 2228 W, 2169 W, 1622 W, and 2139 W. The study also highlights the possibility of controlling the heat transfer rate by varying the flow rate of the refrigerant fluid in the system.