Modelagem e estudo paramétrico de sistema de refrigeração de barras de aço com água a alta pressão

Abstract

Por ser um produto de elevada aplicabilidade e, consequentemente, alta demanda de produção, os vergalhões de aço ganham destaque nos setores da construção civil em que são utilizados. Tal fato faz com que seu processo de produção ganhe relevância tanto na preocupação em se garantir o nível de qualidade e propriedades adequadas para sua correta aplicação, como para se alcançar um processo eficaz e com maiores níveis de eficiência em termos de produtividade. Nessa perspectiva, o tratamento dado ao vergalhão, após a laminação a quente, tem papel decisivo para a determinação das características do produto final. O tratamento térmico aplicado com água sob alta pressão, através de um aparato tecnológico provido principalmente pelas marcas Thermex® e Tempcore®, destaca se pelo fato de conferir as requeridas propriedades mecânicas ao vergalhão por meio de um sistema simples, em linha e que reduz de maneira significativa os custos de produção. Apesar das vantagens que tal sistema agrega, as informações técnicas e estudos referentes ao mesmo são poucos e, a nível prático, o controle dos parâmetros de operação se dá, basicamente, por métodos de tentativa e erro, o que pode trazer prejuízos à obtenção de um processo capaz, estável e possivelmente mais eficiente. O presente trabalho visa desenvolver um modelo matemático que represente o referido sistema de tratamento térmico, simulando o perfil de temperaturas formado no vergalhão, o qual indica as características do produto resultante. Para isso, uma análise detalhada das informações disponíveis na literatura foi feita e o método dos volumes finitos foi empregado para desenvolvimento do modelo, o qual foi implementado computacionalmente e simulações numéricas realizadas. Os resultados obtidos serviram de apoio na validação do modelo e realização de estudos paramétricos para análise da influência de variáveis operacionais no perfil térmico resultante, além de se verificar a viabilidade de uma proposta de operação para reduzir o tempo de setup do processo.