Modelagem, controle e otimização do processo dos fornos de reaquecimento de placas

Abstract

Reheating furnaces are commonly found in the steel industry for thermal treatment of slabs from continuous casting process. These slabs are uniformly reheated, following a suitable temperature profile so as to they can be sent to the milling stage with the necessary mecanical and metallurgical properties. Besides, it is desirable to have a satisfactory dynamic control of the temperature in order to reduce the fuel consumption, since the reheating process is the most expensive part of the whole hot strip mill plant.In this paper it is presented the improvement developed in dynamic control in reheating furnace of hot strip mill plants of Usiminas. To achieve that, a methodology consisting of the application of a systematic experimental modeling, PI and PID controllers design, simulation, investigation of advanced control strategies (feedforward and switched controls and Smith predictor) and performance assessment has been used on main loops of process. Relative gain array metrics have been used to assess the input-output variable pairing and the coupling among the zones. Prof. José Roberto Castilho Piqueira real plant), the assessed results confirm the improvement achieved with the tuned control loops (by simulation). A reduction of 3.7% in the oil consumption has been observed, thanks to the improvement in the control loops and in the process efficiency. It means a monthly average saving of 182 thousand liters of oil. According to several tests performed in closed-loop (in the

Plataforma multidisciplinar aplicada ao ensino de identificação de sistemas

“…Na aproximação de segunda ordem sobreamortecida, aplicou-se a função de transferência (G(s)) representada na Equação 2, discutida por Seborg et al (1989), Visioli (2006) e Teixeira et al (2007). Essa função representa um sistema com dois polos reais.…”

“…A comparação entre o novo experimento e o modelo de primeira ordem pode ser visualizada no Gráfico 6. Para esse novo conjunto de dados de validação, o desvio padrão para o modelo de primeira ordem foi 0,80°C, e para o modelo de segunda ordem foi 0,68°C, valores condizentes com o encontrado na revisão bibliográfica (TEIXEIRA et al, 2007;ME-NEGHETTI et al, 2013;TIZZEI et al, 2011).…”

Metodologia para previsão da vida útil de âncoras refratárias aplicadas em fornos de reaquecimento

“…Os fornos de reaquecimento possuem algumas características básicas (Figura 1): um sistema para carregar e descarregar o aço; um sistema para suportar e transportar o aço ao longo da câmara (soleira e/ou vigas); uma câmara constituída por uma soleira, parede e teto com queimadores para fornecer energia e elevar a temperatura do aço para os valores desejados para o seu processamento posterior; um sistema para coletar os gases gerados no processo; refratários revestindo a parede, o teto e a soleira para proteger a carcaça e confinar o calor dentro do forno [7].…”

“…O projeto refratário do forno deve considerar as seguintes demandas principais: temperatura máxima interna de cada zona; temperatura máxima externa em cada zona; estado do equipamento (novo, reforma, intervenção durante a operação); disponibilidade para manutenção; custo de materiais e facilidade de aplicação. Estes equipamentos são normalmente divididos em três zonas: a zona de pré-aquecimento que trabalha na faixa de temperatura entre 800 e 1000ºC, a zona de aquecimento que trabalha com temperaturas entre 1000 e 1200ºC e a zona de encharque que trabalha com temperaturas entre 1200 a 1300ºC [7].…”

Síntese convexa para sistemas incertos discretos no tempo com atrasos variantes

“…Sistemas robóticos, processos de usinagem, redes de comunicação de dados são exemplos de processos que partilham de atrasos que interferem tanto na estabilidade quanto no desempenho desses sistemas. Uma classe particularmente importante de sistemas é a que envolve processos industriais térmicos compreendendo, por exemplo, fornos usados em indústrias siderúrgicas (Teixeira et al, 2007) ou para tratamento térmico de metais (Chu et al, 1993). Essa classe é constituída por sistemas que, em geral, apresentam…”