Seminario tenuto per un gruppo ristretto presso il CSMT di Brescia.

1. ANALISI NUMERICA DEL FUNZIONAMENTO
DI UN FORNO DI ZINCATURA A CALDO:
OSSERVAZIONI DAL PROGETTO ATLAS.
MARIO UBIALI, ZINCO SERVICE SRL
MASSIMO BANI, NORD ZINC SPA

2. PERCHE’…..
• GRANDE MOLE DI DATI E
CASI DI CORROSIONE DA
SPIEGARE.
• NECESSITA’ DI
COMPRENDERE I
MECCANISMI PER
CONTROLLARLI.
• COMPRENDERE LE
INTERRELAZIONI
NASCOSTE.

3. ….. E COME
• RACCOGLIERE DATI DA UN IMPIANTO
OPERATIVO.
• CARATTERIZZARE I FORNI A FIAMMA
PIATTA.
• COMBINARE I DATI DEL FORNO CON
QUELLI SULLA CORROSIONE.
• UTILIZZARE UNO STRUMENTO
SIMULATIVO AVANZATO E AFFIDABILE.

4. IL PROGETTO
ATLAS
• INIZIATO NEL GENNAIO
2011.
• ESEGUITO IN UNO DEI
CENTRI SIMULATIVI
MIGLIORI AL MONDO.
• BASATO SU UN MODELLO
ELABORATO IN 20 ANNI DI
LAVORO IN ZINCATURA.
• OGGI ARRIVATO AL
COMPIMENTO DELLA FASE 1.

5. IL PARTNER INDUSTRIALE
• FORNO GIMECO CON
BRUCIATORI 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.

7. OSSERVAZIONE N.1 : IL BAGNO DI
ZINCATURA E’ UN SISTEMA MOLTO
COMPLESSO.

8. Nota dello zincatore: in letteratura esistono da sempre informazioni
relative al tema delle matte flottanti. Ma il fenomeno sarà sempre così
regolare o sarà legato alle dinamiche termiche di ciascuna vasca?
Hot
Cold
Hot
Hot
t = 1hour t = 1hour 24 min

10. X<0, depth 1m,
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
X<0, depth 3m,
3in or 6in from the wall

11. Corner 1
Nota dello zincatore:
La scelta e il posizionamento della/e
termocoppia/e che governano il forno
ha un forte impatto sul controllo dei
bruciatori:
- prontezza della risposta
- distribuzione del calore (corrosione
della vasca)
Corner 2
- consumi (efficienza energetica)

12. OSSERVAZIONE N.2 : IL
TRASFERIMENTO TERMICO E’ PIU’
COMPLICATO DI QUEL CHE
SEMBRA.

13. TEMPERATURA VASCA TEMPERATURA ZINCO VELOCITA’ ZINCO

14. Nota dello zincatore:
DISTRIBUZIONE DELLA TEMPERATURA SULLA PARETE INTERNA
La distribuzione del calore trova riscontro nelle
DELLA VASCA.
mappe di corrosione disponibili?
CON COPERCHIO utilizzare il simulatore per valutare a priori
Posso SENZA COPERCHIO
l’effetto di alcune modifiche su controllo e
conduzione del forno senza rischiare brutte
sorprese soprattutto sulla corrosione della vasca?
NOTA: SCALE DIVERSE!

15. OSSERVAZIONE N.3 : IL
GRADIENTE DI TEMPERATURA
NELLA PARETE NON E’ COSTANTE.

16. Nota dello zincatore:
Nelle condizioni di bagno a 450°C:
-Con Tgas 580°C abbiamo una temperatura parete
di 462,5°C: ne risulta una differenza gas/parete di
117°C.
-Con Tgas 480°C abbiamo una temperatura parete
452°C con una differenza gas/parete di 27,5°C.
Che fine fa il calore relativo ai 90°C di delta T tra una
condizione di lavoro e l’altra?
E’ possibile ottimizzare queste situazioni?

17. OSSERVAZIONE N.4 : I FLUSSI DI
ZINCO NELLA VASCA HANNO
UN’IMPORTANZA ENORME.

20. Nota dello zincatore:
Considerando la sola vasca a riposo, con e senza coperchio, si nota un raddoppio delle velocità dei
flussi. Immaginiamo quanto può essere complesso il fenomeno in nelladurante la produzione. A
Distribuzione delle velocità una vasca vasca.
questo punto sorge spontanea la domanda: qual è la condizione più critica per la vasca? Periodi di
Con coperchio Senza coperchio
riposo o di lavoro? Il carico produttivo influisce veramente tanto come spesso si crede?
NOTA: La scala è diversa!

21. OSSERVAZIONE N.5 : c’e’ in
ballo molto di piu’ della sola
corrosione di vasca...

22. Nota dello zincatore:
IRRAGGIAMENTOCONVEZIONE
Come e quanto influisce la stratificazione del calore sui diagrammi di fase delle leghe di Zinco (Ni,
Bi, Sn, Al, etc.)?

23. DISTRIBUZIONE SPAZIALE DEL
Nota dello zincatore:
Al flusso termico sono legate le principali dinamiche di corrosione della vasca:
FLUSSO TERMICO
-Vi siete mai chiesti se il consumo che rilevate sulla vostra vasca possa essere definito “normale” o
nasconda delle anomalie?
- Una differenza di temperatura di 2-3°C (apparentemente irrilevante) tra una zona e l’altra può
significare un aumento della corrosione del 140% (andamento parabolico).
- E’ possibile che si crei un “imprinting” corrosivo in fase di avviamentofusione di ogni vasca che poi si
trascina nel tempo?

24. Nota dello zincatore:
GESTIONE DELLE VELOCITA’ DI
Le mie termocoppie sono collocate correttamente?
FLUSSO DELLO ZINCO
Rappresentano mediamente le dinamiche del mio bagno?

25. (ALCUNE) CONCLUSIONI
• IL MODELLO E’ PIENAMENTE
VALIDATO.
• IL MODELLO CONSENTE DI
CALCOLARE I FLUSSI TERMICI
LOCALI, QUINDI LA
PROGRESSIONE CORROSIVA.
• IL MODELLO HA
CONFERMATO MOLTE
NOZIONI FRAMMENTARIE.

26. (ALCUNI) SPUNTI
• LA CAPACITA’ SIMULATIVA
CONSENTE ENORMI PROGRESSI
NELL’OTTIMIZZAZIONE DEL
FORNO.
• SI PUO’ FARE UN BUON LAVORO
SOLO SE I DATI E LA LORO
RACCOLTA SONO
ESTREMAMENTE AFFIDABILI.
• IL CIRCOLO VIRTUOSO E’ MOLTO
AMPIO: ENERGIA, QUALITA’,
DURATA DELLA VASCA.

27. Un risultato nuovo ha valore, se ne ha,
nel caso in cui stabilendo un legame
tra elementi noti da tempo, ma fino ad
allora sparsi e in apparenza estranei
gli uni agli altri, mette ordine,
immediatamente, là dove sembrava
regnare il disordine.
[Henri Poincarè]