IT201600109049A1 - Caricatore per forni, combinazione di un forno e di detto caricatore e metodo di caricamento di rottami metallici in un forno. - Google Patents

Description

"Caricatore per forni, combinazione di un forno e di detto caricatore e metodo di caricamento di rottami metallici in un forno".

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un dispositivo caricatore per forni, in particolare per forni a bacino con produzione a cariche ("batch") per la raffinazione di metalli, quale rame, ad esempio mediante un processo FRHC (dall acronimo inglese Fire Refining High Conductlvity) .

Ulteriori oggetti del trovato sono un forno comprendente il suddetto caricatore ed un metodo di caricamento di rottami metallici, preferibilmente rame, in un forno.

Il processo FRHC prevede l'utilizzo di un forno per certi versi simile ad un forno Thomas, noto in sé allo stato dell'arte.

Brevemente, il metallo viene caricato nel forno dove subisce il trattamento di raffinazione che può essere riassunto come segue:

a. carica del forno a bacino

b. riscaldamento e fusione

c. ossidazione del bagno e aggiunta di reattivi, scorifica

d. riduzione del bagno e aggiunta di reattivi, scorifica

e. analisi del bagno, validazione ed eventuale ripetizione delle fasi c e d

f. colata e svuotamento a temperatura controllata

g. pulizia e ripristino del forno.

Ovviamente, a seconda delle esigenze, il processo appena descritto può essere variato.

Il forno a bacino attualmente utilizzato è mobile, con una bocca di carica usualmente posta in posizione sopraelevata rispetto alla base del forno .

Per il caricamento dei rottami metallici da raffinare, es . rottami di rame, è attualmente prassi comune quella di utilizzare una macchina operatrice con pala di caricamento, che raccoglie i rottami metallici da un parco rottami e li introduce nella bocca di carica.

Un limite di questa soluzione è legato al fatto che l’operazione di caricamento risulta relativamente lunga da compiere e presenta qualche difficoltà, stante la necessità della pala caricatrice di prelevare i rottami -aventi forme e dimensioni anche molto diverse tra loro- e caricarli volta per volta nella bocca.

Si tenga presente, inoltre, che la bocca del forno è chiusa da una porta di caricamento che deve restare aperta durante tutta la fase di caricamento, con una conseguente perdita di calore dal forno verso l'ambiente esterno e, quindi, uno spreco di energia necessaria per sopraelevare nuovamente la temperatura della camera del forno ad un livello operativo.

Infine, un altro limite, è relativo al fatto che la macchina operatrice con pala riesce a caricare il forno solo sino a quando la quantità di rottami antistante alla porta lo consente, il che si traduce in un riempimento spesso solo parziale del forno stesso.

Compito precipuo del presente trovato consiste nel realizzare un dispositivo di caricamento per forni che risolva il problema tecnico sopra esposto, ovvii agli inconvenienti e superi i limiti della tecnica nota consentendo di ottimizzare la fase di caricamento dei rottami nel forno .

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di caricamento che sia relativamente semplice da realizzare.

Un altro scopo del trovato consiste nel fatto di realizzare un dispositivo di caricamento che consenta di velocizzare la fase di caricamento, riducendo il dispendio energetico derivante dal tempo di apertura della porta del forno.

Un altro scopo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare un forno a bacino combinato con un dispositivo caricatore, che risolva il problema tecnico sopra esposto, ovviì agli inconvenienti e superi i limiti della tecnica nota consentendo di ottimizzare la fase di caricamento dei rottami nel forno.

Ancora un altro scopo del presente trovato consiste nel fatto di realizzare un metodo di caricamento di rottami in forni, che risolva il problema tecnico sopra esposto, ovvìi agli inconvenienti e superi i limiti della tecnica nota consentendo di ottimizzare la fase di caricamento dei rottami nel forno, riducendo le perdite energetiche .

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un dispositivo di caricamento per forni, preferibilmente per forni di raffinazione di rottami metallici, come rame o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere un carro mobile che porta almeno:

una tramoggia dì caricamento provvista almeno di una bocca di caricamento ed una di scarico,

- un condotto di caricamento in cui sfocia la bocca di scarico della tramoggia, il condotto essendo provvisto almeno di un'estremità aperta, - un pistone spintore con una testa terminale, il quale pistone è mobile alternativamente nel condotto di caricamento tra almeno una posizione arretrata in cui la testa è remota dall'estremità aperta ed il pistone libera la bocca di scarico ed una posizione avanzata in cui la testa è ravvicinata all'estremità aperta ed il pistone chiude la bocca di scarico, per effettuare un caricamento di rottame dalla tramoggia al condotto e un seguente trasferimento del rottame verso l'estremità aperta del condotto stesso.

Si riesce così ad effettuare un caricamento del rottame nel forno in modo relativamente rapido, ottimizzando il rendimento del forno e limitando le perdite di calore dalla porta di carico del forno.

Inoltre, mediante il dispositivo del trovato, si riesce a caricare il forno con una quantità di materiale maggiore rispetto a quella caricabile dalla macchina operatrice con pala, stante il fatto che il dispositivo caricatore dell'invenzione consente di spìngere il rottame nel forno sino al suo quasi completo riempimento.

Congruentemente, un altro oggetto del trovato che consente di raggiungere gli scopi sopra previsti è una combinazione di un forno per metalli ed un dispositivo di caricamento del forno in cui il forno comprende una camera interna per metalli fusi chiusa da almeno una porta apribile ed in cui il dispositivo di caricamento è realizzato secondo l'invenzione.

Ancora un altro oggetto del trovato è un metodo per il caricamento di rottami metallici in un forno per metalli, comprendente i passi di

a. predisporre in un condotto una prima carica di rottami metallici,

b. avvicinare lungo il condotto la prima carica di rottami ad un ingresso del forno, in modo da occupare la luce dell'ingresso,

c. predisporre nel condotto una seconda carica di rottami metallici,

d. spingere in una camera del forno attraverso l'ingresso la prima carica di rottami mediante la seconda carica di rottami, avvicinando lungo il condotto la seconda carica di rottami all'ingresso del forno, in modo da occupare la luce aperta dell'ingresso,

e. ripetere opzionalmente i passi a-d

f. predisporre nel condotto una ultima carica di rottami metallici e spingerla nella camera del forno attraverso l'ingresso, liberando il condotto (4) .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un dispositivo di caricamento, illustrata/e a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli allegati disegni in cui:

le figure 1-3 sono viste laterali schematiche di una forma di realizzazione di un caricatore secondo il trovato in diverse condizioni di funzionamento .

Con riferimento alle figure citate, il dispositivo di caricamento secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un carro mobile 2, ad esempio su ruote o rotaie.

Il carro 2 può essere equipaggiato con un motore a bordo o mosso da una unità motrice separata (non illustrata) .

Il carro 2 è atto ad essere avvicinato/allontanato ad un forno F, preferibilmente un forno di raffinazione di rottami metallici, come rame o simili, il quale è provvisto almeno di un ingresso con porta FI (la porta Fi scorre verticalmente sino a chiudersi su una mensola opzionale F2 di appoggio per l'ingresso o porta) che apre/chiude l'accesso alla camera di trattamento interna F3.

In accordo con il trovato, il carro 2 porta una tramoggia di caricamento 3 provvista almeno di una bocca di caricamento 31 ed una di scarico 32.

La bocca di caricamento 31 è usualmente aperta verso l'alto e consente di caricare rottami metallici in modo semplice e rapido; la bocca di scarico 32 è rivolta verso il basso e presenta un'area minore di quella di caricamento 31, così che la tramoggia presenta l'usuale configurazione ad imbuto.

Sul carro 2 è poi montato un condotto di caricamento 4, che si trova sostanzialmente orizzontale in condizione operativa del dispositivo 1 ed è posto sottostante alla tramoggia 3.

Sul condotto 4 si apre la bocca di scarico 32 della tramoggia 3.

Il condotto 4 presenta un'estremità 41 aperta rivolta verso un lato anteriore del carro 2; preferibilmente il condotto 4 comprende una porzione sporgente 42 che aggetta dal lato anteriore del carro 2, per poter essere inserita nell'ingresso FI del forno, come mostrato nelle allegate figure.

Preferibilmente la porzione sporgente 42 del condotto 4 comprende un sistema di raffreddamento, per evitare danni nell'inserimento nel forno; il sistema di raffreddamento comprende ad esempio serpentine percorse da acqua -o più in generale da un liquido di raffreddamento-, una pompa di circolazione connessa alle serpentine ed un serbatoio e/o un dissipatore di calore in cui il liquido di raffreddamento scambia calore con 1 'ambiente.

Preferibilmente la porzione sporgente 42 del condotto 4 comprende ed è delimitata longitudinalmente da un riscontro anulare 43 che aggetta esternamente dal condotto in posizione remota rispetto all'apertura 41, il quale riscontro 43 suddivide la parte terminale raffreddata da quella non raffreddata. All'interno del condotto di caricamento 4 è alloggiato, mobile, un pistone spintore 5 provvisto di una testa terminale 55.

Il pistone 5 è mosso da un gruppo di movimentazione 51 alternativamente tra due posizioni ovvero: una posizione arretrata (fig.l), in cui la testa 55 è remota dall'estremità aperta 41 ed il pistone 5 libera la bocca di scarico 32 ed una posizione avanzata (fig. 2 e 3), in cui la testa 55 è ravvicinata all'estremità aperta 41 ed il pistone 5 chiude la bocca di scarico 32.

Intuitivamente, nella posizione arretrata, parte del rottame presente nella tramoggia 3 passa per gravità nel condotto di carico 4, mentre, nella posizione avanzata, la bocca 32 della tramoggia 3 risulta chiusa ed il rottame nel condotto 4 è spinto dalla testa 55 verso l'estremità terminale aperta 41 del condotto 4 per essere quindi caricata nella camera F3 del forno F.

Secondo una caratteristica opzionale e vantaggiosa durante il funzionamento il pistone spintore 5 raggiunge, in momenti distinti, due diverse posizioni avanzate, ovvero una posizione avanzata intermedia (quella di fig. 2) ed una posizione avanzata terminale (quella di fig.3).

Nella posizione avanzata intermedia, di fig.

2, la testa 55 del pistone 5 (quella rivolta verso l'estremità aperta del condotto 4) si arresta ad una certa distanza dall'apertura del condotto 4 e, preferibilmente, non si inserisce nella porzione sporgente 42 del condotto 4, mentre nella posizione avanzata terminale, di fig. 3, la testa 55 del pistone 5 avanza sino a raggiungere l'apertura 41 del condotto 4.

Il funzionamento del dispositivo di caricamento 1 è di seguito descritto.

Quando si deve operare il caricamento del forno F, la sua porta viene aperta ed il carro 2 viene avvicinato sino all'inserimento del condotto 4 (o della sua porzione sporgente 42) nell'ingresso FI.

Almeno in questo momento, se presente, viene attivato il sistema di raffreddamento della porzione 42 del condotto 4.

Viene quindi azionato il pistone spintore 5 che trasla nel condotto alternativamente, per un certo numero di volte, tra la posizione arretrata e la posizione avanzata, preferibilmente la posizione avanzata intermedia, così da spingere consecutivamente cariche di rottame metallico della tramoggia nel condotto fino alla camera del forno F3.

Il caricamento della tramoggia 3 con rottame metallico è vantaggiosamente più semplice e rapido rispetto al caricamento con macchina operatrice con pala dell'arte nota.

Si ottiene, inoltre, un ulteriore vantaggio: il rottame metallico presente nel condotto 4, in attesa di essere sospinto da altro rottame nella camera F3, si preriscalda ed al contempo limita le perdite di calore dall'apertura agendo a guisa di tappo .

Una volta raggiunto il grado di caricamento della camera F3 desiderato, il pistone spintore 5 viene traslato nel condotto sino a raggiungere la posizione avanzata terminale e scaricare in camera F3 tutto il rottame presente nel condotto, liberandolo completamente.

Ciò realizza un altro vantaggio ancora: limitando l'avanzamento della testa 51 del pistone in posizione avanzata terminale solo al momento dell'ultimo caricamento, si ottiene di ridurre il riscaldamento del pistone 5 stesso, limitando così eventuali danni che il pistone potrebbe subire.

Volendo schematizzare la descrizione appena effettuata, il metodo di caricamento secondo il trovato comprende i seguenti passi:

a. predisporre in un condotto 4 una prima carica di rottami metallici,

b. avvicinare lungo il condotto 4 la prima carica di rottami ad un ingresso del forno F, in modo da occupare la luce dell'ingresso,

c. predisporre nel condotto 4 una seconda carica di rottami metallici,

d. spingere in una camera del forno F3 attraverso l'ingresso la prima carica di rottami mediante la seconda carica di rottami, avvicinando lungo il condotto 4 la seconda carica di rottami all'ingresso del forno F, in modo da occupare la luce dell'ingresso,

e. ripetere opzionalmente i passi a-d

f. predisporre nel condotto 4 una ultima carica di rottami metallici e spingerla nella camera del forno F3 attraverso l'ingresso, liberando il condotto 4 dai rottami.

Si è in pratica constatato come il dispositivo di caricamento secondo il presente trovato, assolva il compito nonché gli scopi prefissati in quanto consente di ottimizzare il processo di caricamento del forno.

Il dispositivo di caricamento così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito delle allegate rivendicazioni .

Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (6)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di caricamento (1) per forni (F), preferibilmente per forni di raffinazione di rottami metallici, come rame o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere un carro mobile (2) che porta almeno: - una tramoggia di caricamento (3) provvista almeno di una bocca di caricamento (31) ed una di scarico (32), - un condotto di caricamento (4) in cui sfocia la bocca di scarico (32) della tramoggia (3), il condotto (4) essendo provvisto almeno di un’estremità (41) aperta, un pistone spintore (5) con una testa terminale (55), il quale pistone (5) è mobile alternativamente nel condotto di caricamento tra almeno una posizione arretrata in cui la testa (55) è remota dall'estremità aperta (41) ed il pistone (5) libera la bocca di scarico (32) ed una posizione avanzata in cui la testa (55) è ravvicinata all'estremità aperta (41) ed il pistone (5) chiude la bocca di scarico (32), per effettuare un caricamento di rottame dalla tramoggia (3) al condotto (4) e un seguente trasferimento del rottame verso l'estremità aperta del condotto (4) stesso.
2. 2. Dispositivo di caricamento (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il condotto (4) comprende una porzione sporgente (42) che aggetta da un lato del carro (2).
3. 3. Dispositivo di caricamento (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la porzione sporgente (42) del condotto (4) comprende un sistema di raffreddamento.
4. 4. Dispositivo di caricamento (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente un gruppo di movimentazione (51) del pistone atto a spostare il pistone (5) in - detta almeno una posizione arretrata - una posizione avanzata intermedia in cui la testa (55) del pistone (5) non si inserisce nella porzione sporgente (42) del detto condotto (4) - una posizione avanzata terminale in cui la testa (55) del pistone (5) è in corrispondenza dell'apertura (41) del condotto (4).
5. 5. Forno (F) per metalli con un dispositivo di caricamento del forno (1), in cui il forno (F) comprende una camera interna per metalli fusi provvisto almeno di un ingresso di accesso alla camera interna, richiudibile con una porta (Fi), caratterizzato dal fatto che il dispositivo di caricamento (1) è realizzato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 4.
6. 6. Metodo per il caricamento di rottami metallici in un forno per metalli, comprendente i passi di a. predisporre in un condotto (4) una prima carica di rottami metallici, b. avvicinare lungo il condotto (4) la prima carica di rottami ad un ingresso del forno (F), in modo da occupare la luce di detto ingresso, c. predisporre nel condotto (4) una seconda carica di rottami metallici, d. spingere in una camera del forno (F3) attraverso l'ingresso la prima carica di rottami mediante la seconda carica di rottami, avvicinando lungo il condotto (4) la seconda carica di rottami all'ingresso del forno (F), in modo da occupare la luce aperta dell'ingresso, e. ripetere opzionalmente i passi a-d f. predisporre nel condotto (4) una ultima carica di rottami metallici e spingerla nella camera del forno (F3) attraverso 1 'ingresso, liberando il condotto (4).