IT202100000086A1

IT202100000086A1 - Apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici

Info

Publication number: IT202100000086A1
Application number: IT102021000000086A
Authority: IT
Inventors: Corrado Ferrari; Alessandro Venanzini
Original assignee: Danieli Off Mecc; Danieli Centro Comb S P A
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2022-07-05
Also published as: DE212021000497U1; KR20230129471A; UA130391C2; JP7752183B2; AT18240U1; JP2024504916A; US20240068062A1; EP4274915A1; CN223620423U; WO2022149178A1

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"APPARATO PER IL RISCALDO DI PRODOTTI SIDERURGICI"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un apparato per il riscaldo di prodotti sidemrgici, quali prodotti metallici o non metallici, ad esempio in lega.

Il trovato si riferisce in particolare a semilavorati in acciaio, quali billette o blumi, da avviare successivamente a laminazione.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti forni per il riscaldo di prodotti sidemrgici utilizzati per innalzare la temperatura di semiprodotti metallici fino ad un valore idoneo per la laminazione.

I forni di riscaldo tradizionali presentano una camera di riscaldo nella quale i prodotti sidemrgici sono movimentati in modo continuo o intermittente tra un ingresso e un?uscita, in corrispondenza delle quali sono presenti rispettive vie a rulli per l?inserimento e l?estrazione dei prodotti unitamente ad eventuali macchine di carico e scarico.

La camera di riscaldo presenta un piano di avanzamento che, a seconda dei casi, pu? essere realizzato in modo diverso. Nei forni cosiddetti a longheroni mobili, meglio noti come ?walking beam fumaces?, il piano di avanzamento ? definito dall? alternanza di travi fisse e travi mobili disposte parallelamente allo sviluppo in lunghezza di quest?ultimo.

I prodotti metallici sono disposti in appoggio sulle suddette travi, trasversalmente allo sviluppo longitudinale di queste ultime.

Le travi fisse sono associate ad un telaio di supporto fisso, mentre le travi mobili sono associate ad uno o pi? telai di supporto mobili per ottenere il corretto avanzamento dei prodotti.

I telai di supporto, in particolare le travi e gli elementi che le supportano, e un tratto delle vie a rulli, trovandosi all? interno della camera di riscaldo sono soggetti a gravosi stress termici e meccanici.

Generalmente, date le elevate temperature che si raggiungono all? interno del forno, che possono variare fra circa 600 e 1250?C ? presente un sistema di raffreddamento ad acqua che garantisce il raffreddamento affinch? i componenti presenti all? interno della camera mantengano idonee caratteristiche meccaniche e non si deformino o degradino.

Di contro, il raffreddamento dei componenti aumenta l?asportazione di calore dall? interno della camera rendendo necessario un maggiore apporto di energia termica da parte dei bruciatori per raggiungere le temperature richieste. L?aumento di energia termica ? direttamente correlato ad un maggiore consumo di combustibile, a costi operativi maggiori e a maggiori emissioni di gas, quali CO2, NOx e altri, in atmosfera.

Una ulteriore problematica correlata al raffreddamento ad acqua dei suddetti componenti ? che l?acqua determina una riga nera, nota come ?skidmark?, sulla superficie esterna inferiore delle billette e dei blumi, in corrispondenza delle travi raffreddate. Per ridurre tale fenomeno, nei forni walking beam tradizionali si utilizzano dispositivi noti come ?rider? che riducono, ma non eliminano, la problematica, che diviene molto critica soprattutto per le successive operazioni di laminazione.

Uno dei vantaggi dei forni walking beam tradizionali ? che presentano una lunghezza contenuta, grazie al fatto che al loro interno si possono raggiungere temperature molto pi? alte e quindi tempi di residenza delle billette nel forno minori. Tuttavia, l?elevata temperatura ? responsabile della elevata formazione di scaglia sulla superficie delle billette stesse. La scaglia che si forma, quando viene rimossa, finisce tra i prodotti di scarto, il che determina una perdita di materiale che implica a sua volta una riduzione del peso dei semiprodotti, a svantaggio della cosiddetta ?messa a mille?, ovvero della resa di un?operazione di trasformazione o lavorazione dell?acciaio.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare un apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica nota.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di realizzare un tale apparato di riscaldo che non soffra degli inconvenienti derivati dall? utilizzo di un sistema di raffreddamento a liquido

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di realizzare un apparato di riscaldo a ridotto impatto ambientale, soprattutto in relazione alle emissioni di gas in atmosfera.

Un altro scopo del presente trovato ? quello di realizzare un tale apparato di riscaldo che abbia costi di gestione e di manutenzione pi? bassi rispetto agli apparati tradizionali.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di realizzare un apparato avente uno sviluppo verticale particolarmente compatto per semplificare le opere civili di prima posa.

Un altro scopo del presente trovato ? quello di ottenere un prodotto riscaldato avente gradiente termico uniforme, privo di zone o punti freddi.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, le Richiedenti hanno studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici, quali blumi o billette, che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti, comprende:

- una camera di riscaldo che si estende tra un ingresso e un?uscita, all? interno della quale sono definite, in successione, almeno una zona di ingresso, una zona intermedia e una zona di uscita,

- un piano di avanzamento definito, all? interno della suddetta camera di riscaldo, dall? alternanza di elementi di supporto fissi e di elementi di supporto mobili disposti parallelamente allo sviluppo in lunghezza del suddetto apparato, e supportati rispettivamente da una pluralit? di elementi portanti fissi e di elementi portanti mobili,

- mezzi di alimentazione e di estrazione dei prodotti metallici, provvisti di rispettivi rulli di alimentazione e di estrazione rispettivamente associati a dette estremit? d?ingresso ed estremit? di uscita.

Secondo un primo aspetto, gli elementi di supporto fissi e mobili, gli elementi portanti fissi e mobili e i rulli di alimentazione e di estrazione sono realizzati in una superlega metallica comprendente almeno una percentuale combinata di Nickel e Cobalto compresa fra circa il 30% e circa il 60% e Cromo fra circa il 24% e circa il 35%.

In una ulteriore soluzione preferenziale, la superlega metallica comprende Nickel fra circa 40% e circa 50%, Cromo fra circa 25% e circa 35% e Cobalto in combinazione con uno o pi? ulteriori elementi al massimo al 10%.

Secondo un altro aspetto, gli elementi di supporto fissi e mobili, gli elementi portanti fissi e mobili e i rulli di alimentazione e di estrazione sono realizzati con superleghe metalliche differenti in base alle zone della camera di riscaldo in cui si trovano, ed alle conseguenti differenti temperature di esercizio ivi presenti. In questo caso, le diverse superleghe metalliche utilizzate hanno un contenuto almeno di Nickel e Cromo crescente dalla zona di ingresso alla zona di uscita.

Secondo un ulteriore aspetto, gli elementi di supporto fissi e mobili, gli elementi portanti fissi e mobili e i rulli di alimentazione presenti almeno in detta zona d?ingresso sono realizzati in una prima superlega metallica. Gli elementi di supporto f?ssi e mobili e gli elementi portanti fissi e mobili presenti in detta zona intermedia sono realizzati in una seconda superlega metallica.

Gli elementi di supporto fissi e mobili, gli elementi portanti fissi e mobili e i rulli di estrazione presenti in detta zona d?uscita sono realizzati in una terza superlega metallica.

Tutte le tre superleghe metalliche, prima, seconda e terza, sono caratterizzate dal comprendere una quantit? di Nickel e Cromo, almeno per il 50% e fino al 90% della loro composizione.

La prima superlega metallica ha un contenuto complessivo di Nickel e Cromo inferiore a quello della seconda superlega metallica, e la seconda superlega metallica ha un contenuto complessivo di Nickel e Cromo inferiore a quello della terza superlega metallica.

Tale soluzione consente di eliminare completamente il tradizionale raffreddamento ad acqua, in quanto le superleghe metalliche utilizzate permettono ai componenti strutturali all? interno della camera di riscaldo di sopportare la temperatura senza richiedere sistemi di raffreddamento con liquidi, nel contempo garantendo la resistenza strutturale richiesta. In questo modo, si aumenta l?efficienza complessiva dell?apparato e si riducono le relative emissioni in atmosfera. Anche la qualit? e l?uniformit? dei prodotti riscaldati ? migliore, dato che il contatto con gli elementi di supporto non provoca tracce o residui dovuti alle differenze di temperatura fra le reciproche superfici.

La differenziazione dei materiali a seconda delle diverse zone della camera di riscaldo consente di ottimizzare le prestazioni dei componenti sotto carico trovando il compromesso fra costi di investimento e resistenza termica richiesta. Infatti, a diverse zone corrispondono diverse temperature operative che, combinate con il peso dei prodotti metallici, richiedono che tutti gli elementi di supporto e movimentazione abbiano determinate caratteristiche di tenuta termo-meccanica.

Secondo un ulteriore aspetto, gli elementi portanti mobili sono passanti attraverso una parete di fondo della camera di riscaldo e sono fissati ad un unico telaio di supporto disposto inferiormente alla parete di fondo e associato a mezzi di movimentazione. Vantaggiosamente, la presenza di un unico telaio di supporto limita gli spazi richiesti alla sua movimentazione, ci? consentendo di ottenere un apparato pi? compatto.

Secondo un altro aspetto, l?apparato comprende un?apertura di ingresso ed un?apertura di uscita laterali, alle quali ? associato un rispettivo gruppo di chiusura provvisto di una porta e di un relativo meccanismo di movimentazione vantaggiosamente del tipo a pantografo.

Secondo un ulteriore aspetto, il suddetto gruppo di chiusura comprende una pluralit? di dispositivi erogatori di gas inerte associati alle aperture d?ingresso e di uscita, allo scopo di creare una barriera di gas che evita la contaminazione dell?atmosfera della camera di riscaldo con l?aria esterna limitando l?entrata di ossigeno dall?esterno e quindi la produzione di scaglia, nonch? e la fuoriuscita dal forno di gas nocivi come ad esempio CO e NOx.

Secondo un altro aspetto, i rulli di alimentazione e di estrazione sono disposti all? interno della camera di riscaldo, passanti in, e a sbalzo da, una rispettiva parete d?estremit? anteriore e posteriore della camera di riscaldo. I mezzi di alimentazione e di estrazione comprendono una pluralit? di ulteriori dispositivi erogatori di gas inerte configurati per realizzare una tenuta aeraulica per detti rulli di alimentazione e di estrazione. Queste accortezze, limitando l?entrata di ossigeno allinterno del forno, consentono di ridurre la produzione di scaglia e la fuoriuscita dal forno di gas nocivi.

Secondo un aspetto, l?apparato comprende all?intemo della camera, in corrispondenza di ingresso ed uscita, rispettivamente un dispositivo di carico e un dispositivo di scarico per il posizionamento dei prodotti siderurgici dai rulli di alimentazione sul piano di avanzamento e dal piano di avanzamento sui rulli di estrazione.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 ? una vista laterale schematica di un apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici in accordo con forme di realizzazione qui descritte; - la fig. 2 ? una sezione lungo la linea II-II di fig. 1 ;

- la fig. 3 ? una sezione lungo la linea III- III di fig. 1 ;

- la fig. 4 ? una vista frontale del guppo di chiusura;

- la fig. 5 ? una vista laterale di fig. 4;

- la fig. 6 ? una vista schematica dei mezzi di alimentazione o di estrazione; - le figg. 7-9 sono viste laterali schematiche di un impianto per la produzione di prodotti siderurgici che comprende l?apparato di riscaldo di figg. 1-6.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente combinati o incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate a titolo esemplificativo non limitativo. Anche la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini esemplificativi non limitativi.

In fig. 1 ? rappresentato un apparato 10 per il riscaldo di prodotti siderurgici 200 che possono essere semiprodotti di colata, tipicamente blumi o billette di acciaio.

Nel seguito, per semplicit?, si far? riferimento, solo a titolo esemplificativo, a billette 200.

L?apparato 10 ? un forno a barre o longheroni fissi e mobili noto anche come ?walking beam furnace?.

Il forno 10 comprende una camera di riscaldo 13 che si estende tra un ingresso Il e un?uscita 12 del forno 10, fig. 1. All?interno della camera di riscaldo 13 sono definite, nell?ordine, una zona di ingresso A, o recuperativa, una zona intermedia B, o di preriscaldo, e una zona di uscita C, o di riscaldo ed equalizzazione, caratterizzate da temperature operative differenti.

La zona di ingresso A pu? essere caratterizzata da una temperatura massima di circa 1000?C, la zona intermedia B da una temperatura massima di circa 1100?C e la zona di uscita C da una temperatura massima di circa 1150?C.

Con particolare riferimento a figg. 2-3, all?interno della camera di riscaldo 13 ? presente un piano di avanzamento P definito dall?alternanza di elementi di supporto fissi 14 e di elementi di supporto mobili 15, disposti parallelamente allo sviluppo in lunghezza del forno 10.

Gli elementi di supporto 14 e 15 supportano le billette 200 e contemporaneamente consentono il loro avanzamento, a passi, fra l?ingresso 11 e l?uscita 12.

Gli elementi di supporto fissi 14 e gli elementi di supporto mobili 15 sono sostenuti, rispettivamente, da elementi portanti f?ssi 16 e da elementi portanti mobili 17.

A solo titolo esemplificativo, gli elementi di supporto fissi 14 e mobili 15 possono essere costituiti da travi, o longheroni, conformate ad ?I?, mentre gli elementi portanti fissi 16 e mobili 17 possono essere costituiti da tubi a sezione circolare.

Il forno 10 comprende mezzi di alimentazione 18 associati all?ingresso Il e provvisti di rulli di alimentazione 19, e mezzi di estrazione 20 associati all?uscita 12 e provvisti di rulli di estrazione 21, per movimentare ciascuna billetta 200, rispettivamente, aH?intemo della camera di riscaldo 13 e all? esterno della stessa.

Secondo un aspetto, gli elementi di supporto fissi e mobili 14, 15, gli elementi portanti fissi e mobili 16, 17 e i rulli di alimentazione e di estrazione 19, 21 sono realizzati in una superlega metallica comprendente almeno una combinazione di Nickel e Cobalto fra circa il 30% e circa il 60% e Cromo fra circa il 24% e circa il 35%.

In una ulteriore evoluzione del presente trovato, gli elementi di supporto fissi e mobili 14, 15, gli elementi portanti fissi e mobili 16, 17 e i rulli di alimentazione e di estrazione 19, 21 sono realizzati con superleghe metalliche differenti a seconda delle zone dell?apparato 10 in cui si trovano. In questo caso, le suddette superleghe metalliche presentano un contenuto almeno di Nickel e Cromo crescente dalla zona di ingresso A alla zona di uscita C.

Secondo una forma di realizzazione, gli elementi di supporto fissi e mobili 14, 15, gli elementi portanti fissi e mobili 16, 17 e i rulli di alimentazione 19 presenti nella zona d?ingresso A sono realizzati in una prima superlega metallica M 1.

Gli elementi di supporto fissi e mobili 14, 15, gli elementi portanti fissi e mobili 16, 17 presenti nella zona intermedia B sono realizzati in una seconda superlega metallica M2.

Gli elementi di supporto fissi e mobili 14, 15, gli elementi portanti fissi e mobili 16, 17 e i rulli di estrazione 21 presenti nella zona d?uscita C sono realizzati in una terza superlega metallica M3.

Le superleghe metalliche M1, M2 e M3 comprendono, come componenti principali, Nickel e Cromo, almeno per il 70% e fino al 90% della loro composizione.

Altri componenti possono essere, non limitatamente, Titanio, Silicio, Niobio, Manganese, Cobalto.

La prima superlega metallica M1 ha un contenuto complessivo di Nickel e di Cromo inferiore a quello della seconda superlega metallica M2 e la seconda superlega metallica M2 ha un contenuto di Nickel e di Cromo inferiore a quello della terza superlega metallica M3.

La realizzazione dei componenti presenti all? interno della camera di riscaldo con le suddette superleghe metalliche M1, M2, M3 consente di semplificare notevolmente il layout del forno 10 dato che, in questo caso, non ? necessario un sistema di raffreddamento a liquido dei componenti. Inoltre, l?assenza di raffreddamento consente di mantenere una temperatura di camera pi? omogenea, con conseguenze dirette sia sulla qualit? dei prodotti riscaldati, sia sui consumi di combustibile, sia sulle emissioni di gas in atmosfera.

Ulteriormente, l?assenza di raffreddamento a liquido elimina il problema degli skidmarks dato che le zone dove appoggiano di volta in volta le billette 200 si trovano alla medesima temperatura di queste ultime. Le suddette superleghe metalliche M1, M2, M3 sono particolarmente resistenti ai carichi imposti ad alte temperature. Ci? ? particolarmente richiesto nel settore del riscaldo delle billette 200, che sono particolarmente pesanti e, per la loro struttura, richiedono temperature di riscaldo alte e/o lunghi tempi di residenza all?interno della camera di riscaldo 13.

Secondo forme di realizzazione, la prima superlega metallica M1 comprende Ni+Co al 30-40%, Cr al 24-30%, W+Nb+Ti al 1-5% e C+Si+Mn al 1-4%

La seconda superlega metallica M2 comprende Ni al 40-50%, Cr al 25-35%, W+Co al massimo 10%, C al massimo allo 1%, Si+Al al massimo al 3% e Mn al massimo al 3%.

La terza superlega metallica M3 comprende Ni+Co al 45-60%, Cr al 25-35%, W al 8-16% e C+Si+Al al 1-4%.

Tale differenziazione di composizione delle superleghe permette di adeguare le caratteristiche termo-meccaniche dei materiali a seconda delle temperature presenti nelle diverse zone della camera di riscaldo 13 considerando contemporaneamente l?aspetto economico. Infatti, la soluzione del presente trovato ottimizza il compromesso fra resistenza termica ed efficienza dei materiali utilizzati, rispetto ai costi di attrezzaggio e manutenzione, dato il costo crescente delle superleghe allaumentare delle loro caratteristiche di resistenza termica. I materiali cos? definiti, inoltre, supportano l?elevato peso delle billette 200, che diventa ancor pi? gravoso se esercitato sui componenti di supporto a temperature elevate.

Secondo forme di realizzazione, all? interno della camera 13 ? definito un percorso di alimentazione delle billette 200 che si sviluppa in modo rettilineo sul piano di avanzamento P tra l?ingresso 11 e l?uscita 12, in corrispondenza delle quali le billette 200 rispettivamente entrano ed escono dal forno 10.

La camera di riscaldo 13 ? delimitata da una parete superiore 22 e da una contrapposta parete di fondo 23, da una prima e una seconda parete di estremit? 24 e 25, e da due pareti laterali 26, 27 sostanzialmente parallele fra loro.

Le suddette pareti possono essere ricoperte con lastre in materiale refrattario 28 per limitare le dispersioni termiche verso l?esterno, fig. 1. Il piano di avanzamento P ? orizzontale ed ? posto ad un?altezza intermedia fra la parete superiore 22 e la parete di fondo 23. Il piano di avanzamento P ? sostanzialmente parallelo alla parete di fondo 23 e ha una estensione di poco inferiore rispetto all?estensione di quest?ultima.

Secondo forme di realizzazione, le zone A, B e C possono essere definite dalla geometria fra la parete superiore 22 e la parete di fondo 23. In particolare, la parete superiore 22 pu? presentare dei tratti pi? o meno distanziati dalla parete di fondo 23, definendo delle zone aventi una sezione di passaggio dell?aria maggiore o minore.

Gli elementi portanti fissi 16 sono fissati ortogonalmente alla parete di fondo 23 e sono allineati longitudinalmente, a gruppi, per supportare un rispettivo elemento di supporto fisso 14.

Gli elementi portanti mobili 17 sono passanti nella parete di fondo 23, sono allineati longitudinalmente, a gruppi, per supportare un rispettivo elemento di supporto mobile 15 e sono fissati ad un unico telaio di supporto 29 disposto inferiormente alla parete di fondo 23 e associato a mezzi di movimentazione 30. La presenza di un unico telaio di supporto 29 consente di limitare il volume del vano tecnico al di sotto del forno 10, e quindi di semplificare e limitare i costi delle opere edilizie necessarie alla realizzazione/installazione del forno 10.

Tuttavia, non si esclude che il telaio di supporto 29 possa essere suddiviso in due o pi? strutture indipendenti.

La parete di fondo 23 presenta, per ciascun elemento portante mobile 17, un?apertura 38 avente uno sviluppo longitudinale coerente con il passo di avanzamento-arretramento imposto. Ciascuna apertura 38 pu? essere sigillata tramite un elemento di tenuta 39 passante che coopera con una superficie interna e con una contrapposta superficie esterna della parete di fondo 23.

I mezzi di movimentazione 30 sono configurati per consentire una movimentazione combinata di avanzamento-sollevamento e di abbassamento-arretramento del telaio di supporto 29.

Con particolare riferimento alle figg. 1-3, i mezzi di movimentazione 30 comprendono due gruppi, o file, ciascuno composto da quattro unit? di movimentazione 3 1 allineate e disposte in appoggio sul piano d?installazione del forno 10 e disposte inferiormente al telaio di supporto 29, che appoggia su di esse.

Ciascuna unit? di movimentazione 31 pu? comprendere una biella 32 selettivamente azionabile per movimentare il telaio di supporto 29.

Le unit? di movimentazione 31 possono essere azionate in modo indipendente oppure, come nel caso qui descritto, una unit? di movimentazione 31 di ciascun gruppo pu? essere motrice e guidare in modo sincronizzato la movimentazione di tutte le altre.

Ad alcune unit? di movimentazione 3 1 sono, quindi, associati rispettivi dispositivi elettromeccanici per mettere in movimento le bielle 32, azionati da un cilindro idraulico o elettrico.

Il forno 10 comprende un?apertura di ingresso 33 disposta in corrispondenza dell?estremit? di ingresso 11, pi? preferibilmente in corrispondenza della parete laterale 26 o 27, ed una apertura di uscita 34 disposta in corrispondenza dell?estremit? di uscita 12, anch?essa disposta pi? preferibilmente in corrispondenza della parete laterale 26 o 27.

Allapertura d?ingresso 33 e all?apertura di uscita 34 sono associati rispettivi gruppi di chiusura 35.

Ciascun gruppo di chiusura 35 comprende una porta 36 e un meccanismo di movimentazione 37 della porta 36 di tipo a pantografo. Il gruppo di chiusura 35 pu? comprendere una pluralit? di dispositivi erogatori 42 di gas inerte, ad esempio azoto, disposti attorno al perimetro dell? apertura 34, 35 e configurati per creare una barriera di gas che evita la fuoriuscita dell?aria calda, insieme a gas come CO, verso l?esterno del forno 10 e l?ingresso di aria dall?esterno. In questo modo, si limita il rischio di contaminazione per gli operatori, l?inquinamento ambientale nonch? si riduce la formazione di scaglia.

Secondo forme di realizzazione, i rulli di alimentazione 19 e i rulli di estrazione 21 si trovano all?interno della camera di riscaldo 13 e sono disposti rispettivamente passanti nella, e a sbalzo dalla, parete anteriore d?estremit? 24 e dalla parete posteriore d?estremit? 25 con rispettivi assi di rotazione paralleli alla direzione di avanzamento delle billette 200 all?interno del forno 10.

I rulli 19, 20 definiscono una rispettiva via a rulli disposta a cavallo dell?apertura 33, 34 del forno 10.

I rulli 19, 20 sono supportati da alberi di rotazione 41 azionati singolarmente o a gruppi da uno o pi? dispositivi di azionamento 40. La porzione di ciascun albero di rotazione 41, esterna alla camera di riscaldo 13, ? protetta da una scatola metallica 42 che si estende fino alla flangia di connessione con la parete 24, 25 del forno 10.

I mezzi di alimentazione 18 e i mezzi di estrazione 20 comprendono una pluralit? di ulteriori dispositivi erogatori 44 di gas inerte, ad esempio azoto, configurati per erogare detto gas all? interno della scatola metallica 42 per creare una barriera che evita la fuoriuscita dell?aria calda verso l?esterno del forno 10 e l?ingresso di aria dall? esterno che possa contaminare l?atmosfera della camera di riscaldo 13, facendo, inoltre, aumentare la quantit? di scaglia che si forma sulla superficie delle billette. La combinazione fra i particolari materiali scelti per la realizzazione dei componenti interni del forno e le tenute ad azoto sopra descritte consentono di ridurre di molto i consumi del forno 10, le emissioni di gas inquinanti quali CO2 e di NOx, i costi operativi, ed inoltre determinano un aumento della sua efficienza.

Secondo possibili forme di realizzazione, il forno 10 pu? comprendere aH?intemo della camera 13, in corrispondenza di ingresso 11 ed uscita 12, rispettivamente un dispositivo di carico e un dispositivo di scarico per il posizionamento delle billette 200 dai rulli di alimentazione 19 sul piano di avanzamento P e dal piano di avanzamento P sui rulli di estrazione 21. In particolare, il dispositivo di carico ? configurato per prelevare la billetta 200 dai rulli di alimentazione 19 interni depositandola sui primi elementi di supporto 14, 15 mentre il dispositivo di scarico ? configurato per prelevare la billetta 200 dall?ultima posizione in forno 10 depositandola sui rulli di estrazione 21 interni.

Ai dispositivi di carico e scarico possono essere associati rispettivi dispositivi erogatori di gas inerte per realizzare una tenuta aeraulica in corrispondenza di asole previste sulle pareti del forno 11 per l?ingresso degli elementi di presa e movimentazione di detti dispositivi.

Il forno 10 comprende, all? interno della camera di riscaldo 13, una pluralit? di organi di combustione, o bruciatori, 43 distribuiti tra le diverse zone. I bruciatori 43 sono collegati a una sorgente di combustibile, ad esempio metano, e ad una sorgente di comburente che contiene preferibilmente ossigeno, come ad esempio l?aria, tramite opportuni mezzi di alimentazione di combustibile e mezzi di alimentazione di comburente, ad esempio delle tubature.

Secondo forme di realizzazione, il controllo e la regolazione dell?alimentazione del comburente e del combustibile all? interno della camera 13 possono essere operati in modo che il comburente risulti in proporzione sub-stechiometrica o stechiometrica rispetto al combustibile come descritto nella domanda di brevetto in Italia 102020000013285 a nome delle stesse Richiedenti.

I bruciatori 43 sono organizzati in gruppi in cui ciascun gruppo comprende una pluralit? di bruciatori 43 allineati trasversalmente rispetto allo sviluppo longitudinale del forno 10.

I bruciatori 43 sono associati alla parete superiore 22 alla parete posteriore d?estremit? 25 ed eventualmente alla parete di fondo 23.

Ulteriori disposizioni sono comunque possibili.

Con particolare riferimento a figg. 1-3, un primo gruppo di bruciatori 43 ? associato alla parete di fondo 23 della zona intermedia B, un secondo gruppo di bruciatori 43 ? associato alla parete superiore 22 sempre della zona intermedia B e due ulteriori gruppi sono disposti sulla parete posteriore d?estremit? 25 paralleli e a cavallo del piano di avanzamento P nella zona di uscita C.

Il forno 10 del presente trovato, presenta, quindi pareti laterali 26, 27 libere, ovvero non equipaggiate con bruciatori 43.

Secondo forme di realizzazione, illustrate in figg. 7-9, il forno 10 ? inserito all? interno di un impianto 100 di produzione di prodotti siderurgici.

L?impianto 100 pu? essere previsto in diverse configurazioni, a seconda delle necessit? e della tipologia di energia - gas, elettricit? - a disposizione e/o pi? conveniente nel paese di installazione.

In una prima configurazione, illustrata in fig. 7, limpianto 100 comprende, nell?ordine, una linea di colata 110, un forno 10 e una linea di linea di laminazione 111. In questo caso, il forno 10 riceve le billette 200 direttamente dalla linea di colata continua ad una temperatura di circa 850?C e le riscalda fino ad una temperatura di circa 1050?C in modo che possano avere una temperatura di inizio laminazione di circa 950?C-1000?C. Ci? consente di dimensionare il forno 10 con una lunghezza limitata, dato che la temperatura d?ingresso ? gi? alta, e ridurre il numero di bruciatori 43 che nel caso di specie sono presenti solamente sulla parete superiore 22 della zona intermedia B e nella zona di uscita C.

Questa applicazione ? alternativa all?impiego del forno a induzione e viene utilizzata quando ? necessaria un?equalizzazione spinta della billetta 200, ad esempio, realizzata in carbon Steel, con un ridotto intervallo termico tra superficie e cuore. Inoltre, il forno 10 consente di avere un buffer in caso di interruzione del processo di laminazione a valle per incidenti o cambio cilindri.

In una seconda configurazione, illustrata in fig. 8, l?impianto 100 comprende un parco prodotti semifiniti 112 dove le billette 200 si trovano a temperatura ambiente di circa 20?C. Il forno 10 posto a valle ? seguito da un forno ad induzione 113 e da una linea di laminazione 111. In questo caso, il forno 10 ? dimensionato per portare le billette 200 da una temperatura di ingresso di circa 20? fino ad una temperatura di uscita di circa 850?C-950?C. In tal modo, si riduce di molto la formazione di scaglia, che inizia a formarsi a circa 750 ?C, e si riducono fortemente i consumi di gas e quindi le emissioni.

Il forno ad induzione 113 riscalda le billette 200 fino ad una temperatura di inizio laminazione che ? di circa 1150?C-1250?C. Il forno 10 della seconda configurazione d?impianto 100 ? quello gi? descritto con riferimento alle f?gg. 1-3.

In una terza configurazione, illustrata in fig. 9, limpianto 100 comprende un parco prodotti semifiniti 112 dove le billette 200 si trovano a temperatura ambiente di circa 20?C. Il forno 10 posto a valle ? dimensionato per portare le billette 200 da una temperatura di ingresso di circa 20? fino ad una temperatura di uscita di circa 1050?C in modo che possano avere una temperatura di inizio laminazione di circa 950?C-1000?C in ingresso alla linea di laminazione 111. Il forno 10 della terza configurazione d?impianto 100 presenta una lunghezza maggiore rispetto ai forni 100 delle soluzioni precedenti e presenta una zona di riscaldo B pi? estesa, e provvista di un maggior numero di bruciatori 43 sia sulla parete di fondo 23 che sulla parete superiore 22.

? chiaro che all?apparato per il riscaldo di prodotti siderurgici fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall? ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all? ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Apparato (10) per il riscaldo di prodotti siderurgici, in particolare blumi o billette, (200) comprendente una camera di riscaldo (13) che si estende tra un ingresso (1 1) e un?uscita (12), aH?intemo della quale sono definite, in sequenza, una zona di ingresso (A), una zona intermedia (B) e una zona uscita (C),

- un piano di avanzamento (P) in detta camera di riscaldo (13) definito dall?alternanza di elementi di supporto fissi (14) e di elementi di supporto mobili (15) supportati rispettivamente da elementi portanti fissi (16) ed elementi portanti mobili ( 17),

- mezzi di alimentazione e di estrazione (18, 20) provvisti di rispettivi rulli di alimentazione e di estrazione (19, 21) rispettivamente associati a detto ingresso e a detta uscita (11, 12),

caratterizzato dal fatto che gli elementi di supporto fissi e mobili (14, 15), gli elementi portanti fissi e mobili (16, 17) e i rulli di alimentazione e di estrazione (19, 21) sono realizzati in una superlega metallica comprendente almeno una combinazione di Nickel e Cobalto fra circa il 30% e circa il 60% e Cromo fra circa il 24% e circa il 35%.

2. Apparato (10) come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta superlega metallica comprende Nickel fra circa 40% e circa 50%, Cromo fra circa 25% e circa 35% e Cobalto in combinazione con uno o pi? ulteriori elementi al massimo al 10%.

3. Apparato (10) come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che gli elementi di supporto fissi e mobili (14, 15), gli elementi portanti fissi e mobili (16, 17) e i rulli di alimentazione (19) presenti in detta zona d?ingresso (A) sono realizzati in una prima superlega metallica (MI), gli elementi di supporto fissi e mobili (21, 22) e gli elementi portanti fissi e mobili (16, 17) presenti in detta zona intermedia (B) sono realizzati in una seconda superlega metallica (M2), mentre gli elementi di supporto fissi e mobili (21, 22), gli elementi portanti fissi e mobili (16, 17) e i rulli di estrazione (21) presenti in detta zona d?uscita (C) sono realizzati in una terza superlega metallica (M3), in cui detta prima superlega metallica (MI) ha un contenuto complessivo di Nickel e Cromo inferiore a quello della seconda superlega metallica (M2) e la seconda superlega metallica (M2) ha un contenuto di Nickel e Cromo inferiore a quello della terza superlega metallica (M3).

4. Apparato (10) come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta prima superlega metallica (MI) comprende Ni+Co al 30-40%, Cr al 24-30%, W+Nb+Ti al 1-5% e C+Si+Mn al 1-4%.

5. Apparato (10) come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta seconda superlega metallica (M2) comprende Ni al 40-50%, Cr al 25-35%, W+Co al massimo 10%, C al massimo allo 1%, Si+Al al massimo al 3% e Mn al massimo al 3%.

6. Apparato (10) come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta terza superlega metallica (M3) comprende Ni+Co al 45-60%, Cr al 25-35%, W al 8-16% e C+Si+Al al 1-4%.

7. Apparato (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elementi portanti mobili (17) sono passanti attraverso una parete di fondo (23) di detta camera di riscaldo ( 13) e sono fissati ad un unico telaio di supporto (29) disposto inferiormente a deta parete di fondo (23) e associato a mezzi di movimentazione (30).

8. Apparato (10) come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che deti mezzi di movimentazione (30) comprendono una pluralit? di unit? di movimentazione (31) provvisti ciascuno di una biella (32) conformata in modo tale da consentire la correta movimentazione di deto telaio di supporto (29), e dispositivi eletromeccanici configurati metere in movimento, diretamente o indiretamente, dete bielle (32)

9. Apparato (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un?apertura di ingresso (33) ed una apertura di uscita (34) laterali alle quali ? associato un rispetivo gruppo di chiusura (35) provvisto di una porta (36) e di un meccanismo di movimentazione (37) di deta porta (36) di tipo a pantografo.

10. Apparato (10) come nella rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che deto gruppo di chiusura (35) comprende una pluralit? di dispositivi erogatori (42) di gas inerte associati a dete aperture d?ingresso e di uscita (34, 35) e configurati per creare una barriera di gas che eviti la contaminazione dell?atmosfera di deta camera di riscaldo (13) con l?aria esterna e che evita la fuoriuscita di gas nocivi dalla camera di riscaldo (13) stessa.

11. Apparato (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che deti rulli di alimentazione e di estrazione (19, 21) sono disposti all? interno di deta camera di riscaldo (13), passanti in, e a sbalzo da, una rispetiva parete d?estremit? anteriore e posteriore (24, 25) di deta camera di riscaldo (13), in cui deti mezzi di alimentazione e di estrazione (18, 20) comprendono una pluralit? di ulteriori dispositivi erogatori (44) di gas inerte configurati per realizzare una tenuta aeraulica per detti rulli di alimentazione e di estrazione (19, 21).

12. Apparato (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende all?interno di detta camera (13), in corrispondenza di ingresso (11) ed uscita (12), rispettivamente un dispositivo di carico e un dispositivo di scarico per il posizionamento di detti prodotti siderurgici (200) da detti rulli di alimentazione (19) su detto piano di avanzamento (P) e da detto piano di avanzamento (P) su detti rulli di estrazione (21).