ITMI970338A1 - Procedimento per la produzione di barre metalliche - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI BARRE METALLICHE"

L'invenzione si riferisce ad un procedimento per la produzione di barre metalliche, secondo il quale prima di tutto si produce, mediante colata continua, un semilavorato con una sezione trasversale tonda o angolare sostanzialmente regolare e lo si sottopone a fucinatura e successivamente, mediante lavorazione per deformazione plastica, questo semiprodotto viene deformato nella sua sezione trasversale alle dimensioni finali richieste delle barre.

Per la produzione di acciaio in barre, è già noto il fatto di prefabbricare un semilavorato con il procedimento di colata continua e di deformarlo con un procedimento di laminazione successivo in modo da formare il prodotto finito con le dimensioni finali richieste, laddove tuttavia è necessario realizzare una riduzione della sezione trasversale di circa 8:1 per trasformare la struttura da colata a grano grosso del semilavórato in una struttura a grana fine con le caratteristiche meccaniche richieste dell'acciaio in barre. Poiché durante la laminazione, per ogni gabbia di laminazione, cioè per ogni fase di deformazione, è possibile soltanto una riduzione della sezione trasversale di circa 1,2 : 1, risulta un elevato numero di passate e/o di gabbie di laminazione prima di ottenere la riduzione richiesta della sezione trasversale di circa 8:1. Questa notevole complessità di laminazione non è giustificata per materiale pregiato con fabbisogno ridotto di quantità ed inoltre la considerevole riduzione richiede grandi sezioni trasversali di colata che, a loro volta, aumentano il costo dell'inpianto di colata continua.

Secondo il documento US 4930207 A è anche già stato proposto di sottoporre il semilavorato ad un processo di fucinatura per evitare la formazione di liquazioni e cavità da ritiro all'interno del materiale di colata continua dovute alla solidificazione, per cui la fucinatura avviene durante il passaggio dalla fase liquida alla fase solida del nucleo con una frequenza di fucinatura adeguata alla velocità di colata e con utensili adatti alla larghezza della zona del nucleo liquida. Questa fucinatura, utilizzata in particolare per impedire liquazioni e cavità da ritiro, non comporta tuttavia alcuna modifica della struttura del materiale vera e propria, cioè della struttura cristallina del materiale di colata continua, cosicché in questo caso, anche dopo la fucinatura, il semilavorato possiede una struttura da colata.

Pertanto, alla base dell'invenzione è posto il conpito di indicare un procedimento del tipo descritto inizialmente che consenta un'applicazione economica della colata continua anche producendo quantitativi ridotti di materiale pregiato in barre.

L'invenzione risolve questo conpito per il fatto che il semilavorato, ottenuto mediante colata continua, viene fucinato per migliorare la struttura soltanto al termine della solidificazione, laddove in almeno un piano di lavorazione ha luogo una riduzione della sezione trasversale nell'ambito di (1,5-5):1, impedendo contemporaneamente l'allargamento del semilavorato. Test esaurienti hanno dimostrato che, con una fucinatura che coinvolge l'intera circonferenza del semilavorato nel piano di lavorazione, e che quindi impedisce quasi completamente o completamente eventuali allargamenti, già con una riduzione della sezione trasversale di 1,5:le oltre si può ottenere un radicale miglioramento della struttura con il risultato di una struttura a grana fine, che si estende per l'intera sezione trasversale, e con la qualità di materiale richiesta. Durante la fucinatura i colpi non devono necessariamente essere piazzati su tutti i lati ma è senz'altro possibile eseguire soltanto una lavorazione di punti opposti a condizione che le altre zone della circonferenza siano supportate mediante apposite guide o affini per impedire cedimenti del materiale e quindi allargamenti. Preferibilmente si impiegano contemporaneamente tre o più utensili in un unico piano ma sarebbe anche possibile eseguire la.fucinatura con due utensili che abbraccino adeguatamente il semilavorato sulla circonferenza, laddove la fucinatura può inoltre essere effettuata con qualsiasi fucinatrice o pressa per fucinare adatta. Grazie al miglioramento della struttura ottenuto, non soltanto si garantisce la qualità desiderata del prodotto ma il semilavorato può anche essere poi deformato senza problemi alle dimensioni finali del prodotto finito senza dover prestare particolare attenzione al tipo o al grado di deformazione. Inoltre, la lieve riduzione della sezione trasversale di 1,5:1, che è già sufficiente per migliorare la struttura, consente di effettuare la colata continua con sezioni trasversali molto vicine alle dimensioni finali del prodotto finito, cosa che, nel caso di quantitativi ridotti di materiale in barre, garantisce già di per sè una produzione molto economica. Naturalmente il miglioramento della struttura del semilavorato non si verifica solo nell'acciaio bensì in tutti gli altri metalli fucinabili, cosicché in particolare anche materiali in barre in rame o leghe di rame,alluminio e leghe d'alluminio ed affini possono essere prodotti in modo razionale.

Se, prima e/o dopo la fucinatura, il semilavorato viene sottoposto ad un trattamento termico, il semilavorato può essere portato alla giusta temperatura di fucinatura, a seconda delle caratteristiche del materiale, mantenendo il calore, postriscaldando oppure sottoponendo a nuovo riscaldamento il materiale di colata continua, creando così le condizioni di fucinatura migliori. Il trattamento termico stesso può essere effettuato nei più disparati dispositivi di riscaldamento e forni, nel procedimento a corsa continua come nel procedimento in tampone o anche direttamente nella zona di immissione della fucinatrice e simili, e dipende dalle relative caratteristiche del materiale e dai rispettivi svolgimenti di processo. Inoltre, subito dopo la fucinatura, è eventualmente necessario un raffreddamento del materiale per impedire una ricristallizzazione della struttura, in particolare quando si lavorano rame o altri metalli non ferrosi.

Con velocità di colata adatte, è senz'altro possibile portare il semilavorato, mediante corsa continua, dalla colata continua alla fucinatura, laddove la fucinatura avviene con una fucinatrice che presenta testine di bloccaggio o rulli alimentatori o simili che formano un passaggio corrispondente del pezzo.

Il semilavorato può però anche essere tagliato a misura dalla barra colata e solidificata ed essere fucinato e deformato a pezzi, cosa che comporta una maggiore libertà d'azione per quanto riguarda la fucinatura ed inoltre permette di immagazzinare temporaneamente i semilavorati tagliati.

Per la produzione razionale di tubi, secondo una realizzazione vantaggiosa dell'invenzione si produce un semilavorato tubolare che successivamente viene fucinato mediante spina, in modo tale da poter sfruttare appieno gli stessi vantaggi della fucinatura anche nella produzione di tubi.La colata continua di un semilavorato tubolare viene eseguita normalmente mediante spina nella conchiglia di colata utilizzata e, per la fucinatura in continuo con la colata, è utile che la spina sia collegata, mediante un'asta, alla spina di colata, per essere in grado di garantire lo svolgimento continuo di colata e fucinatura.

Nel caso di semilavorati tagliati a misura, è naturalmente possibile fucinare il semilavorato tubolare in modo noto mediante spina, laddove<' >è anche possibile dotare la spina di un'asta di lunghezza adatta e, impiegando un manipolatore cavo, infilare il semilavorato assialmente sull'asta e sulla spina.

Con metalli difficilmente deformabili è vantaggioso fucinare il semilavorato facendolo avanzare assialmente ed in rotazione, laddove una fucinatura rotante di questo genere è eseguibile senza problemi nel caso di semilavorati tagliati a misura. In caso di fucinatura continua, a seconda che a ruotare sia l'utensile o il pezzo, è comunque necessario che ruoti la parte portapezzo interna della cassetta di fucinatura o simili oppure che sia messa in rotazione la barra in un dispositivo di colata con conchiglia rotante.

Eseguendo la fucinatura in una corsa continua con la colata, nella stessa corsa continua si può direttamente deformare alle dimensioni finali, cosicché in un'unica fase di lavoro continua si cola, si fucina e si deforma il materiale garantendo una produzione particolarmente razionale di determinati materiali e prodotti. Solitamente però si interrompe la fase di lavoro tra la colata continua e la fucinatura oppure tra la fucinatura e la deformazione, per prevedere un trattamento termico corrispondente oppure per poter mantenere ed impiegare determinate velocità e procedimenti di lavorazione.

Poiché, dopo la fucinatura, il semilavorato possiede una struttura ottimale, per la deformazione si può impiegare praticamente qualsiasi tipo di tecnologia, ad esempio la deformazione può avvenire mediante laminazione o imbutitura o anche con un ulteriore processo di fucinatura. A seconda del materiale e delle tolleranze finali, per la deformazione si sceglierà un processo piuttosto che un altro oppure anche una combinazione di diversi processi di deformazione.

Il procedimento secondo l'invenzione è rappresentato più in dettaglio nel disegno esemplificativo sulla base di uno schema dell'impianto.

Per la produzione razionale di materiale in barre metalliche M in un impianto di colata continua, si produce innanzitutto un semilavorato V con una sezione trasversale regolare tonda o angolare, il quale impianto di colata continua 1 è composto solitamente da un dispositivo di colata 11, una conchiglia 12 e, in caso di colata verticale, da un dispositivo di rinvio 13 al quale è assegnato, sul lato d'uscita, un dispositivo di taglio 14 atto a tagliare a misura la barra in produzione che costituisce un semilavorato. Quindi il semilavorato V arriva in un forno 2, dove viene temporaneamente immagazzinato per l'omogeneizzazione e/o è sottoposto ad un trattamento termico per il riscaldamento alla temperatura di fucinatura o simili, e viene poi portato ad un dispositivo di fucinatura 3. Quest'ultimo è dotato di manipolatori di fucinatura oppure di rulli alimentatori 31, 32 per l'avanzamento del pezzo da lavorare e possiede una cassetta di fucinatura 34, che accoglie preferibilmente quattro utensili di fucinatura 33, dove il semilavorato V viene fucinato in un piano di fucinatura senza allargarsi. Questa fucinatura provoca una riduzione della sezione trasversale in un ambito da 1,5 a 5:1 che migliora la struttura di colata a grano grosso del semilavorato ottenuto dalla colata continua trasformandola in una struttura a grana fine del prodotto fucinato s.Il semilavorato fucinato S viene<'>eventualmente raffreddato in un dispositivo di raffreddamento 35 e quindi arriva, eventualmente mediante un ulteriore dispositivo di riscaldamento 4 per l'immagazzinamento teirporaneo ed il trattamento termico, in un inpianto di deformazione,composto ad esempio da un treno di laminazione 5 con più gabbie di laminazione 51 collegate in serie, nel quale il prodotto fucinato S viene deformato in un prodotto finito F con le dimensioni finali richieste. Mediante rulli di emissione 52 e stazioni di taglio a misura 53, il prodotto finito arriva come materiale in barre M tagliato a misura ad un punto di deposito 6 da dove può eventualmente essere trasportato ad un'ulteriore lavorazione

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di materiale in barre metalliche, secondo il quale, mediante colata continua, si produce dapprima un semilavorato con una sezione trasversale tonda o angolare sostanzialmente regolare che viene sottoposto a fucinatura e questo semilavorato viene quindi deformato nella sezione trasversale alle dimensioni finali corrispondenti al materiale in barre, caratterizzato dal fatto che il semilavorato colato viene fucinato per migliorare la struttura soltanto dopo la solidificazione, laddove almeno in un piano di lavorazione ha luogo una riduzione della sezione trasversale nell'ambito di (1,5-5) : 1, impedendo contemporaneamente l'allargamento del semilavorato.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il semilavorato viene sottoposto prima e/o dopo la fucinatura ad un trattamento termico.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che il semilavorato viene portato dalla colata continua alla fucinatura in un'unica corsa continua.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che il semilavorato viene tagliato a misura della barra colata e solidificata e quindi viene fucinato e ulteriormente deformato a pezzi.
5. 5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che si produce un semilavorato tubolare e poi lo si fucina mediante spina.
6. 6. Dispositivo per l'esecuzione del procedimento secondo la rivendicazione 5, con un impianto di colata continua che presenta una spina di colata ed una fucinatrice che presenta una spina di fucinatura, caratterizzato dal fatto che la spina di fucinatura è collegata mediante un'asta con la spina di colata.
7. 7. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che si fucina il semilavorato facendolo avanzare assialmente e ruotare.
8. 8. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1-5 oppure 7, caratterizzato dal fatto che il semilavorato viene fucinato e deformato alle dimensioni finali in un'unica corsa continua.
9. 9. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1-5 oppure 7 e 8, caratterizzato dal fatto che la deformazione avviene mediante laminazione.
10. 10. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1-5 o 7 e 8, caratterizzato dal fatto che la deformazione avviene mediante imbutitura.
11. 11. Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1-5 oppure 7 e 8, caratterizzato dal fatto che la deformazione avviene mediante fucinatura.