ITUD950015A1 - Procedimento di controllo delle deformazioni delle pareti di un cristallizzatore e cristallizzatore a pareti sottili per colata continua - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"PROCEDIMENTO DI CONTROLLO DELLE DEFORMAZIONI DELLE PARETI DI UN CRISTALLIZZATORE E CRISTALLIZZATORE A PARETI SOTTILI PER COLATA CONTINUA"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Formano oggetto del presente trovato un procedimento di controllo delle deformazioni delle pareti di un cristallizzatore ed un cristallizzatore a pareti sottili per colata continua come espressi nelle rispettive rivendicazioni principali.

Il trovato viene adottato in associazione ad una lingottiera utilizzata in un impianto di colata continua per la produzione di billette o di blumi di qualsivoglia tipo e sezione.

STATO DELLA TECNICA

Nel campo della colata continua è ancora presente una pluralità di problemi non risolti legati alle elevate temperature a cui vengono sottoposte le pareti del cristallizzatore.

Più particolarmente, è noto da molto tempo che la temperatura della parete del cristallizzatore, nonostante la circolazione di fluido refrigerante, varia nel senso della direzione di colata con un valore massimo che viene raggiunto nell'intorno del menisco del metallo liquido.

La temperatura non uniforme lungo le pareti longitudinali del cristallizzatore provoca una deformazione non uniforme delle stesse dovuta alla dilatazione termica del materiale con conseguenti problemi legati ai difetti superficiali che questa deformazione non uniforme provoca sulle bilìette/blumi in formazione.

Inoltre, è noto che durante la discesa all'interno del cristallizzatore, la pelle delle billette/blumi solidificantisi tende a ritirarsi.

Questo provoca un distacco della pelle della billetta/blumo dalla parete del cristallizzatore riducendo enormemente lo scambio termico fra billetta/blumo e cristallizzatore a tal punto che il raffreddamento della billetta/blumo, e quindi la formazione della pelle, viene praticamente bloccato con conseguenze molto gravi per la billetta/blumo in formazione.

In fig. 1 è illustrata schematicamente, con una sezione longitudinale, una lingottiera rigida di tipo noto.

In questo tipo di lingottiere rigide, lo scambio termico ha valori accettabili solo per il primo tratto del cristallizzatore, che si estende per circa un quarto della sua lunghezza, in cui la pelle della billetta/blumo è sostanzialmente a contatto con la parete del cristallizzatore.

Per assicurare che la billetta/blumo in uscita dal cristallizzatore abbia uno spessore della pelle tale da evitare la sua rottura e la conseguente fuoriuscita del metallo liquido è quindi necessario adottare una velocità di colata ridotta.

Per evitare questo distacco della pelle della billetta/blumo dalle pareti del cristallizzatore, sono stati proposti alcuni modelli di cristallizzatori a sezione variabile in cui le pareti laterali sono convergenti verso il basso.

Più particolarmente, la forma dell'andamento delle pareti del cristallizzatore lungo la direzione di colata è stata proposta essere funzione del coefficiente di ritiro del materiale.

In questo modo, nella maggior parte dei casi viene sostanzialmente ridotto il distacco della pelle della billetta/blumo dalla parete del cristallizzatore.

Con le diverse conicità del cristallizzatore si cerca di minimizzare l'intervano d’aria che si viene a creare fra la faccia esterna della pelle solidificata e la parete del cristallizzatore in modo da evitare la notevole riduzione di flusso termico dovuta al basso coefficiente di scambio termico dell'aria.

Questo sistema non è però economicamente proponibile in quanto il cristallizzatore deve essere sostituito ogni volta che cambia la composizione del metallo colato e comunque pone notevoli problemi anche al variare della velocità di estrazione, il che diventa oneroso per l'utilizzatore.

Per cercare di ridurre la deformazione della parete del cristallizzatore sono stati inoltre adottati cristallizzatori rigidi le cui pareti hanno uno spessore, in corrispondenza del menisco, dell'ordine di 11 mm ed anche superiore, ma tale accorgimento non si è rivelato risolutivo.

Nel caso di billette/blumi a sezione quadrata, rettangolare o poligonale in generale, un altro problema è legato al fatto che gli spigoli della billetta/blumo sono soggetti ad un raffreddamento più intenso in quanto, in corrispondenza dei detti spigoli, il calore viene asportato su entrambi i lati dello spigolo.

Da ciò deriva che, in corrispondenza degli spigoli della billetta/blumo, la pelle si forma più rapidamente ed il conseguente ritiro del materiale fa sì che la billetta/blumo si stacchi molto presto dalla parete del cristallizzatore, interrompendo così il processo di raffreddamento e solidificazione e quindi tendendo a riportare allo stato liquido la parte solidificata.

Per questo motivo, in corrispondenza degli spigoli, la pelle della billetta/blumo presenta uno spessore ridotto rispetto alle sue pareti laterali e si instaurano dei gradienti di temperatura fra gli spigoli e le pareti laterali della billetta/blumo. Questi gradienti di temperatura generano delle tensioni, sia nella parete del cristallizzatore che all’interno della billetta/blumo in raffreddamento, che portano alla formazione di cricche e di altri difetti superficiali che abbassano la qualità del prodotto in uscita.

Inoltre, per evitare un'abrasione eccessiva delle pareti del cristallizzatore, la faccia interna di dette pareti viene generalmente rivestita con Ni/Cr che però presenta un basso coefficiente di attrito.

Nei cristallizzatori noti si rende quindi necessario l' impiego di olii o di polveri lubrificanti che comportano un costo di produzione aggiuntivo e che riducono ulteriormente lo scambio termico.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere altri ed ulteriori vantaggi, quali un sensibile aumento della velocità di estrazione, la proponente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato .

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rispettive rivendicazioni principali.

Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale.

Scopo del presente trovato è quello di fornire un procedimento di controllo delle deformazioni delle pareti di un cristallizzatore per colata continua di billette/blumi al fine di migliorarne il funzionamento ed ottenere velocità di estrazione maggiori.

Ulteriore scopo è quello di fornire un cristallizzatore a pareti sottili in cui, da una parte, venga ridotto il distacco della pelle della billetta/blumo solidificantesi dal cristallizzatore e, dall'altra parte, venga ridotta al minimo la deformazione termica dello stesso cristallizzatore. Il cristallizzatore secondo il trovato presenta pareti con spessore ridotto, compreso tra 4 e 10 mm, che ne rendono sostanzialmente "elastico" il comportamento.

Più particolarmente, il cristallizzatore secondo il trovato risulta essere idoneo ad adattarsi alla billetta/blumo in formazione mano a mano che detta si solidifica attraversando il cristallizzatore.

Secondo il trovato, tale azione di adattamento delle pareti del cristallizzatore viene posta in essere dalla pressione del fluido refrigerante sì che, variando detta pressione, si varia la deformazione indotta nella parete e si può adattare lo stesso cristallizzatore a più tipi di metallo colato ed a diversi campi di velocità di colata.

Nel procedimento secondo il trovato, almeno una parete longitudinale del cristallizzatore è associata ad una pressione specifica del fluido di raffreddamento.

Nel presente trovato, per fluido refrigerante si intende l'acqua per uso industriale e comunque quell'acqua che normalmente viene utilizzata nelle lingottiere per raffreddare il cristallizzatore.

Secondo il trovato, detta acqua può avere all'ingresso in lingottiera una temperatura compresa tra 10°C e 60°C.

Secondo una variante, il trovato prevede di adottare come fluido refrigerante acqua additivata con sostanze che permettono di utilizzarla anche a temperature di ingresso nella lingottiera inferiori allo zero e fino a -25°C/-30°C.

E' pure una variante del trovato, l’utilizzare come fluido refrigerante altre sostanze liquide, ad esempio glicole, con una temperatura di ingresso in lingottiera compresa tra -10/-15°C e -70/-80°C.

E ' una ulteriore variante del trovato l'utilizzare, come fluido refrigerante, gas liquefatti, puri o combinati con altri gas o liquidi, aventi una temperatura all'ingresso della lingottiera compresa tra -3°C e -270°C.

Nel seguito, i vari parametri indicati sono riferiti ad un fluido refrigerante costituito da una delle varie tipologie di acqua, detta anche acqua normale, come normalmente utilizzata,per raffreddare in un processo industriale le lingottiere per colata continua e per una temperatura di detta compresa tra circa 20°C e 50°C.

Il cristallizzatore viene realizzato in modo tale che le sue dimensioni, sia in senso trasversale chèi longitudinale, tengano già conto della dilatazione^ termica derivante dal suo riscaldamento.

Più particolarmente, il cristallizzatore viene dimensionato in modo tale che la sua sezione trasversale, quando è allo stato di normale dilatazione per la presenza del metallo liquido al suo interno, corrisponde alla sezione della billetta/blumo che si vuole ottenere in uscita.

Inoltre, il cristallizzatore viene dimensionato in modo tale che la sua sezione longitudinale tenga conto di una dilatazione tipica per una certa gamma di acciai che si vogliono colare con detto cristallizzatore.

Le pareti del cristallizzatore cooperano esternamente con camere di raffreddamento che presentano una parete intermedia specifica per ogni parete del cristallizzatore a definire con detta parete un canale di circolazione del fluido refrigerante avente una sezione ortogonale all'asse del cristallizzatore.

Detto canale di circolazione presenta una larghezza inferiore alla parete del cristallizzatore ed uno spessore, o luce di transito del fluido refrigerante, avente un valore fino a tre millimetri

Il trovato prevede di utilizzare, per idi refrigeranti tradizionali, pressioni molto più elevate di quelle utilizzate normalmente.

Il trovato prevede che, regolando la pressione del fluido di raffreddamento in ingresso al canale di circolazione, è possibile deformare le pareti del cristallizzatore verso l'interno.

Questa deformazione può essere gestita in modo differente alle varie altezze del cristallizzatore', ottenendo effetti differenti.

In altre parole, la pressione del fluido refrigerante adottata alle varie altezze del cristallizzatore è funzione della deformazione, o del recupero della deformazione, che si vuole indurre nella parete del cristallizzatore in quel punto o in quella zona.

E' nello spirito del trovato correlare la pressione del fluido refrigerante al valore del coefficiente di scambio termico che si vuol ottenere fra la parete del cristallizzatore ed il fluido refrigerante.

In relazione all'area verticale posta subito sotto il menisco di metallo fuso, la pressione del fluido refrigerante agente contro la parete del cristallizzatore recupera quindi almeno gran parte della deformazione indotta dal calore nella stessa parete del cristallizzatore linearizzandola o sostanzialmente linearizzandola.

In relazione alla parete verticale del cristall iz zatore , la pressione del f luido refrigerante può modificare a piacere la conicità, locale o totale, della parete stessa.

In relazione alla zona sottostante all'inizio del distacco della pelle in formazione dalla faccia interna del cristallizzatore, con consequenziale formazione di uno strato d'aria, la pressione del fluido refrigerante serve a minimizzare, fino ad annullare ove possibile, l'intervano d'aria che viene a crearsi tra la parete del cristallizzatore e la pelle solidificata della billetta/blumo.

Il trovato prevede di agire sulle dimensioni del canale di circolazione e sulla conformazione della parete intermedia ed eventualmente delle superfici del canale di circolazione per variare, mediante le perdite di carico, in modo voluto la pressione del fluido refrigerante come agente nelle varie zone longitudinali della parete del cristallizzatore.

Il trovato prevede anche, come variante integrativa od autonoma, la possibilità di eseguire fori di dimensioni volute, ed in zone volute della parete intermedia, per intervenire sulla pressione del fluido refrigerante a valle di detti fori.

Detti fori possono essere di sezione variabile, essendo ciò asservito ad un elaboratore, di sezione fissa o misti.

Secondo il trovato, dette condizioni di pressione vengono asservite ad un elaboratore il quale riceve le necessarie informazioni da mezzi rilevatori che cooperano con le pareti del cristallizzatore e/o con la superficie del blumo/billetta come uscente dal cristallizzatore.

Tali mezzi rilevatori possono essere mezzi rilevatori di temperatura della parete del cristallizzatore ovvero, o anche, mezzi rilevatori della temperatura superficiale nell'intorno della posizione di uscita della billetta/blumo dal cristallizzatore, ovvero ancora, o anche, mezzi rilevatori della forza di attrito esistente tra faccia interna del cristallizzatore e pelle della billetta/blumo in formazione.

Nel cristallizzatore secondo il trovato, detti mezzi rilevatori della temperatura sono associati almeno alla parte inferiore del cristallizzatore ove è presente il distacco della pelle in formazione dalla parete del cristallizzatore.

Secondo una variante, i mezzi rilevatori della temperatura sono associati anche alla superficie della bil letta /blumo appena uscita dal cristallizzatore.

Secondo il trovato, il fluido refrigerante fluisce in controcorrente con la direzione di avanzamento della billetta/blumo all'interno della camera di colata.

La combinazione delle pareti elastiche del cristallizzatore e della pressione differenziata del fluido refrigerante che agisce su dette, consente di ridurre notevolmente, fino a sostanzialmente eliminare, il distacco della pelle della billetta/blumo solidificantesi dalla parete del cristallizzatore, garantendo uno scambio termico sempre elevato.

Inoltre, la grande turbolenza creata nel fluido refrigerante mentre detto transita nel canale di circolazione migliora notevolmente lo scambio termico.

Dato che lo spessore della pelle della billetta/blumo è proporzionale alla quantità di calore sottratta alla billetta/blumo, tanto maggiore sarà lo scambio termico, tanto maggiore sarà la velocità di colata ottenibile.

Secondo il trovato, i canali di circolazione non interessano le zone d'angolo del cristallizzatore per evitare di provocare un raffreddamento eccessivo degli spigoli della billetta/blumo in formazione che cooperano con le dette zone d'angolo.

Ciò assicura la crescita uniforme dello strato solidificato ed elimina la tendenza della billetta/blumo uscente ad assumere una sezione romboidale (romboidity) .

Secondo una variante, dette zone d'angolo vengono raffreddate direttamente od indirettamente in modo differenziato rispetto al resto della parete del cristallizzatore .

In corrispondenza degli spigoli, il cristallizzatore secondo il trovato presenta degli elementi di irrigidimento idonei a quantomeno controllare le deformazioni del cristallizzatore provocate dalla dilatazione termica conseguente a.1 suo riscaldamento.

Detti elementi di irrigidimento sono ricavati direttamente nel cristallizzatore stesso.

Secondo una variante, detti elementi di irrigidimento sono elementi ausiliari esterni che vengono fissati su, o fatti cooperare con, gli spigoli del cristallizzatore.

Secondo un'ulteriore variante, per aumentare lo scambio termico fra fluido refrigerante e parete del cristallizzatore, almeno parte di una faccia del canale di circolazione presenta mezzi perturbatori del flusso che, rompendo i filetti fluidi dello strato limite, portano il fluido refrigerante a scorrere in modo turbolento con conseguente aumento dello scambio termico.

Detti mezzi perturbatori possono essere realizzati mediante rugosità, cave, sequenze di allargamenti e restringimenti, ecc.

Inoltre, per migliorare lo scambio termico, la faccia esterna del cristallizzatore presenta rigature od altre forme che aumentano la superficie di scambio termico.

In una forma di realizzazione del cristallizzatore secondo il trovato, la parete intermedia della camera di circolazione è mobile ortogonalmente alla parete del cristallizzatore e coopera con mezzi di regolazione per avvicinarsi od allontanarsi dalla relativa parete del cristallizzatore.

Ciò permette di variare lo spessore, o luce, del canale di circolazione e quindi la sezione di passaggio del fluido refrigerante che coopera direttamente con la faccia esterna del cristallizzatore.

Detta variazione della sezione di passaggio permette di regolare la pressione e la velocità del detto fluido refrigerante all'interno del canale di circolazione.

Secondo una variante, la parete intermedia è suddivisa a zone ed ogni zona è mobile in modo autonomo anche se la parte terminale della precedente coopera per continuità con la parte iniziale della successiva.

La mobilità è tale che possono essere creati canali di circolazione in cui le pareti larghe sono tra loro parallele ovvero parzialmente parallele e parzialmente convergenti o divergenti.

Secondo una variante, la parete intermedia, in senso verticale ed eventualmente anche in senso ortogonale all'asse del cristallizzatore, è conformata in modo tale da creare differenti perdite di carico e quindi differenti condizioni di pressione alle varie altezze pur essendo unica la pressione di ingresso.

Tale conformazione può presentare i già richiamati fori nella parete intermedia.

Nella zona ove si devono controllare le deformazioni della parete determinate dalla temperatura del metallo fuso, le pressioni secondo il trovato (all'ingresso del canale di circolazione associato alla relativa zona) variano da 1,5 a 15 bar in funzione anche dello spessore della parete e del tipo di metallo fuso.

Nella zona ove la pelle si distacca dalla parete del cristallizzatore, le pressioni secondo il trovato (all'ingresso del canale di circolazione associato alla relativa zona) variano da 5 a 20 bar in funzione anche dello spessore della parete e del tipo di metallo fuso.

Secondo una variante, nel caso di billette e blumi di sezione rettangolare, i lati lunghi del rettangolo sono asserviti a pressioni autonome e differenziate rispetto alle pressioni agenti sui lati corti.

Per estensione, il trovato prevede che ogni lato del cristallizzatore venga assoggettato ad una propria ed autonoma pressione del fluido refrigerante.

Il cristallizzatore secondo il trovato presenta vantaggiosamente la faccia interna rivestita con materiali di rivestimento aventi una buona conducibilità termica, una buona resistenza all'usura ed una elevata scorrevolezza (basso coefficiente di attrito), quale ad esempio i carburi e/od altre leghe di metalli duri.

Nel cristallizzatore secondo il trovato detti materiali di rivestimento vengono vantaggiosamente applicati mediante la tecnica della spruzzatura al plasma, denominata anche "plasma spray", che garantisce un'adesione ottimale dei materiali di rivestimento anche sulle pareti di rame.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo non limitativo ed illustrano alcune soluzioni preferenziali del trovato.

Nelle tavole abbiamo che:

- la f ig . 1 illustra una sezione longitudinale schematica e parziale di una lingottiera di tipo noto;

- le figg . 2 illustrano, con una sezione trasversale parziale, sei possibili forme di realizzazione dell'elemento di irrigidimento;

- la fig . 3 illustra una sezione longitudinale di una lingottiera secondo il trovato ;

- la fig . 4 illustra una sezione longitudinale s chemat ica e par z ia l e di una lingottiera secondo il trovato;

la fig . 5 illustra, con una sezione trasversale, una l ingott i era adot tante un cristallizzatore secondo il trovato.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Con riferimento alle figure allegate, il numero di riferimento 10 indica generalmente una lingottiera secondo il trovato con cui viene fatto cooperare uno scaricatore 25, di tipo di per sè noto, di metallo liquido.

Nel caso di specie, la lingottiera 10 illustrata nelle figure ha una sezione trasversale quadrata, ma il trovato si riferisce sia a lingottiere a sezione rettangolare, sia a lingottiere a sezione poligonale che a lingottiere aventi una qualsivoglia sezione trasversale.

La lingottiera 10 secondo il trovato comprende un cristallizzatore 11 le cui pareti presentano uno spessore compreso tra 4 e 10 miri, vantaggiosamente tra 6 e 8 mm.

La faccia interna 12a della parete del cristallizzatore 11 è rivestita da un materiale avente una buona conducibilità termica, una buona resistenza all'usura ed una elevata scorrevolezza (basso coefficiente di attrito), quale ad esempio i carburi od altre leghe di metalli duri.

Detti materiali di rivestimento vengono vantaggiosamente applicati mediante la tecnica della spruzzatura al plasma, o mediante la spruzzatura ipersonica .

La lingottiera 10 secondo il trovato comprende delle pareti di contenimento 13 disposte esternamente al cristallizzatore 11 e definenti con detto la camera di raffreddamento 14 in cui viene fatto scorrere il fluido refrigerante in pressione. Secondo il trovato, il fluido refrigerante è fatto scorrere in controcorrente rispetto al senso di avanzamento della billetta/blumo 24 in formazione all’interno del cristallizzatore 11.

La camera di raffreddamento 14 presenta un condotto di alimentazione 22a munito di mezzi a valvola di regolazione 23a ed un condotto di uscita 22b dotato anch'esso di mezzi a valvola di regolazione 23b.

Nella lingottiera 10 secondo il trovato, detta camera di raffreddamento 14 presenta, per ogni lato, una specifica parete intermedia 20, che nel caso di fig. 4 è unica ed è mobile trasversalmente secondo le frecce 17.

Nel caso di fig. 3, la parete intermedia 20 è in due parti: una parete superiore 120 ed una parete inferiore 220, con linea di giunzione mobile 36, ma può essere anche in più parti.

La parte terminale inferiore della parete superiore 120 è collegata a cerniera, a pettine o in altro modo in 36 alla parte terminale superiore della parete inferiore 220 a creare continuità.

Regolando una 120, o l'altra 220, od entrambe le pareti 120-220, è possibile modificare a piacere, per ogni lato del cristallizzatore 11, la larghezza del canale di circolazione 21 che esiste tra faccia esterna 12b della parete del cristallizzatore 11 e faccia interna della parete intermedia 20-120-220. Ciò permette di avere velocità differenziate del fluido refrigerante nelle varie zone longitudinali del cristallizzatore 11 con perdite di carico differenziate, turbolenze controllate ed a piacere e quindi pressioni volute del fluido refrigerante agente sulle facce esterne 12b delle pareti del cristallizzatore 11 a parità di pressione di ingresso nel canale di circolazione 21.

Il trovato prevede anche di conformare in corpo unico e sostanzialmente fisso la parete intermedia 20 dandole una conformazione standardizzata e valida per una certa gamma di acciai (fig. 4).

Anche con la parete intermedia 20, fissa e presagomata in senso longitudinale al cristallizzatore, è possibile ottenere, a parità di pressione di ingresso del canale di circolazione 21, pressioni differenziate nelle varie zone verticali del cristallizzatore 11.

Secondo il trovato, nel caso di sezioni con lati non uguali, come nel caso di sezioni rettangolari, le facce più larghe presentano fattori di pressione differenziati dai fattori di pressione presenti nelle facce corte.

Secondo una variante, ogni faccia ha una sua propria autonoma gamma di pressioni.

Secondo il trovato, detti canali di circolazione 21 non cooperano direttamente con gli spigoli 15 del cristallizzatore 11, che non vengono direttamente raffreddati dal fluido refrigerante che scorre all’interno delle camere di raffreddamento 14.

Il cristallizzatore 11 presenta, o coopera con, un tratto a spessore maggiorato 35 in corrispondenza dei suoi spigoli 15 in modo da ridurre lo scambio termico con il fluido refrigerante.

Il tratto a spessore maggiorato 35 può essere ottenuto mediante elementi di irrigidimento 16 ottenuti interamente (16a, fig. 2c) o in parte (116a, figg. 2b, 2d) direttamente dalla parete del cristallizzatore 11, ovvero essere costituito da elementi di irrigidimento autonomi 16b (figg. 2a, 2e, 2f).

Detti elementi di irrigidimento 16 possono essere in uno o più parti.

Gli elementi di irrigidimento 16 assolvono ad una duplice funzione di irrigidimento e di riduzione dello scambio termico in corrispondenza degli spigoli 15 del cristallizzatore 11.

Gli elementi di irrigidimento autonomi 16b possono essere associati, ovvero collegati rigidamente, ad esempio mediante brasatura, agli spigoli 15 del cristallizzatore 11 secondo il trovato.

L'elemento di irrigidimento 16a, 116a ricavato dalla parete del cristallizzatore 11 può essere conformato a forma di poligono pieno, a forma di "T" od avere altra forma.

Nel caso di elementi di irrigidimento 16b autonomi, essi possono essere conformati a "T", ad "L" o ad omega od avere altre forme.

Nella forma realizzativa illustrata nelle figg. 2d e 2f, l'elemento di irrigidimento, che in fig. 2d è ricavato parzialmente (116a) dalla parete del cristallizzatore 11 mentre in fig. 2f è un elemento autonomo (16b), è conformato a "T" ed è inserito all'interno di un vano 29 definito sul tratto a spessore maggiorato 35.

Nella fig. 2a, il vano 29 risulta definito dalla conformazione dell'elemento di irrigidimento autonomo 16b.

Il vano 29 può essere o meno percorso da fluido refrigerante.

Nelle figure 5 e 2f, il canale di circolazione 21 presenta, in corrispondenza delle estremità laterali, le pareti 30 svasate con l'inclinazione che può variare a piacere in modo da modulare e graduare lo scambio termico in corrispondenza degli spigoli 15 del cristallizzatore 11.

Il cristallizzatore 11, riscaldandosi per effetto del metallo liquido che scorre all'interno della camera di colata 31, nella zona subito sottostante il menisco 27 si deforma verso l'esterno in maniera elastica e la pressione del fluido refrigerante agisce in modo da compensare detta deformazione riducendola o annullandola.

La pressione del fluido refrigerante permette anche di ridurre l' intervano 34, o di sostanzialmente annullarlo, tra la faccia interna 12a del cristallizzatore 11 rispetto alla pelle della billetta/blumo 24 solidificantesi e quindi di mantenere elevato il coefficiente di scambio termici fra billetta/blumo 24 e cristallizzatore 11 come illustrato nella fig. 4.

Nelle figure 1 e 4 è illustrato il comportamento dei cristallizzatori noti ( fig . 1 ) e secondo il trovato (fig. 4) .

In f ig . 1 si vede come - linea 28 - in corrispondenza al menisco 27 , la parete del cristallizzatore 11 si dilata per poi riprendere, in basso, la sua posizione; nel frattempo la pelle in formazione della billetta/blumo 24 si è ritirata creando un intervano d'aria 34 il quale non permette un buon scambio termico.

Con il trovato (fig. 4), con la pressione del fluido refrigerante si elimina sostanzialmente la dilatazione della parete del cristallizzatore 11 nella zona sottostante il menisco 27 e si annulla sostanzialmente l'intervano d'aria 34, deformando a piacere detta parete verso l'interno - linea 28.

La fig. 4 illustra in modo deformato, per chiarire il concetto, una possibile conformazione della parete intermedia 20 per variare la larghezza del canale di circolazione 21.

Variando lo spessore, o luce, del canale di circolazione 21 si varia la pressione del fluido refrigerante che circola all'interno del detto canale di circolazione 21, ed è quindi possibile modellare le pareti del cristallizzatore 11 secondo quanto necessita nelle varie zone verticali del cristallizzatore 11.

In fig. 3 si vede il cristallizzatore 11 che è mobile verticalmente e si appoggia su celle di carico 26 che registrano la forza di attrito della billetta/blumo 24 sulle pareti del cristallizzatore 11.

Inoltre, il cristallizzatore 11 è associato, a varie altezze e vantaggiosamente su tutta la sua lunghezza e lungo il suo perimetro, a mezzi di rilevazione temperatura 19 che rilevano la temperatura delle varie zone definite sulla parete del cristallizzatore 11 nonché in prossimità dell'uscita (219) e all'uscita (119) del blumo/billetta 24 e come appena uscita.

Le celle di carico 26 ed i mezzi di rilevazione temperatura 19-119-219 forniscono i dati ad un elaboratore 18, il quale asserve i mezzi a valvola di regolazione 23a, 23b, regolando secondo le esigenze la pressione nella camera di.raffreddamento 14 e quindi all'ingresso del canale di circolazione 21.

Secondo una variante i mezzi rilevatori di temperatura 19 sono presenti nella parte inferiore del cristallizzatore 11 in cooperazione con la zona ove la pelle si distacca dalla parete del cristallizzatore 11.

L'elaboratore 18 può anche asservire i mezzi motore 32, che regolano lo spessore, o luce, del canale di circolazione 21, e può regolare e comunque controllare gli stirrer elettromagnetici 33 e 133 imponendo una circolazione concorde o discorde del loro f lusso magnetico , ovvero fermando uno o l'altro.

Per aumentare lo scambio termico fra fluido refrigerante e cristallizzatore 11, le facce che determinano i canali di circolazione 21 possono presentare vantaggiosamente degli elementi perturbatori che, rompendo i filetti fluidi dello strato limite, portano il fluido refrigerante a scorrere con moto turbolento all ' interno del canale di circolazione 21 con conseguente aumento dello scambio termico .

Detti elementi perturbatori possono essere realizzati sia sulla faccia esterna 12b del cristallizzatore 11 che sulla faccia interna della parete intermedia 20.

Per aumentare lo scambio termico, la faccia esterna 12b del cristallizzatore 11 può presentare, estendentisi vantaggiosamente ma non esclusivamente verticalmente, canali, rugosità, protuberanze od altro idoneo ad aumentare la superficie di scambio termico .

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Procedimento di controllo delle deformazioni delle pareti di un cristallizzatore per colata continua di billette o blumi (24) associato ad una lingottiera (10), detto cristallizzatore (11) cooperando esternamente con una struttura scatolare creante una camera di raffreddamento (14) in cui circola fluido refrigerante ed internamente con la pelle delle billette o dei blumi (24) in formazione, la camera di raffreddamento (14) comprendendo una parete intermedia (20) creante, in cooperazione con la faccia esterna (12b) del cristallizzatore (11), un canale di circolazione (21), essendo presente almeno una zona superiore cooperante almeno con la parte sottostante al menisco (27) di metallo liquido ed una zona inferiore iniziante nell'intorno della zona di distacco della pelle in formazione dalla faccia interna (12a) della parete del cristallizzatore (11) e prolungantesi verso l'uscita del cristallizzatore (11) stesso, caratterizzato dal fatto che ogni parete del cristallizzatore (11) coopera con un proprio canale di circolazione (21) in cui il fluido di raffreddamente fluisce in controcorrente con l’avanzamento della billetta/blumo (24) e che la pressione del fluido refrigerante all'ingresso del canale di circolazione (21) è almeno funzione della voluta deformazione della parete del cristallizzatore (11) in corrispondenza alla zona inferiore del cristallizzatore (11), essendo la pressione del fluido refrigerante anche funzione della temperatura della pelle della billetta/blumo (24) appena uscita dal cristallizzatore (11) e/o funzione della temperatura della parete del cristallizzatore (11) e/o della forza di attrito tra pelle in formazione della billetta o blumo (24) estraentesi e la faccia interna (12a) del cristallizzatore (11), tale pressione del fluido refrigerante essendo regolata da mezzi asserviti ad un elaboratore (18). 2 - Procedimento come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la pressione del fluido refrigerante all'ingresso del canale di circolazione (21) associato alla zona superiore è funzione della deformazione indotta nella parete del cristallizzatore (11) dal campo termico cui detta parete è sottoposta. 3 - Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la pressione del fluido refrigerante nel canale di circolazione (21) è funzione della voluta modifica della conicità interna del cristallizzatore (11). 4 - Procedimento come ad una o l'altra dellfe rivendicazioni precedenti , caratterizzato dal fatto che la pressione del fluido refrigerante circolante nel canale di circolazione (21) viene regolata agendo sulla conformazione della parete intermedia (20). 5 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato dal fatto che la pressione del fluido refrigerante circolante nel canale di circolazione (21) viene regolata agendo sullo spessore, o luce di transito , del canale di circolazione (21) stesso . 6 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la pressione del fluido refrigerante è anche correlata al valore del coefficiente di scambio termico che si vuole ottenere fra la parete del cristallizzatore (11) ed il fluido refrigerante. 7 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il fluido refrigerante è acqua normale ad una temperatura compresa tra 10°C e 60°C. 8 - Procedimento secondo una o l ’ altra delle rivendicazioni precedenti fino a 6 , caratterizzato dal fatto che il fluido refrigerante è acqua additivata ad una temperatura fino a -25/-30°C. 9 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti fino a 6, caratterizzato dal fatto che il fluido refrigerante è glicole o altra sostanza assimilabile ad una temperatura compresa tra -10°C e -80°C. 10 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti fino a 6, caratterizzato dal fatto che il fluido refrigerante è gas liquido puro o additivato, con altro gas o liquido, ad una temperatura compresa tra -3°C e -270°C. 11 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, nel caso di fluido refrigerante costituito da acqua normale, la pressione all'ingresso del canale di circolazione (21) relativo alla zona inferiore è compresa tra 5 e 20 bar. 12 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, nel caso di fluido refrigerante costituito da acqua normale, la pressione all'ingresso del canale di circolazione (21) relativo alla zona superiore è compresa tra 1,5 e 15 canale di circolazione (21) è inferiore alla larghezza della relativa parete del cristallizzatore (11) ed il suo spessore, o luce di transito, presenta un valore fino a tre millimetri. 18 - Cristallizzatore come alla rivendicazione 16 o 17, caratterizzato dal fatto che gli spigoli (15) cooperano con un tratto a spessore maggiorato (35). 19 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che presenta elementi di irrigidimento (16) associati agli spigoli (15) del cristallizzatore (11). 20 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che gli elementi di irrigidimento (16a, 116a) sono ricavati direttamente dalle pareti del cristallizzatore (11). 21 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che gli elementi di irrigidimento (16b) sono elementi ausiliari esterni che cooperano con gli spigoli (15) del cristallizzatore (11). 22 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle bar. 13 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'elaboratore (18) è asservito a mezzi di rilevazione temperatura (19) presenti almeno nella zona corrispondente alla zona inferiore del cristallizzatore (11). 14 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno una parete longitudinale del cristallizzatore (11) è associata ad una propria gamma di pressioni specifiche del fluido di raffreddamento. 15 - Procedimento secondo una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli spigoli (15) del cristallizzatore (11) presentano almeno un raffreddamento ridotto rispetto alle pareti del cristallizzatore (11). 16 - Cristallizzatore a pareti sottili per colata continua di billette o blumi (24) associato ad una lingottiera (10), detto cristallizzatore (11) cooperando esternamente con una struttura scatolare creante una camera di raffreddamento (14) in cui circola fluido refrigerante ed internamente con la pelle delle billette o dei blumi (24) in formazione, la camera di raffreddamento (14) comprendendo unà parete intermedia (20) creante, in cooperazione con la faccia esterna (12b) del cristallizzatore (11), un canale di circolazione (21), essendo presente almeno una zona superiore cooperante almeno con la parte sottostante al menisco (27) di metallo liquido ed una zona inferiore iniziante nell'intorno della zona di distacco della pelle in formazione dalla faccia interna (12a) del cristallizzatore (11) e prolungantesi verso l'uscita del cristallizzatore (11) stesso, caratterizzato dal fatto che presenta le pareti aventi uno spessore compreso tra 4 e 10 mm e singoli canali di circolazione (21) per ogni parete e che il fluido refrigerante nel canale di circolazione (21) transita in controcorrente, la pressione del fluido refrigerante all'ingresso del canale di circolazione (21) associato alla zona inferiore essendo compresa fra 5 e 20 bar nel caso di acqua normale, essendo lo spessore o luce del canale di circolazione (21) longitudinalmente differenziato, essendo almeno la pressione del fluido refrigerante all'ingresso del canale di circolazione (21) asservita ad un elaboratore (18). 17 - Cristallizzatore come alla rivendicazione 16, caratterizzato dal fatto che la larghezza del rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che i lati del cristallizzatore (11) presentano canali di circolazione (21) autonomi con pressioni del fluido di raffreddamento autonome. 23 - Cristallizzatore come ad una o l’altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che il cristallizzatore (11) è associato a celle di carico (26) collegate all'elaboratore (18). 24 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che almeno la zona inferiore del cristallizzatore (11) è associata a mezzi di rilevazione temperatura (19) collegati all'elaboratore (18). 25 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che all'uscita del cristallizzatore (11) sono presenti mezzi di rilevazione temperatura (119) pelle della bramma o blumo (24) uscente, detti mezzi di rilevazione temperatura (119) essendo associati all'elaboratore (18). 26 Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che almeno parte (120-220) della parete intermedia (20) di almeno un lato del cristallizzatore (11) è regolabile rispetto alla relativa parete del cristallizzatore (11). 27 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che la parete intermedia (20) presenta fori. 28 - Cristallizzatore come alla rivendicazione 27, caratterizzato dal fatto che i fori della parete intermedia (20) sono a sezione regolabile. 29 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che almeno una parete definente il canale di circolazione (21) presenta elementi perturbatori dello strato limite dei filetti fluidi. 30 - Cristallizzatore come ad una o l’altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi , caratterizzato dal fatto che la faccia esterna (12b) del cristallizzatore (11) presenta rugosità, canali o protuberanze atte ad aumentare la superficie di scambio termico. 31 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi/ caratterizzato dal £atto che la faccia interna (12a) delle pareti del cristallizzatore (11) è rivestita con carburi o altre leghe di metalli duri. 32 - Cristallizzatore come alla rivendicazione 31, caratterizzato dal fatto che il rivestimento della faccia interna (12a) delle pareti del cristallizzatore (11) viene realizzato mediante deposizione via plasma o mediante deposizione per spruzzatura ipersonica. 33 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che l'elaboratore (18) asserve i mezzi a valvola di regolazione (23a, 23b) del fluido refrigerante circolante negli specifici canali di circolazione (21). 34 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che presenta almeno uno stirrer elettromagnetico (33, 133) associato alla camera di raffreddamento (14) ed asservito all'elaboratore (18). 35 - Cristallizzatore come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che l’elaboratore (18) è associato a mezzi asservitori (32) della posizione reciproca di almeno una parte (120-220) della parete intermedia (20) rispetto alla relativa parete del cristallizzatore (11) . 36 - Cristallizzatore come ad una o l ' altra delle rivendicazioni precedenti da 16 in poi, caratterizzato dal fatto che il canale di circolazione (21) presenta almeno un tratto longitudinale al cristallizzatore (11) avente una sezione variabile e riducentesi nel senso di avanzamento del fluido refrigerante.