ITUD950175A1 - Procedimento di equalizzazione in un forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata e forno di riscaldo - Google Patents

Procedimento di equalizzazione in un forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata e forno di riscaldo Download PDF

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ITUD950175A1
ITUD950175A1 IT95UD000175A ITUD950175A ITUD950175A1 IT UD950175 A1 ITUD950175 A1 IT UD950175A1 IT 95UD000175 A IT95UD000175 A IT 95UD000175A IT UD950175 A ITUD950175 A IT UD950175A IT UD950175 A1 ITUD950175 A1 IT UD950175A1
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oven
burners
cooperating
scale
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Fabio Fasoli
Robert Millone
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Danieli Off Mecc
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Abstract

Procedimento di equalizzazione in un forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata, detto forno comprendendo almeno una camera coibentata (11) cooperante con un piano di appoggio e trasporto definito da una pluralità di rulli (12), detti rulli (12) presentando anelli (35) di supporto della bramma (19), essendo presenti una pluralità di bruciatori (18) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte superiore ed una pluralità di bocche di aspirazione (21) cooperanti con l'interno del forno (10) un'atmosfera fortemente ossidante funzionalmente all'ottenimento di uno strato di scaglia voluto e controllabile sulla superficie della bramma (19) presente all'interno del forno (10), detta atmosfera fortemente ossidante essendo convogliata in modo avvolgente ad interessare con continuità ed uniformità l'intera periferia della bramma (19), detto forno (10) cooperando a valle con un gruppo di asportazione (22) dello strato di scaglia formatosi.Forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata comprendente almeno una camera coibentata (11) cooperante con un piano di appoggio e trasporto definito da una pluralità di rulli (12), detti rulli (12) presentando anelli (35) di supporto della bramma (19), essendo presenti una pluralità di bruciatori (18) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte superiore ed una pluralità di bocche di aspirazione (21) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte inferiore, comprendente una pluralità di mezzi di deviazione (20) di convogliamento ed indirizzamento gas e fumi posti in cooperazione con i bruciatori (18) ed estendentesi verticalmente in una posizione prossima alla faccia superiore della bramma (19), detti bruciatori (18) essendo alimentati in modo da creare una atmosfera fortemente ossidante all'interno del forno.

Description

Descrizione del trovato avente per titolo :
" PROCEDIMENTO DI EQUALIZZAZIONE IN UN FORNO DI RISCALDO CON AMBIENTE AD OSSIDAZIONE CONTROLLATA E FORNO DI RISCALDO REALIZZANTE DETTO PROCEDIMENTO"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Forma oggetto del presente trovato un procedimento di egualizzazione in un forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata, come espresso nella relativa rivendicazione principale.
Forma altresì oggetto del presente trovato il forno di riscaldo che realizza detto procedimento. Il presente trovato si applica, in una linea di laminazione per bramme e particolarmente per bramine sottili, in cooperazione con i forni di riscaldo, mantenimento e/o equalizzazione temperatura predisposti in una posizione intermedia tra la macchina di colata ed il treno di laminazione.
STATO DELLA TECNICA
In una linea di laminazione è nota l'esigenza di predisporre forni di riscaldo, mantenimento e/o equalizzazione temperatura tra la macchina di colata continua ed il treno di laminazione.
Detti forni servono per evitare cadute di temperatura del prodotto avanzante alle basse velocità di colata e per preparare detto prodotto al processo di laminazione eseguito a valle.
In particolare, detti forni svolgono una funzione primaria di mantenimento della temperatura ad un valore elevato e di equalizzazione della temperatura fra cuore e superficie del prodotto.
Detti forni cooperano normalmente a monte con la cesoia di taglio, se presente.
Detti forni di riscaldo sono normalmente dotati di una pluralità di bruciatori uniformemente distribuiti sulla lunghezza del forno e posti normalmente sulle pareti in una posizione alta, e di una pluralità vantaggiosamente coniugata di riprese, o bocche di aspirazione, per l'evacuazione dei fumi. Nella tecnica nota i bruciatori vengono per lo più fatti funzionare in modo da assicurare all'interno del forno una atmosfera neutra, od anche parzialmente riducente.
Ciò viene fatto volutamente per impedire la formazione per ossidazione di scaglia di tipo aghiforme sulla superficie della bramma, scaglia che si fissa in profondità e che risulta poi estremamente difficile da asportare nelle operazioni a valle.
Per tale motivo non si verificano reazioni di ossidazione importanti all'interno del forno e lo strato di scaglia che si forma è costituito prevalentemente da molecole di FeO, le quali risultano estremamente resistenti e difficilmente asportabili dalla superficie della bramma.
In tali casi è spesso necessario ricorrere a dispositivi di scagliatura di tipo meccanico, in quanto quelli ad acqua non riescono ad asportare con efficacia l'intero strato di scaglia che la bramma presenta all'uscita dal forno di riscaldo.
Inoltre, i fumi ed i gas che devono interessare il prodotto in avanzamento per garantirne il riscaldamento e 1'equalizzazione in temperatura tendono a mantenersi in una posizione alta e lontana da detto prodotto, in particolare nelle zone intermedie tra una bocca di aspirazione e quella adiacente.
Ciò fa sì che il calore generato dai bruciatori non venga trasferito al prodotto da riscaldare con efficacia ed uniformemente; in particolare ciò determina che la faccia superiore del prodotto all'interno del forno di riscaldo venga comunque sottoposta ad un'azione più intensa rispetto alla sua faccia inferiore.
Ancora, questa azione discontinua e non uniforme dei fumi sul prodotto da riscaldare non permette di ottenere reazioni controllabili e costanti sulla superficie del detto prodotto, ciò facendo sì che la scaglia che si forma presenta caratteristiche tecnologiche incostanti e non omogenee.
Inoltre, data l'elevata lunghezza di detti forni, che può arrivare ad 80 metri e più, la formazione dello strato di scaglia risulta incontrollabile e disuniforme, ciò determinando difficoltà nella sua asportazione ed una estrema incostanza di risultati fra le facce del prodotto colato.
Un altro inconveniente spesso riscontrato in questo tipo di forni di riscaldo è collegato al fatto che sulla periferia degli anelli associati ai rulli di avanzamento, e sui quali appoggia il prodotto da traslare, si forma uno strato di scaglia che a lungo andare può determinare anche delle incisioni e degli incavi sulla superficie del prodotto.
Queste incisioni ed incavi si fissano sul prodotto nelle successive fasi di lavorazione e portano ad un conseguente scadimento qualitativo non accettabile nel prodotto finale.
Per risolvere tutti questi inconvenienti presenti nella tecnica nota, e per ovviare a problemi da lungo tempo sollevati dagli operatori del settore, nonché per ottenere altri ed ulteriori vantaggi, 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.
Lo scopo del trovato è quello di realizzare, all 'interno di un forno di riscaldo e/o mantenimento, un procedimento di equalizzazione in un ambiente fortemente ossidante tale da permettere la formazione, sulla superficie della bramma, di uno strato dì scaglia voluto, sia in termini di spessore che di composizione chimica, e pertanto più facilmente asportabile mediante un'azione eseguita a valle.
Ulteriore scopo del trovato è quello di permettere l'ottenimento di condizioni di temperatura e tecnologiche sostanzialmente uniformi su tutta la superficie del prodotto da riscaldare e/o da mantenere a temperatura.
Altro scopo del trovato è quello di ottenere un forno di riscaldo che permetta l'ottenimento delle condizioni termiche e tecnologiche summenzionate, e che permetta di ottenere condizioni operative ottimali di lavoro dei rulli di supporto.
Il forno di riscaldo e mantenimento secondo il trovato è posto preferenzialmente in una linea di colata che prevede, a valle della macchina di colata continua, un processo di prelaminazione controllata eseguito subito all'uscita della lingottiera.
Detto forno comprende convenzionalmente una pluralità di bruciatori, vantaggiosamente uniformemente distribuiti sulla lunghezza del forno e presentanti la relativa bocca di uscita posta sulle pareti del forno ed in una posizione alta.
Secondo il trovato, i bruciatori vengono fatti funzionare in modo tale da ottenere all'interno del forno un’atmosfera controllata fortemente ossidante e tale da realizzare sulla superficie della bramma una voluta trasformazione delle molecole di FeO in molecole di Fe203.
Tale trasformazione, unitamente al controllo dei parametri di temperatura all'interno del forno, essendo le temperature correlate alla tipologia di metallo in lavorazione, permette di avere in uscita dal forno uno strato di scaglia voluto , controllabile e presentante caratteristiche tecnologiche tali da assicurarne una completa asportazione anche utilizzando convenzionali sistemi di scagliatura ad acqua.
Inoltre, per garantire costanza ed uniformità di trattamento su tutte le facce della bramma all ' interno del forno, in una posizione intermedia tra due bruciatori adiacenti, sono presenti setti di separazione che si estendono verticalmente fino ad una posizione di prossimità rispetto al prodotto da riscaldare all ' interno del forno.
Detti setti , in cooperazione con le bocche di aspirazione sottostanti, servono per indirizzare e convogliare i fumi ed i gas emessi dai bruciatori allo scopo di costringerli ad interessare in maniera più efficace ed uniforme il prodotto da riscaldare .
Inoltre, l 'azione di detti setti porta i fumi ed i gas ad avvolgere interamente detto prodotto, andando ad interessare in maniera sostanzialmente uniforme tutte le superfici del prodotto stesso .
Ciò determina un doppio vantaggio operativo e tecnologico .
Il primo vantaggio viene ottenuto in termini di equalizzazione della temperatura su tutta la superficie del prodotto.
Il secondo vantaggio viene ottenuto in termini di uniformazione, sia riguardo allo spessore che alla composizione chimica, dello strato di scaglia che si viene a formare sulla superficie del prodotto.
Vengono quindi accentuate ed uniformate le reazioni di ossidazione su tutta la superficie della bramma e quindi la voluta trasformazione in Fe2O3 .
Secondo il trovato, un ulteriore vantaggio viene ottenuto dividendo il forno di riscaldo in due o più unità tra le quali viene interposto un gruppo di scagliatura.
E<1 >noto che la formazione della scaglia, in termini di spessore, è maggiore nel primo tratto del forno per poi stabilizzarsi, o quanto meno crescere con minor rapidità, nel tratto successivo.
Secondo il trovato, sostanzialmente nella zona in cui la crescita dello spessore di scaglia riduce la sua velocità, viene predisposto un gruppo di scagliatura, interposto tra due unità separate del forno di riscaldo, che asporta detto strato formatosi, riportando la superficie del prodotto in una condizione di sostanziale assenza di scaglia.
Secondo il trovato, possono essere previsti anche tre o più gruppi di scagliatura associati ad altrettante unità separate del forno di riscaldo su una lunghezza convenzionale posta nell'intorno di 80 metri.
Detta soluzione permette di mantenere sotto controllo in maniera estremamente accurata la crescita della scaglia, sia in termini di spessore che di composizione chimica, concretizzando ed accentuando il processo di ossidazione all'interno del forno e quindi rendendo più efficaci e più agevoli le operazioni di asportazione della stessa in uscita dal forno.
Secondo il trovato, in cooperazione con la bocca di scarico della scaglia conformata ad imbuto, posta sottostante ai rulli di supporto ed avanzamento del prodotto, è presente un dispositivo di asportazione della scaglia dalla periferia degli anelli che sostengono il prodotto da riscaldare e che sono associati a detti rulli di supporto.
Secondo il trovato, detto dispositivo comprende mezzi di fresatura o molatura associati a bracci mobili che ne permettono il posizionamento in cooperazione con detti anelli di supporto.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo non limitativo ed illustrano una soluzione preferenziale del trovato.
Nelle tavole abbiamo che:
- la fig. 1 illustra schematicamente un forno di riscaldo e/o mantenimento secondo il trovato;
- la fig. 2 illustra con un diagramma esemplificativo l'andamento dello spessore dello strato di scaglia lungo il forno di fig. 1;
- la fig. 3 illustra in dettaglio una possibile sezione longitudinale di un forno di riscaldo del tipo di cui alla fig. 1;
- la fig. 4 illustra una possibile sezione trasversale di un forno di riscaldo del tipo di cui alla fig. 1 in cui si vede il dispositivo di asportazione della scaglia dagli anelli di supporto associati ai rulli.
DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Il forno di riscaldo e/o mantenimento temperatura 10, illustrato nelle figure allegate, comprende una camera coibentata 11 associata ad un piano di appoggio ed avanzamento definito da una pluralità di rulli 12.
I rulli 12 presentano i rispettivi alberi 13 montati su supporti di banco 14 esterni alla camera coibentata 11; detti alberi 13 presentano una estremità associata ad un mezzo motore 15.
Il forno 10 presenta alle estremità porte apribili 16 e coopera inferiormente con un basamento in refrattario 17 .
Il forno 10 presenta una pluralità di bruciatori 18, vantaggiosamente distribuiti uniformemente sulla lunghezza del forno 10, la cui bocca di uscita è rivolta verso l'interno del detto forno 10.
Detti bruciatori 18 sono alimentati in modo da emettere fumi e gas aventi una composizione tale da creare all'interno del forno 10 un’atmosfera fortemente ossidante; ciò permette di avviare ed accentuare le trasformazioni di ossidazione delle molecole di FeO in Fe203 sì da concretizzare sulla superficie della bramma 19 uno strato voluto e controllato di scaglia poco resistente e facilmente asportabile.
Inferiormente al piano di appoggio per la bramma 19, definito dai rulli 12, sono presenti bocche di aspirazione 21 che servono ad aspirare verso il basso i fumi ed i gas di riscaldo, indicati con 23, emessi da detti bruciatori 18.
Nel caso di specie, in cooperazione con detti! bruciatori 18 e con dette bocche di aspirazione 21, sono presenti mezzi di deviazione nella forma di setti separatori 20 che servono a convogliare detti fumi e gas 23 in modo avvolgente attorno alla bramma 19, determinando un'azione di riscaldo uniforme su tutta la superficie di detta bramma 19.
Detta azione avvolgente attorno alla bramma 19 dei fumi e dei gas emessi dai bruciatori 18 rende inoltre più intensa, efficace ed uniforme detta trasformazione chimica di ossidazione in molecole di <Fe>203 > facendo sì che la crescita dello strato di scaglia avvenga in modo uniforme e controllato.
Nel caso di specie, vedi fig. 1, il forno 10 è strutturato in tre unità separate, rispettivamente 10a, 10b e 10c, poste in sequenza e collegate da camere coibentate intermedie 111.
In uscita ed in entrata, ogni unità del forno IOa, 10b e 10c presenta barriere 37 che riducono la dispersione di calore dal forno 10 verso l'esterno. Secondo una variante, il forno 10 è strutturato in due unità, ovvero in quattro o più.
Tra una unità del forno 10 e quella successiva viene interposto, nel caso di specie, un gruppo di scagliatura 22.
Secondo il trovato, detto gruppo di scagliatura 2 ha la funzione di asportare lo strato di scaglia che si è formato nel primo tratto del forno 10, riportando le condizioni superficiali della bramma 19 ad una condizione sostanzialmente uguale a quella all'ingresso del forno 10.
Nel primo tratto all’interno del forno 10, lo spessore della scaglia cresce progressivamente ad una velocità molto elevata fino a raggiungere un valore pari a SI per poi stabilizzarsi, od eventualmente crescere, ad una velocità molto inferiore (vedi fig. 2).
Nel caso di specie, sostanzialmente in corrispondenza del raggiungimento di detto valore SI, viene previsto un primo gruppo di scagliatura 22a a valle dell'unità 10a del forno 10, che asporta completamente detto strato di scaglia.
Quindi il prodotto viene inviato all'interno della seconda unità 10b e lo strato di scaglia cresce nuovamente fino allo spessore SI per poi essere asportato dal secondo gruppo di scagliatura 22b.
Infine, nel caso di specie, è presente una terza unità 10c del forno 10 a sua volta seguita dal terzo gruppo di scagliatura 22c.
Questa soluzione permette di controllare con estrema precisione ed accuratezza la formazione dello strato di scaglia sulla superficie della bramma 19 e di regolare in modo controllato le reazioni di ossidazione che permettono l'ottenimento di una scaglia più facilmente asportabile dalla superficie della bramma 19.
In cooperazione ed a valle di ognuno dei gruppi di scagliatura 22 può essere presente, secondo il trovato, un gruppo 31 atto a misurare lo spessore dello strato di scaglia residuo dopo l'asportazione. Secondo una variante, può essere presente un gruppo di misura 31 dello spessore dello strato (non illustrato) anche subito a monte di ogni gruppo di scagliatura 22.
Secondo il trovato, detti gruppi di misura 31 dello strato di scaglia possono essere collegati, tramite un'unità di comando e controllo, ai bruciatori 18 sì da modificarne i parametri di funzionamento e di alimentazione in funzione della rilevazione di uno strato di scaglia non corretto. Al di sotto dei rulli 12 è presente, nel caso di specie, una bocca di raccolta 24 conformata ad imbuto che serve per convogliare e raccogliere la scaglia ed altre impurità rilasciate dalla superficie della bramirla 19 e dalla superficie dei rulli 12 durante i trattamenti termici eseguiti all'interno del forno 10.
Secondo il trovato, in cooperazione con dette bocche 24 è presente un dispositivo 25 atto a rimuovere la scaglia che si genera sulla superficie degli anelli 35 associati alla superficie dei rulli 12 e che servono per sostenere la bramirla 19.
Nel caso di specie, detto dispositivo 25 comprende un carro 26 mobile su ruote 27 ed associato ad un basamento 28.
Su detto basamento 28 il carro 26 può traslare nella direzione longitudinale per lo spazio consentito dalla dimensione di dette bocche 24.
Su detto carro 2 6 è montato un braccio 30 telescopicamente allungabile sul quale vengono montati mezzi di asportazione scaglia, nel caso di specie costituiti da mole circolari 32.
Nel caso di specie, è presente una coppia di mole circolari 32 disposte contrapposte rispetto al braccio 30.
Il carro 26 può traslare anche trasversalmente rispetto al forno 10, nella direzione 34, per portare le mole circolari 32 in cooperazione con tutti gli anelli 35 montati su un unico rullo 12.
Poiché nel caso di specie ogni dispositivo 25 serve una coppia di rulli 12, detto braccio 30 può essere reso oscillante in senso longitudinale 33 (fig. 3), in corrispondenza della giunzione 38, per servire entrambi i rulli 12 della coppia.
Il braccio 30, nella posizione retratta, scompare dall'interferenza con la bocca 24 e ne permette la chiusura mediante i mezzi a cassetto 29.
In cooperazione con detto dispositivo 25, è vantaggiosamente presente uno schermo di protezione 36 posizionabile.

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI 1 - Procedimento di equalizzazione in un forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata, detto forno comprendendo almeno una camera coibentata (11) cooperante con un piano di appoggio e trasporto definito da una pluralità di rulli (12), detti rulli (12) presentando anelli (35) di supporto della bram a (19), essendo presenti una pluralità di bruciatori (18) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte superiore ed una pluralità di bocche di aspirazione (21) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte inferiore, caratterizzato dal fatto che l'alimentazione ai bruciatori (18) viene regolata in modo da garantire all'interno del forno (10) un'atmosfera fortemente ossidante funzionalmente all'ottenimento di uno strato di scaglia voluto e controllabile sulla superficie della bram a (19) presente all'interno del forno (10), detta atmosfera fortemente ossidante essendo convogliata in modo avvolgente ad interessare con continuità ed uniformità l'intera periferia della bramma (19), detto forno (10) cooperando a valle con un gruppo di asportazione (22) dello strato di scaglia formatosi. 2 - Procedimento come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lo strato di scaglia viene controllato sia in termini di spessore che in termini di composizione chimica agendo sulla composizione dei fumi e dei gas emessi dai bruciatori (18). 3 - Procedimento come alla rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i fumi ed i gas emessi dai bruciatori (18) vengono convogliati in cooperazione con l'intera periferia della bramirla (19) da mezzi di deviazione (20) posti in cooperazione con i bruciatori (18) ed estendentisi verticalmente in una posizione prossima alla faccia superiore della bramma (19). 4 - Procedimento come ad una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in una posizione intermedia al forno (10) è prevista almeno una fase di asportazione dello strato di scaglia come formatosi. 5 - Procedimento come alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che almeno a valle della fase di asportazione dello strato di scaglia è prevista una fase di misura dello spessore dello strato di scaglia presente sulla superficie della bramma (19). 6 - Procedimento come alla rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la misura dello spessore dello strato di scaglia asserve la regolazione e la correzione dei parametri di funzionamento dei bruciatori (18) allo scopo di ottenere un'atmosfera più o meno ossidante. 7 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede almeno una fase di rimozione della scaglia dalla superficie degli anelli (35) di supporto associati ai rulli (12). 8 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che adotta i contenuti di cui alla descrizione. 9 - Procedimento come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che adotta i contenuti di cui ai disegni. 10 Forno di riscaldo con ambiente ad ossidazione controllata comprendente almeno una camera coibentata (11) cooperante con un piano di appoggio e trasporto definito da una pluralità di rulli (12), detti rulli (12) presentando anelli (35) di supporto della bramma (19), essendo presenti una pluralità di bruciatori (18) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte superiore ed una pluralità di bocche di aspirazione (21) cooperanti con l'interno del forno nella sua parte inferiore, caratterizzato dal fatto che comprende una pluralità di mezzi di deviazione (20) di convogliamento ed indirizzamento gas e fumi posti in cooperazione con i bruciatori (18) ed estendentisi verticalmente in una posizione prossima alla faccia superiore della bramma (19), detti bruciatori (18) essendo alimentati in modo da creare una atmosfera fortemente ossidante all'interno del forno. 11 - Forno di riscaldo come alla rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che è strutturato in almeno due unità (10a, 10b) tra le quali è interposto un gruppo di asportazione (22) dello strato di scaglia. 12 - Forno di riscaldo come alla rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che in cooperazione con almeno un gruppo di asportazione (22) dello strato di scaglia ed almeno a valle di esso è presente un gruppo di misura (31) dello spessore di detto strato. 13 - Forno di riscaldo come alla rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto che in cooperazione con le bocche ad imbuto (24) di scarico della scaglia, poste sottostanti ai rulli (12), è presente un dispositivo (25) di rimozione della scaglia dalla superficie degli anelli (35) di supporto bramma (19) associati ai rulli (12). 14 - Forno di riscaldo come alla rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che un dispositivo (25) serve almeno due rulli (12). 15 - Forno di riscaldo come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 10 in poi, caratterizzato dal fatto che adotta i contenuti di cui alla descrizione. 16 - Forno di riscaldo come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti da 10 in poi, caratterizzato dal fatto che adotta i contenuti di cui ai disegni.
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