IT201800000651A1

IT201800000651A1 - Processo di produzione di lingotti metallici e apparato per la produzione di lingotti metallici.

Info

Publication number: IT201800000651A1
Application number: IT201800000651A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Faoro
Original assignee: Ikoi S P A
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-07-09
Also published as: WO2019138318A9; RU2020122017A; US11154924B2; EP3737517A1; WO2019138318A1; RU2020122017A3; US20210053109A1; CN111565869A

Description

Processo di produzione di lingotti metallici e apparato per la produzione di lingotti metallici.

La presente invenzione si riferisce a un processo di produzione di lingotti metallici e a un apparato per la produzione di lingotti metallici secondo tale processo.

La presente invenzione si riferisce in particolare a un processo e a un apparato per la produzione di lingotti metallici per fusione.

La presente invenzione si riferisce in particolare a un processo e a un apparato per la produzione di lingotti metallici in metalli preziosi e non-preziosi o loro leghe, ove per metalli preziosi si intendono indicare metalli scelti dal gruppo comprendente almeno: oro, argento, rame, platino e palladio, puri o a gradi/titoli di purezza noti, mentre per metalli nonpreziosi si intendono indicare metalli non-ferrosi fra cui, per esempio, rame, alluminio e altri.

Tali lingotti metallici sono generalmente commercializzati con pesi che vanno da 50gr a 1kg oppure, in particolare in caso di lingotti metallici bancari, con pesi pari a 400oz o 1000oz (dove 1oz=31.104gr circa, l’oncia “oz” di riferimento essendo l’oncia Troy) o anche con pesi intermedi compresi fra 1kg e 1000oz.

Lingotti metallici aventi un tale peso sono generalmente prodotti per fusione di una carica (massa) metallica allo stato solido e successiva solidificazione della carica metallica fusa all’interno di appositi stampi noti come “lingottiere”.

I processi di produzione di lingotti metallici per fusione e solidificazione di tipo noto si distinguono in due principali categorie:

- Processi di produzione a “fusione e versamento”;

- Processi di produzione in cui la carica metallica allo stato solido è fusa direttamente nella lingottiera in cui poi avviene la solidificazione.

Nei processi di produzione a “fusione e versamento” la carica metallica allo stato solido è alimentata in crogioli o siviere, i quali sono scaldati a temperature superiori alla temperatura di fusione della carica metallica. Quando la carica metallica è completamente fusa, essa viene versata (colata) nelle lingottiere ove si raffredda solidificando in rispettivi lingotti e una nuova carica metallica è alimentata nei crogioli o siviere. Nei processi di produzione a “fusione e versamento” i crogioli o siviere, quindi, sono mantenuti a temperature prossime alla temperatura di fusione della carica metallica, la solidificazione e il raffreddamento dei lingotti avvenendo nelle lingottiere.

Sebbene tali processi di produzione a “fusione e versamento” sia vantaggiosi in termini di dispendio energetico, essi presentano alcuni inconvenienti, fra i quali, in particolare, il fatto che le operazioni di versamento comportano perdite di metallo con conseguenti perdite economiche.

Un altro inconveniente consiste nel fatto che la conduzione del processo richiede particolari misure di sicurezza per salvaguardare l’incolumità degli operatori.

I processi di produzione noti, in cui la carica metallica allo stato solido è fusa direttamente nella lingottiera in cui poi avviene la solidificazione, sono di due tipologie:

- dl tipo a tunnel, in cui una pluralità di stazioni di processo si susseguono lungo una linea di produzione a sviluppo orizzontale;

- di tipo statico ad un’unica stazione di processo a sviluppo verticale.

I processi di tipo a tunnel prevedono una pluralità di unità o stazioni attraversate in successione da una pluralità di lingottiere o treno di lingottiere: una stazione di caricamento delle lingottiere ciascuna con una carica metallica allo stato solido (generalmente in forma di polveri, particelle, granuli o frammenti di varia pezzatura), una stazione di fusione della carica metallica caricata in ciascuna lingottiera, una stazione di solidificazione della carica metallica fusa in ciascuna lingottiera fino all’ottenimento di un rispettivo lingotto, una stazione di raffreddamento delle lingottiere ciascuna contenente un rispettivo lingotto, una stazione di scarico delle lingottiere con estrazione da ciascuna di esse del rispettivo lingotto.

Processi di tal tipo sono generalmente condotti in impianti continui che possono essere provvisti di forni a tunnel, lungo i quali si succedono la stazione di fusione, la stazione di solidificazione ed eventualmente la stazione di raffreddamento. Esempi di tali impianti sono descritti nei documenti IT1293022, IT1405105 (EP2694234) a nome della stessa titolare e IT 1420976 (EP3077139) a nome TERA AUTOMATION.

I processi di tipo statico prevedono un’unica stazione a sviluppo verticale nella quale sono eseguite le fasi di fusione, solidificazione e raffreddamento. Una o più lingottiere, ciascuna precedentemente caricata con una carica metallica allo stato solido (generalmente in forma di polveri, particelle, granuli o frammenti di varia pezzatura), sono inserite in tale unica stazione dove sostano durante l’esecuzione delle fasi di fusione, solidificazione e raffreddamento.

In questi ultimi processi e impianti di tipo noto, dopo la solidificazione della carica metallica fusa, le lingottiere sono raffreddate fino a raggiungere la temperatura ambiente che, in condizioni standard, è generalmente dell’ordine di 20°-25°C e comunque non superiore a 50°C, dovendo consentire la successiva manipolazione delle lingottiere (manipolazione che è generalmente eseguita manualmente da operatori addetti) per il ricircolo delle lingottiere stesse in ingresso all’impianto per la conduzione in continuo del processo di produzione.

Rispetto ai processi e impianti del tipo a “fusione e versamento”, questi ultimi processi e impianti noti hanno permesso di eliminare eventuali perdite di metallo e di garantire una maggior sicurezza degli operatori addetti, avendo eliminato la fase di versamento o colata.

Essi, inoltre, hanno permesso un maggior controllo delle singole fasi di produzione per l’ottenimento di lingotti che soddisfino i requisiti di qualità imposti dagli standard e dalle norme di settore (come per esempio gli standard previsti dall’LBMA - The London Bullion Market Association) in termini non solo di purezza e controllo della composizione chimica, ma anche della forma, delle dimensioni, della struttura metallografica e superficiale dei lingotti.

Tuttavia, questi ultimi processi e impianti di tipo noto sono economicamente svantaggiosi in termini di consumo energetico rispetto ai noti processi e impianti del tipo a “fusione e versamento”, essendo necessario ad ogni ciclo riscaldare le lingottiere a partire dalla temperatura ambiente fino a che esse non raggiungono temperature superiori alla temperatura di fusione della carica metallica, con conseguenti elevati assorbimenti energetici.

Inoltre, questi ultimi processi e impianti di tipo noto, pur essendo condotti con continuità, hanno limiti in termini di efficienza di produzione; limiti che sono dovuti alla durata temporale di ciascun ciclo di produzione, il quale richiede il riscaldo delle lingottiere a partire dalla temperatura ambiente e il loro successivo raffreddamento fino alla temperatura ambiente.

Si osserva anche che questi processi e impianti di tipo noto, in particolare quelli del tipo a tunnel, richiedono, in generale, l’impiego di un treno costituito da una pluralità di lingottiere, generalmente non meno di sei al fine di assicurare un certo grado di continuità di produzione, con conseguenti costi di investimento.

Si nota, infine, che questi impianti di tipo noto, in particolare quelli del tipo a tunnel, hanno elevati ingombri e richiedono ampi spazi di installazione.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un processo di produzione di lingotti metallici e un apparato di produzione di lingotti metallici realizzante tale processo, processo e apparato del tipo in cui la carica metallica allo stato solido è fusa direttamente nelle lingottiere in cui poi avviene la solidificazione, che superino gli svantaggi della tecnica nota.

Nell’ambito di questo scopo generale, uno scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un processo di produzione di lingotti metallici e un apparato di produzione di lingotti metallici realizzante tale processo che permettano di ridurre i consumi energetici complessivi rispetto ai processi e impianti di tipo noto (in particolare del tipo a tunnel e/o del tipo statico ad un’ unica stazione) in cui la carica metallica allo stato solido è fusa direttamente nelle lingottiere nelle quali poi avviene la solidificazione.

Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un processo di produzione di lingotti metallici e un apparato di produzione di lingotti metallici realizzante tale processo che permettano di incrementare l’efficienza di produzione rispetto ai processi e impianti di tipo noto (in particolare del tipo a tunnel e/o di statico ad un’unica stazione) in cui la carica metallica allo stato solido è fusa direttamente nelle lingottiere in cui poi avviene la solidificazione.

Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un processo di produzione di lingotti metallici e un apparato di produzione di lingotti metallici realizzante tale processo che permettano di ottenere lingotti di elevata qualità soddisfacenti i requisiti imposti dagli standard e dalle norme di settore.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un apparato di produzione di lingotti metallici particolarmente semplice e funzionale, di ingombri ridotti e con costi contenuti.

Questi scopi e altri ancora che risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue sono raggiunti con un processo di produzione di lingotti metallici come esposto nella rivendicazione 1.

Questi scopi e altri ancora che risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione che segue sono raggiunti con un apparato di produzione di lingotti metallici come esposto nella rivendicazione 11.

Ulteriori caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti.

Secondo un primo aspetto della presente invenzione è previsto un processo di produzione di lingotti metallici comprendente almeno le seguenti fasi:

a) riempire una lingottiera con una carica metallica allo stato solido per la formazione di un rispettivo lingotto, in cui detta carica metallica ha una temperatura di fusione Tf maggiore della temperatura ambiente Ta,

b) fondere detta carica metallica allo stato solido riscaldando una lingottiera riempita con una carica metallica allo stato solido fino ad una temperatura di riscaldamento Trs maggiore o uguale alla temperatura di fusione Tf di detta carica metallica fino alla fusione di quest’ultima,

c) solidificare o lasciar solidificare detta carica metallica fusa in un rispettivo lingotto, raffreddando o lasciando raffreddare detta lingottiera contenente detta carica metallica fusa fino ad una temperatura di raffreddamento Trf minore di detta temperatura di fusione Tf e maggiore della temperatura ambiente Ta fino alla solidificazione di detta carica metallica fusa in detto rispettivo lingotto,

d) estrarre detto lingotto da detta lingottiera, e) reiterare dette fasi da a) a d),

in cui, a regime, dette fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando detta lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp ciascuna delle quali è minore o uguale a detta temperatura di raffreddamento Trf e maggiore di detta temperatura ambiente Ta.

Per temperatura ambiente Ta si intende indicare, in generale, una temperatura di riferimento standard dell’ordine di 20°-25°C e, considerando lo specifico settore, generalmente non superiore a 50°C.

Il processo secondo la presente invenzione è del tipo in cui la carica metallica allo stato solido è fusa direttamente nelle lingottiere in cui avviene la successiva solidificazione della stessa carica metallica fusa con formazione di almeno un rispettivo lingotto.

Per carica metallica allo stato solido si intende indicare una massa formata da polveri, particelle, granuli, frammenti e simili in materiale metallico.

Per materiale metallico si intende indicare, in particolare, materiale metallico scelto dal gruppo comprendente metalli preziosi e non-preziosi e loro leghe.

Per metalli preziosi si intende indicare un metallo scelto dal gruppo comprendente almeno: oro, argento, platino e palladio, puri o legati, con gradi/titoli di purezza noti.

Per metalli non-preziosi si intende indicare un metallo scelto dal gruppo comprendente almeno: rame, alluminio e altri, puri o legati, con gradi/titoli di purezza noti.

La presente invenzione, in particolare, non si riferisce alla produzione di lingotti in materiali metallici che hanno una temperatura di fusione inferiore a 500°C.

Secondo quanto riportato in letteratura, ciascuno dei metalli preziosi sopra elencati considerati allo stato puro ha una temperatura di fusione Tf che è sensibilmente maggiore della temperatura ambiente Ta:

- l’oro puro ha una temperatura di fusione Tf di 1063°C;

- l’argento puro ha una temperatura di fusione Tf di 961°C;

- il platino puro ha una temperatura di fusione Tf di 1773°C;

- il palladio puro ha una temperatura di fusione Tf di 1555°C.

Per quanto riguarda, invece, i metalli nonpreziosi (non-ferrosi) sopra elencati considerati allo stato puro, in base ai dati riportati in letteratura:

- il rame puro ha una temperatura di fusione Tf di 1083°C;

- l’allumino puro ha una temperatura di fusione Tf di circa 660°C.

La carica metallica allo stato solido è a una temperatura sostanzialmente pari alla temperatura ambiente Ta quando essa viene caricata nell’almeno una lingottiera.

Fatta eccezione per il primo ciclo di avviamento, durante la fase di caricamento a) di ogni ciclo di produzione a regime l’almeno una lingottiera è invece a una temperatura di riempimento Trp maggiore della temperatura ambiente Ta. In condizioni di regime, cioè, la carica metallica allo stato solido è introdotta nell’almeno una lingottiera quando quest’ultima è ancora “calda” avendo una temperatura (temperatura di riempimento Trp) vantaggiosamente prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è stata condotta la fase di solidificazione c).

La fase di fusione b) avviene riscaldando l’almeno una lingottiera riempita con l’almeno una carica metallica allo stato solido fino ad una temperatura di riscaldamento Trs maggiore o uguale alla temperatura di fusione Tf della carica metallica fino alla completa fusione di quest’ultima.

Generalmente, la temperatura di riscaldamento Trs è maggiore di almeno 50°C rispetto alla temperatura di fusione Tf; la temperatura di riscaldamento Trs è preferibilmente maggiore di almeno 100°C e non più di 400°C rispetto alla temperatura di fusione Tf (Tf ≤ Trs ≤ (Tf + 400°C)), ancora più preferibilmente non più di 200°C (Tf ≤ Trs ≤ (Tf + 200°C)).

In funzione della tipologia delle impurità eventualmente presenti nella carica metallica, infatti, è generalmente necessario riscaldare la lingottiera a una temperatura di riscaldamento Trs maggiore della temperatura di fusione Tf di circa 50-200°C al fine di una corretta omogeneizzazione del bagno metallico fuso.

La fase di fusione b) può essere condotta utilizzando una qualsiasi unità di riscaldamento di tipo noto, come per esempio del tipo a bruciatore, a resistenze elettriche o a induzione.

La fase di solidificazione c) consiste nel solidificare o lasciar solidificare la carica metallica fusa con formazione di un rispettivo lingotto, raffreddando o lasciando raffreddare l’almeno una lingottiera contenente la rispettiva carica metallica fusa fino ad una temperatura di raffreddamento Trf minore della temperatura di fusione Tf e maggiore della temperatura ambiente Ta fino alla completa solidificazione della carica metallica fusa (Ta < Trf < Tf).

La temperatura di raffreddamento Trf è minore della temperatura di fusione Tf di almeno 50°C, preferibilmente di almeno 100°C (Ta < Trf ≤ (Tf -100°C)).

Nel caso di cariche metalliche con temperatura di fusione Tf maggiori di 600°-700°C, la temperatura di raffreddamento Trf è minore della temperatura di fusione Tf e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C (400°C ≤ Trf < Tf; 400°C < Trf < (Tf -100°C)).

La fase di solidificazione c) è condotta con sistemi noti; essa in particolare può essere condotta lasciando raffreddare naturalmente l’almeno una lingottiera o utilizzando unità di raffreddamento del tipo per esempio a piastre variamente conformate e raffreddate per circolazione di un fluido refrigerante come per esempio descritte in IT1405105 (EP2694234) a nome della stessa titolare.

Secondo la presente invenzione le fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando l’almeno una lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp ciascuna delle quali è minore o uguale alla temperatura di raffreddamento Trf (quella cui la lingottiera si trova per la conduzione della fase di solidificazione c)) e maggiore della temperatura ambiente Ta (Ta < Te ≤ Trf; Ta < Trp ≤ Trf).

Secondo la presente invenzione, quindi, dopo la fase di solidificazione c), il processo di produzione non prevede alcuna fase di raffreddamento dell’almeno una lingottiera fino a temperatura ambiente Ta.

La fase di estrazione d) è condotta non appena è avvenuta la fase di solidificazione c) e la fase di riempimento a) è condotta non appena è avvenuta la fase di estrazione d).

Secondo la presente invenzione, in ogni fase del processo, incluse le fasi di estrazione d) e di riempimento a), l’almeno una lingottiera è sempre a una temperatura superiore alla temperatura ambiente Ta, così da ridurre i tempi e i consumi energetici per riportare l’almeno una lingottiera alla temperatura di riscaldamento Trs.

Di quanti gradi la temperatura dell’almeno una lingottiera e, in particolare la sua temperatura di estrazione Te e la sua temperatura di riempimento Trp, siano maggiori della temperatura ambiente Ta dipende, fra l’altro, dal materiale metallico trattato (in particolare, dalla sua temperatura di fusione Tf e, quindi, dalla temperatura di raffreddamento Trf cui è necessario portare l’almeno una lingottiera per la completa solidificazione della carica metallica fusa), nonché dai tempi e delle condizioni di esecuzione della fase di estrazione d) e della fase di riempimento a).

Vantaggiosamente, secondo la presente invenzione le fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando l’almeno una lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp fra loro sostanzialmente uguali, con variazioni contenute in circa 50-100°C.

Vantaggiosamente, secondo la presente invenzione le fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando l’almeno una lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp, ciascuna delle quali è sostanzialmente pari alla temperatura di raffreddamento Trf, cioè uguale alla temperatura di raffreddamento Trf a meno della riduzione che la temperatura della lingottiera subisce naturalmente durante il tempo necessario per l’esecuzione della fasi di estrazione d) e della fase di riempimento a) non appena terminata la fase di solidificazione c).

Una tale riduzione (cioè la riduzione della temperatura della lingottiera fra la fase di solidificazione c) e le fasi di estrazione d) e di riempimento a)) è vantaggiosamente inferiore a 150°-200°C, preferibilmente inferiore a 100°C, ancora più preferibilmente inferiore a 50°C:

-(Trf-200°)≤Te≤Trf e(Trf-200°)≤Trp≤Trf;

- preferibilmente (Trf-150°)≤Te≤Trf e (Trf-150°)≤Trp≤Trf;

- ancora più preferibilmente (Trf-50°)≤Te≤Trf e(Trf-50°)≤Trp≤Trf.

Ciò si ottiene, per esempio, eseguendo la fase di estrazione d) in un tempo non superiore a 60 sec, preferibilmente inferiore a 30 sec, dopo la fase di solidificazione c) ed eseguendo la fase di riempimento a) in un tempo non superiore a 60 sec, preferibilmente inferiore a 30 sec, dopo la fase di estrazione d).

Considerando cariche metalliche con temperatura di fusione Tf superiore a 600°-700°C, come per esempio nel caso di cariche metalliche in metalli preziosi o in metalli non preziosi di tipo non-ferroso, puri o loro leghe, come sopra indicati, la temperatura di raffreddamento Trf dell’almeno una lingottiera è minore della temperatura di fusione Tf e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, (400°C ≤ Trf < Tf) e le fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando l’almeno una lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp, ciascuna delle quali è minore o uguale alla temperatura di raffreddamento Trf e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, in funzione ovviamente della temperatura di raffreddamento Trf impostata (400°C ≤ Te ≤ Trf; 400°C ≤ Trp ≤ Trf).

Vantaggiosamente, considerando cariche metalliche in metalli preziosi o in metalli non preziosi di tipo non-ferroso, puri o loro leghe, come sopra indicati, la temperatura di raffreddamento Trf è minore della temperatura di fusione Tf di non più di 300°C, ancora più preferibilmente essa è minore della temperatura di fusione Tf di non più di 200°C.

In tal caso, ciascuna delle temperature di estrazione Te e della temperatura di riempimento Trp è minore o uguale alla temperatura di raffreddamento Trf e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C; ancora più preferibilmente ciascuna delle temperature di estrazione Te e della temperatura di riempimento Trp è inferiore alla temperatura di raffreddamento Trf non più di 150°-200°C, preferibilmente non più di 100°-150°C e ancora più preferibilmente non più di 50°-100°C.

Tanto più alte sono infatti la temperatura di estrazione Te e, in particolare, la temperatura di riempimento Trp, tanto maggiori sono i risparmi energetici conseguiti durante la fase di fusione b) del successivo ciclo produttivo e minori i relativi tempi di esecuzione.

Nel caso per esempio di una carica metallica costituita da argento puro, la cui temperatura di fusione Tf è pari a circa 961°C:

- la fase di fusione b) è condotta portando la lingottiera a una temperatura di riscaldamento Trs compresa nell’intervallo 1050°C-1250°C,

- la fase di solidificazione c) è condotta portando la lingottiera a una temperatura di raffreddamento Trf compresa nell’intervallo da 700°C a 900°C, preferibilmente nell’intervallo 750°-850°C, e - le fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando la lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp ciascuna delle quali è minore o uguale alla temperatura di raffreddamento Trf e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, ancora più preferibilmente inferiore alla temperatura di raffreddamento Trf non più di 150°-200°C, preferibilmente non più di 100°-150°C, ancora più preferibilmente non più di 50°-100°C e quindi compresa nell’intervallo 400°C-850°C.

Nel caso per esempio di una carica metallica costituita da oro puro, la cui temperatura di fusione Tf è pari a circa 1063°C:

- la fase di fusione b) è condotta portando la lingottiera a una temperatura di riscaldamento Trs compresa nell’intervallo 1250°C-1450°C,

- la fase di solidificazione c) è condotta portando la lingottiera a una temperatura di raffreddamento Trf compresa nell’intervallo da 800°C a 1000°C, preferibilmente nell’intervallo 850°-950°C e ancora più preferibilmente nell’intervallo 900°-950°C, e le fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando la lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp ciascuna delle quali è minore o uguale alla temperatura di raffreddamento Trf e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, ancora più preferibilmente inferiore alla temperatura di raffreddamento Trf non più di 150°-200°C, preferibilmente non più di 100°-150°C, ancora più preferibilmente non più di 50°-100°C e quindi compresa nell’intervallo 400°C-950°C.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, ciascuna delle fasi da a) a d) è condotta in atmosfera sostanzialmente inerte o in condizioni di vuoto.

Per atmosfera sostanzialmente inerte si intende indicare un’atmosfera non ossidante ottenuta con gas inerti del tipo dell’argon o dell’azoto, eventualmente additivati con percentuali di qualche unità di idrogeno.

Non solo le fasi di fusione b) e di solidificazione c) sono condotte in atmosfera sostanzialmente inerte o in condizioni di vuoto, ma anche le fasi di estrazione d) e di riempimento a), ciò al fine di evitare fenomeni di ossidazione sia delle lingottiere, che, generalmente, sono realizzate in grafite, in particolare nel caso in cui le fasi di estrazione d) e di riempimento a) siano condotte quando la lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione Te e a una temperatura di riempimento Trp ciascuna delle quali è maggiore di 400°-500°C (temperature alle quali la grafite ossida in aria), oltre che di limitare eventuali fenomeni di ossidazione del materiale metallico formante la carica.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, quindi, la fase di riempimento a) è condotta in condizioni di atmosfera sostanzialmente inerte o in condizioni di vuoto.

La fase di riempimento a) prevede una fase di pretrattamento o di “lavaggio” della carica metallica allo stato solido con una corrente di gas inerte o con generazione di condizioni di vuoto prima che essa sia depositata nella lingottiera.

La fase di estrazione d) è anch’essa condotta in condizioni di atmosfera sostanzialmente inerte o in condizioni di vuoto.

La fase di estrazione d) può avvenire per esempio per ribaltamento della lingottiera o per prelevamento del lingotto in essa contenuto con l’ausilio di manipolatori.

Il processo secondo la presente invenzione comprende inoltre una fase di raffreddamento f) dell’almeno un lingotto estratto dall’almeno una lingottiera fino a temperatura ambiente Ta.

La fase di raffreddamento f) dei lingotti può avvenire per esempio per immersione dei lingotti in una vasca contenente un fluido di raffreddamento (acqua), investendo i lingotti con getti di un liquido di raffreddamento (acqua), per il tramite di piastre di raffreddamento in cui circola un fluido refrigerante, in aria o altro.

Vantaggiosamente, la fase di raffreddamento f) avviene per immersione dei lingotti in una vasca contenente un fluido di raffreddamento (acqua) in cui i lingotti sono direttamente immersi durante la fase di estrazione d). In tal caso, il fluido di raffreddamento (acqua) può essere utilizzato come barriera atta a mantenere un’atmosfera sostanzialmente inerte durante la fase di estrazione d).

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, quindi, almeno le fasi a) – e) (i.e. di riempimento, fusione, solidificazione ed estrazione) sono condotte in una camera chiusa all’interno della quale è creata e mantenuta un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto.

La camera chiusa potrà essere costituita da un unico ambiente, all’interno del quale è creata e mantenuta un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto, o da una pluralità di ambienti o scomparti fra loro intercomunicanti o collegati per il tramite di percorsi protetti (del tipo per esempio a tunnel) con interposizione di porte o barriere di protezione di tipo mobile o amovibile, in cui all’interno di ciascun ambiente o scomparto e di ciascun percorso protetto è creata e mantenuta un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto.

Ciascun ambiente o scomparto potrà essere adibito all’esecuzione di una o più delle fasi di processo a)÷ d) (i.e. di riempimento, fusione, solidificazione ed estrazione) ed, eventualmente, della fase di raffreddamento f) dei lingotti.

Vantaggiosamente, le fasi di riempimento a) e di solidificazione c) sono realizzate nello stesso ambiente o scomparto della camera chiusa.

Vantaggiosamente, le fasi di riempimento a), di solidificazione c) e di estrazione d) sono realizzate nello stesso ambiente o scomparto della camera chiusa.

Qualora la fase di raffreddamento f) dei lingotti avvenga per immersione dei lingotti in una vasca contenente un fluido di raffreddamento (acqua), questa vasca è parzialmente inserita nella camera chiusa in corrispondenza dello stesso ambiente o scomparto di essa in cui avviene la fase di estrazione d) o in un ambiente o scomparto di essa in comunicazione con quest’ultimo, il fluido di raffreddamento (acqua) essendo utilizzato come barriera per isolare l’ambiente interno alla camera chiusa dall’ambiente esterno a essa.

Si nota che, nel caso in cui almeno le fasi a)÷d) del processo di produzione (i.e. di riempimento, fusione, solidificazione ed estrazione) sono condotte in una camera chiusa come sopra definita, l’almeno una lingottiera rimane sempre all’interno di tale camera chiusa durante l’esecuzione ciclica del processo di produzione.

In tal caso, il processo di produzione comprenderà, inoltre, una fase di allontanamento g) dell’almeno un lingotto dopo la fase di estrazione d) e prima o dopo la fase di raffreddamento f) dei lingotti.

Anche la fase di allontanamento g) avverrà per il tramite di un vano in comunicazione con la camera chiusa e con l’ambiente esterno alla camera chiusa e provvisto di mezzi a barriera atti a isolare l’atmosfera interna alla camera chiusa dall’atmosfera dell’ambiente esterno alla camera chiusa.

Qualora la fase di raffreddamento f) dei lingotti avvenga per immersione dei lingotti in una vasca contenente un fluido di raffreddamento (acqua), questa stessa vasca può essere utilizzata come vano per l’allontanamento dei lingotti dalla camera chiusa.

Le caratteristiche ed i vantaggi di un processo di produzione di lingotti metallici e di un apparato di produzione di lingotti metallici per l’attuazione del processo secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 è una vista schematica in sezione parziale di una prima possibile forma di realizzazione dell’apparato secondo la presente invenzione;

le figure da 2A a 2H mostrano schematicamente l’apparato di figura 1 in diverse successive fasi operative di attuazione del processo secondo la presente invenzione;

la figura 3 è una vista schematica in sezione parziale di una seconda possibile forma di realizzazione dell’apparato secondo la presente invenzione;

le figure da 4A a 4C mostrano schematicamente l’apparato di figura 3 in diverse successive fasi operative di attuazione del processo secondo la presente invenzione;

le figure 5 e 6 sono viste schematiche in sezione parziale, rispettivamente in alzato e in pianta dall’alto, di una terza possibile forma di realizzazione dell’apparato secondo la presente invenzione;

le figure da 7A a 7N mostrano schematicamente l’apparato delle figure 5 e 6 in diverse successive fasi operative di attuazione del processo secondo la presente invenzione;

la figura 8 è una vista schematica in spaccato di un particolare di un apparato secondo la presente invenzione;

la figura 9 è una vista schematica in sezione parziale di una quarta possibile forma di realizzazione dell’apparato secondo la presente invenzione;

le figure da 10A a 10L mostrano schematicamente l’apparato di figura 9 in diverse successive fasi operative di attuazione del processo secondo la presente invenzione;

la figura 11 è una vista schematica in sezione parziale di una quinta possibile forma di realizzazione dell’apparato secondo la presente invenzione;

le figure 12A e 12B mostrano schematicamente un particolare dell’apparato di figura 11 in due successive fasi operative di attuazione del processo secondo la presente invenzione;

le figure 13 e 14 sono tabelle riportanti i tempi di esecuzione delle principali fasi del processo di produzione secondo la presente invenzione attuabile con un apparato come mostrato rispettivamente nelle figure 1 e 5 e nella figura 9.

Si precisa che nella seguente descrizione elementi corrispondenti saranno indicati con lo stesso numero di riferimento.

Per semplicità di rappresentazione, inoltre, taluni elementi sono stati schematicamente indicati solo in alcune delle figure allegate (figure 1, 3, 5 e 9); essi, tuttavia, sono da intendersi comunque presenti. Le restanti figure schematizzanti le fasi di processo mostrano l’apparato in forma semplificata.

Con riferimento alle allegate figure, viene mostrato un apparato per la produzione di lingotti metallici complessivamente indicato con 10.

L’apparato 10 è configurato per attuare il processo di produzione di lingotti metallici secondo la presente invenzione.

L’apparato 10 comprende:

- almeno una lingottiera 11 per la formazione di almeno un lingotto L;

- almeno un’unità di riempimento 12 per il riempimento dell’almeno una lingottiera 11 con almeno una carica metallica CM allo stato solido per la formazione dell’almeno un lingotto L;

- almeno un’unità di trattamento termico per il riscaldamento dell’almeno una lingottiera 11 fino ad una temperatura di riscaldamento Trs maggiore o uguale alla temperatura di fusione Tf dell’almeno una carica metallica CM per la fusione della carica metallica CM allo stato solido e per il raffreddamento naturale o forzato dell’almeno una lingottiera 11 fino ad una temperatura di raffreddamento Trf minore della temperatura di fusione Tf e maggiore della temperatura ambiente Ta per la solidificazione della carica metallica CM fusa in un rispettivo lingotto L;

- almeno un’unità di estrazione 15 per l’estrazione dell’almeno un lingotto L dall’almeno una lingottiera 11;

- un’unità di controllo 17 configurata per controllare l’almeno un’unità di riempimento 12, l’almeno un’unità di trattamento termico e l’almeno un’unità di estrazione 15 in modo da attuare il processo di produzione di lingotti metallici secondo la presente invenzione e come sopra descritto.

L’almeno un’unità di trattamento termico comprende almeno un’unità di riscaldamento 13 per riscaldamento dell’almeno una lingottiera 11 fino ad una temperatura di riscaldamento Trs maggiore o uguale alla temperatura di fusione Tf dell’almeno una carica metallica CM per la fusione della carica metallica CM allo stato solido.

Oltre all’almeno un’unità di riscaldamento 13, l’almeno un’unità di trattamento termico può comprendere, inoltre, almeno un’unità di raffreddamento 14 per il raffreddamento naturale o forzato dell’almeno una lingottiera 11 fino ad una temperatura di raffreddamento Trf minore della temperatura di fusione Tf e maggiore della temperatura ambiente Ta per la solidificazione della carica metallica CM fusa in un rispettivo lingotto L. Sebbene a scapito dell’efficienza di processo, il raffreddamento dell’almeno una lingottiera per la conduzione della fase di solidificazione c) potrebbe avvenire naturalmente semplicemente interrompendo il funzionamento dell’almeno un’unità di riscaldamento 13. L’apparato 10, può comprendere almeno un gruppo di movimentazione 16 per lo spostamento dell’almeno una lingottiera 11 fra l’almeno un’unità di riempimento 12, l’almeno un’unità di trattamento termico (comprendere almeno un’unità di riscaldamento 13 ed eventualmente almeno un’unità di raffreddamento 14) e l’almeno un’unità di estrazione 15.

L’almeno un gruppo di movimentazione 16 è anch’esso controllato dall’unità di controllo 17.

L’apparato 10 comprende inoltre almeno un rilevatore della temperatura 18 per la rilevazione della temperatura dell’almeno una lingottiera 11 che è operativamente collegato all’unità di controllo 17, in cui l’unità di controllo 17 è configurata per controllare l’almeno un’unità di riempimento 12, l’almeno un’unità di trattamento termico (comprendente almeno un’unità di riscaldamento 13 ed eventualmente almeno un’unità di raffreddamento 14), l’almeno un’unità di estrazione 15 e, se presente, l’almeno un gruppo di movimentazione 16 in modo da attuare il processo di produzione di lingotti metallici secondo la presente invenzione e come sopra descritto in funzione della temperatura rilevata dall’almeno un rilevatore della temperatura 18.

In una preferita forma di realizzazione, l’apparato 10 comprende almeno una camera chiusa 19 all’interno della quale sono disposte almeno:

- l’almeno un’unità di trattamento termico dell’almeno una lingottiera 11, a sua volta comprendente l’almeno un’unità di riscaldamento 13 ed, eventualmente, l’almeno un’unità di raffreddamento 14 dell’almeno una lingottiera 11,

- l’almeno un’unità di estrazione 15 dell’almeno un lingotto L dall’almeno una lingottiera 11 e

- l’almeno una lingottiera 11.

In tal caso, l’almeno un’unità di riempimento 12 comprende almeno una camera di dosaggio 20 provvista di almeno una bocca di scarico 21 per lo scarico della carica metallica CM allo stato solido nell’almeno una lingottiera 11, in cui l’almeno una bocca di scarico 21 è chiusa da una rispettiva valvola di intercettazione 22 e sbocca all’interno della camera chiusa 19.

L’almeno un gruppo di movimentazione 16, se presente, è associato alla camera chiusa 19 per operare sull’almeno una lingottiera 11 disposta all’interno di quest’ultima.

L’apparato 10 comprende inoltre:

- almeno un’unità di generazione di atmosfera sostanzialmente inerte o di vuoto 23 che è collegata all’almeno una camera chiusa 19 per la generazione all’interno di essa di un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto.

La camera chiusa 19 può essere costituita da un unico ambiente alloggiante almeno l’almeno un’unità di trattamento termico, l’almeno un’unità di estrazione 15 e l’almeno una bocca di scarico 21 dell’almeno un’unità di riempimento 12.

Secondo una possibile alternativa forma di realizzazione, la camera chiusa 19 può essere costituita o suddivisa in due o più ambienti o scomparti, ciascuno dei quali alloggia una o più unità operative fra cui almeno: l’almeno un’unità di trattamento termico, l’almeno un’unità di estrazione 15 e l’almeno una bocca di scarico 21 dell’almeno un’unità di riempimento 12. In tal caso, tali ambienti o scomparti sono fra loro in comunicazione per il tramite di pareti 24, 25 e 26, o barriere mobili o amovibili e/o per il tramite di percorsi protetti, per esempio del tipo a tunnel, intercettati da rispettive pareti o barriere mobili o amovibili, in cui l’almeno un’unità di generazione di atmosfera sostanzialmente inerte o di vuoto 23 è collegata alla camera chiusa 19 per la generazione all’interno di ciascuno di tali ambienti o scomparti e di ciascuno di tali eventuali percorsi protetti del tipo a tunnel di un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto.

Qualora l’almeno un’unità di trattamento termico comprenda almeno un’unità di riscaldamento 13 e l’almeno un’unità di raffreddamento 14, queste ultime possono essere alloggiate in uno stesso scomparto o ambiente o in due scomparti o ambienti separati da pareti o barriere mobili o amovibili.

Come immediatamente comprensibile per il tecnico del ramo, l’apparato 10 può comprendere due o più unità di riempimento 12, due o più unità di trattamento termico (ciascuna delle quali comprendente a sua volta almeno un’unità di riscaldamento 13 ed eventualmente almeno un’unità di raffreddamento 14, una stessa unità di raffreddamento 14 potendo servire due o più unità di riscaldamento 13 o viceversa), due o più unità di estrazione 15 e due o più lingottiere 11 operanti fra esse per il tramite di almeno un gruppo di movimentazione 16.

L’apparato 10 comprende inoltre almeno un gruppo di raffreddamento 27 per il raffreddamento fino a temperatura ambiente Ta dei lingotti L estratti dall’almeno una lingottiera 11.

Nel caso in cui l’apparato 10 sia del tipo in cui tutte le unità operative, fra cui in particolare l’almeno un’unità di estrazione 15 e l’almeno un’unità di riempimento 12 siano collocate o comunque operanti all’interno di una camera chiusa 19, l’almeno un gruppo di raffreddamento 27 può essere almeno parzialmente alloggiato nella stessa camera chiusa 19 o in un ambiente o scomparto di essa.

In tal caso, in particolare, l’almeno un gruppo di raffreddamento 27 può comprendere almeno una vasca 270 contenente un liquido di raffreddamento (acqua) che è almeno parzialmente alloggiata nella camera chiusa 19 o in un ambiente o scomparto di essa attraverso un’apertura ricavata nelle pareti della camera chiusa 19 e formante un battente, così che il liquido di raffreddamento (acqua) funga da barriera di isolamento fra l’ambiente interno alla camera chiusa 19 e l’ambiente esterno alla camera chiusa 19.

L’apparato 10 comprende poi almeno un’unità di allontanamento 29 per l’allontanamento dall’almeno una camera chiusa 19 dei lingotti L estratti dall’almeno una lingottiera 11.

L’almeno un’unità di allontanamento 29 è alloggiata in un vano che è in comunicazione con la camera chiusa 19 e con l’ambiente esterno alla camera chiusa 19 e che è provvisto di mezzi a barriera atti a isolare l’atmosfera generata nell’ambiente interno alla camera chiusa 19 dall’atmosfera dell’ambiente esterno alla camera chiusa 19.

Nel caso in cui l’almeno un gruppo di raffreddamento 27 comprende almeno una vasca 270 contenente un liquido di raffreddamento (acqua) che è almeno parzialmente alloggiata nella camera chiusa 19, l’almeno un’unità di allontanamento 29 è vantaggiosamente alloggiata in tale vasca 270, il liquido di raffreddamento (acqua) fungendo da barriera.

Si precisa che il numero e la disposizione delle unità operative, così come il numero delle lingottiere 11 operative possono variare in funzione delle esigenze di produzione, degli spazi disponibili e di altri fattori ancora.

Vantaggiosamente, l’almeno un’unità di riempimento 12 è disposta in modo da operare in corrispondenza dello stesso ambiente o scomparto della camera chiusa 19 in cui è collocata l’almeno un’unità trattamento termico e in particolare dell’almeno un’unità di raffreddamento 14 se presente. In tal caso, l’almeno un’unità di estrazione 15 è preferibilmente disposta per operare in tale stesso ambiente, ciò permette di ridurre gli intervalli di tempo che intercorrono fra le fasi di solidificazione c), estrazione d) e riempimento a) e, quindi, limitare il calo della temperatura delle lingottiera 11 fra la temperatura di raffreddamento Trf e le temperature di estrazione Te e di riempimento Trp.

L’almeno un’unità di riscaldamento 13 può essere di uno qualsiasi di tipo noto: a bruciatore, a resistenze elettrice o a induzione. Essa è vantaggiosamente del tipo a induzione e, come schematicamente illustrato nelle allegate figure, comprende una camera a tunnel aperta alle estremità opposte e attorno alla quale sono avvolte una o più bobine.

L’almeno una lingottiera 11 comprende uno stampo 30, al cui interno è ricavata una cava sagomata per la formazione di almeno un lingotto L, e un coperchio 31 di tipo removibile.

L’almeno una lingottiera 11 è realizzata in grafite, o con i già noti compositi grafite-argillaceramica cosiddetti “carbon bonded”, o in compositi senza grafite (ad esempio carburo di silicio, allumina, zirconia), tutti già noti per la realizzazione di crogioli o siviere per la fusione o il trasferimento di metalli fusi ad alte temperature.

L’almeno un’unità di raffreddamento 14 può essere di uno dei tipi noti; essa, in particolare, può essere del tipo a piastre di raffreddamento variamente sagomate e percorse da un fluido refrigerante. Tuttavia, l’unità di raffreddamento 14 potrebbe essere costituita anche solo da un piano di appoggio, il raffreddamento (ai fini della conduzione della fase di solidificazione c)) potendo avvenire naturalmente.

Secondo un aspetto della presente invenzione, invece, qualora l’apparato 10 sia del tipo a camera chiusa 19, l’almeno un’unità di riempimento 12 è configurata per riempire l’almeno una lingottiera 11 con una carica metallica CM mantenendo all’interno della camera chiusa 19 un’atmosfera sostanzialmente inerte o condizioni di vuoto.

Vantaggiosamente, a tal fine l’almeno un’unità di riempimento 12 è configurata per pre-trattare la stessa carica metallica CM prima di depositarla nell’almeno una lingottiera 11 sottoponendola a un “lavaggio” con un getto o una corrente di gas inerte o alla creazione di un pre-vuoto.

Come schematicamente mostrato nelle allegate figure, l’almeno un’unità di riempimento 12 comprende almeno una camera di dosaggio 20 che è provvista di almeno una bocca di scarico 21 per lo scarico della carica metallica CM allo stato solido nell’almeno una lingottiera 11 e di almeno una bocca di alimentazione 32 per l’alimentazione della carica metallica CM allo stato solido all’interno della camera di dosaggio 20.

L’almeno una bocca di scarico 21 è chiusa da una rispettiva valvola di intercettazione 22 e sbocca all’interno della camera chiusa 19.

L’almeno una bocca di alimentazione 32 è chiusa da una rispettiva valvola di intercettazione 33 e sbocca all’esterno della camera chiusa 19.

Le due valvole di intercettazione 22 e 33 sono per esempio del tipo a saracinesca e sono alternativamente e selettivamente comandate in apertura e chiusura durante la fase di caricamento della carica metallica CM allo stato solido all’interno della camera di dosaggio 20 (la valvola di intercettazione 22 è chiusa e la valvola di intercettazione 33 è aperta) e durante la fase di scarico della carica metallica CM allo stato solido contenuta nella camera di dosaggio 20 nella lingottiera 11 (la valvola di intercettazione 22 è aperta e la valvola di intercettazione 33 è chiusa).

L’almeno un’unità di riempimento 12 comprende, inoltre, un’unità ausiliaria di generazione di atmosfera inerte o di condizioni di vuoto 34 che è collegata alla camera di dosaggio 20 per la generazione all’interno di essa di un’atmosfera sostanzialmente inerte, o di condizioni di vuoto, ovvero per pretrattare la carica metallica CM allo stato solido in essa alimentata prima che essa sia scaricata nella lingottiera 11 (fase di riempimento a)).

A tal fine, mantenendo entrambe le valvole di intercettazione 22, 33 chiuse, la carica metallica CM alimentata nella camera di dosaggio 20 è interessata da un getto o una corrente di gas inerte del tipo dell’azoto o dell’argon, o dalla creazione di un prevuoto.

Nelle forme di realizzazione mostrate nelle allegate figure la camera di dosaggio 20 è del tipo a gravità ed è costituita da un tratto di un condotto in comunicazione con l’ambiente interno alla camera chiusa 19 per il tramite dell’almeno una bocca di scarico 21 e in comunicazione con l’ambiente esterno alla camera chiusa per il tramite dell’almeno una bocca di alimentazione 32.

In una preferita forma di realizzazione, l’almeno un’unità di riempimento 12 è supportata in modo relativamente mobile in avvicinamento e in allontanamento dall’almeno una lingottiera 11, così da limitare, durante la fase di riempimento di quest’ultima, eventuali fuoriuscite di materiale.

L’almeno un’unità di estrazione 15 può essere di uno dei tipi noti operanti per ribaltamento della lingottiera 11 o per prelevamento del lingotto L in essa contenuto per il tramite di manipolatori del tipo di pinze, ad aspirazione (ventose) o altro.

Nel caso in cui l’almeno un’unità di raffreddamento 14 sia del tipo a piastra raffreddata o a piano di appoggio, vantaggiosamente l’unità di estrazione 15 consiste in un meccanismo atto a ruotare la piastra raffreddata o il piano di appoggio di più di 90° rispetto a un asse orizzontale così da scaricare il lingotto L contenuto nella lingottiera 11.

L’almeno un’unità di allontanamento 29 può essere costituita da un trasportatore di varia natura.

Essa, per esempio, può essere costituita da un trasportatore a nastro, a rulli o simili, oppure può essere costituita da un piano di supporto montato su un carrello scorrevole lungo guide di scorrimento, in cui il piano di supporto è montato sul carrello scorrevole in modo vantaggiosamente mobile lungo una direzione verticale per essere spostato a diverse quote.

L’almeno un gruppo di raffreddamento 27 per il raffreddamento dei lingotti L fino a temperatura ambiente Ta può essere di uno dei tipi noti: a immersione in una vasca contenente un liquido di raffreddamento (acqua), a getto o a pioggia di un liquido di raffreddamento (acqua), a piano di raffreddamento o anche semplicemente a raffreddamento naturale in aria.

L’almeno un rilevatore della temperatura 18 può essere del tipo a termocoppia, a pirometro ottico o di altra tipologia nota.

L’almeno un gruppo di movimentazione 16 può essere del tipo ad attuatori lineari (come schematicamente rappresentato nelle allegate figure) agenti sulle lingottiere 11, a trasportatore a nastro, a rulli o simili.

L’apparato 10 comprende inoltre almeno un manipolatore 35, del tipo per esempio a pinza, ad aspirazione o simili, per la manipolazione del coperchio 31 dell’almeno una lingottiera 11.

La prima forma di realizzazione dell’apparato 10 mostrata nelle figure 1 e da 2A a 2H comprende “un’unità di base” costituita da un’unità di trattamento termico, a sua volta comprendente una unità di riscaldamento 13 e una unità di raffreddamento 14, una unità di riempimento 12 e una unità di estrazione 15 alloggiate in una camera chiusa 19 fra le quali è mobile una lingottiera 11.

L’apparato 10 comprende poi una unità di allontanamento 29 e un gruppo di raffreddamento 27 del tipo a immersione in una vasca 270 contenente un liquido di raffreddamento (acqua). Fra il gruppo di raffreddamento 27 e l’unità di raffreddamento 14 e l’unità di estrazione 15 è interposta una porta mobile 25 che evita che i vapori che si generano durante il raffreddamento dei lingotti investano in particolare l’unità di raffreddamento 14.

Fra l’unità di riscaldamento 13 e l’unità di raffreddamento 14 è interposta una porta 24 mobile atta a schermare termicamente tali due unità.

L’unità di riscaldamento 13 è del tipo a induzione con camera di riscaldamento a tunnel. Quest’ultima è disposta in modo che il suo asse longitudinale sia parallelo a un piano orizzontale.

L’unità di raffreddamento 14 è del tipo a piastra raffreddata al di sopra della quale è collocata l’unità di riempimento 12. L’unità di raffreddamento 14 è vantaggiosamente allineata con l’unità di riscaldamento 13.

L’unità di estrazione 15 è del tipo a ribaltamento della piastra raffreddata.

Il gruppo di raffreddamento 27 è collocato al di sotto dell’unità di raffreddamento 14 e di estrazione 15 per ricevere il lingotto L estratto dalla lingottiera 11.

L’unità di allontanamento 29 è del tipo a piano di supporto montato su un carrello scorrevole lungo guide di scorrimento in avvicinamento e in allontanamento dalla camera chiusa 19, in cui tale piano di supporto è montato sul carrello in modo mobile lungo una direzione verticale per essere disposto a diverse quote.

L’unità di allontanamento 29 è alloggiata nella vasca 270 del gruppo di raffreddamento 27.

Con riferimento alle figure da 2A a 2H viene brevemente descritto il funzionamento a regime (esclusi cioè i transitori di avviamento) dell’apparato di figura 1 per l’attuazione del processo di produzione secondo la presente invenzione in condizioni di regime.

La figura 2A mostra la lingottiera 11 in corrispondenza dell’unità di riscaldamento 13 per la fusione della carica metallica CM in essa contenuta (fase di fusione b)). La lingottiera 11 è portata alla temperatura di riscaldamento Trs. La fase di fusione b), in condizioni di funzionamento a regime, ha una durata dell’ordine di 10 minuti, in funzione anche del tipo di materiale metallico e della quantità di esso.

Durante la fase di fusione b) la parete mobile 24 è disposta per separare l’unità di riscaldamento 13 dall’unità di raffreddamento 14.

Avvenuta la fase di fusione b), la lingottiera 11 è spostata in corrispondenza dell’unità di raffreddamento 14 ove la lingottiera 11 è raffreddata fino a raggiungere la temperatura di raffreddamento Trf impostata per un tempo sufficiente alla completa solidificazione della carica metallica CM fusa (fase di solidificazione c), figura 2B). La fase di solidificazione c) ha una durata dell’ordine di 5 minuti, in funzione anche del tipo di materiale metallico e della quantità di esso.

Terminata la fase di solidificazione c), quando la lingottiera è alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è avvenuta la fase di solidificazione, la lingottiera 11 è aperta e il lingotto L solidificato al suo interno estratto per il tramite dell’unità di estrazione 15: la piastra di raffreddamento è ruotata di più di 90° capovolgendo la lingottiera 11 che scarica il lingotto L direttamente nella vasca 270 del gruppo di raffreddamento 27 (figura 2C). La porta mobile 25 interposta fra l’unità di raffreddamento 14 e il gruppo di raffreddamento 29 è aperta.

La fase di estrazione d) così eseguita ha una durata dell’ordine di 20-30 secondi, incluso il ritorno della lingottiera 11 vuota in posizione diritta.

La fase di estrazione d) avviene quindi quando la lingottiera 11 è a una temperatura di estrazione Te prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è stata condotta la fase di solidificazione c).

Non appena la lingottiera 11 svuotata è riportata in posizione diritta (figura 2E), l’unità di riempimento 12 scarica la carica metallica CM in essa già preventivamente alimentata e “inertizzata” nella lingottiera 11 (fase di riempimento a)), la quale è poi richiusa con il proprio coperchio e spostata in corrispondenza dell’unità di riscaldamento 13 per l’inizio di un successivo ciclo (figure 2F-2H).

La fase di riempimento a) così eseguita ha una durata dell’ordine di 20-30 secondi, inclusa la chiusura della lingottiera 11.

La fase di riempimento a) avviene quindi quando la lingottiera 11 è a una temperatura di riempimento Trp prossima alla temperatura di estrazione Te e, quindi, prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è stata condotta la fase di solidificazione c).

Durante la fase di riempimento a), il lingotto L scaricato nel gruppo di raffreddamento 27 è allontanato dalla camera chiusa 19 per il tramite dell’unità di allontanamento 29 (figura 2D).

Durante la fase di fusione b) del successivo ciclo, l’unità di riempimento 12 è alimentata con una nuova carica metallica CM allo stato solido, la quale è soggetta a pre-trattamento di “lavaggio” con gas inerte o vuoto.

La seconda forma di realizzazione dell’apparato 10 mostrata nelle figure 3 e 4A-4C differisce dalla prima forma di realizzazione per la disposizione e la forma di realizzazione dell’unità di estrazione 15, del gruppo di raffreddamento 27 e dell’unità di allontanamento 29.

In tal caso, l’unità di estrazione 15 è del tipo a manipolatore, del tipo di una pinza, ad aspirazione o simili, atto a prelevare il lingotto L dalla lingottiera 11 e a depositarlo su un piano di appoggio o trasporto.

Il gruppo di raffreddamento 27 è alloggiato in un vano in comunicazione con la camera chiusa 19 e con l’ambiente esterno alla camera chiusa 19 per il tramite di rispettive porte 26 alternativamente e selettivamente mobili.

Il gruppo di raffreddamento 27 è del tipo a immersione o a pioggia o getti di acqua (non mostrati). L’ambiente interno al vano alloggiante il gruppo di raffreddamento 27 è anch’esso ad atmosfera sostanzialmente inerte per il tramite della stessa unità di generazione 23 di atmosfera sostanzialmente inerte o altra unità ausiliaria.

L’unità di allontanamento 29 è costituita da un trasportatore alloggiato nello stesso vano in cui è alloggiato il gruppo di raffreddamento 27.

Il funzionamento dell’apparato 10 mostrato nella figura 3 è analogo a quello sopra descritto con riferimento alle figure 1 e da 2A a 2H, fatta eccezione per le modalità con cui sono condotte la fase di estrazione d) (figure 4A e 4B), la fase di raffreddamento f) e la fase di allontanamento del lingotto (figura 4C). Si nota che durante l’esecuzione di tali ultime due fasi, l’ambiente interno alla camera chiusa 19 non è mai direttamente in comunicazione con l’ambiente esterno a essa e al vano contenente il gruppo di raffreddamento 27, grazie alla previsione di almeno una coppia di porte o barriere 26 alternativamente e selettivamente mobili che separano il vano alloggiante il gruppo di raffreddamento 17 rispettivamente dalla camera chiusa e dall’ambiente esterno.

La terza forma di realizzazione dell’apparato 10 secondo la presente invenzione mostrata nelle figure 5, 6 e da 7A a 7N comprende:

- un’unità di trattamento termico che a sua volta comprende:

- una coppia di unità di riscaldamento di almeno una lingottiera, rispettivamente una prima unità di riscaldamento 13A e una seconda unità di riscaldamento 13B, e

- una singola unità di raffreddamento 14 dell’almeno una lingottiera,

che sono disposte all’interno di una camera chiusa 19.

Nella camera chiusa 19 opera una coppia di lingottiere, rispettivamente una prima lingottiera 11A e una seconda lingottiera 11B.

La prima e la seconda unità di riscaldamento 13A, 13B sono del tipo a induzione, le cui camere di riscaldamento a tunnel sono vantaggiosamente allineate con i loro assi longitudinali coassiali e paralleli a un piano orizzontale.

L’unità di raffreddamento 14 è disposta in modo da servire entrambe le unità di riscaldamento 13; per esempio, come mostrato nelle figure allegate, l’unità di raffreddamento 14 è interposta alle unità di riscaldamento 13A, 13B in una disposizione allineata lungo una direzione orizzontale.

L’almeno un gruppo di movimentazione 16 è disposto per spostare:

- la prima lingottiera 11A fra la prima unità di riscaldamento 13A, l’unità di raffreddamento 14, l’unità di estrazione 15 e l’unità di riempimento 12, e - la seconda lingottiera 11B fra la seconda unità di riscaldamento 13B, l’unità di raffreddamento 14, l’unità di estrazione 15 e l’unità di riempimento 12.

Il gruppo di movimentazione 16 può essere configurato per spostare le due lingottiere 11A, 11B contemporaneamente in modo sincrono o indipendentemente l’una dall’altra anche in tempi differiti.

Per il resto, l’apparato 10 è del tipo di quello mostrato in figura 1, alla cui descrizione si rimanda in particolare per quanto riguarda la disposizione e la realizzazione dell’unità di riempimento 12, dell’unità di estrazione 15, nonché del gruppo di raffreddamento 27 e dell’unità di allontanamento 29.

In tal caso, in condizioni di funzionamento a regime, si alternano periodi di funzionamento in cui la prima lingottiera 11A è riscaldata dalla prima unità di riscaldamento 13A, mentre la seconda lingottiera 11B è raffreddata dall’unità di raffreddamento 14, e periodi di funzionamento in cui la prima lingottiera 11A è raffreddata dall’unità di raffreddamento 14, mentre la seconda lingottiera 11B è riscaldata dalla seconda unità di riscaldamento 13B. Ciò permette di incrementare la produttività dell’apparato 10.

Si precisa che, come immediatamente comprensibile per il tecnico del ramo, è possibile realizzare l’apparato 10 con una coppia di unità di raffreddamento e una unità di riscaldamento comune alle due unità di raffreddamento.

Anche in tal caso, alla luce della descrizione sopra fatta e delle figure allegate il tecnico del ramo non ha difficoltà a comprendere il funzionamento dell’apparato 10 mostrato nelle figure 5, 6 e da 7A a 7N per l’attuazione del processo secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, le figure 7A-7E mostrano fasi iniziali di avviamento dell’apparato 10:

- la seconda lingottiera 11B è in corrispondenza della rispettiva seconda unità di riscaldamento 11B, in corrispondenza della quale essa viene riscaldata,

- la prima lingottiera 11A è in corrispondenza dell’unità di riempimento 12 (disposta in corrispondenza dell’unità di raffreddamento 14), in corrispondenza della quale una carica metallica CM è scaricata nella prima lingottiera 11A che è poi chiusa con il rispettivo coperchio.

La prima lingottiera 11A così riempita è spostata in corrispondenza della prima unità di riscaldamento 13A e, non appena la seconda lingottiera 11B ha raggiunto la voluta temperatura di riscaldamento è spostata in corrispondenza dell’unità di riempimento 12 (figura 7F). Lo spostamento delle due lingottiere può essere sincrono o indipendente.

La seconda lingottiera 11B è a sua volta riempita con una carica metallica CM dall’unità di riempimento 12.

La prima lingottiera 11A è riscaldata fino alla temperatura di riscaldamento Trs per un tempo sufficiente alla completa fusione della carica metallica CM in essa presente (fase di fusione b)). La fase di fusione b), in condizioni di funzionamento a regime, ha una durata dell’ordine di 10 minuti, in funzione anche del tipo di materiale metallico e della quantità di esso.

Non appena avvenuta la fusione della carica metallica presente nella prima lingottiera 11A, essa è spostata in corrispondenza dell’unità di raffreddamento 14. La seconda lingottiera 11B è spostata in corrispondenza della seconda unità di riscaldamento 13B. Lo spostamento della seconda lingottiera 11B fra l’unità di riempimento 12 e la seconda unità di riscaldamento 13B può avvenire contemporaneamente e in modo sincrono allo spostamento della prima lingottiera 11A dalla prima unità di riscaldamento 13A all’unità di raffreddamento 14 o in modo indipendente anche in tempi differiti (figura 7G).

La prima lingottiera 11A è raffreddata fino a raggiungere la temperatura di raffreddamento Trf impostata per un tempo sufficiente alla completa solidificazione della carica metallica CM fusa (fase di solidificazione c)). La fase di solidificazione c) ha una durata dell’ordine di 5 minuti, in funzione anche del tipo di materiale metallico e della quantità di esso.

Terminata la fase di solidificazione c), quando la prima lingottiera 11A è alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è avvenuta la fase di solidificazione, la prima lingottiera 11A è aperta e il lingotto L solidificato al suo interno estratto per il tramite dell’unità di estrazione 15: la piastra di raffreddamento è ruotata di più di 90° capovolgendo la lingottiera 11 che scarica il lingotto L direttamente nella vasca 270 del gruppo di raffreddamento 27 (figure 7G e 7H). La porta mobile 25 interposta fra l’unità di raffreddamento 14 e il gruppo di raffreddamento 29 è aperta.

La fase di estrazione d) così eseguita ha una durata dell’ordine di 20-30 secondi, incluso il ritorno della prima lingottiera 11A vuota in posizione diritta (figura 7I).

La fase di estrazione d) avviene quindi quando la prima lingottiera 11A è a una temperatura di estrazione Te prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è stata condotta la fase di solidificazione c). Non appena la prima lingottiera 11A svuotata è riportata in posizione diritta, l’unità di riempimento 12 scarica la carica metallica CM in essa già preventivamente alimentata e “inertizzata” nella prima lingottiera 11A (fase di riempimento a)), la quale è poi richiusa con il proprio coperchio e spostata in corrispondenza della prima unità di riscaldamento 13A per l’inizio di un successivo ciclo (figure 7I-7N).

La fase di riempimento a) ha una durata dell’ordine di 20-30 secondi, inclusa la chiusura della prima lingottiera 11A.

La fase di riempimento a) avviene quindi quando la prima lingottiera 11A è a una temperatura di riempimento Trp prossima alla temperatura di estrazione Te e, quindi, prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è stata condotta la fase di solidificazione c).

Durante la fase di riempimento a), il lingotto L scaricato nel gruppo di raffreddamento 27 è allontanato dalla camera chiusa 19 per il tramite dell’unità di allontanamento 29 (figure 7L e 7M) che si riporta poi in posizione iniziale (figura 7N).

Mentre avvengono le fasi di solidificazione b), estrazione d) e riempimento a) della prima lingottiera 11A, la seconda lingottiera 11B è in corrispondenza della seconda unità di riscaldamento 13B ove avviene la fusione della carica metallica CM in essa presente.

Quando la prima lingottiera 11A è spostata in corrispondenza della prima unità di riscaldamento 13A per l’inizio di un successivo ciclo, la seconda lingottiera 11B è spostata in corrispondenza dell’unità di raffreddamento 14 per l’esecuzione delle fasi di solidificazione c), estrazione d) e riempimento a) (figura 7N) in modo del tutto analogo a quanto sopra descritto con riferimento alla prima lingottiera 11A.

L’alimentazione delle singole cariche metalliche CM nell’unità di riempimento 12 avviene, vantaggiosamente, in tempi almeno sovrapposti ai tempi di fusione e raffreddamento delle due lingottiere.

Come immediatamente comprensibile al tecnico del ramo, la fase di alimentazione della carica metallica CM allo stato solido nell’unità di riempimento 12 avviene:

- chiudendo la bocca di scarico 21 per il tramite della valvola di intercettazione 22,

- aprendo la bocca di alimentazione 32 per il tramite della rispettiva valvola di intercettazione 33,

- alimentando nella camera di dosaggio 20 la carica metallica CM preventivamente pesata,

- chiudendo la bocca di alimentazione 32 per il tramite della rispettiva valvola di intercettazione 33,

- iniettando un gas inerte o creando il vuoto nella camera di dosaggio 20 mantenendo le bocche di scarico e alimentazione chiuse.

La figura 13 riporta una tabella in cui: la prima colonna riporta le principali fasi del processo di produzione secondo la presente invenzione eseguito con un apparato come quello di cui alle prima, seconda e terza forma di realizzazione, la seconda colonna riporta i tempi di esecuzione (in secondi) di ciascuna fase riportata nella prima colonna, la terza colonna riporta il tempo progressivo (in secondi) a partire da inizio ciclo in condizioni di regime, la quarta colonna riporta un diagramma che riporta sull’asse orizzontale l'arco temporale di esecuzione di un ciclo di produzione suddiviso in stadi incrementali (ciascuna di 5 secondi) secondo le fasi di processo indicate nella prima colonna, in cui le barre orizzontali rappresentano la sequenza, la durata e l'arco temporale di ogni singola fase di processo. Taluni tempi di esecuzione di taluni passi di processo non son mostrati in quanto non rilevanti.

La quarta forma di realizzazione dell’apparato 10 mostrata nelle figure 9 e da 10A a 10L differisce dalla prima forma di realizzazione mostrata nelle figure 1 e da 2A a 2H per la disposizione relativa dell’unità di riscaldamento 13 e dell’unità di raffreddamento 14 formanti l’unità di trattamento termico.

Come immediatamente comprensibile per il tecnico del ramo, in tal caso l’unità di riscaldamento 13 è del tipo a induzione la cui camera di riscaldamento a tunnel è disposta con il proprio asse longitudinale allineato lungo la verticale.

Per il resto, l’apparato 10 è analogo a quello mostrato nelle figure 1 e da 2A a 2H:

- l’unità di raffreddamento 14 è del tipo a piastra raffreddata disposta a fianco dell’unità di riscaldamento 13,

- l’unità di riempimento 12 è disposta al di sopra della piastra raffreddata formante l’unità di raffreddamento 14,

- l’unità di estrazione 15 è del tipo atto a ribaltare la lingottiera 11 per rotazione della piastra raffreddata.

Il gruppo di raffreddamento 27 è del tipo a immersione la cui vasca 270 è parzialmente alloggiata nella camera chiusa 19 in modo da ricevere i lingotti estratti dalla lingottiera 11. La vasca 270 si prolunga all’esterno della camera chiusa 19 attraverso una parete di quest’ultima formante un battente.

L’unità di allontanamento 29 è del tipo a un piano di supporto montato su un carrello scorrevole lungo guide di scorrimento che si estendono in parte nella camera chiusa 19 e in parte all’esterno di essa. Il piano di supporto è supportato dal carrello in modo mobile lungo una direzione verticale. L’intera unità di allontanamento 29 è alloggiata nella vasca 270.

Anche in tal caso sono previste porte o pareti mobili 24 e 25 che separano l’unità di riscaldamento 13 dall’unità di raffreddamento 14 e l’unità di raffreddamento 14 dal gruppo di raffreddamento 27.

Il gruppo di movimentazione 16 in tal caso comprende ulteriori attuatori atti a spostare la lingottiera dall’unità di raffreddamento 14 all’unità di riscaldamento 13 e viceversa. Nel caso rappresentato, sono previsti attuatori verticali 160 che supportano una piastra ceramica di appoggio 161 della lingottiera 11 che è alternativamente inseribile ed estraibile dalla camera di riscaldamento dell’unità di riscaldamento 13.

Il funzionamento dell’apparato 10 mostrato in figura 9 per l’attuazione del processo secondo la presente invenzione è immediatamente comprensibile per il tecnico del ramo alla luce della descrizione sopra fatta e delle figure 10A-10L che mostrano:

- la fase di riempimento a) della lingottiera 11 con una carica metallica CM allo stato solido (figure 10A10C),

- la fase di fusione b) della carica metallica CM caricata nella lingottiera 11, in cui la lingottiera 11 è portata a una temperatura di riscaldamento Trs maggiore della temperatura di fusione Tf per un tempo sufficiente alla completa fusione della carica metallica CM (figura 10D),

- la fase di solidificazione c) della carica metallica CM in cui la lingottiera 11 è raffreddata fino a una temperatura di raffreddamento Trf minore della temperatura di fusione Tf ma maggiore della temperatura ambiente Ta per un tempo sufficiente alla completa solidificazione della carica metallica CM (figura 10E), - la fase di estrazione d) del lingotto L dalla lingottiera 11 (figura 10G) che avviene quando la lingottiera 11 è a una temperatura di estrazione Te prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è avvenuta la solidificazione,

- la fase di riempimento a) della lingottiera 11 non appena svuotata e a una temperatura di riempimento Trp prossima alla temperatura di raffreddamento Trf alla quale è avvenuta la solidificazione con successivo inizio di un nuovo ciclo (figure 10H-10L), con contemporaneo raffreddamento e allontanamento del lingotto L estratto nel ciclo precedente.

La quinta forma di realizzazione mostrata nelle figure 11 e 12A-12B differisce da quella mostrata nelle figure 9 e 10A-10L unicamente per il fatto che l’unità di raffreddamento 14 è allineata all’unità di riscaldamento 13.

L’unità di raffreddamento 14 è del tipo a piastra, piastra che è raffreddata nel caso in cui il raffreddamento sia forzato oppure che costituisce un piano di appoggio nel caso in cui il raffreddamento sia naturale, la quale è supportata dagli attuatori verticali 161 ed è provvista di colonne 162 ritraibili ed estensibili per il tramite delle quali la lingottiera 11 è rispettivamente portata in appoggio e distanziata rispetto a essa.

La figura 12A mostra la lingottiera 11 durante la fase di fusione b), in cui le colonne 162 sono estratte distanziando la lingottiera 11 piastra dell’unità di raffreddamento 14 e supportandola all’interno della camera riscaldata dell’unità di riscaldamento 13.

La figura 12B mostra la lingottiera 11 durante la fase di solidificazione c), in cui le colonne 162 sono ritratte portando la lingottiera 11 in appoggio sulla piastra dell’unità di raffreddamento 14.

In tal caso al di sotto dell’unità di riempimento 12 è previsto un piano di appoggio 150 che è, preferibilmente, di tipo ribaltabile.

La figura 14 riporta una tabella come quella di figura 13, prima della colonna riportante il tempo progressivo, riferita alla quarta forma di realizzazione dell’apparato per l’esecuzione del processo secondo la presente invenzione.

Si precisa che il termine “unità” usato nella presente descrizione è da intendersi come sinonimo di “dispositivo”, “stazione” o “apparato” comunque attuante le funzioni identificate di riscaldamento, raffreddamento (naturale o forzato), estrazione, riempimento, allontanamento etc.

Si precisa infine che le forme di realizzazione dell’apparato mostrate e descritte non sono da intendersi in senso limitativo, il numero, la disposizione e la costituzione delle unità di riscaldamento, raffreddamento, estrazione, riempimento, allontanamento potendo variare in funzione delle esigenze del caso.

Così, per esempio, è possibile prevedere un apparato simile a quello rappresentato nelle figure 9 e 11 con due unità di riscaldamento e un’unità di raffreddamento comune a esse o viceversa.

O ancora è possibile che l’apparato 10 sia costituito da una ripetizione di “unità di base” come mostrate nelle figure 1 o 3.

In generale, l’almeno un’unità di raffreddamento 14 può essere del tipo a piastra su cui appoggia la lingottiera, ove tale piastra è del tipo raffreddato (ad esempio per circolazione in essa di un fluido di raffreddamento) nel caso in cui la fase di raffreddamento sia forzata oppure formante un semplice piano di appoggio nel caso in cui la fase di raffreddamento sia naturale.

Da prove condotte è emerso che il processo e l’apparato di produzione secondo la presente invenzione permettono di ottenere un risparmio energetico anche del 50% rispetto a processi e apparati noti del tipo in cui la fusione avviene direttamente nelle lingottiere in cui avviene la solidificazione, anche se le cariche metalliche alimentate sono a temperatura ambiente.

Ciò grazie al fatto che le fasi di estrazione e di riempimento sono condotte quando la lingottiera è rispettivamente a una temperatura di estrazione e di riempimento che sono entrambe sostanzialmente pari o comunque prossime alla temperatura di raffreddamento cui la lingottiera è portata per la solidificazione della carica metallica fusa; temperatura di raffreddamento Trf che è vantaggiosamente in un intervallo di 300°C, vantaggiosamente di 200° al di sotto della temperatura di fusione Tf della carica metallica, mentre la temperatura di estrazione Te e quella di riempimento Trp sono entrambe vantaggiosamente in un intervallo di 50°-100°C al di sotto della temperatura di raffreddamento Trf. Nel caso di cariche metalliche in materiale metallici preziosi la temperatura di estrazione Te e quella di riempimento Trp sono entrambe maggiori di 400°C, vantaggiosamente maggiori di 500°C.

Il processo e l’apparato secondo la presente invenzione permettono inoltre di incrementare l’efficienza di produzione.

L’apparato secondo la presente invenzione è inoltre compatto e non necessita di alcuna manipolazione delle lingottiere all’esterno di esso per il “ricircolo” delle stesse nel ciclo produttivo, con conseguente semplificazione della sua struttura e sicurezza per gli operatori addetti alla conduzione dello stesso.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Processo di produzione di lingotti metallici (L) comprendente almeno le seguenti fasi: a) riempire almeno una lingottiera (11) con almeno una carica metallica (CM) allo stato solido per la formazione di almeno un rispettivo lingotto (L), in cui detta carica metallica (CM) ha una temperatura di fusione (Tf) maggiore della temperatura ambiente (Ta), b) fondere detta almeno una carica metallica (CM) allo stato solido riscaldando detta almeno una lingottiera (11) riempita con detta almeno una carica metallica (CM) allo stato solido fino ad una temperatura di riscaldamento (Trs) maggiore o uguale alla temperatura di fusione (Tf) di detta almeno una carica metallica (CM) fino alla fusione di quest’ultima, c) solidificare o lasciar solidificare detta almeno una carica metallica (CM) fusa in un rispettivo lingotto (L), raffreddando o lasciando raffreddare detta almeno una lingottiera (11) contenente detta almeno una carica metallica (CM) fusa fino ad una temperatura di raffreddamento (Trf) minore di detta temperatura di fusione (Tf) e maggiore della temperatura ambiente (Ta) fino alla solidificazione di detta carica metallica (CM) fusa in detto rispettivo lingotto (L), d) estrarre detto lingotto (L) da detta almeno una lingottiera (11), e) reiterare dette fasi da a) a d), in cui, a regime, dette fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando detta almeno una lingottiera (11) è rispettivamente a una temperatura di estrazione (Te) e a una temperatura di riempimento (Trp) ciascuna delle quali è minore o uguale a detta temperatura di raffreddamento (Trf) e maggiore di detta temperatura ambiente (Ta).
2) Processo secondo la rivendicazione 1, in cui detta temperatura di raffreddamento (Trf) di detta almeno una lingottiera (11) è minore di detta temperatura di fusione (Tf) e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, e in cui dette fasi di estrazione d) e di riempimento a) sono condotte quando detta almeno una lingottiera (11) è rispettivamente a una temperatura di estrazione (Te) e a una temperatura di riempimento (Trp), ciascuna delle quali è minore o uguale a detta temperatura di raffreddamento (Trf) e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, detta temperatura di fusione (Tf) essendo maggiore di 600°C, preferibilmente maggiore di 700°C.
3) Processo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta temperatura di estrazione (Te) e detta temperatura di riempimento (Trp) sono fra loro sostanzialmente uguali.
4) Processo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna di detta temperatura di estrazione (Te) e di detta temperatura di riempimento (Trp) è sostanzialmente uguale a detta temperatura di raffreddamento (Trf) di detta lingottiera (11).
5) Processo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta carica metallica (CM) allo stato solido è costituita da particelle, polveri, granuli, frammenti o simili di almeno un materiale metallico scelto dal gruppo comprendente metalli preziosi o metalli non-preziosi di tipo non-ferroso allo stato puro e loro leghe, in cui detti metalli preziosi sono scelti dal gruppo comprendente almeno oro, argento, platino e palladio, e detti metalli nonpreziosi di tipo non-ferroso sono scelti dal gruppo comprendente almeno rame, alluminio e altri.
6) Processo secondo la rivendicazione 5, in cui detta temperatura di raffreddamento (Trf) di detta lingottiera è inferiore a detta temperatura di fusione non più di 300°C, preferibilmente non più di 200°C, ciascuna di detta temperatura di estrazione (Te) e di detta temperatura di riempimento (Trp) è minore o uguale a detta temperatura di raffreddamento (Trf) e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, ancora più preferibilmente inferiore a detta temperatura di raffreddamento (Trf) non più di 150°-200°C, ancora più preferibilmente inferiore a detta temperatura di raffreddamento (Trf) non più di 50°-100°C.
7) Processo secondo la rivendicazione 5, in cui detto materiale metallico è costituito da argento puro, la cui temperatura di fusione è pari a circa 961°C, e in cui detta temperatura di raffreddamento (Trf) di detta lingottiera è compresa nell’intervallo da 700°C a 900°C e ciascuna di detta temperatura di estrazione (Te) e di detta temperatura di riempimento (Trp) è minore o uguale a detta temperatura di raffreddamento (Trf) e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, ancora più preferibilmente inferiore a detta temperatura di raffreddamento (Trf) non più di 150°-200°C, ancora più preferibilmente inferiore a detta temperatura di raffreddamento (Trf) non più di 50°-100°C.
8) Processo secondo la rivendicazione 5, in cui detto materiale metallico è costituito da oro puro, la cui temperatura di fusione (Tf) è pari a circa 1063°C, e in cui detta temperatura di raffreddamento (Trf) di detta lingottiera è compresa nell’intervallo da 800°C a 1000°C e ciascuna di detta temperatura di estrazione (Te) e di detta temperatura di riempimento (Trp) è minore o uguale a detta temperatura di raffreddamento (Trf) e maggiore o uguale a 400°C, preferibilmente maggiore o uguale a 500°C, ancora più preferibilmente inferiore a detta temperatura di raffreddamento (Trf) non più di 150°-200°C ancora più preferibilmente inferiore a detta temperatura di raffreddamento (Trf) non più di 50°-100°C.
9) Processo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuna di dette fasi da a) a d) è condotta in atmosfera sostanzialmente inerte o in condizioni di vuoto.
10) Processo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendete inoltre la fase di: f) raffreddare detto almeno un lingotto (L) estratto da detta almeno una lingottiera (11) fino a temperatura ambiente (Ta).
11) Apparato (10) per la produzione di lingotti metallici comprendete: - almeno una lingottiera (11) per la formazione di detto almeno un lingotto (L); - almeno un’unità di riempimento (12) per il riempimento di detta almeno una lingottiera (11) con almeno una carica metallica (CM) allo stato solido per la formazione di detto almeno un lingotto (L); - almeno un’unità di trattamento termico per il riscaldamento di detta almeno una lingottiera (11) fino ad una temperatura di riscaldamento (Trs) maggiore o uguale alla temperatura di fusione (Tf) di detta almeno una carica metallica (CM) per la fusione di detta carica metallica allo stato solido e per il raffreddamento, naturale o forzato, di detta almeno una lingottiera (11) fino ad una temperatura di raffreddamento (Trf) minore di detta temperatura di fusione (Tf) e maggiore della temperatura ambiente (Ta) per la solidificazione di detta carica metallica (CM) fusa in detto rispettivo lingotto (L); - almeno un’unità di estrazione (15) per l’estrazione di detto almeno un lingotto (L) da detta almeno una lingottiera (11); - un’unità di controllo (17) configurata per controllare detta almeno un’unità di riempimento (12), detta almeno un’unità di trattamento termico e detta almeno un’unità di estrazione (15) in modo da attuare il processo di produzione di lingotti metallici secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
12) Apparato (10) secondo la rivendicazione 11, comprendente almeno un rilevatore della temperatura (18) per la rilevazione della temperatura di detta almeno una lingottiera (11) che è operativamente collegato a detta unità di controllo (17), in cui detta un’unità di controllo (17) è configurata per controllare detta almeno un’unità di riempimento (12), detta almeno un’unità di trattamento termico e detta almeno un’unità di estrazione (15) in funzione della temperatura rilevata da detto almeno un rilevatore (18).
13) Apparato (10) secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui detta almeno un’unità di trattamento termico comprende: - almeno un’unità di riscaldamento (13) per il riscaldamento di detta almeno una lingottiera (11) fino ad una temperatura di riscaldamento (Trs) maggiore o uguale alla temperatura di fusione (Tf) di detta almeno una carica metallica (CM) per la fusione di detta carica metallica allo stato solido.
14) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui detta almeno un’unità di trattamento termico comprende: - almeno un’unità di raffreddamento (14) per il raffreddamento di detta almeno una lingottiera (11) fino ad una temperatura di raffreddamento (Trf) minore di detta temperatura di fusione (Tf) e maggiore della temperatura ambiente (Ta) per la solidificazione di detta carica metallica (CM) fusa in detto rispettivo lingotto (L).
15) Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 14, comprendente almeno un gruppo di movimentazione (16) per lo spostamento di detta almeno una lingottiera (11) fra detta almeno un’unità di riempimento (12), detta almeno un’unità di trattamento termico e detta almeno un’unità di estrazione (15), in cui detto almeno un gruppo di movimentazione (16) è controllato da detta almeno un’unità di controllo (17).
16) Apparato (10) secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 15, comprendente almeno una camera chiusa (19) all’interno della quale sono disposte almeno: - detta almeno un’unità di trattamento termico di detta almeno una lingottiera, - detta almeno un’unità di estrazione (15) di detto almeno un lingotto da detta almeno una lingottiera e - detta almeno una lingottiera (11), in cui detta almeno un’unità di riempimento (12) comprende almeno una camera di dosaggio (20) provvista di almeno una bocca di scarico (21) per lo scarico di detta carica solida (CM) in detta almeno una lingottiera (11), detta almeno una bocca di scarico (21) essendo chiusa da una rispettiva valvola di intercettazione (22) e sboccando all’interno di detta camera chiusa (19).
17) Apparato (10) secondo le rivendicazioni 15 e 16, in cui detto almeno un gruppo di movimentazione (16) è associato a detta camera chiusa (19) per operare su detta almeno una lingottiera (11).
18) Apparato (10) secondo la rivendicazione 16 o 17, comprendente inoltre: - almeno un’unità di generazione (23) di atmosfera sostanzialmente inerte o di vuoto che è collegata a detta almeno una camera chiusa (19) per la generazione all’interno di essa di un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto.
19) Apparato (10) secondo le rivendicazioni 13 e 14, in cui detta almeno una camera chiusa (19) è divisa in due o più scomparti ciascuno dei quali alloggia una o più di detta almeno un’unità di trattamento termico, detta almeno un’unità di estrazione (15) di detto almeno un lingotto da detta almeno una lingottiera e detta almeno una bocca di scarico (21) di detta almeno un’unità di riempimento (12), detti scomparti essendo fra loro in comunicazione per il tramite di pareti o barriere mobili e/o percorsi a tunnel intercettati da rispettive pareti o barriere mobili, in cui detta almeno un’unità di generazione (23) di atmosfera sostanzialmente inerte o di vuoto è collegata a detta almeno una camera chiusa (19) per la generazione all’interno di ciascuno di detti scomparti e di detti percorsi a tunnel di un’atmosfera sostanzialmente inerte o di condizioni di vuoto.
20) Apparato (10) secondo una delle rivendicazioni da 16 a 19, in cui detta almeno una camera di dosaggio (20) di detta almeno un’unità di riempimento (12) comprende almeno una bocca di alimentazione (32) per l’alimentazione di detta carica metallica (CM) allo stato solido all’interno di detta camera di dosaggio (20) e che è chiusa da una rispettiva valvola di intercettazione (33).
21) Apparato (10) secondo la rivendicazione 20, comprendente inoltre un’unità ausiliaria di generazione di atmosfera inerte o di condizioni di vuoto (34) che è collegata a detta camera di dosaggio (20) di detta almeno un’unità di riempimento per la generazione all’interno di essa di un’atmosfera inerte o di condizioni di vuoto.
22) Apparato (10) secondo una o più delle rivendicazioni da 16 a 21, comprendente inoltre almeno un’unità di allontanamento (29) per l’allontanamento da detta almeno una camera chiusa (19) di detto almeno un lingotto (L) estratto da detta almeno una lingottiera (11).
23) Apparato (10) secondo la rivendicazione 22, in cui detta almeno un’unità di allontanamento (29) è alloggiata in un vano che è in comunicazione con detta camera chiusa (19) e con l’ambiente esterno a detta camera chiusa (19) e che è provvisto di mezzi a barriera atti a isolare l’atmosfera interna a detta camera chiusa (19) dall’atmosfera dell’ambiente esterno a detta camera chiusa (19).
24) Apparato (10) secondo una o più delle rivendicazioni da 11 a 23, comprendente inoltre almeno un gruppo di raffreddamento (27) per il raffreddamento fino a temperatura ambiente (Ta) di detto almeno un lingotto (L) estratto da detta almeno una lingottiera (11).
25) Apparato (10) secondo la rivendicazione 24 e una o più delle rivendicazioni da 16 a 23, in cui detto almeno un gruppo di raffreddamento (27) comprende almeno una vasca (270) contenente un liquido di raffreddamento che è almeno parzialmente alloggiata in detta camera chiusa (19) attraverso un’apertura ricavata nelle pareti di detta camera chiusa e formante un battente.
26) Apparato (10) secondo le rivendicazioni 24 e 25, in cui detta unità di allontanamento (29) è alloggiata in detta vasca (270).
27) Apparato (10) secondo una o più delle rivendicazioni da 15 a 26, in cui detta almeno un’unità di trattamento termico comprende: - almeno una coppia di dette unità di riscaldamento di detta almeno una lingottiera, rispettivamente una prima unità di riscaldamento (13A) e una seconda unità di riscaldamento (13B), e una singola detta unità di raffreddamento (14) di detta almeno una lingottiera, o viceversa, le quali sono disposte all’interno di detta camera chiusa (19), e almeno una coppia di dette lingottiere, rispettivamente una prima lingottiera (HA) e una seconda lingottiera (11B), alloggiate in detta camera chiusa (19), in cui, in condizioni di funzionamento a regime, si alternano periodi di funzionamento in cui detta prima lingottiera (11A) di detta almeno una coppia di lingottiere è riscaldata da detta prima unità di riscaldamento (13A) di detta almeno una coppia di unità di riscaldamento, mentre detta seconda lingottiera (11B) di detta almeno una coppia di lingottiere è raffreddata da detta singola unità di raffreddamento (14), e periodi di funzionamento in cui detta prima lingottiera ( di detta almeno una coppia di lingottiere è raffreddata da detta singola unità di raffreddamento (14), mentre detta seconda lingottiera (11B) è riscaldata da detta seconda unità di riscaldamento (13b) di detta almeno una coppia di unità di riscaldamento, detto almeno un gruppo di movimentazione (16) essendo disposto per spostare detta prima lingottiera (1 di detta almeno una coppia di lingottiere fra detta prima unità di riscaldamento (13A) di detta almeno una coppia di unità di riscaldamento, detta singola unità di raffreddamento (14) e dette almeno un'unità di estrazione (15) e almeno un'unità di riempimento (12), e detta seconda lingottiera (11B) di detta almeno una coppia di lingottiere fra detta seconda unità di riscaldamento (13B) di detta almeno una coppia di unità di riscaldamento, detta singola unità di raffreddamento (14) e dette almeno un'unità di estrazione (15) e