IT201800007563A1

IT201800007563A1 - Sistema e metodo di rilevamento di condizione di fusione di materiali metallici entro un forno, sistema e metodo di rilevamento di condizione di fusione di materiali metallici e agitazione elettromagnetica, e forno dotato di tali sistemi

Info

Publication number: IT201800007563A1
Application number: IT102018000007563A
Authority: IT
Inventors: Monte Stefano De; Cristiano Persi; Stefano Spagnul; Sabrina Strolego
Original assignee: Ergolines Lab Srl
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-27
Also published as: WO2020020478A1

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione

Avente per titolo:

SISTEMA E METODO DI RILEVAMENTO DI CONDIZIONE DI FUSIONE DI MATERIALI METALLICI ENTRO UN FORNO, SISTEMA E METODO DI RILEVAMENTO DI CONDIZIONE DI FUSIONE DI MATERIALI METALLICI E AGITAZIONE ELETTROMAGNETICA, E FORNO DOTATO DI TALI SISTEMI

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda un sistema e metodo di misurazione e sistema e metodo di misurazione e agitazione per forno fusorio secondo le caratteristiche della parte precaratterizzante delle rivendicazioni principali. Ulteriormente la presente invenzione riguarda un forno comprendente i sistemi così costituiti.

Tecnica anteriore

Nel campo della produzione di prodotti metallici, è noto il ricorso a materiali metallici da riciclo che vengono fusi entro un forno fusorio per essere successivamente colati entro stampi o lingottiere al fine di ottenere elementi metallici lavorabili per la realizzazione di prodotti finiti o semi-finiti. I materiali metallici da riciclo vengono introdotti entro il forno fusorio allo stato solido e la adduzione di energia da parte del forno consente il raggiungimento della temperatura di fusione dei materiali metallici da riciclo i quali progressivamente si fondono dando luogo alla formazione di metallo allo stato liquido. Durante la fusione ed a fusione raggiunta vengono effettuate misurazioni del metallo allo stato liquido al fine di individuarne la composizione chimica per successivamente introdurre additivi di correzione della composizione fino al raggiungimento della composizione desiderata. Ad esempio il metallo allo stato liquido potrà essere acciaio. Sono note diverse tipologie di forni fusori come ad esempio forni ad arco elettrico, noti con il nome di EAF (Electric Arc Furnace), forni ad induzione, forni a bruciatore. Ulteriormente è noto il ricorso a dispositivi elettromagnetici di agitazione per forni, noti come stirrer, i quali, mediante la generazione di campi elettromagnetici, inducono un movimento del metallo allo stato liquido, favorendo una più rapida fusione dei materiali metallici da riciclo, aumentando l’efficienza elettrica a seguito di una migliore trasmissione dell’energia dagli elettrodi al metallo allo stato liquido nel caso di forni EAF, migliorando l’omogeneizzazione del metallo allo stato liquido contenuto nel forno e ottenendo così una migliorata produttività.

Problemi della tecnica anteriore

Come precedentemente spiegato è noto il ricorso a dispositivi elettromagnetici di agitazione per forni, noti come stirrer. Tuttavia la attivazione dello stirrer non può essere fatta arbitrariamente durante il processo di fusione dei materiali metallici da riciclo ma deve essere attivata quando il processo di fusione ha superato una fase iniziale ed i materiali metallici da riciclo sono stati almeno parzialmente fusi.

Attualmente la decisione in merito al momento opportuno per la accensione dello stirrer durante il processo di fusione avviene sulla base di ricette di preparazione della particolare formulazione di acciaio in corso di produzione oppure sulla base di complessi modelli di stato del processo fusorio che sono basati su acquisizioni di misurazioni per lo più di tipo indiretto, le quali, introdotte nel particolare modello di stato del processo fusorio, forniscono indicazioni in merito all’avvio della agitazione mediante stirrer.

Tuttavia tali metodologie per stabilire il momento corretto di accensione dello stirrer non sono ottimali in quanto esse non sono basate su di una analisi diretta dell’effettivo stato di fusione dei materiali metallici da riciclo.

Scopo dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è di fornire un sistema e metodo di rilevamento che consenta di stabilire in modo maggiormente preciso la condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro un forno fusorio al fine di stabilire il momento maggiormente opportuno per la abilitazione di uno stirrer elettromagnetico per forno fusorio.

Ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire un sistema e metodo di rilevamento e agitazione per forno fusorio in cui il sistema ed il metodo consentono di stabilire la condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro un forno fusorio e mediante integrazione di sistema di rilevamento e stirrer consentono un miglioramento del processo di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno fusorio.

Concetto dell’invenzione

Lo scopo viene raggiunto con le caratteristiche della rivendicazione principale. Le sottorivendicazioni rappresentano soluzioni vantaggiose.

Effetti vantaggiosi dell’invenzione

La soluzione in conformità con la presente invenzione, attraverso il notevole apporto creativo il cui effetto costituisce un immediato e non trascurabile progresso tecnico, presenta diversi vantaggi.

Vantaggiosamente la soluzione secondo la presente invenzione consente di avere una misurazione della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno fusorio consentendo quindi di stabilire quali azioni intraprendere al fine, ad esempio, di accendere lo stirrer in un momento ottimale del processo di fusione oppure ritardare o anticipare la aggiunta nel forno di ulteriori materiali metallici da riciclo da fondere oppure azionare sistemi di adduzione di calore come gli elettrodi dei forni ad arco o come bruciatori, oppure azionare lance di iniezione di ossigeno o aggiungere additivi, intraprendere azioni di scorifica, ecc.

In alcune forme di realizzazione sarà possibile vantaggiosamente ottenere una mappatura della misurazione della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno fusorio consentendo anche di conoscere l’eventuale posizione entro il forno di aggregati o elementi di massa elevata per i quali si incontrano difficoltà nel raggiungimento dello stato di fusione e così permettendo l’adozione di adeguate misure correttive come ad esempio una attivazione dello stirrer atta a indurre uno spostamento degli aggregati o elementi di massa elevata per favorirne la fusione oppure l’attivazione di ulteriori mezzi di apporto di energia di fusione indirizzati opportunamente verso la zona del forno fusorio in cui si trovano tali aggregati o elementi di massa elevata. Tali ulteriori mezzi di apporto di energia di fusione potranno essere ad esempio bruciatori orientabili oppure lance di apporto di ossigeno che potranno essere vantaggiosamente indirizzati in modo maggiormente preciso verso la zona di interesse.

In una forma di realizzazione, sfruttando l’integrazione del sistema di rilevamento della condizione di fusione e di uno stirrer elettromagnetico, si ottiene vantaggiosamente un sistema complessivo integrato in grado di gestire nella maniera ottimale la accensione dello stirrer e la sua eventuale regolazione di parametri di potenza e frequenza in funzione della misura effettuata mediante il sistema di rilevamento stesso.

In generale l’adozione di uno stirrer elettromagnetico in un forno consente di ottenere diversi vantaggi:

- la fusione dei materiali metallici da riciclo avviene in modo più uniforme ed efficiente, con riduzione dei fenomeni di “cave-in” e rotture degli elettrodi, limitatamente al caso di applicazione su forni ad arco elettrico. Si facilita inoltre la fusione di eventuali materiali metallici di grosse dimensioni grazie ad una migliore distribuzione del calore e grazie alla instaurazione di fenomeni di scambio termico convettivo in aggiunta a quelli per conduzione, riducendo inoltre la presenza di rottame non fuso presso la porta di scorifica o presso il foro di spillaggio, migliorando il tasso di aperture spontanee. Ne risulta anche una minor necessità di una stratificazione accurata del rottame nella cesta di caricamento nel forno;

- la stabilità dell’arco elettrico viene raggiunta più rapidamente e la trasmissione dell’energia al metallo allo stato fuso o “bagno” è più efficiente, a seguito della riduzione di perdite di energia. Limitatamente al caso di applicazione su forni ad arco elettrico, a seguito della migliorata efficienza elettrica si hanno anche consumi elettrici inferiori e anche il consumo degli elettrodi risulta più lento;

- l’incremento della cinetica di reazione migliora il tasso di decarburizzazione del bagno di metallo allo stato fuso di un fattore due, riducendo i consumi di ossigeno per ottenere lo stesso grado di decarburizzazione. Inoltre il minor apporto di ossigeno riduce l’ossidazione di Fe e Mn, aumentando la resa finale e la riduzione chimica della scoria, che risulta meno aggressiva sui refrattari allungandone la vita utile, compresi i refrattari del foro di spillaggio. La formazione di scoria schiumosa è favorita. Il contenuto di ossigeno allo spillaggio è minore e questo comporta una riduzione dell’uso di desossidanti in siviera.

- il bagno di acciaio è omogeneo. I campioni prelevati per l’analisi chimica e le misure di temperatura sono rappresentativi dell’intero bagno fuso, richiedendo quindi un numero minore di campioni. La scoria non viene surriscaldata o fusa parzialmente. La temperatura del bagno e della scoria più uniforme riduce l’usura dei refrattari.

- la produttività finale del forno viene incrementata di oltre il 5% grazie a miglioramento della resa chimica e riduzione dei tempi di lavorazione. Il tasso di apertura dei setti porosi per l’insuﬂaggio di gas in siviera risulta migliorato, riducendo il rischio di mancata connessione con la sequenza della colata continua. Si riduce la formazione di vortici in fase di spillaggio e del passaggio della scoria di forno in siviera.

Descrizione dei disegni

Viene di seguito descritta una soluzione realizzativa con riferimento ai disegni allegati da considerarsi come esempio non limitativo della presente invenzione in cui:

Fig. 1 rappresenta una vista esemplificativa del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo.

Fig. 2 rappresenta una vista schematica in sezione del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione, applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo in cui si evidenzia la movimentazione indotta del metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio.

Fig. 3 rappresenta una vista schematica in pianta del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo in cui si evidenzia la movimentazione indotta del metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio.

Fig. 4 rappresenta una vista schematica in sezione del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione, applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo in cui si evidenzia il campo di forza atto ad indurre la movimentazione del metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio.

Fig. 5 rappresenta una vista schematica in pianta illustrante le differenti velocità di movimentazione indotta del metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio, ottenute mediante il sistema di rilevamento e sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione, applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo.

Fig. 6 rappresenta una vista schematica del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione comprensivi di una rispettiva stazione di raffreddamento e unità di controllo.

Fig.7 rappresenta una vista schematica in sezione di una prima forma di realizzazione preferita in cui il solo sistema di rilevamento secondo la presente invenzione è applicato in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo.

Fig.8 rappresenta una vista schematica in sezione di una prima forma di realizzazione preferita del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione, applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo.

Fig. 9 rappresenta una vista schematica in sezione di una seconda forma di realizzazione preferita del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione, applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo.

Fig. 10 rappresenta una vista schematica in sezione di una terza forma di realizzazione preferita del sistema di rilevamento e del sistema di agitazione elettromagnetica secondo la presente invenzione, applicati in corrispondenza del fondo di un forno fusorio per materiali metallici da riciclo.

Fig. 11, Fig.12, Fig. 13 rappresentano schematicamente fasi differenti del metodo inventivo di rilevamento per stabilire la condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro un forno fusorio.

Fig. 14 rappresenta schematicamente una vista in esploso di una forma di realizzazione integrata di stirrer e sistema di rilevamento.

Fig. 15 rappresenta schematicamente una vista in esploso di una forma di realizzazione del solo sistema di rilevamento.

Fig. 16 rappresenta schematicamente una vista in esploso di una forma di realizzazione integrata di stirrer e sistema di rilevamento in cui stirrer e sistema di rilevamento sono realizzati come componenti separati.

Fig. 17 rappresenta schematicamente una possibile prima configurazione del sistema di rilevamento.

Fig. 18 rappresenta schematicamente una possibile seconda configurazione del sistema di rilevamento.

Descrizione dell’invenzione

I moderni forni fusori di materiali metallici da riciclo, come ad esempio forni ad arco elettrico, noti con il nome di EAF (Electric Arc Furnace), forni ad induzione, forni a bruciatore, presentano problematiche riconducibili alla necessità di operare con tempi di spillaggio dal foro di spillaggio (10) il più possibile ridotti.

Le principali problematiche riscontrabili nel forno possono essere, ad esempio, presenza di rottame solido che incontra difficoltà nell’essere fuso, alti livelli di FeO e di ossigeno nel metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio, stratificazione chimica e termica del bagno di metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio, problemi di apertura del foro di spillaggio a causa di solidificazioni localizzate dovute a non omogeneità della temperatura del metallo allo stato liquido contenuto nel forno fusorio, rottura degli elettrodi nel caso di forni ad arco elettrico, instaurazione di fenomeni di “cave-in” e “cold boiling”.

La soluzione per risolvere contemporaneamente queste problematiche è di incrementare la cinetica del sistema attraverso l’agitazione del metallo allo stato liquido del bagno d'acciaio mediante adduzione di un flusso di gas inerte o utilizzando uno stirrer elettromagnetico.

Tuttavia, come detto in precedenza, risulta difficoltoso stabilire con esattezza il momento maggiormente opportuno per attivare lo stirrer in modo da avviare l’azione di agitazione indotta nel metallo allo stato liquido del bagno d'acciaio.

Il sistema inventivo, pertanto, comprende (Fig.1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, Fig.6, Fig.7, Fig.8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 11, Fig. 12, Fig. 13) un sistema di rilevamento (3) atto ad effettuare una misurazione della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno (1) fusorio consentendo quindi di stabilire quali azioni intraprendere al fine, ad esempio, di accendere uno stirrer (2) in un momento ottimale del processo di fusione.

Tuttavia in una forma di realizzazione (Fig. 7) si potrà prevedere il ricorso al solo sistema di rilevamento (3) atto ad effettuare una misurazione della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno fusorio consentendo quindi di stabilire quali azioni intraprendere al fine, ad esempio, di comandare la potenza degli elettrodi (4) del forno (1) o l’accensione di ulteriori dispositivi di apporto di calore come ad esempio bruciatori o altri sistemi oppure comandare la aggiunta di additivi al metallo allo stato fuso (5) contenuto entro il forno (1). Si deve quindi comprendere che il sistema di rilevamento (3) per misurazione della condizione di fusione entro il forno fusorio può essere efficacemente utilizzato anche senza che esso sia abbinato o integrato con uno stirrer (2).

Un componente di una forma di realizzazione del sistema della presente invenzione è, dunque, uno stirrer (2) di tipo elettromagnetico (Fig.1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, Fig.6, Fig.8, Fig.9, Fig.10, Fig.11, Fig.12, Fig.13, Fig.14, Fig.16) il quale è applicato in corrispondenza del fondo di un forno (1) fusorio per materiali metallici da riciclo, come ad esempio forno ad arco elettrico, noto con il nome di EAF (Electric Arc Furnace), forno ad induzione, forno a bruciatore.

Il sistema di rilevamento (3) potrà essere fornito indipendentemente dallo stirrer (2) oppure potrà essere oggetto di fornitura di un sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) il quale comprende sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) come parti integrate del sistema con vantaggi in termini di efficienza del sistema complessivo superiore.

Nel caso di sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) sarà evidente che si potranno prevedere differenti forme di realizzazione come ad esempio:

- una prima forma di realizzazione (Fig.8) in cui il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) è costituito da sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) secondo una forma di realizzazione in cui sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) sono alloggiati entro un corpo unico risultando pertanto solidali l’uno all’altro;

- una seconda forma di realizzazione (Fig. 9) in cui il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) è costituito da sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) secondo una forma di realizzazione in cui il sistema di rilevamento (3) è alloggiato entro un involucro del sistema di rilevamento (17) e lo stirrer (2) è alloggiato entro un involucro dello stirrer (16) e il sistema di rilevamento (3) e lo stirrer (2) sono posizionati l’uno sull’altro in condizione di essenziale contatto e sono montati sul forno (1) in modo tale che il sistema di rilevamento (3) si trova tra la parete esterna inferiore, cioè il fondo, del forno e lo stirrer (2), attaccato allo stirrer (2). Sebbene nella forma di realizzazione illustrata (Fig. 8) il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) è rappresentato come montato separato da uno spazio (S) rispetto alla parete esterna inferiore cioè il fondo, del forno, in differenti forme di realizzazione si potrà prevedere che il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) sia attaccato al fondo del forno (1);

- una terza forma di realizzazione (Fig.10) in cui il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) è costituito da sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) secondo una forma di realizzazione in cui il sistema di rilevamento (3) è alloggiato entro un involucro del sistema di rilevamento (17) e lo stirrer (2) è alloggiato entro un involucro dello stirrer (16) e il sistema di rilevamento (3) e lo stirrer (2) sono posizionati l’uno in prossimità dell’altro ma separati reciprocamente da una distanza (D) e sono montati sul forno (1) in modo tale che il sistema di rilevamento (3) si trova tra la parete esterna inferiore, cioè il fondo, del forno e lo stirrer (2), separato dallo stirrer (2) della distanza (D). Sebbene nella forma di realizzazione illustrata (Fig. 9) il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) è rappresentato come avente il sistema di rilevamento (3) e lo stirrer (2) che sono separati reciprocamente della distanza (D), in differenti forme di realizzazione si potrà prevedere che lo stirrer (2) sia attaccato al sistema di rilevamento (3) il quale è a sua volta attaccato al fondo del forno (1).

In una ulteriore forma di realizzazione (non rappresentata), si potrà prevedere che il sistema di rilevamento (3) sia separato dal fondo del forno (1) dallo spazio (S), analogamente alla seconda forma di realizzazione (Fig. 9), e che contemporaneamente lo stirrer (2) sia distanziato dal sistema di rilevamento (3) della distanza (D), analogamente alla terza forma di realizzazione (Fig.10).

Valori previsti per lo spazio (S) di separazione tra sistema di rilevamento (3) e forno (1) potranno essere dell’ordine di da 30 a 120 mm, preferibilmente da 50 a 100 mm. Nello spazio definito dallo spazio (S) si potrà prevedere il passaggio di un flusso di aria, ad esempio mediante un flusso forzato di aria, per raffreddamento e pulizia.

Valori previsti per la distanza (D) di separazione tra sistema di rilevamento (3) e stirrer (2), se presente, potranno essere dell’ordine di da 30 a 120 mm, preferibilmente da 50 a 100 mm. Nello spazio definito dalla distanza (D) si potrà prevedere il passaggio di un flusso di aria, ad esempio mediante un flusso forzato di aria, per raffreddamento e pulizia.

Per quanto riguarda il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20) si prevede la presenza (Fig. 6) di una stazione di raffreddamento (11) la quale invia un fluido di raffreddamento, tipicamente acqua, verso lo stirrer (2) ed eventualmente anche verso il sistema di rilevamento (3) e successivamente, dopo che il fluido ha asportato calore dai componenti che si trovano installati in corrispondenza del forno (1), recupera il fluido riscaldato. Il fluido di raffreddamento, così, circolerà secondo direzioni di fluido (14) di andata e ritorno lungo tubazioni di connessione con il sistema complessivo integrato di rilevamento e agitazione (20), ad esempio con il solo stirrer (2) oppure con il solo sistema di rilevamento (3) in assenza di stirrer (2) come componente di un sistema integrato oppure con entrambi stirrer (2) e sistema di rilevamento (3). Preferibilmente la stazione di raffreddamento (11) insieme con le rispettive connessioni di fluido realizza un circuito chiuso. Si prevede anche la presenza di un sistema di controllo di fluido (15) il quale potrà essere realizzato ad esempio in forma di una porzione di tubazione dotata di strumenti di misurazione e regolazione del fluido connessa ad una unità di controllo (12) per mezzo di una cassetta locale di giunzione (13). Ad esempio il sistema di controllo di fluido (15) potrà essere posizionato sulla tubazione di ritorno del fluido in modo tale da poter monitorare la temperatura del fluido in uscita da stirrer (2) oppure sistema di rilevamento (3) oppure entrambi. Ad esempio il fluido di raffreddamento potrà essere acqua, preferibilmente demineralizzata, con una portata di 15-25 m<3>/h.

Ad esempio la stazione di raffreddamento (11) potrà comprendere una prima unità di pompaggio ed una eventuale seconda unità di pompaggio di sicurezza, uno o più filtri, uno scambiatore di calore, un serbatoio e potrà essere equipaggiata con un quadro di automazione collegato al sistema di controllo di fluido (15) per il corretto e sicuro funzionamento dei componenti del sistema installati sul forno.

Il sistema di controllo di fluido (15) potrà comprendere ad esempio una valvola di regolazione del flusso, uno o più sensori di temperatura come ad esempio termocoppie, un misuratore di portata.

Ad esempio nel caso in cui fosse rilevato un surriscaldamento dello stirrer (2) si potrà interrompere l’erogazione di corrente verso lo stesso.

Ad esempio nel caso in cui fosse rilevato un surriscaldamento del sistema di rilevamento (3) si potrà aumentare il flusso di fluido di raffreddamento, nel caso in cui il sistema di rilevamento (3) sia dotato di autonomo circuito di raffreddamento. Tuttavia si prevedono anche forme di realizzazione in cui il sistema di rilevamento (3) non è dotato di circuito di raffreddamento, anche per le forme di realizzazione in cui il sistema di rilevamento (3) è realizzato come componente separato rispetto allo stirrer (2) oppure per le forme di realizzazione in cui il sistema di rilevamento (3) è presente in assenza di uno stirrer (2). In quest’ultimo caso la stazione di raffreddamento (11) potrà essere del tutto assente.

Con riferimento allo stirrer (2), esso è installato inferiormente al forno (1) e, ad esempio, per un forno di capacità di 100 tonnellate, lo stirrer (2) potrà avere dimensioni indicative corrispondenti a lunghezza di circa 5300 mm, larghezza di circa 2300 mm, peso di circa 46 tonnellate.

Lo stirrer (2) viene comandato con una corrente alternata avente preferibilmente intensità di corrente compresa tra 1500 A e 2500 A, preferibilmente dell’ordine di 2000 A, tensione compresa tra 400 V e 900 V, preferibilmente dell’ordine di 650 V, frequenza compresa tra 0.1 Hz e 1.0 Hz, preferibilmente dell’ordine di 0.5 Hz.

Ad esempio si potrà prevedere che lo stirrer (2) sia alimentato attraverso un rispettivo quadro di media tensione dotato di un trasformatore d’isolamento il quale alimenta un quadro entro il quale sono installati gli inverter di generazione della corrente di pilotaggio delle (Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10, Fig. 14) bobine (18) dello stirrer (2). L’alimentazione alle bobine (18) dello stirrer (2) viene fornita in corrispondenza (Fig.14) di connessioni elettriche (31, 32, 33) che in un sistema di alimentazione trifase potranno essere costituite da una prima connessione elettrica (31), una seconda connessione elettrica (32) ed una terza connessione elettrica (33).

La stazione di raffreddamento (11) sarà collegata allo stirrer (2) in corrispondenza (Fig.14, Fig. 16) di rispettivi attacchi (30) del circuito di fluido di raffreddamento interno allo stirrer (2).

La direzione dell’agitazione indotta dallo stirrer (2) nel metallo allo stato liquido del bagno d'acciaio è generalmente tale da ottenere un flusso di metallo allo stato liquido caldo rivolto verso il foro di spillaggio (10) del forno (1), in modo da muovere il metallo allo stato liquido caldo secondo (Fig.2) una direzione preferenziale di movimento (6) verso questa area e migliorare il tasso di aperture spontanee del foro di spillaggio (10), come sarà spiegato nel seguito della presente descrizione.

Si sono fatte valutazioni in merito alla fluidodinamica indotta dallo stirrer (2) nel caso esemplificativo (Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, fig. 5) di un forno (1) avente una parete (7) esterna in acciaio avente spessore compreso tra 25 e 40 mm e un rivestimento interno di refrattario (8) avente spessore compreso tra 800 mm e 1000 mm, tipicamente 900 mm.

La circolazione di corrente nello stirrer (2) genera (Fig.4) un campo elettromagnetico il quale a sua volta genera un campo di forza (9) entro il metallo allo stato liquido (5). Questo si traduce nel precedentemente descritto movimento del metallo allo stato liquido (5) secondo (Fig.2) una direzione preferenziale di movimento (6) verso l’area del foro di spillaggio (10) del forno (1). Lo stirrer (2) impone un forte moto sul fondo del forno. Il movimento genera poi un flusso di ricircolo del metallo allo stato liquido (5) e il metallo allo stato liquido (5) più freddo sul fondo del forno (1) viene spinto verso la superfice del bagno. L’azione di movimentazione indotta dallo stirrer (2) sul metallo allo stato liquido (5) arriva fino al limitare dell’interfaccia acciaio-scoria in corrispondenza del quale (Fig. 3, Fig. 5) la velocità di circolazione indotta secondo la corrispondente direzione di movimentazione (6) è ancora relativamente elevata, potendo variare, in funzione della zona sulla superficie del bagno di metallo allo stato liquido (5) tra valori di velocità U4-U5 inferiori o dell’ordine di 0.1 m/s nelle zone più lontane dal foro di spillaggio (10) e valori di velocità U1-U2 superiori a 0.5 m/s nelle zone dove si instaura il flusso di allontanamento dal foro di spillaggio (10), con valori di velocità U3 dell’ordine di 0.3 m/s nelle zone intermedie. In Fig.5, le differenti gradazioni in scala di grigio rappresentate all’interno del perimetro del forno (1) corrispondono alle gradazioni in scala di grigio rappresentate nella scala di misurazione riportata a destra che consente, in abbinamento alle indicazioni numerali U1-U5, di identificare la distribuzione delle velocità.

In corrispondenza del fondo del forno (1) i valori di velocità di circolazione indotta saranno maggiori fino a raggiungere valori di velocità dell’ordine di 0.8 – 1 m/s.

Lo stirrer (2) è preferibilmente realizzato (Fig.16) in forma di un corpo chiuso sigillato composto da un insieme di elementi di chiusura (28) costituente l’involucro (16) dello stirrer (2).

Analogamente il sistema di rilevamento e agitazione integrato (20), comprendente in unico corpo sia stirrer (2) che sistema di rilevamento (3), è preferibilmente realizzato (Fig.15) in forma di un corpo chiuso sigillato composto da un insieme di elementi di chiusura (28) costituente l’involucro (16).

L’involucro (16) è dotato (Fig. 14, Fig. 16) dei precedentemente descritti attacchi (30) per adduzione e prelievo del fluido di raffreddamento dello stirrer (2) i quali fanno capo ad un circuito di fluido di raffreddamento interno allo stirrer (2) costituito da condotti (21) di un circuito di fluido. Una base (34) costituisce il supporto per il montaggio di almeno una serie di bobine (18) dello stirrer ciascuna delle quali è preferibilmente costituita da un avvolgimento di forma essenzialmente quadrangolare, secondo una vista in pianta, in cui le bobine si sviluppano verticalmente per una certa altezza in modo da definire un percorso chiuso della corrente di pilotaggio tale da generare un campo di forza orientato secondo una direzione ortogonale rispetto alla conformazione quadrangolare. Le bobine (18) dello stirrer possono eventualmente essere ulteriormente protette da una rispettiva capsula (29) di protezione.

Nella forma di realizzazione illustrata, lo stirrer (2) comprende una sola fila di sei bobine (18) dello stirrer, le quali sono disposte una di seguito all’altra secondo una direzione di sviluppo lungo un asse longitudinale (35) dello stirrer (2) che corrisponde essenzialmente alla direzione di sviluppo longitudinale del forno (1) o alla direzione preferenziale di agitazione indotta dallo stirrer (2) nel metallo allo stato liquido del bagno d'acciaio rivolta verso il foro di spillaggio (10) del forno (1).

Con riferimento al precedentemente definito effetto di spinta del flusso di metallo allo stato liquido caldo in una direzione orientata verso il foro di spillaggio (10), esso viene ottenuto mediante un opportuno sfasamento tra le correnti che alimentano le bobine (18) dello stirrer (2). In particolare (Fig. 4), si consideri una delle bobine (18) dello stirrer definita a titolo esemplificativo come la bobina (R) dello stirrer più vicina al foro di spillaggio (10) alla quale viene assegnato uno sfasamento di corrente pari a zero rispetto alle correnti delle altre bobine (18) dello stirrer come ad esempio la bobina (S) successiva più vicina al foro di spillaggio (10) esclusa la bobina (R) e ad esempio la bobina (T) successiva più vicina al foro di spillaggio (10) escluse la bobina (R) e la bobina (S). Assegnando poi alla bobina (S) uno sfasamento di 120° e assegnando alla bobina (T) uno sfasamento di 240°, la successione degli sfasamenti delle bobine (R, S, T) che genera l’effetto di spinta del flusso di metallo allo stato liquido caldo in una direzione orientate verso il foro di spillaggio (10), è, ad esempio, il seguente: R –T / S –R / T –S, dove il segno meno indica che la bobina è percorsa in senso opposto ovvero è applicato un ulteriore sfasamento di 180° elettrici. Eventuali permutazioni pari degli sfasamenti porteranno allo stesso effetto.

Le bobine (18) dello stirrer sono costituite da un avvolgimento di conduttore di rame cavo all’interno del quale scorre l’acqua di raffreddamento. Tale tecnologia è utilizzata principalmente per ridurre quanto più possibile la quantità d’acqua all’interno dello stirrer e quindi al di sotto del forno. Lo stirrer risulta quindi più sicuro in caso di rottura del fondo. Tale tecnologia, che definisce lo stirrer come “dry type”, consente inoltre una manutenzione più semplice poiché non prevede un trattamento di resinatura esterno comune a bobine e pacco magnetico.

Sarà evidente ad un esperto del settore che si potranno prevedere soluzioni alternative con più file parallele di bobine (18) dello stirrer, soluzioni alternative con un numero maggiore o minore di bobine (18) dello stirrer disposte su una unica fila di bobine o su più file parallele di bobine, bobine (18) dello stirrer, ciascuna composta da più di una bobina disposte in condizione di reciproca sovrapposizione.

Con riferimento al sistema di rilevamento (3), come precedentemente spiegato, esso può essere un sistema indipendente rispetto alla presenza (Fig.8, Fig.9, Fig.10) o assenza (Fig.7) dello stirrer (2). In particolare, il sistema di rilevamento (3) potrà essere ad esempio:

- integrato (Fig. 8) entro un corpo unico insieme con lo stirrer (2) in modo tale da ottenere un sistema di rilevamento e agitazione (20) integrato, in cui sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) sono alloggiati entro un corpo unico risultando pertanto solidali l’uno all’altro;

- alloggiato (Fig.7, fig.9, Fig.10, Fig.15) entro un involucro del sistema di rilevamento (17) in modo tale da ottenere un sistema di rilevamento e agitazione (20) integrato, in cui il sistema di rilevamento (3) è alloggiato entro un involucro del sistema di rilevamento (17) e lo stirrer (2) è alloggiato entro un involucro dello stirrer (16) e il sistema di rilevamento (3) e lo stirrer (2) sono posizionati l’uno sull’altro secondo una configurazione in cui il sistema di rilevamento (3) è atto ad essere rivolto verso il forno.

In una forma di realizzazione, il sistema di rilevamento (3) si basa sul ricorso ad una tecnica di misura di tipo tomografico ad induzione magnetica.

Mediante una serie di bobine (19) del sistema di rilevamento è possibile misurare e ricostruire una distribuzione volumetrica della conducibilità elettrica del materiale contenuto entro il forno (1), il quale, in generale, potrà essere costituito da un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36).

Il principio di misura si basa sulla teoria delle mutue induttanze associate al problema delle correnti di Focault o correnti parassite.

Il metodo di misurazione prevede che una delle bobine del sistema di rilevamento sia utilizzata come bobina di trasmissione per generare un campo di misurazione (22) e prevede che un’altra delle bobine del sistema di rilevamento sia utilizzata per acquisire il segnale dovuto alle correnti parassite generate nell’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36). Il sistema di rilevamento (3) comprende (Fig.11, Fig.12, Fig.13) un dispositivo di misura (27), il quale comprende uno o più generatori di segnale (23), uno o più sistemi di trasmissione (24), uno o più sistemi di ricezione (25), un sistema di elaborazione (26). Il generatore di segnale (23) fornisce un segnale sinusoidale ad una frequenza di trasmissione al sistema di trasmissione (24) che amplifica il segnale sinusoidale per pilotare la bobina (19) del sistema di rilevamento che viene usata per la trasmissione. Una o più bobine (19) del sistema di rilevamento sono a loro volta collegate all’un sistema di ricezione (25) per la misurazione dei segnali ricevuti da tali bobine a seguito della trasmissione del segnale sinusoidale e della generazione delle correnti parassite sull’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36). In una forma di realizzazione si prevede che tutte le bobine (19) del sistema di rilevamento siano ciascuna configurabile alternativamente come bobina di trasmissione e come bobina di ricezione in differenti fasi del metodo di misurazione. In una differente forma di realizzazione si prevede che ci siano alcune bobine (19) del sistema di rilevamento configurate come bobine di trasmissione e che ci siano alcune bobine (19) del sistema di rilevamento configurate come bobine di ricezione.

Il sistema di elaborazione (26) acquisisce i segnali di misurazione e fornisce il risultato della elaborazione alla unità di controllo (12) che si occupa di fornire indicazioni utili per agire sul processo di fusione in corso, al fine di individuare necessarie azioni correttive sul processo di fusione in corso.

L’unità di controllo potrà anche acquisire ulteriori segnali di misurazione (37) da utilizzare in abbinamento alla misura effettuata con il sistema di rilevamento (3) per fornire una indicazione maggiormente precisa della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno (1) fusorio. Tali ulteriori segnali di misurazione (37) potranno essere acquisiti tramite sensori (38) oppure tramite una interfaccia di comunicazione (39) con il sistema di gestione del forno (1) e del processo di fusione.

Ad esempio, l’unità di controllo potrà, al fine dell’utilizzo per fornire una indicazione maggiormente precisa della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno (1) fusorio, acquisire almeno un segnale di misurazione (37) selezionato tra:

- temperatura dell’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) entro il forno (1);

- temperatura del metallo allo stato fuso (5) entro il forno (1);

- temperatura di gas di scarico dal forno;

- composizione o concentrazioni di gas di scarico dal forno;

- temperatura dell'acqua di raffreddamento dal forno ad arco elettrico.

Analogamente il metodo inventivo potrà corrispondentemente prevedere fasi di acquisizione di tali segnali di misurazione (37).

Una volta stabilite quali azioni intraprendere sulla base della misurazione della condizione di fusione dei materiali metallici da riciclo entro il forno (1) fusorio, l’unità di controllo (12) potrà, ad esempio, comandare una o più azioni tra:

- accensione dello stirrer (2), se presente o integrato nel sistema;

- aumento o diminuzione o comunque regolazione dei sistemi di adduzione di calore di fusione come ad esempio un aumento o una diminuzione o comunque una regolazione della potenza degli elettrodi (4) nel caso di applicazione su forno ad arco elettrico, un aumento o una diminuzione o comunque una regolazione della intensità di bruciatori;

- aumento o diminuzione o comunque regolazione di unità di iniezione di gas disposte per fornire gas al materiale fuso come ad esempio ossigeno o altri gas;

- aumento o diminuzione o comunque regolazione di unità di alimentazione di polvere di carbonio.

Analogamente il metodo inventivo potrà comprende ulteriormente una fase di controllo di mezzi di comando per comando dei dispositivi o unità indicate, come ad esempio sistemi di adduzione di calore di fusione per aumento o diminuzione o regolazione del calore addotto all’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) nel forno (1), unità di iniezione di gas disposte per fornire gas al materiale fuso per aumento o diminuzione o regolazione della quantità di gas, unità di alimentazione di polvere di carbonio al materiale fuso per aumento o diminuzione o regolazione della quantità di polvere di carbonio. La fase di controllo di mezzi di comando di tali dispositivi potrà essere una fase di controllo in cui il controllo dei dispositivi avviene sulla base almeno dei valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) oppure sulla base di almeno della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) calcolata.

In generale l’unità di controllo (12) potrà fornire segnali di controllo (40) alla interfaccia di comunicazione (39) con il sistema di gestione del forno (1) e del processo di fusione.

Nel caso di sistema di rilevamento (3) realizzato come sistema indipendente rispetto al corpo di uno stirrer (2), il sistema di rilevamento (3) è preferibilmente realizzato (Fig. 15, Fig. 16) in forma di un corpo chiuso sigillato composto da un insieme di elementi di copertura (41) costituente l’involucro (17) del sistema di rilevamento.

Nella forma di realizzazione illustrata, il sistema di rilevamento (3) comprende una sola fila di sei bobine (19) del sistema di rilevamento, le quali sono disposte una di seguito all’altra secondo una direzione di sviluppo lungo un asse longitudinale (42) del sistema di rilevamento (3) che corrisponde essenzialmente alla direzione di sviluppo longitudinale del forno (1) o alla direzione preferenziale di agitazione indotta dallo stirrer (2) nel metallo allo stato liquido del bagno d'acciaio rivolta verso il foro di spillaggio (10) del forno (1).

Sarà evidente ad un esperto del settore che si potranno prevedere soluzioni alternative con più file parallele di bobine (19) del sistema di rilevamento, soluzioni alternative con un numero maggiore o minore di bobine (19) del sistema di rilevamento disposte su una unica fila di bobine o su più file parallele di bobine, bobine (19) del sistema di rilevamento ciascuna composta da più di una bobina disposte in condizione di reciproca sovrapposizione. Ad esempio, si potranno prevedere soluzioni con (Fig.18) due file parallele di bobine (19) del sistema di rilevamento. Le bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento sono realizzate con filo di rame avvolto su un nucleo non magnetico e non conduttivo. Non è necessario raffreddare le bobine, perché la densità di corrente è bassa ed inoltre l’alimentazione di ogni bobina non è continuativa. In una forma di realizzazione, quindi, il sistema di rilevamento (3) è realizzato in forma di un corpo contenente le bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento in cui il corpo del sistema di rilevamento (3) è privo di rispettivo sistema di raffreddamento.

In una forma di realizzazione le dimensioni in lunghezza o larghezza delle bobine potranno essere sostanzialmente comparabili con la lunghezza delle bobine (18) dello stirrer (2), se presente.

La serie di bobine (19) del sistema di rilevamento è posta in prossimità del fondo del forno (1) e, nella forma preferita della presente invenzione ciascuna delle bobine (19) del sistema di rilevamento viene alternativamente utilizzata come bobina di trasmissione e come bobina di ricezione, sebbene sarà evidente ad un esperto del settore che si potranno prevedere soluzioni in cui una prima serie di bobine (19) del sistema di rilevamento è esclusivamente atta ad essere utilizzata come serie di bobine di trasmissione e una seconda serie di bobine (19) del sistema di rilevamento è esclusivamente atta ad essere utilizzata come serie di bobine di ricezione. Si descriverà nel seguito la prima delle due soluzioni, risultando evidente l’estensione nel caso in cui si consideri la seconda delle due soluzioni qui definite.

Ad esempio, in una prima fase (Fig. 11), una prima bobina (19’) del sistema di rilevamento, viene utilizzata come bobina di trasmissione e genera un corrispondente campo di misurazione (22). Una o più seconde bobine (19’’) del sistema di rilevamento, vengono utilizzate come bobine di ricezione e ricevono un corrispondente segnale di ricezione dovuto alla risposta al campo di misurazione (22) indotta dalla presenza dell’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) entro il forno (1). In generale (Fig. 13) una qualunque generica bobina (19<n>) del sistema di rilevamento in una fase “n” del processo di misurazione potrà essere utilizzata come bobina trasmittente, mentre le rimanenti bobine (19) del sistema di rilevamento con esclusione della generica bobina (19<n>) saranno usate come bobine riceventi. Con riferimento alla misurazione della condizione di fusione del materiale contenuto entro il forno (1), il quale, in generale, potrà essere costituito da un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36), il sistema di rilevamento (3) misura la conducibilità elettrica del materiale contenuto entro il forno (1), più in particolare misura e ricostruisce una distribuzione volumetrica della conducibilità elettrica del materiale contenuto entro il forno (1). La metodologia di misurazione si basa sulla iniezione di una corrente sinusoidale su una o più bobine (19) del sistema di rilevamento configurate come bobine di trasmissione. Quando la corrente sinusoidale viene iniettata nella bobina, essa genera un campo magnetico nello spazio, indicato come campo di misura (22). Il campo magnetico generato dalla bobina di trasmissione genera una tensione indotta o forza elettromotrice sulle bobine (19) del sistema di rilevamento configurate come bobine di ricezione. La tensione indotta o forza elettromotrice è influenzata dalla presenza della distribuzione spaziale di conducibilità elettrica nel campo di misura (22), la quale a sua volta è influenzata dalla presenza nel campo di misura (22) sia di metallo allo stato fuso (5) sia di materiali metallici non ancora fusi (36). Dal momento che per tutti i metalli la conducibilità elettrica è una funzione della temperatura e, in particolare, essa diminuisce monotonamente fino al raggiungimento della condizione di fusione del metallo, il sistema di rilevamento (3), misurando la conducibilità elettrica del materiale contenuto entro il forno (1), è in grado di dare una indicazione o misurazione dello stato di fusione del materiale contenuto entro il forno (1), potendo così indicare la presenza o meno di materiali metallici non ancora fusi (36) oppure potendo fornire una indicazione di un rapporto quantitativo tra metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36).

Come precedentemente spiegato si potranno prevedere soluzioni del sistema di rilevamento (3) e del relativo metodo di rilevamento in cui ciascuna delle bobine (19) del sistema di rilevamento viene alternativamente utilizzata come bobina di trasmissione e come bobina di ricezione, oppure soluzioni in cui una prima serie di bobine (19) del sistema di rilevamento è esclusivamente atta ad essere utilizzata come serie di bobine di trasmissione e una seconda serie di bobine (19) del sistema di rilevamento è esclusivamente atta ad essere utilizzata come serie di bobine di ricezione.

Considerando il primo caso, che è il più complesso, il secondo caso risulterà pure di immediata comprensione ad un esperto del settore. La bobina trasmittente viene ciclicamente cambiata in modo da coprire l’intero numero di bobine (19) del sistema di rilevamento disponibili. Per ogni trasmissione, vengono registrate fasi ed ampiezze del segnale elettrico captato dalle bobine (19) del sistema di rilevamento configurate in tale fase come bobine riceventi. L’insieme completo dei dati così ottenuto viene indicato con il termine scansione. Ad esempio, per cambiare ciclicamente la bobina trasmittente tra le bobine (19) del sistema di rilevamento disponibili e corrispondentemente utilizzare le rimanenti bobine (19) del sistema di rilevamento come bobine riceventi, si potrà ricorrere ad un dispositivo multiplexer (43).

Il sistema di elaborazione (26) potrà, ad esempio, comprendere sistemi di acquisizione e conversione in digitale dei segnali elettrici captati dalle bobine (19) del sistema di rilevamento.

Sulla base delle scansioni effettuate è possibile poi procedere in differenti modalità, eventualmente contemporaneamente o in alternativa:

- calcolare un valore percentuale complessivo indicante un rapporto quantitativo tra metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) del materiale entro il forno (1);

- ricavare una mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità misurata del materiale contenuto entro il forno (1).

La prima modalità consente di ottenere un immediato valore di valutazione della condizione di fusione che è facilmente utilizzabile per la gestione delle azioni da compiere che sono state precedentemente spiegate.

La seconda modalità consente di ottenere una rappresentazione visiva della situazione entro il forno (1) dalla quale è possibile non solo avere un quadro generale della condizione di fusione, ma anche identificare eventuali problematiche come ad esempio la presenza di materiali metallici non ancora fusi (36) di grosse dimensioni. Anche in questo caso si potranno prevedere opportune azioni da compiere che sono state precedentemente spiegate. Ad esempio, nel caso in cui si evidenziasse che sono presenti materiali metallici non ancora fusi (36) di grosse dimensioni che sono più difficili da fondere, si potranno indirizzare bruciatori verso la zona indicata dalla mappatura oppure si potranno effettuare iniezioni di carbonio o ossigeno localizzate oppure si potrà intervenire sulla potenza degli elettrodi nel caso in cui il sistema sia usato in un forno ad arco elettrico.

Preferibilmente, la distribuzione delle bobine (19) del sistema di rilevamento è planare con disposizione su un piano che segue il profilo inferiore della parete del forno (1) in modo tale che le bobine (19) del sistema di rilevamento sono disposte sulla superficie di deposizione secondo una configurazione tale da avere una distanza approssimativamente costante tra il sistema di rilevamento (3) e il forno (1) in corrispondenza dell’area di misurazione corrispondente alla superficie di deposizione delle bobine (19) del sistema di rilevamento.

Per l’elaborazione della scansione dei segnali effettuata con le bobine (19) del sistema di rilevamento, ad esempio, si potrà ricorrere ad un procedimento di elaborazione in cui

- si costruisce un modello diretto sulla base del modello elettromagnetico y=F(s) del sistema di rilevamento (3) comprensivo anche dell’effetto dovuto alla presenza del forno (1) ed eventualmente dello stirrer (2), se presente. Per fare tale modello si ricorre alle equazioni di Maxwell per il campo elettromagnetico, come noto ad un esperto del settore. In particolare. “s” rappresenta la conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica, che è la grandezza fisica finale che si desidera ottenere per il rilevamento dello stato di fusione dei materiali metallici (5, 36) entro un forno (1) fusorio. In particolare “y” rappresenta la misura effettivamente ottenuta dal sistema di rilevamento (3), intesa, ad esempio, come valori di ampiezza e fase del segnale indotto sulle bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento. In particolare “F” rappresenta il funzionale, cioè il modello elettromagnetico costruito, che lega tra loro “s”, cioè conducibilità elettrica o distribuzione spaziale della conducibilità elettrica, e “y”, cioè la misura effettivamente ottenuta dal sistema di rilevamento (3). Ad esempio per la costruzione del modello elettromagnetico si potranno utilizzare metodi ad elementi finiti [Finite Element Method] o FEM, noti ad un esperto del settore;

- si identifica la funzione inversa s=F^(-1)(y), cioè la funzione inversa che consente di ottenere la conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica a partire dalle misure effettivamente ottenute dal sistema di rilevamento (3) come, ad esempio, i valori di ampiezza e fase del segnale indotto sulle bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento. Poiché le variazioni di conducibilità elettrica tra metallo solido e metallo fuso sono molto contenute, come ad esempio inferiori al 10%, si potrà linearizzare il funzionale F senza introdurre eccessivi errori e ottenendo una semplificazione delle operazioni di calcolo. Si otterrà così una relazione dy = J ds, in cui “J” rappresenta la matrice di sensitività o jacobiana del modello elettromagnetico identificato dal funzionale F. La matrice di sensitività o jacobiana J può essere calcolata a priori risolvendo il modello diretto. Le variabili ds e dy rappresentano rispettivamente le variazioni di conducibilità elettrica e le variazioni delle misure acquisite con le bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento. Per calcolare la matrice di sensitività o jacobiana J è necessario risolvere la distribuzione del campo B di induzione magnetica all’interno dell’area di misura del sistema di rilevamento (3) e cioè nel volume antistante le bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento (3), mediante ad esempio le sopracitate tecniche FEM. Una volta calcolata la matrice di sensitività o jacobiana J, il problema può essere invertito calcolando ds=J^(-1)(dy).

Questo metodo permette di ottenere una mappa della conducibilità elettrica in tempo reale, poiché il calcolo di ds=J^(-1)(dy) può essere fatto in tempi compatibili con il processo di fusione. In pratica il metodo prevede che si svolgano le seguenti fasi:

• si costruisce il modello diretto, costituito dal modello elettromagnetico delle bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento e comprensivo dei metalli che circondano le bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento, utilizzando ad esempio le equazioni di Maxwell per il campo elettromagnetico ed un modellatore FEM;

• nel modello diretto si tiene conto anche di una quantità predefinita di metallo allo stato fuso (5) o una quantità predefinita di materiali metallici non ancora fusi (36) o una quantità predefinita data da un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) all’interno forno (1), utilizzata come parametro di riferimento per il contenuto del forno (1);

• si calcola il campo magnetico generato da ogni bobina (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento in una griglia spaziale che in prima approssimazione coincide con il volume del campo di misurazione (22) di riferimento costituito dal volume occupato da metallo allo stato fuso (5) o una quantità predefinita di materiali metallici non ancora fusi (36) o una quantità predefinita data da un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) all’interno forno (1);

• si costruisce la matrice jacobiana Jij i cui termini sono il prodotto scalare Bi x Bj dove gli indici i, j sono indici di scorrimento lungo la serie di bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento per il numero complessivo di bobine previste per il sistema di rilevamento (3);

• date le misure dy, cioè le variazioni delle misure acquisite con le bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento, si procede al calcolo di ds=J^(-1)(dy);

• la soluzione approssimata è s = s0 ds, dove s0 rappresenta le conducibilità della quantità predefinita di metallo allo stato fuso (5) o una quantità predefinita di materiali metallici non ancora fusi (36) o una quantità predefinita data da un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) all’interno forno (1), usata come quantità di riferimento. Tuttavia il valore di s0 è un valore costante del quale è semplice tenere conto come sarà evidente ad un esperto del settore e che può essere, ai fini pratici, trascurato.

Alla fine del procedimento di elaborazione dei segnali si ottiene una mappa spaziale tomografica della distribuzione di conducibilità elettrica dalla quale è possibile distinguere i diversi stati di fusione del materiale contenuto entro il forno (1) così identificando la presenza di materiali metallici non ancora fusi (36) all’interno del metallo allo stato fuso (5) nel forno (1). Infatti, per tutti i metalli, la conducibilità elettrica è una funzione della temperatura ed in particolare essa diminuisce monotonamente fino allo stato liquido. L’utilizzo del sistema di rilevamento (3) descritto abbinato a metodologie di calcolo bidimensionale o tridimensionale della distribuzione della conducibilità elettrica permette di ottenere la distribuzione di conducibilità elettrica del materiale contenuto entro il forno (1) in un dato istante in funzione dello stato termico del metallo. Il sistema di rilevamento (3) così definito potrà essere considerato come un tomografo realizzante il sistema e metodo di misurazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio e tale sistema o metodo di rilevamento (3) potrà essere usato in abbinamento ad uno stirrer (2) per agitazione del metallo allo stato fuso (5) entro il forno (1) realizzante il sistema e metodo di misurazione e agitazione dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio.

Con riferimento alla installazione del sistema di rilevamento (3) sul forno (1), occorre tenere in considerazione che il campo elettromagnetico generato dalle bobine (19) trasmittenti del sistema di rilevamento deve penetrare il guscio di acciaio inossidabile costituente la parete (7) del forno (1), attraversare lo strato di refrattario (8) e penetrare nel metallo immediatamente a ridosso. Per tale motivo, risultano inadatti allo scopo segnali sinusoidali di trasmissione in radiofrequenza e, quindi, il generatore di segnale (23) è un generatore di segnale a bassa frequenza, in particolare un generatore di segnale a bassa frequenza atto a generare un segnale sinusoidale con frequenza compresa tra 0.1 Hz e 5.0 Hz. I segnali sinusoidali di trasmissione con i quali si alimentano le bobine (19) trasmittenti del sistema di rilevamento sono segnali sinusoidali con frequenza compresa tra 0.1 Hz e 5.0 Hz, preferibilmente dell’ordine di 0.5 Hz – 1.5 Hz.

Si potranno anche prevedere sequenze di fasi di misurazione nelle quali la frequenza del segnale di trasmissione inviato alle bobine (19) trasmittenti del sistema di rilevamento (3) viene variata tra una fase e la successiva in modo tale da effettuare valutazioni della conducibilità operando con campi elettromagnetici aventi differenti profondità di penetrazione, consentendo, l’ottenimento di precisioni di misura maggiori.

Nel caso particolare in cui il sistema di rilevamento (3) si trovi ad operare su un forno (1) che non è dotato di stirrer (2) elettromagnetico, la misurazione mediante il sistema di rilevamento (3) potrà essere effettuata continuativamente durante il processo di fusione.

Nel caso particolare in cui il sistema di rilevamento (3) si trovi ad operare su un forno (1) dotato di stirrer (2) elettromagnetico, la misurazione mediante il sistema di rilevamento (3) potrà essere effettuata continuativamente durante il processo di fusione iniziale quando lo stirrer (2) è in condizione di spegnimento. A seguito del rilevamento mediante il sistema di rilevamento (3) di una condizione di fusione sufficiente per consentire la attivazione dello stirrer (2), dal momento che sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) operano a frequenze prossime tra loro, potrebbero verificarsi problemi di interferenza con la misura da parte dei campi elettromagnetici molto intensi generati dallo stirrer (2). In questo caso si prevede che il sistema ed il metodo integrato di misura ed agitazione elettromagnetica possa prevedere delle fasi alternate, in cui fasi di misurazione con il sistema di rilevamento (3) abilitato e lo stirrer (2) spento sono alternate a fasi di agitazione con il sistema di rilevamento (3) disabilitato e lo stirrer (2) acceso. Si potranno prevedere intervalli predefiniti di misurazione inframezzati a periodi più lunghi di accensione dello stirrer (2). In tal modo è possibile misurare l’evoluzione della distribuzione di conducibilità elettrica nel tempo. La distribuzione di conducibilità elettrica avrà un andamento temporale che rifletterà lo stato di fusione del materiale contenuto entro il forno (1). In funzione delle misurazioni effettuate dopo la prima accensione dello stirrer (2), il sistema di rilevamento potrà fornire misurazioni di conducibilità del materiale fuso o in corso di fusione che saranno utili alla unità di controllo (12), ad esempio, per comandare un aumento della intensità del campo di agitazione elettromagnetica prodotto dallo stirrer (2), ad esempio, aumentando l’intensità della corrente dello stirrer (2).

Come precedentemente spigato, il sistema di rilevamento (3) potrà fornire una immagine bidimensionale o tridimensionale del volume di conducibilità elettrica che verrà ad ogni istante confrontato con un valore obiettivo. Lo stirrer (2) sarà attivato solo al raggiungimento di tale soglia. Ad intervalli predefiniti, lo stirrer elettromagnetico sarà quindi disattivato per permettere la misura senza interferenze e, successivamente, riattivato in modo da proseguire con la verifica dell’avanzamento della fusione fino al momento in cui tutti i parametri del processo, compreso il parametro dello stato di fusione dei materiali, saranno entro i valori previsti per procedere alla colata del materiale fuori dal forno (1) per il suo successivo utilizzo nelle linee di produzione a valle dello stesso.

Si potrà prevedere anche una fase ulteriore di identificazione di una condizione di accensione o avvio dello stirrer (2) a seguito del raggiungimento di una condizione di fusione dell’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) all’interno forno (1), ad esempio, calcolando un valore di conducibilità media, <ds>, da confrontare con un valore di soglia predefinito per l’accensione dello stirrer (2). Per valore medio si intende valore medio nel volume di misura.

In definitiva la presente invenzione si riferisce (Fig.1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, Fig.7, Fig.8, Fig.9, Fig.10, Fig.13) ad un sistema di rilevamento (3) di uno stato di fusione di materiali metallici (5, 36) per rilevamento dello stato di fusione dei materiali metallici (5, 36) entro un forno (1) fusorio. I materiali metallici sono, in generale, costituiti dall’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36). Il sistema di rilevamento (3) comprende almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) in cui ciascuna delle bobine (19, 19’, 19’’) è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su un piano di avvolgimento (45) della bobina. La serie di bobine (19, 19’, 19’’) comprende (Fig. 11, Fig.12, Fig.13) almeno una prima bobina (19’) del sistema di rilevamento configurata come bobina trasmittente ed almeno una seconda bobina (19’’) del sistema di rilevamento configurata come bobina ricevente, la prima bobina (19’) essendo collegata ad un sistema di trasmissione (24) configurato per amplificare un segnale sinusoidale di trasmissione generato da un generatore di segnale (23). Il sistema di trasmissione (24) è configurato per alimentare la almeno una prima bobina (19’) con il segnale sinusoidale di trasmissione amplificato per generazione di un campo di misurazione (22) per interazione con i materiali metallici entro il forno (1). La almeno una seconda bobina (19’’) è configurata per ricevere un segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1). La almeno una seconda bobina (19’’) è collegata ad un sistema di ricezione (25) configurato per convertire il segnale di ricezione in dati di ricezione e per invio dei dati di ricezione ad una unità di controllo (12). La serie di bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento è disposta (Fig.14, Fig.15, Fig.16, Fig. 17, Fig.18) su una superficie di deposizione (44), in cui la superficie di deposizione è disposta secondo una configurazione planare o essenzialmente planare o arcuata o composta da piani di deposizione reciprocamente leggermente inclinati, in cui il piano di avvolgimento (45) delle bobine è parallelo alla superficie di deposizione (44) delle bobine (19, 19’, 19’’), le bobine (19, 19’, 19’’) essendo disposte una di seguito all’altra sulla superficie di deposizione (44) con formazione di almeno una zona di misurazione investita dal campo di misurazione (22) che è disposta parallela alla superficie di deposizione (44) delle bobine (19, 19’, 19’’) e ortogonalmente distanziata dalla superficie di deposizione (44). La bobina trasmittente e la almeno una bobina ricevente non sono disposte reciprocamente affacciate su lati opposti dei materiali metallici entro il forno (1), ma sono disposte sulla medesima superficie di deposizione (44) rivolte verso i materiali metallici entro il forno (1) e la superficie di deposizione (44) è disposta esternamente inferiormente al forno (1) in modo che il campo di misurazione (22) si trovi in una zona essenzialmente parallela alla superficie di deposizione (44) ed entro il forno (1), a seguito del fatto che il campo elettromagnetico generato attraversa la parete (7) del forno (1) e lo strato di refrattario (8) del forno (1). L’unità di controllo (12) comprende primi mezzi di calcolo per calcolo di valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) in funzione di o a partire dai dati di ricezione e l’unità di controllo (12) comprende secondi mezzi di calcolo per la determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) in funzione di o a partire dai valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici (5, 36) entro il forno.

La superficie di deposizione (44) potrà essere composta da piani di deposizione disposti uno di seguito all’altro in cui ciascun piano è inclinato rispetto al successivo di un angolo compreso tra 160° e 180° oppure potrà essere una superficie arcuata come ad esempio una superficie arcuata in cui il rapporto tra il raggio di curvatura e la lunghezza dell’arco costituente la superficie di deposizione (44) è compreso tra 1.5 e 2.1 o, in generale, una superficie arcuata che segue il fondo del forno (1) in corrispondenza del quale avviene l’installazione, cioè avente una curvatura corrispondente alla curvatura della parte inferiore del forno (1).

In una forma di realizzazione (Fig. 11, fig. 12, Fig. 13) il sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio comprende un dispositivo multiplexer (43) il quale è configurato per collegamento del sistema di trasmissione (24) di un segnale sinusoidale alternativamente ad una differente bobina selezionata tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) in modo tale da cambiare la bobina trasmittente tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) per generazione del campo di misurazione (22) in differenti zone di misurazione. Il dispositivo multiplexer (43) potrà essere configurato per commutazione sequenziale del collegamento del sistema di trasmissione (24) tra bobine adiacenti della serie di bobine (19, 19’, 19’’) e corrispondentemente per commutazione sequenziale del collegamento del sistema di ricezione (25) tra bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) con esclusione della bobina trasmittente. Il sistema di rilevamento (3) potrà essere configurato secondo configurazioni in cui:

- l'unità di controllo (12) comprende mezzi di elaborazione per calcolo di un valore percentuale complessivo indicante un rapporto quantitativo tra metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) del materiale entro il forno (1);

- il sistema di rilevamento (3) è un sistema di rilevamento (3) di tipo tomografico in cui l’unità di controllo (12) comprende mezzi di elaborazione dei valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) in cui i mezzi di elaborazione dei valori di conducibilità o resistività elettrica sono atti a fornire in uscita una mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità misurata del materiale contenuto entro il forno (1) e costituito dall’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36).

La presente invenzione riguarda anche un sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di uno stato di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) in cui lo stirrer elettromagnetico (2) comprende almeno una rispettiva serie di bobine (18) dello stirrer in cui ciascuna delle bobine (18) dello stirrer è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su una rispettiva superficie di avvolgimento, in cui il sistema di rilevamento (3) comprende almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’), la serie di bobine (19, 19’, 19’’) comprendente almeno una prima bobina (19’) configurata come bobina trasmittente ed almeno una seconda bobina (19’’) configurata come bobina ricevente, la prima bobina (19’) essendo collegata ad un sistema di trasmissione (24) di un segnale sinusoidale per pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) per generazione di un campo di misurazione (22) per interazione con i materiali metallici entro il forno (1), la almeno una seconda bobina (19’’) essendo configurata per ricevere un segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1), la almeno una seconda bobina (19’’) essendo collegata ad un sistema di ricezione (25) per invio di dati di ricezione del segnale di ricezione ad una unità di controllo (12) in cui il sistema di rilevamento (3) è un sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio come precedentemente descritto e l’unità di controllo comprende mezzi di controllo per controllo dello stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1).

Ulteriormente la presente invenzione si riferisce ad un metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento dello stato di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio, in cui il metodo prevede le seguenti fasi:

a) posizionamento di un sistema di rilevamento (3) elettromagnetico in prossimità di una zona di misurazione per generazione di un campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1), in cui il sistema di rilevamento (3) comprende almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) in cui ciascuna delle bobine (19, 19’, 19’’) è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su un piano di avvolgimento (45), la serie di bobine (19, 19’, 19’’) comprendente almeno una prima bobina (19’) configurata come bobina trasmittente ed almeno una seconda bobina (19’’) configurata come bobina ricevente;

b) generazione del campo di misurazione (22) per interazione con i materiali metallici entro il forno (1), la generazione del campo di misurazione (22) avvenendo tramite pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) con un segnale sinusoidale;

c) ricezione per mezzo della almeno una seconda bobina (19’’) di un segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1);

d) conversione del segnale di ricezione in dati di ricezione;

e) invio dei dati di ricezione ad una unità di controllo (12)

La fase di generazione del campo di misurazione (22) è una fase di generazione di un campo elettromagnetico in una zona di misurazione soggetta al campo di misurazione (22) che è disposta parallela rispetto ad una superficie di deposizione (44) della serie di bobine (19, 19’, 19’’) su cui sono disposte sia la almeno una bobina trasmittente e la almeno una bobina ricevente, la fase di generazione del campo di misurazione (22) comprendente una fase di penetrazione del campo di misurazione (22) fino alla zona di misurazione soggetta al campo di misurazione (22) la quale è ortogonalmente distanziata dalla superficie di deposizione (44) in modo tale che il campo di misurazione (22) penetri fino ai materiali metallici entro il forno (1) fusorio, la fase di ricezione essendo una fase di ricezione del segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1) che avviene per mezzo della bobina ricevente che è disposta sulla medesima superficie di deposizione (44) della bobina trasmittente secondo una configurazione essenzialmente planare in cui il piano di avvolgimento (45) è parallelo alla superficie di deposizione (44), le bobine (19, 19’, 19’’) essendo disposte una di seguito all’altra sulla superficie di deposizione (44).

Il metodo comprende ulteriormente:

i) una prima fase di calcolo tramite l’unità di controllo (12) in cui la prima fase di calcolo è una fase di calcolo di valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) a partire dai dati di ricezione;

ii) una seconda fase di calcolo tramite l’unità di controllo (12) in cui la seconda fase di calcolo è una fase di determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) a partire dai valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1). Il metodo di rilevamento potrà comprende una fase di commutazione per mezzo di un dispositivo multiplexer (43), la fase di commutazione essendo una fase di commutazione in cui il sistema di trasmissione (24) di segnale sinusoidale viene alternativamente collegato ad una differente bobina selezionata tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) in modo tale da cambiare la bobina trasmittente tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) per generazione del campo di misurazione (22) in differenti zone di misurazione. Ulteriormente in una forma di realizzazione il metodo di rilevamento potrà avere una fase di commutazione che è una fase di commutazione sequenziale del collegamento del sistema di trasmissione (24) tra bobine adiacenti della serie di bobine (19, 19’, 19’’) e corrispondentemente per commutazione sequenziale del collegamento del sistema di ricezione (25) tra bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) con esclusione della bobina trasmittente.

Nella forma di realizzazione in cui il sistema di rilevamento (3) comprende (Fig.18) due serie di bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento, la fase di commutazione potrà comprendere una sottofase di commutazione tra le due serie di bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento disposte su due file parallele di bobine (19) del sistema di rilevamento.

La fase di determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) potrà essere una fase di calcolo di un valore percentuale complessivo indicante un rapporto quantitativo tra metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) del materiale entro il forno (1).

La fase di calcolo di valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) potrà essere realizzata tramite un metodo di calcolo tomografico in cui è presente una fase di elaborazione dei valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) in modo tale da fornire in uscita una mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità o resistività misurata del materiale contenuto entro il forno (1) e costituito dall’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36). Il metodo di calcolo tomografico potrà comprende le seguenti fasi:

- calcolo di un modello diretto sulla base di un modello elettromagnetico y=F(s) del sistema di rilevamento (3) in cui “s” rappresenta la conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica, “y” rappresenta una misurazione effettivamente ottenuta dal sistema di rilevamento (3), “F” rappresenta un funzionale che lega tra loro conducibilità elettrica o distribuzione spaziale della conducibilità elettrica e misura effettivamente ottenuta dal sistema di rilevamento (3);

- identificazione di una funzione inversa s=F^(-1)(y) per ottenimento della conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica a partire dalle misure effettivamente ottenute dal sistema di rilevamento (3);

- calcolo della mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità o resistività misurata del materiale contenuto entro il forno (1) per mezzo della funzione inversa F^(-1) e delle misurazioni effettivamente ottenute y dal sistema di rilevamento (3).

La fase di identificazione della funzione inversa s=F^(-1)(y), per ottenimento della conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica a partire dalle misure effettivamente ottenute dal sistema di rilevamento (3), potrà avvenire mediante una fase di linearizzazione del funzionale F con ottenimento di una relazione dy = J ds, in cui “J” rappresenta una matrice di sensitività o jacobiana del modello elettromagnetico identificato dal funzionale F, ds e dy essendo rispettivamente variazioni di conducibilità elettrica e variazioni delle misure acquisite con le bobine (19, 19’, 19’’, 19<n>) del sistema di rilevamento. Si potrà avere anche una fase di calcolo della matrice di sensitività o jacobiana J per mezzo di una tecnica di modellizzazione agli elementi finiti.

Ulteriormente la presente invenzione si riferisce ad un metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio e di agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio in cui il metodo comprende una fase di accensione di uno stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio, la fase di accensione dello stirrer (2) elettromagnetico avvenendo a seguito di:

- almeno una fase di rilevamento inziale della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) con ottenimento di una condizione rilevata di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1), e

- almeno una fase di confronto con esito positivo tra una condizione minima desiderata di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) fusorio e la condizione rilevata di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1)

La almeno una fase di rilevamento inziale della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) avviene tramite il metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici come precedentemente descritto.

Ulteriormente si potrà prevedere che il metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio e di agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio, dopo la fase di accensione di uno stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio, comprende fasi di commutazione tra:

- fasi di spegnimento dello stirrer (2) elettromagnetico in cui vengono effettuate ulteriori successive fasi di ulteriore rilevamento della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) con ottenimento di successive condizioni rilevate di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1), e

- fasi di ri-accensione dello stirrer (2) elettromagnetico;

le fasi di commutazione tra le fasi di spegnimento dello stirrer (2) e ulteriore rilevamento e le fasi di ri-accensione dello stirrer (2) essendo ripetute fino ad ottenimento di una condizione desiderata finale di condizione di fusione oppure di composizione dei materiali metallici entro il forno (1).

Il metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio e di agitazione elettromagnetica potrà anche comprendere fasi di calcolo di potenza e frequenza di accensione dello stirrer (2) per applicazione di nuovi valori di potenza e frequenza di accensione dello stirrer (2) in dette fasi di ri-accensione dello stirrer (2) elettromagnetico.

La presente invenzione riguarda anche un forno (1) fusorio per fusione di materiali metallici che comprende un sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio come descritto in precedenza.

La presente invenzione riguarda anche un forno (1) fusorio per fusione di materiali metallici che comprende uno stirrer (2) elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) in cui il forno comprende un sistema di rilevamento e agitazione (20) come descritto in precedenza.

La descrizione della presente invenzione è stata fatta con riferimento alle figure allegate in una forma di realizzazione preferita della stessa, ma è evidente che molte possibili alterazioni, modifiche e varianti saranno immediatamente chiare agli esperti del settore alla luce della precedente descrizione. Così, va sottolineato che l'invenzione non è limitata dalla descrizione precedente, ma include tutte quelle alterazioni, modifiche e varianti in conformità con le annesse rivendicazioni.

NOMENCLATURA UTILIZZATA

Con riferimento ai numeri identificativi riportati nelle figure allegate, si è usata la seguente nomenclatura:

1. Forno

2. Stirrer

3. Sistema di rilevamento

4. Elettrodi

5. Metallo allo stato fuso

6. Direzione di movimento

7. Parete

8. Refrattario

9. Campo di forza

10. Foro di spillaggio

11. Stazione di raffreddamento

12. Unità di controllo

13. Cassetta di giunzione

14. Direzione di fluido

15. Sistema di controllo del fluido

16. Involucro dello stirrer

17. Involucro del sistema di rilevamento

18, R, S, T. Bobina dello stirrer

19. Bobina del sistema di rilevamento

19’. Prima bobina del sistema di rilevamento 19’’. Seconda bobina del sistema di rilevamento 19<n>. Bobina n del sistema di rilevamento

20. Sistema di rilevamento e agitazione

21. Condotti circuito di fluido

22. Campo di misurazione

23. Generatore di segnale

24. Sistema di trasmissione

25. Sistema di ricezione

26. Sistema di elaborazione

27. Dispositivo di misura

28. Elemento di chiusura

29. Capsula

30. Attacco circuito di fluido

31. Prima connessione elettrica

32. Seconda connessione elettrica

33. Terza connessione elettrica

34. Base

35. Asse longitudinale dello stirrer

36. Materiale metallico non ancora fuso

37. Ulteriori segnali di misurazione

38. Sensore

39. Interfaccia di comunicazione

40. Segnale di controllo

41. Elemento di copertura

42. Asse longitudinale del sistema di rilevamento 43. Dispositivo multiplexer

44. Superficie di deposizione

45. Piano di avvolgimento

S. Spazio

D. Distanza

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di rilevamento (3) di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio durante un processo di fusione, in cui il sistema di rilevamento (3) comprende almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) in cui ciascuna delle bobine (19, 19’, 19’’) è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su un piano di avvolgimento (45), la serie di bobine (19, 19’, 19’’) comprendente almeno una prima bobina (19’) configurata come bobina trasmittente ed almeno una seconda bobina (19’’) configurata come bobina ricevente, la prima bobina (19’) essendo collegata ad un sistema di trasmissione (24) di un segnale sinusoidale per pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) per generazione di un campo di misurazione (22) per interazione con i materiali metallici entro il forno (1), la almeno una seconda bobina (19’’) essendo configurata per ricevere un segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1), la almeno una seconda bobina (19’’) essendo collegata ad un sistema di ricezione (25) per invio di dati di ricezione del segnale di ricezione ad una unità di controllo (12) caratterizzato dal fatto che la serie di bobine (19, 19’, 19’’) è disposta su una superficie di deposizione (44) in cui il piano di avvolgimento (45) è parallelo alla superficie di deposizione (44), le bobine (19, 19’, 19’’) essendo disposte una di seguito all’altra sulla superficie di deposizione (44) con formazione di almeno una zona di misurazione soggetta al campo di misurazione (22) che è disposta parallela alla superficie di deposizione (44) e ortogonalmente distanziata dalla superficie di deposizione (44), la almeno una bobina trasmittente e la almeno una bobina ricevente essendo disposte sulla medesima superficie di deposizione (44), l’unità di controllo (12) comprendente primi mezzi di calcolo per calcolo di valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) dai dati di ricezione e secondi mezzi di calcolo per determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) dai valori di conducibilità o resistività elettrica di un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) entro il forno.
2. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la superficie di deposizione (44) è composta da piani di deposizione disposti uno di seguito all’altro in cui ciascun piano è inclinato rispetto al successivo di un angolo compreso tra 160° e 180°.
3. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la superficie di deposizione (44) è una superficie arcuata.
4. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la superficie di deposizione (44) è una superficie arcuata in cui il rapporto tra il raggio di curvatura e la lunghezza dell’arco costituente la superficie di deposizione (44) è compreso tra 1.5 e 2.1.
5. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che la superficie di deposizione (44) è una superficie arcuata avente una curvatura corrispondente alla curvatura della parte inferiore del forno (1).
6. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo multiplexer (43) il quale è configurato per collegamento del sistema di trasmissione (24) di un segnale sinusoidale alternativamente ad una differente bobina selezionata tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) in modo tale da cambiare la bobina trasmittente tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) per generazione del campo di misurazione (22) in differenti zone di misurazione.
7. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il dispositivo multiplexer (43) è configurato per commutazione sequenziale del collegamento del sistema di trasmissione (24) tra bobine adiacenti della serie di bobine (19, 19’, 19’’) e corrispondentemente per commutazione sequenziale del collegamento del sistema di ricezione (25) tra bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) con esclusione della bobina trasmittente.
8. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento (3), comprendente almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento, comprende una sola serie di bobine (19, 19’, 19’’).
9. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento (3), comprendente almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento, comprende due serie di bobine (19, 19’, 19’’) disposte su due file parallele di bobine (19) del sistema di rilevamento.
10. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento sono realizzate con filo di rame avvolto su un nucleo non magnetico e non conduttivo.
11. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento (3) è realizzato in forma di un corpo contenente le bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento in cui il corpo del sistema di rilevamento (3) è privo di rispettivo sistema di raffreddamento.
12. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le bobine (19) del sistema di rilevamento sono disposte sulla superficie di deposizione secondo una configurazione tale da avere una distanza approssimativamente costante tra il sistema di rilevamento (3) e il forno (1) in corrispondenza della zona di misurazione corrispondente alla superficie di deposizione delle bobine (19) del sistema di rilevamento.
13. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'unità di controllo (12) comprende mezzi di elaborazione per calcolo di un valore percentuale complessivo indicante un rapporto quantitativo tra metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) dei materiali entro il forno (1).
14. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 12 caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento (3) è un sistema di rilevamento (3) di tipo tomografico in cui l’unità di controllo (12) comprende mezzi di elaborazione dei valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1), in cui i mezzi di elaborazione dei valori di conducibilità o resistività elettrica sono atti a fornire in uscita una mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità o resistività misurata del materiale contenuto entro il forno (1) e costituito dall’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36).
15. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sistema di trasmissione (24) comprende un generatore di segnale atto a generare un segnale sinusoidale con frequenza compresa tra 0.1 Hz e 5.0 Hz.
16. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (12) comprende mezzi di acquisizione di ulteriori segnali di misurazione (37) del processo di fusione, i mezzi di elaborazione essendo configurati per utilizzo di tali ulteriori segnali di misurazione (37) per aumento della precisione della determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) del sistema di rilevamento (3).
17. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che gli ulteriori segnali di misurazione (37) comprendono almeno un segnale di misurazione (37) selezionato tra: - temperatura dell’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) entro il forno (1); - temperatura del metallo allo stato fuso (5) entro il forno (1); - temperatura di gas di scarico dal forno; - composizione o concentrazioni di gas di scarico dal forno; - temperatura di acqua di raffreddamento dal forno.
18. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (12) comprende mezzi di comando per comando di almeno uno tra i seguenti dispositivi: - sistemi di adduzione di calore di fusione per aumento o diminuzione o regolazione del calore addotto all’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) nel forno (1); - unità di iniezione di gas disposte per fornire gas al metallo allo stato fuso (5) per aumento o diminuzione o regolazione della quantità di gas; - unità di alimentazione di polvere di carbonio al metallo allo stato fuso (5) per aumento o diminuzione o regolazione della quantità di polvere di carbonio.
19. Sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (12) comprende mezzi di comando per comando di uno stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1).
20. Sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio durante un processo di fusione ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1), in cui lo stirrer elettromagnetico (2) comprende almeno una rispettiva serie di bobine (18) dello stirrer in cui ciascuna delle bobine (18) dello stirrer è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su una rispettiva superficie di avvolgimento, in cui il sistema di rilevamento (3) comprende almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) in cui ciascuna delle bobine (19, 19’, 19’’) è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su un piano di avvolgimento (45), la serie di bobine (19, 19’, 19’’) comprendente almeno una prima bobina (19’) configurata come bobina trasmittente ed almeno una seconda bobina (19’’) configurata come bobina ricevente, la prima bobina (19’) essendo collegata ad un sistema di trasmissione (24) di un segnale sinusoidale per pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) per generazione di un campo di misurazione (22) per interazione con i materiali metallici entro il forno (1), la almeno una seconda bobina (19’’) essendo configurata per ricevere un segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1), la almeno una seconda bobina (19’’) essendo collegata ad un sistema di ricezione (25) per invio di dati di ricezione del segnale di ricezione ad una unità di controllo (12), caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento (3) è un sistema di rilevamento (3) della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 19 ed ulteriormente caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (12) comprende mezzi di controllo per controllo dello stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1).
21. Sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento e agitazione (20) è un sistema integrato dotato del sistema di rilevamento (3) e dello stirrer elettromagnetico (2), in cui sistema di rilevamento (3) e stirrer (2) sono alloggiati entro un corpo unico risultando pertanto solidali l’uno all’altro.
22. Sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che il sistema di rilevamento e agitazione (20) è un sistema integrato dotato del sistema di rilevamento (3) e dello stirrer elettromagnetico (2), in cui il sistema di rilevamento (3) è alloggiato entro un involucro del sistema di rilevamento (17) e lo stirrer (2) è alloggiato entro un involucro dello stirrer (16) e il sistema di rilevamento (3) e lo stirrer (2) sono posizionati l’uno sull’altro secondo una configurazione in cui il sistema di rilevamento (3) è atto ad essere rivolto verso il forno.
23. Sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'involucro del sistema di rilevamento (17) e l’involucro dello stirrer (16) sono posizionati l’uno sull’altro in condizione di reciproco contatto.
24. Sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) secondo la rivendicazione 22, caratterizzato dal fatto che l'involucro del sistema di rilevamento (17) e l’involucro dello stirrer (16) sono posizionati l’uno sull’altro in condizione reciprocamente distanziata di una distanza (D).
25. Sistema di rilevamento e agitazione (20) comprendente un sistema di rilevamento (3) per rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio ed uno stirrer elettromagnetico (2) per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la distanza (D) è compresa tra 30 e 120 mm, preferibilmente tra 50 e 100 mm.
26. Forno (1) fusorio per fusione di materiali metallici entro il forno (1), caratterizzato dal fatto che comprende un sistema di rilevamento (3) per il rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 19.
27. Forno (1) fusorio per fusione di materiali metallici entro il forno comprendente uno stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1), caratterizzato dal fatto che comprende un sistema di rilevamento e agitazione (20) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 20 a 25.
28. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio durante un processo di fusione di un insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36), in cui il metodo prevede le seguenti fasi: a) posizionamento di un sistema di rilevamento (3) in prossimità di una zona di misurazione per generazione di un campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1), in cui il sistema di rilevamento (3) comprende almeno una serie di bobine (19, 19’, 19’’) in cui ciascuna delle bobine (19, 19’, 19’’) è costituita da uno o più avvolgimenti chiusi ad anello su un piano di avvolgimento (45), la serie di bobine (19, 19’, 19’’) comprendente almeno una prima bobina (19’) configurata come bobina trasmittente ed almeno una seconda bobina (19’’) configurata come bobina ricevente; b) generazione del campo di misurazione (22) per interazione con i materiali metallici entro il forno (1), la generazione del campo di misurazione (22) avvenendo tramite pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) con un segnale sinusoidale tramite un sistema di trasmissione (24) di un segnale sinusoidale; c) ricezione, per mezzo della almeno una seconda bobina (19’’), di un segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1), tramite un sistema di ricezione (25) collegato alla almeno una seconda bobina (19’’); d) conversione del segnale di ricezione in dati di ricezione; e) invio dei dati di ricezione ad una unità di controllo (12); caratterizzato dal fatto che la fase di generazione del campo di misurazione (22) è una fase di generazione di un campo elettromagnetico in una zona di misurazione soggetta al campo di misurazione (22) che è disposta parallela rispetto ad una superficie di deposizione (44) della serie di bobine (19, 19’, 19’’) su cui sono disposte sia la almeno una bobina trasmittente e la almeno una bobina ricevente, la fase di generazione del campo di misurazione (22) comprendente una fase di penetrazione del campo di misurazione (22) fino alla zona di misurazione soggetta al campo di misurazione (22) la quale è ortogonalmente distanziata dalla superficie di deposizione (44) in modo tale che il campo di misurazione (22) penetri fino ai materiali metallici entro il forno (1) fusorio, la fase di ricezione essendo una fase di ricezione del segnale di ricezione generato come risultante di correnti parassite indotte dal campo di misurazione (22) sui materiali metallici entro il forno (1) che avviene per mezzo della bobina ricevente che è disposta sulla medesima superficie di deposizione (44) della bobina trasmittente in cui il piano di avvolgimento (45) è parallelo alla superficie di deposizione (44), le bobine (19, 19’, 19’’) essendo disposte una di seguito all’altra sulla superficie di deposizione (44) ed ulteriormente caratterizzato dal fatto che comprende i) una prima fase di calcolo tramite l’unità di controllo (12) in cui la prima fase di calcolo è una fase di calcolo di valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) a partire dai dati di ricezione; ii) una seconda fase di calcolo tramite l’unità di controllo (12) in cui la seconda fase di calcolo è una fase di determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) a partire dai valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1).
29. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende una fase di commutazione per mezzo di un dispositivo multiplexer (43), la fase di commutazione essendo una fase di commutazione in cui il sistema di trasmissione (24) di segnale sinusoidale viene alternativamente collegato ad una differente bobina selezionata tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) in modo tale da cambiare la bobina trasmittente tra le bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) per generazione del campo di misurazione (22) in differenti zone di misurazione.
30. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la fase di commutazione è una fase di commutazione sequenziale del collegamento del sistema di trasmissione (24) tra bobine adiacenti della serie di bobine (19, 19’, 19’’) e corrispondente commutazione sequenziale del collegamento del sistema di ricezione (25) tra bobine della serie di bobine (19, 19’, 19’’) con esclusione della bobina trasmittente.
31. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la fase di commutazione comprende una sottofase di commutazione tra due serie di bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento disposte su due file parallele di bobine (19) del sistema di rilevamento.
32. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 28 a 31 caratterizzato dal fatto che la fase di determinazione della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) è una fase di calcolo di un valore percentuale complessivo indicante un rapporto quantitativo tra metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) dei materiali entro il forno (1).
33. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 28 a 32 caratterizzato dal fatto che la fase di calcolo di valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) è realizzata tramite un metodo di calcolo tomografico in cui è presente una fase di elaborazione dei valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) in modo tale da fornire in uscita una mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità o resistività misurata del materiale contenuto entro il forno (1) e costituito dall’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36).
34. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il metodo di calcolo tomografico comprende le seguenti fasi: - calcolo di un modello diretto sulla base di un modello elettromagnetico y=F(s) del sistema di rilevamento (3) in cui “s” rappresenta la conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica, “y” rappresenta una misurazione effettivamente ottenuta dal sistema di rilevamento (3), “F” rappresenta un funzionale che lega tra loro conducibilità elettrica o distribuzione spaziale della conducibilità elettrica e misura effettivamente ottenuta dal sistema di rilevamento (3); - identificazione di una funzione inversa s=F^(-1)(y) per ottenimento della conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica a partire dalle misure effettivamente ottenute dal sistema di rilevamento (3); - calcolo della mappa bidimensionale o tridimensionale della conducibilità o resistività misurata del materiale contenuto entro il forno (1) per mezzo della funzione inversa F^(-1) e delle misurazioni effettivamente ottenute y dal sistema di rilevamento (3).
35. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la fase di identificazione della funzione inversa s=F^(-1)(y), per ottenimento della conducibilità elettrica o la distribuzione spaziale della conducibilità elettrica a partire dalle misure effettivamente ottenute dal sistema di rilevamento (3), avviene mediante una fase di linearizzazione del funzionale F con ottenimento di una relazione dy = J ds, in cui “J” rappresenta una matrice di sensitività o jacobiana del modello elettromagnetico identificato dal funzionale F, ds e dy essendo rispettivamente variazioni di conducibilità elettrica e variazioni delle misure acquisite con le bobine (19, 19’, 19’’) del sistema di rilevamento.
36. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende una fase di calcolo della matrice di sensitività o jacobiana J per mezzo di una tecnica di modellizzazione agli elementi finiti.
37. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 28 a 36 caratterizzato dal fatto che la fase di generazione del campo di misurazione (22) tramite pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) con detto segnale sinusoidale è una fase di pilotaggio con un segnale sinusoidale con frequenza compresa tra 0.1 Hz e 5.0 Hz.
38. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende sequenze di fasi di misurazione nelle quali la fase di generazione del campo di misurazione (22) tramite pilotaggio della almeno una prima bobina (19’) con detto segnale sinusoidale avviene con una variazione della frequenza del segnale di trasmissione inviato alla almeno una bobina trasmittente del sistema di rilevamento (3), la frequenza del segnale di trasmissione essendo variata tra una prima fase di misurazione ed una successiva.
39. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 28 a 38 caratterizzato dal fatto che comprende una fase di acquisizione di ulteriori segnali di misurazione (37) del processo di fusione per determinazione della condizione del processo di fusione.
40. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che gli ulteriori segnali di misurazione (37) comprendono almeno un segnale di misurazione (37) selezionato tra: - temperatura dell’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) entro il forno (1); - temperatura del metallo allo stato fuso (5) entro il forno (1); - temperatura di gas di scarico dal forno; - composizione o concentrazioni di gas di scarico dal forno; - temperatura di acqua di raffreddamento dal forno.
41. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici per rilevamento della condizione di fusione dei materiali metallici entro un forno (1) fusorio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 28 a 40 caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente una fase di controllo di mezzi di comando per comando di almeno uno tra i seguenti dispositivi: - sistemi di adduzione di calore di fusione per aumento o diminuzione o regolazione del calore addotto all’insieme di metallo allo stato fuso (5) e materiali metallici non ancora fusi (36) nel forno (1); - unità di iniezione di gas disposte per fornire gas al metallo allo stato fuso (5) per aumento o diminuzione o regolazione della quantità di gas; - unità di alimentazione di polvere di carbonio al metallo allo stato fuso (5) per aumento o diminuzione o regolazione della quantità di polvere di carbonio; la fase di controllo di mezzi di comando di detti dispositivi essendo una fase di controllo in cui il controllo dei dispositivi avviene sulla base almeno dei valori di conducibilità o resistività elettrica dei materiali metallici entro il forno (1) oppure sulla base di almeno della condizione di fusione dei materiali metallici entro il forno (1) calcolata.
42. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio durante un processo di fusione e di agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio caratterizzato dal fatto che comprende una fase di accensione di uno stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio, la fase di accensione dello stirrer (2) elettromagnetico avvenendo a seguito di: - almeno una fase di rilevamento inziale della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) con ottenimento di una condizione rilevata di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1), e - almeno una fase di confronto con esito positivo tra una condizione minima desiderata di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) fusorio e la condizione rilevata di condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) ed ulteriormente caratterizzato dal fatto che la almeno una fase di rilevamento inziale della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) avviene tramite un metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 28 a 41.
43. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio e di agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che dopo la fase di accensione dello stirrer (2) elettromagnetico per agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio, comprende fasi di commutazione tra: - fasi di spegnimento dello stirrer (2) elettromagnetico in cui vengono effettuate ulteriori successive fasi di ulteriore rilevamento della condizione di fusione di materiali metallici entro il forno (1) con ottenimento di successive condizioni rilevate di fusione di materiali metallici entro il forno (1), e - fasi di ri-accensione dello stirrer (2) elettromagnetico; dette fasi di commutazione tra le fasi di spegnimento dello stirrer (2) e ulteriore rilevamento e le fasi di ri-accensione dello stirrer (2) essendo ripetute fino ad ottenimento di una condizione desiderata finale di condizione di fusione o di composizione dei materiali metallici entro il forno.
44. Metodo di rilevamento di una condizione di fusione di materiali metallici entro un forno (1) fusorio e di agitazione elettromagnetica dei materiali metallici entro il forno (1) fusorio secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che comprende anche fasi di calcolo di potenza e frequenza di accensione dello stirrer (2) per applicazione di nuovi valori di potenza e frequenza di accensione dello stirrer (2) in dette fasi di ri-accensione dello stirrer (2) elettromagnetico.