IT201900002549A1

IT201900002549A1 - Apparato e metodo per il trattamento di essicazione di un induttore

Info

Publication number: IT201900002549A1
Application number: IT102019000002549A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Muscarnera; Enzo Gigante
Original assignee: Danieli Automation Spa
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-08-21
Also published as: CN114026257A; US20220146198A1; WO2020170285A1; EP3927857A1; CN114026257B; ES2934060T3; EP3927857B1

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"APPARATO E METODO PER IL TRATTAMENTO DI ESSICAZIONE DI UN INDUTTORE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato rivolge a perfezionamenti nella gestione di induttori per billette normalmente utilizzati lungo le linee di laminazione.

Il trovato si rivolge sia ad un nuovo apparato, sia ad un nuovo metodo di trattamento di essicazione di un induttore.

STATO DELLA TECNICA

È noto che negli impianti di laminazione vengono utilizzati induttori, anche definiti forni a induzione, disposti lungo le linee di laminazione in modo tale da aumentare la temperatura delle billette che transitano attraverso di esse.

Tali induttori comprendono generalmente un avvolgimento di spire nelle quali viene alimentata una corrente elettrica e uno strato di materiale legante, generalmente cemento refrattario, che protegge termicamente e meccanicamente le spire, e definisce il canale di transito per le billette.

È anche noto che per le sollecitazioni termiche a cui gli induttori devono essere sottoposti durante il loro funzionamento, nella loro fase di messa in opera ed avvio è necessario utilizzare degli accorgimenti tesi a preservarli.

In particolare, è necessario che il materiale legante in cui sono annegate le spire venga essiccato sulla base di precise curve che condizionano il rapporto tra tempo e temperatura.

Un induttore, prima di essere completamente operativo, può richiedere anche più di 20 ore di essiccazione, generalmente tra 20 e 30 ore, in cui la temperatura viene progressivamente incrementata con un gradiente di temperatura molto lento fino ad una temperatura massima di circa 600 °C.

La tecnica nota prevede di eseguire il trattamento di essiccazione, nel settore noto anche come “dry-out”, installando l’induttore lungo la linea di laminazione e facendo pendolare in esso una billetta calda finché la temperatura dell’induttore giunge a regime.

Il periodo di essicazione richiede quindi un lungo periodo in cui la linea di laminazione non può essere utilizzata, in quanto il progressivo aumento di temperatura deve avvenire progressivamente senza sbalzi termici che inciderebbero sull’integrità dell’induttore, in particolare del materiale legante.

Il metodo di trattamento di essicazione della tecnica nota, inoltre, non permette di controllare in modo adeguato la temperatura del materiale refrattario. Tale temperatura, infatti, non viene controllata direttamente, ma in modo indiretto sulla base della temperatura della billetta che viene rilevata mediante una termocamera, la quale, tuttavia, non coincide con quella del materiale refrattario.

Nella linea di laminazione, inoltre, in un processo di riscaldamento a induzione, non è possibile stabilizzare la temperatura della billetta al valore voluto.

Inoltre, non essendo operativamente possibile mantenere in pendolazione una billetta per 24-28 ore, ovvero il tempo necessario per completare il trattamento di essicazione, sono necessari quattro o più spostamenti in avanti e in indietro, con elevato rischio di un blocco e di fusione della billetta nell’ induttore, che potrebbero danneggiare il materiale refrattario.

Ciò comporta, oltre ai rischi, anche costi notevoli per il trattamento di essicazione degli induttori.

Inoltre, con il procedimento previsto dalla tecnica nota non si è mai sicuri di riuscire ad essiccare in modo completo ed omogeneo tutto il materiale refrattario, in particolare lo strato interno vicino all’ avvolgimento, con i rischi che ciò comporta.

Esiste pertanto la necessità di perfezionare un metodo ed un apparato per il trattamento di essicazione di un induttore che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica nota.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un apparato per il trattamento di essicazione di un induttore che consenta di ridurre i tempi di fermo macchina della linea di laminazione richiesti dalla tecnica nota. Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un apparato per il trattamento di essicazione che permetta un controllo efficace della temperatura del materiale refrattario.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un apparato e un metodo per il metodo di trattamento di essicazione di un induttore che sia semplice ed economico.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un apparato e un metodo per il trattamento di essicazione che consentano di ridurre i consumi energetici complessivi e quindi i costi.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un apparato per il trattamento di essicazione, o “dry-out” di un induttore, o forno a induzione per billette, del tipo normalmente utilizzato per scaldare le billette in transito lungo una linea di laminazione. L’induttore comprende un avvolgimento e un corpo in materiale refrattario posto a protezione dell’ avvolgimento, il quale definisce un canale di transito per le billette. L’apparato secondo il trovato permette vantaggiosamente di eseguire il trattamento di essicazione fuori dalla linea di laminazione, in modo tale da ridurre al minimo l’interruzione della stessa.

Secondo il trovato, l’apparato comprende un dispositivo di riscaldamento avente uno sviluppo oblungo lungo un asse di sviluppo longitudinale e configurato per essere posto, in uso, all’ interno del canale di transito dell’induttore. L’apparato comprende, inoltre, dispositivi di alimentazione per alimentare energia elettrica al dispositivo di riscaldamento e un’unità di controllo e comando configurata per comandare i dispositivi di alimentazione e regolare il funzionamento del dispositivo di riscaldamento secondo un programma predefinito per eseguire un voluto ciclo di trattamento di essicazione del corpo di materiale refrattario dell’induttore.

Secondo forme di realizzazione, il funzionamento del dispositivo di riscaldamento, ed in particolare il periodo di attivazione e la temperatura dello stesso vengono regolati in modo tale da rimuovere tutta la possibile umidità residua del materiale refrattario, o almeno finché essa sia scesa sotto una percentuale minima, ad esempio inferiore al 2% o all’ 1%.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato comprende una struttura di supporto idonea a posizionare il dispositivo di riscaldamento con il proprio asse di sviluppo orientato lungo una direzione sostanzialmente orizzontale.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di riscaldamento comprende almeno una resistenza elettrica avente una conformazione simile ad una billetta e configurata per trasformare l’energia elettrica ricevuta in calore radiante. L’utilizzo di una resistenza elettrica consente di regolare in modo voluto la sua temperatura, agendo direttamente sui dispositivi di alimentazione, in quanto la temperatura è correlata alla tensione di alimentazione.

Secondo ulteriori forme di realizzazione, l’apparato comprende sensori di rilevazione della temperatura configurati per rilevare la temperatura del dispositivo di riscaldamento.

Secondo forme di realizzazione, i sensori di rilevazione della temperatura comprendono almeno una termocoppia associata all’ almeno una resistenza.

L’utilizzo di sensori di rilevazione associati al dispositivo di riscaldamento, ovvero a contatto diretto con esso, permette di ottenere una rilevazione diretta e precisa della temperatura del dispositivo di riscaldamento.

Secondo ulteriori forme di realizzazione, l’unità di controllo e comando è configurata per modulare la tensione e/o la potenza di alimentazione della resistenza sulla base di un controllo in retroazione ad anello chiuso della temperatura rilevata della resistenza e/o di una temperatura del materiale refrattario stimata sulla base di un modello matematico termico dell’induttore.

La modellizzazione dell’induttore consente di semplificare il controllo del trattamento di essicazione, evitando l’utilizzo di sonde di temperatura da posizionare all’interno del canale dell’induttore e, inoltre, consente di controllare anche gli strati più interni del materiale refrattario posti a contatto con l’avvolgimento, così da garantire un’essicazione totale anche di essi.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato comprende un carrello di supporto idoneo a movimentare l’induttore rispetto al dispositivo di riscaldamento.

Secondo una prima formulazione il dispositivo di riscaldamento presenta una posizione definita in relazione ad un tipo di induttore.

Secondo un’ulteriore formulazione il dispositivo di riscaldamento è regolabile per renderlo idonea ad operare su diversi tipi di induttori.

Secondo un’altra formulazione, il dispositivo di riscaldamento, il carrello eventuale ed il sistema di alimentazione, controllo e comando costituiscono un’unità a sé.

Una volta che l’induttore è stato stabilizzato, esso può essere posto nella linea di laminazione, o eventualmente depositato a magazzino. Nel caso in cui l’induttore venga posto a magazzino, il trovato prevede che, al fine di evitare che l’igroscopicità del materiale refrattario assorba umidità, all’induttore venga applicato un dispositivo di mantenimento della temperatura che mantiene tutto l’induttore ad una temperatura attorno ai 60 - 90 °C, vantaggiosamente 70 - 90 °C.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato definisce esso stesso il dispositivo di mantenimento della temperatura.

Secondo altre forme di realizzazione, il dispositivo di mantenimento della temperatura è realizzato come unità a sé, eventualmente comandato dall’unità di controllo e comando.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono anche ad un metodo per il trattamento di essicazione o “dry out” di un induttore che prevede di eseguire il ciclo di trattamento al di fuori di una linea di laminazione. Il metodo prevede di:

- posizionare l’induttore con il canale di transito attorno ad un dispositivo di riscaldamento avente sviluppo oblungo lungo un asse di sviluppo longitudinale;

- alimentare energia elettrica al dispositivo di riscaldamento mediante dispositivi di alimentazione;

- comandare i dispositivi di alimentazione e regolare il funzionamento del dispositivo di riscaldamento secondo un programma predefinito mediante un’unità di controllo e comando per scaldare in modo opportuno il dispositivo di riscaldamento ed eseguire un voluto ciclo di trattamento di essicazione dell’induttore comprendente fasi successive di riscaldamento e stabilizzazione della temperatura del materiale refrattario.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una vita prospettica schematica di un apparato per la messa in opera di un induttore secondo forme di realizzazione qui descritte con l’induttore indicato con linee tratteggiate;

- la fig. 2 è una vista laterale dell’apparato di fig. 1 in una condizione non operativa;

- la fig. 3 è una vista laterale parzialmente in sezione dell’apparato di fig.

1 in una condizione operativa.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si farà ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o più esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio è fornito a titolo di illustrazione del trovato e non è inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un’ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sarà comprensivo di tali modifiche e varianti.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un apparato 10 configurato per eseguire un trattamento di essicazione, o “dry out” di un induttore 11 , o forno a induzione.

L’apparato 10 secondo il trovato permette vantaggiosamente di eseguire il trattamento di essicazione dell’induttore 11 al di fuori di una linea di laminazione, riducendo al minimo i tempi di inutilizzo della stessa.

L’induttore 11 comprende in modo noto un avvolgimento 12 che viene alimentato da corrente alternata ad un’opportuna frequenza, ed un corpo in materiale legante refrattario 13, generalmente cemento refrattario, che protegge l’avvolgimento 12 e delimita un canale di transito 14 nel quale, in uso, transitano le billette da riscaldare.

L’avvolgimento 12 può essere costituito da un tubo avvolto in spire nel quale viene fatto circolare un fluido di raffreddamento, solitamente acqua, per preservarne le proprietà di resistenza meccanica.

La corrente elettrica alternata che circola nell’ avvolgimento 12 genera nel canale di transito 14 un campo magnetico indotto alternato e, in qualsiasi materiale metallico conduttivo che viene investito dal campo magnetico indotto, ovvero le billette, correnti indotte. Le correnti indotte nel materiale metallico conduttivo generano, a loro volta, energia termica per effetto Joule.

L’induttore 11 comprende generalmente circuiti di alimentazione 15 configurati per fornire energia elettrica all’ avvolgimento 12, e circuiti di raffreddamento 16 configurati per alimentare il fluido di raffreddamento.

L’induttore 11 comprende inoltre un corpo di contenimento 17 configurato per racchiudere al suo interno i diversi componenti, il quale è provvisto di fori passanti 18 che permettono l’accesso al canale di transito 14.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 comprende un dispositivo di riscaldamento 20 configurato per scaldare l’induttore 11 secondo un programma di riscaldamento predefinito.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di riscaldamento 20 comprende una resistenza elettrica 21 che funge da falsa billetta, e presenta dimensioni e caratteristiche idonee e correlate alle dimensione e alle caratteristiche di una vera billetta destinata ad essere fatta transitare, in uso, nel canale di transito 14 dell’induttore 11.

Il dispositivo di riscaldamento 20 comprende, inoltre, un dispositivo di alimentazione 28 idoneo ad alimentare energia elettrica alla resistenza 21.

Secondo possibili varianti di realizzazione, non illustrate, possono essere previsti due o più dispositivi di riscaldamento 20, o due o più resistenze elettriche 2 1 , ciascuna collegata a dispositivi di alimentazione elettrica 28.

Secondo forme di realizzazione, la resistenza 21 presenta uno sviluppo oblungo lungo un asse di sviluppo longitudinale X e presenta una sezione trasversale di dimensione idonea ad essere introdotta nel canale di transito 14.

Secondo forme di realizzazione, la resistenza 21 presenta una lunghezza L lungo l’asse di sviluppo longitudinale X correlato alla lunghezza del canale di transito 14 di un induttore 11.

Secondo forme di realizzazione, la resistenza 21 è del tipo a ceramica. Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 comprende sensori di rilevazione della temperatura 29 configurati per rilevare la temperatura della resistenza 21.

Secondo forme di realizzazione, i sensori di rilevazione della temperatura 29 comprendono una termocoppia 30, la quale può essere posizionata all’interno della struttura ceramica della resistenza 21.

In tal modo è possibile rilevare direttamente in ogni istante la temperatura della resistenza 21, ottenendo un valore preciso e affidabile.

Secondo forme di realizzazione, possono essere previste una pluralità di termocoppie 30 disposte lungo l’estensione longitudinale della resistenza 2 1.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 comprende una struttura di supporto 22 configurata per supportare la resistenza elettrica 21 in modo tale che il suo asse di sviluppo longitudinale X sia orientato e lungo una direzione sostanzialmente orizzontale.

Per “sostanzialmente orizzontale” si intende una direzione orizzontale o tutt’al più inclinata di un angolo inferiore a 5°, o anche inferiore a 10°. Secondo forme di realizzazione, la struttura di supporto 22 comprende una parete 23 che si estende su un piano sostanzialmente verticale, sulla quale è installata a sbalzo la resistenza elettrica 21, la quale sarà quindi disposta in direzione sostanzialmente ortogonale rispetto alla parete 23. Secondo possibili varianti realizzative, nel caso in cui siano presenti due o più dispositivi di riscaldamento 20 o due o più resistenze 21, essi possono essere disposti paralleli uno all’altro da uno stesso lato della parete 23, o disposti a sbalzo su lati opposti di quest’ultima.

Secondo forme di realizzazione, i due o più dispositivi di riscaldamento 20 o le due o più resistenze elettriche 21 possono essere configurati per cooperare tutti con un singolo induttore 11, o ciascuno con un rispettivo induttore 1 1.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 comprende un’unità di controllo e comando 31 configurata per comandare l’attivazione del dispositivo di riscaldamento 20 secondo un voluto programma di riscaldamento, correlato al trattamento di essicazione dellinduttore 11 che si deve eseguire.

L’unità di controllo e comando 31 è configurata per attivare i dispositivi di alimentazione 28 in modo tale da modulare la potenza di alimentazione della resistenza 21 in funzione della quantità di calore radiante che essa deve fornire per scaldare per irraggiamento il materiale refrattario 13 in modo che esso raggiunga la temperatura voluta.

A titolo esemplificativo, nella fig. 4 è illustrato un ciclo di essicazione di un induttore 11 nel quale la temperatura viene incrementata per fasi successive in un intervallo di tempo complessivo avente una durata di circa 27 ore. Nella figura sono indicati a titolo di esempio sei istanti temporali t0, t1, t2, t3, t4, t5 che definiscono cinque intervalli di tempo Δt1 - Δt5.

Il ciclo di essicazione può seguire un andamento alternato tra fasi di riscaldamento, nelle quali la temperatura viene progressivamente aumentata, e fasi di stabilizzazione, nelle quali la temperatura viene mantenuta sostanzialmente costante.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 comprende un carrello di supporto 24 configurato per supportare su di esso un induttore 11 e movimentarlo in avvicinamento/allontanamento rispetto alla struttura di supporto 22 e al dispositivo di riscaldamento 20, così da posizionarlo attorno alla resistenza 21.

Il carrello di supporto 24 può comprendere organi di movimentazione, non illustrati, ad esempio ruote, cuscinetti, o simili, idonei a permetterne almeno la movimentazione su un piano orizzontale lungo una direzione parallela all’asse di sviluppo longitudinale X,

Secondo ulteriori varianti di realizzazione, il carrello di supporto 24 può comprendere anche organi di movimentazione configurati per movimentare l’induttore 11 lungo una direzione verticale.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 può comprendere organi di guida 25 configurati per cooperare con il carrello di supporto 24 in modo tale da vincolare il movimento di quest’ultimo e agevolare il posizionamento dell’induttore 11 supportato da quest’ultimo rispetto alla resistenza 21.

Secondo forme di realizzazione, gli organi di guida 25 comprendono una coppia di guide che si estendono parallele una all’altro lungo da lati opposti dell’asse di sviluppo longitudinale X, idonee a cooperare con gli organi di movimentazione del carrello 24.

In tal modo è possibile posizionare in modo semplice e preciso l’induttore 11 in modo tale che l’asse di sviluppo longitudinale X della resistenza 21 sia sostanzialmente coassiale ad un asse centrale del canale di transito 14.

Secondo forme di realizzazione, può essere prevista una base di supporto 26 collegata alla struttura di supporto 22, sulla quale sono previsti gli organi di guida 25.

Secondo forme di realizzazione, la resistenza 21, il carrello di supporto 24 e l’unità di controllo e comando 31 costituiscono un’unità a sé.

Secondo forme di realizzazione, la base di supporto 26 e gli organi di guida 25 possono avere un’estensione sostanzialmente doppia rispetto all’estensione longitudinale dell’induttore 11.

In questo modo può essere definita sulla base di supporto 26 una prima zona Al non operativa, configurata per il posizionamento e la rimozione dell’induttore 11, e una seconda zona A2 operativa per l’esecuzione del trattamento di essicazione.

Nella prima zona operativa Al il carrello di supporto 24 è in una posizione di non interferenza rispetto alla resistenza 21 (fìg. 2), mentre nella seconda zona operativa A2 il carrello di supporto 24 è posto sostanzialmente al di sotto della resistenza 21, e l’induttore 11 è posizionato attorno ad essa resistenza 21 (fig. 3).

Secondo ulteriori forme di realizzazione, la struttura di supporto 22 può comprendere pareti di protezione 27, che si estendono parallele tra loro da lati opposti della parete verticale 23.

Tali pareti di protezione 27 sono configurate per racchiudere almeno la zona operativa A2 in cui, in uso, si posiziona l’induttore 11. Le pareti di protezione 27 possono presentare un’estensione correlata alla lunghezza della resistenza 21, ad esempio leggermente maggiore di essa. Secondo forme di realizzazione, l’unità di controllo e comando 31 è configurata per eseguire in automatico il trattamento di essicazione dell’induttore 11 secondo un programma voluto e definito.

In particolare l’unità di controllo e comando 31 è configurata per modulare la potenza di alimentazione della resistenza 21 sulla base di un controllo in retroazione ad anello chiuso della temperatura di detta resistenza 21 e/o dello strato di materiale refrattario 13 dell’induttore 11.

Secondo forme di realizzazione, la temperatura del materiale refrattario 13 viene stimata in funzione della temperatura della resistenza 21 rilevata dai sensori di rilevazione della temperatura 28.

Secondo forme di realizzazione, può essere previsto che l’unità di controllo e comando 31 regoli il ciclo di essicazione sulla base di un modello matematico dell’ induttore 11 ed in particolare di un modello termico del materiale refrattario 13 dell’induttore 11.

Il modello termico matematico può essere memorizzato in un’unità di memorizzazione 32 collegata a, o integrata, nell’unità di controllo e comando 31. Nell’unità di memorizzazione 32 possono anche essere previsti una pluralità di modelli termici, ciascuno associato ad un determinato tipo di induttore 11 , ad esempio correlato alle caratteristiche del materiale legante, ovvero del materiale refrattario 13, allo spessore dello stesso, e/o alle dimensioni del canale di transito 14.

Secondo forme di realizzazione, il modello termico può essere utilizzato per stimare la temperatura del materiale refrattario 13 dallo strato più profondo a contatto con l’avvolgimento 12, a quello più esterno definente il canale di transito 14 in funzione di una temperatura rilevata della resistenza 21 rilevata dai dispositivi di rilevazione 29.

Prevedere una modellizzazione matematica dell’induttore 11 semplifica il controllo del ciclo di essicazione, poiché non è necessario posizionare sonde di rilevazione all’ interno del canale di transito 14 dell’ induttore 11.

L’unità di controllo e comando 31, inoltre, conoscendo l’andamento della temperatura degli strati più interni e profondi del materiale refrattario 13 sulla base del modello termico, può comandare il funzionamento dell’apparato 10 affinché anche tali strati raggiungano la temperatura desiderata in modo da ottenere una essicazione uniforme e omogenea dei leganti chimici contenuti nella composizione del materiale refrattario 13.

Secondo forme di realizzazione, l’unità di controllo e comando 31 è configurata per regolare la tensione elettrica applicata alla resistenza 21 in funzione del ciclo di essicazione programmato e delle temperature rilevate e stimate rispettivamente della resistenza 21 e del materiale refrattario 13.

Secondo forme di realizzazione, la tensione elettrica applicata alla resistenza 21 viene modulata agendo sul dispositivo di alimentazione 28.

Secondo alcune forme realizzative, possono essere previsti dispositivi commutatori 33, ad esempio relè statici, associati al dispositivo di alimentazione 28, sui quali può agire l’unità di controllo e comando 3 1 per parzializzare la tensione elettrica fornita alla resistenza 21.

Secondo forme di realizzazione, l’unità di controllo e comando 31 può essere collegata ai circuiti di raffreddamento 16 dell’induttore 11 in modo tale da regolare il funzionamento degli stessi sulla base dell’avanzamento del ciclo di essicazione e dell’ incremento della temperatura dell’ induttore 11, in modo tale da preservare l’avvolgimento 12 da possibili danneggiamenti dovuti al troppo calore.

Ad esempio, l’unità di controllo e comando 31 può essere configurata per agire su valvole 34 di intercettazione dei circuiti di raffreddamento 16 per permettere la circolazione del fluido di raffreddamento nell’ avvolgimento 12 in funzione di uno stato di avanzamento del ciclo di trattamento, o quando viene stimata una temperatura del materiale refrattario 13 superiore a un valore di soglia predefinito.

L’apparato 10 secondo il trovato può inoltre essere utilizzato per mantenere in temperatura l’induttore 11 al termine dell’esecuzione del trattamento di essicazione. In tal caso, l’unità di controllo e comando 31 può essere configurata per attivare la resistenza 21 in modo tale da mantenere la temperatura del materiale refrattario 13 attorno ai 60 - 90 °C, vantaggiosamente 70 - 90 °C.

Secondo forme di realizzazione, l’apparato 10 può comprendere un dispositivo di mantenimento della temperatura realizzato come unità a sé, eventualmente separato dalla struttura di supporto 12, non illustrato, configurato per mantenere in temperatura un induttore 11 posto a magazzino.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di mantenimento della temperatura si regola in modo automatico.

Secondo una formulazione, il dispositivo di mantenimento della temperatura è configurato per mantenere in temperatura l’intero induttore 11.

Secondo una variante il dispositivo di mantenimento della temperatura è configurato per cooperare solo con il canale di transito 14 e una data periferia laterale ai due ingressi 18.

Secondo un’ulteriore variante il dispositivo di mantenimento della temperatura interessa solo il canale di transito 14.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di mantenimento della temperatura comprende una resistenza posizionabile all’ interno del canale di transito 14 di un induttore 11 posto in magazzino, collegata a, e attivata in modo opportuno dall’unità di controllo e comando 31.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono anche ad un metodo per eseguire un trattamento di essicazione, o “dry out” di un induttore 11 , per eliminare l’umidità residua del materiale refrattario 13 disposto in esso prima della sua messa in opera.

Secondo forme di realizzazione, il metodo prevede di posizionare un induttore 11 su un dispositivo di riscaldamento 20 esterno ad una linea di laminazione e di comandare il funzionamento del dispositivo di riscaldamento 20 mediante un’unità di controllo e comando secondo un programma di riscaldamento voluto.

In particolare, il metodo prevede di posizionare l’induttore 11 con il proprio canale di transito 14 coassiale ad una resistenza 21 posta a sbalzo rispetto ad una parete 23 di una struttura di supporto 22 e di regolare la tensione elettrica alimentata alla resistenza 21 in funzione del programma predefinito.

Secondo forme di realizzazione, il metodo prevede di regolare la tensione elettrica alimentata alla resistenza 21 effettuando un controllo in retroazione della temperatura del materiale refrattario 13 dell’induttore 11.

Secondo forme di realizzazione, il metodo prevede di rilevare la temperatura della resistenza 21 e, sulla base di un modello termico matematico, stimare la temperatura del materiale refrattario 13, e utilizzare tale valore stimato per regolare la tensione elettrica fornita alla resistenza 21.

Secondo forme di realizzazione, l’unità di controllo e comando 3 1 può comandare i dispositivi di commutazione 29 per attivare/disattivare i dispositivi di alimentazione 28 e modulare così la tensione di alimentazione della resistenza 21 in modo opportuno.

Secondo forme di realizzazione, l’unità di controllo e comando 31 può comandare il funzionamento della resistenza 21 in modo tale che la temperatura media del materiale refrattario 13 nell’induttore 11 segua un andamento simile a quello riportato in fig. 4.

Ad esempio, la temperatura dell’induttore 11 può essere incrementata nel primo intervallo Atl con un primo gradiente di temperatura, mantenuta sostanzialmente costante nel secondo intervallo Δt2, incrementata nuovamente nel un terzo intervallo Δt3 con un secondo gradiente di temperatura, mantenuta nuovamente costante nel quarto intervallo Δt4 e incrementata nuovamente nel quinto intervallo Δt5 con un terzo gradiente di temperatura.

Secondo forme di realizzazione, il secondo gradiente di temperatura è minore del primo gradiente di temperatura, ma viene mantenuto per un tempo maggiore. Ad esempio, la durata del terzo intervallo Δt3 può essere pari a circa 3-4 volte la durata del primo intervallo Atl.

Secondo forme di realizzazione, il metodo prevede di eseguire una prima fase di riscaldamento per un intervallo Atl di circa 3-4 ore, aumentando la temperatura secondo un primo gradiente di circa 40 °C/h.

Successivamente il metodo prevede di eseguire una prima fase di stabilizzazione mantenendo la temperatura costante in un intorno di circa 130-160 °C per un intervallo Δt2 di circa 4-5 ore.

Il metodo prevede inoltre di eseguire una seconda fase di riscaldamento, a valle della prima fase di stabilizzazione, aumentando la temperatura con un secondo gradiente di circa 25 °C/h per un intervallo Δt3 di circa 14-16 h, in modo tale che il materiale refrattario 13 raggiunga una temperatura compresa tra 400 °C e 450 °C.

Il metodo secondo il trovato prevede, inoltre, di eseguire una seconda fase di stabilizzazione mantenendo la temperatura costante in un intorno di circa 400-450 °C per un intervallo Δt2 di circa 4-5 ore.

Secondo forme di realizzazione, il metodo può inoltre prevedere un’ulteriore fase di riscaldamento, in cui la temperatura viene aumentata secondo un terzo gradiente pari a circa 50 °C/h, finché la temperatura stimata del materiale refrattario 13 raggiunge un valore di circa 600°C.

Resta inteso che il ciclo di trattamento di essicazione può prevedere un numero differente fasi di riscaldamento e/o stabilizzazione. Inoltre, in numero e la durata degli intervalli, e i valori e i gradienti di temperatura possono essere modificati secondo le esigenze, ad esempio in funzione del tipo e/o delle dimensioni dell’induttore 11, del tipo di materiale refrattario 13 o dello spessore dello strato, o in base ad altri parametri, ad esempio l’umidità atmosferica relativa.

Secondo forme di realizzazione, il metodo prevede di attivare i circuiti di raffreddamento 16 dell’ avvolgimento 12 dell’induttore 11 quando viene stimata una temperatura del materiale refrattario 13 superiore a un valore di soglia definito.

Nella fase iniziale del ciclo di trattamento di essicazione, ovvero nelle prime 7-8 ore, le temperature massime degli strati più interni del materiale refrattario 13 non superano generalmente i 70-80 °C, sufficienti a consentire l’essicazione dell’acqua residua, ma al contempo tali da non stressare termicamente lisolante nell’avvolgimento 12.

Ad esempio, secondo forme di realizzazione, il metodo può prevedere di far circolare un fluido di raffreddamento nei circuiti di raffreddamento 16 quando la temperatura degli strati interni del materiale refrattario 13 a contatto con l’avvolgimento 12, stimata dall’unità di controllo e comando 31, supera gli 80-100 °C.

Secondo altre forme di realizzazione, il metodo può prevedere di far circolare il fluido di raffreddamento nell’ avvolgimento 12 in funzione dello stato di avanzamento del ciclo di essicazione, ad esempio dal terzo intervallo Δt3 indicato in fig. 4, quando le temperature salgono da circa 160 °C circa 430 °C.

Al termine del ciclo di trattamento di essicazione, l’induttore 11 è pronto all’uso e può essere installato nella linea di laminazione, che verrà pertanto interrotta solo per il tempo necessario per la rimozione del precedente induttore 11 e l’inserimento e collegamento del nuovo.

Secondo altre forme di realizzazione, l’induttore 11 può essere posto a magazzino.

Secondo tali forme di realizzazione, il metodo prevede di mantenere in temperatura l’induttore 11 in modo tale da mantenere la temperatura del materiale refrattario 13 in un intervallo di circa 60°-90°, vantaggiosamente 70-80 °C, sufficiente a inibire l’igroscopicità del materiale.

Secondo forme di realizzazione, l’induttore 11 può essere mantenuto in temperatura mediante lo stesso

È chiaro che all’apparato 10 e al metodo per il trattamento di essicazione di un induttore 11 fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti e/o fasi, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

Ad esempio, può essere previsto che almeno uno tra la resistenza 21 e il carrello di supporto 24 siano mobili lungo una direzione verticale così da permettere l’utilizzo dell’apparato 10 per induttori 11 di dimensioni differenti.

In questo modo è possibile posizionare in ogni occasione la resistenza 21 coassiale al canale di transito 14 così da garantire un riscaldamento uniforme e omogeneo del materiale refrattario 13.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz’altro realizzare molte altre forme equivalenti di apparato 10 e metodo per il trattamento di essicazione di un induttore 11, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato per il trattamento di essicazione, o “dry-out” fuori linea di un induttore (11) per billette comprendente un avvolgimento (12) e un corpo di protezione in materiale refrattario (13) definente un canale di transito (14) per le billette, caratterizzato dal fatto che detto apparato comprende un dispositivo di riscaldamento (20) avente uno sviluppo oblungo lungo un asse longitudinale (X) e configurato per essere posto, in uso, aH’intemo del canale di transito (14) dell’induttore (11), dispositivi di alimentazione (28) configurati per alimentare energia elettrica a detto dispositivo di riscaldamento (20) e un’unità di controllo e comando (31) configurata per comandare detti dispositivi di alimentazione (28) e regolare il funzionamento di detto dispositivo di riscaldamento (20) secondo un programma predefinito.
2. Apparato come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una struttura di supporto (22) configurata per supportare detto dispositivo di riscaldamento (20) in modo tale che il suo asse di sviluppo longitudinale (X) sia orientato sostanzialmente in orizzontale.
3. Apparato come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riscaldamento (20) comprende almeno una resistenza elettrica (21) avente una conformazione simile ad una billetta e configurata per trasformare l’energia elettrica ricevuta in calore radiante.
4. Apparato come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende sensori di rilevazione della temperatura (29) configurati per rilevare la temperatura di detto dispositivo di riscaldamento (20), in cui detti sensori di rilevazione della temperatura (29) comprendono almeno una termocoppia (30) associata a detta almeno una resistenza (21).
5. Apparato come nella rivendicazione 4, caratterizzato dai fatto che detta unità di controllo e comando (31) è configurata per modulare la tensione di alimentazione di detta resistenza (21) sulla base di un controllo in retroazione ad anello chiuso di una temperatura rilevata di detta resistenza (21) e/o di una temperatura di detto materiale refrattario (13) stimata sulla base di un modello matematico termico dell’induttore (1 1) da sottoporre a trattamento di essicazione.
6. Apparato come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un carello di supporto (24) configurato per supportare un induttore (11) e movimentarlo rispetto a detto dispositivo di riscaldamento (20).
7. Apparato come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che comprende una base di supporto (26) collegata a detta struttura di supporto (22), sulla quale sono previsti organi di guida (25) idonei a cooperare con detto carrello di supporto (24).
8. Metodo per il trattamento di essicazione o “dry out” di un induttore (11) per billette comprendente un avvolgimento (12) e un corpo di protezione in materiale refrattario (13) definente un canale di transito (14) per le billette, caratterizzato dal fatto che prevede di eseguire detto trattamento di essicazione fuori dalla linea di laminazione, in cui detto metodo comprende: - posizionare detto induttore (11) con detto canale di transito (14) attorno ad un dispositivo di riscaldamento (20) avente sviluppo oblungo lungo un asse longitudinale (X); - alimentare energia elettrica a detto dispositivo di riscaldamento (20) mediante dispositivi di alimentazione (28); - comandare detti dispositivi di alimentazione (28) e regolare il funzionamento di detto dispositivo di riscaldamento (20) secondo un programma predefinito mediante un’unità di controllo e comando (31) per scaldare in modo opportuno detto dispositivo di riscaldamento (20) ed eseguire un voluto ciclo di trattamento di essicazione di detto induttore (11) comprendente fasi successive di riscaldamento e stabilizzazione della temperatura di detto materiale refrattario (13).
9. Metodo come nella rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di riscaldamento (20) comprende una resistenza elettrica (21) configurata per trasformare l’energia elettrica ricevuta in calore radiante, in cui detto metodo prevede di rilevare la temperatura di detta resistenza elettrica (21) mediante dispositivi di rilevazione (29) associati ad essa e di modulare la potenza di alimentazione di detta resistenza (21) sulla base di un controllo in retroazione ad anello chiuso di una temperatura rilevata di detta resistenza (21) e/o di una temperatura di detto materiale refrattario (13) stimata sulla base di un modello matematico termico dell’induttore (1 1) da trattare.
10. Metodo come nella rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che prevede di far circolare un fluido di raffreddamento nell’avvolgimento (12) dell’induttore (11) quando la temperatura del dispositivo di riscaldamento (20) e/o del materiale refrattario (13) supera un valore di soglia definito.
11. Metodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10, caratterizzato dal fatto che al termine del ciclo di trattamento di essicazione prevede di mantenere in temperatura detto induttore (11) in modo tale che la temperatura del materiale refrattario (13) rimanga intorno ai 60 - 90 °C.