IT201900011559A1 - Impianto per la tempra di barre di acciaio ad alta produttivita', macchina di tempra e relativo metodo per temprare barre di acciaio - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"IMPIANTO PER LA TEMPRA DI BARRE DI ACCIAIO AD ALTA PRODUTTIVITÀ’, MACCHINA DI TEMPRA E RELATIVO METODO PER TEMPRARE BARRE DI ACCIAIO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un impianto per la tempra di barre di acciaio ad alta produttività. In particolare, un impianto per la tempra in accordo con il presente trovato è predisposto per eseguire un trattamento di tempra su più barre simultaneamente.

Il trovato si riferisce anche ad un forno ed una macchina di tempra utilizzati nel suddetto impianto.

Inoltre, il trovato si riferisce anche ad un metodo di tempra che utilizza il suddetto impianto e la suddetta macchina.

STATO DELLA TECNICA

È noto che per migliorare le proprietà meccaniche di prodotti metallici come, per esempio, barre di acciaio, questi vengano sottoposti a un trattamento termico di bonifica. Questo trattamento, definito di tempra, consiste nel sottoporre le barre di acciaio da trattare a uno o più cicli di riscaldamento seguito da un raffreddamento rapido.

Il trattamento di tempra prevede che l’acciaio subisca un processo suddiviso in almeno tre fasi principali, eseguite nell’ordine seguente: una fase di elevato riscaldamento, una fase di brusco raffreddamento e infine un’ulteriore fase di riscaldamento/raffreddamento, rispettivamente eseguite da idonei apparati quali ad esempio un forno di austenizzazione, una macchina di tempra e un forno di rinvenimento.

Per il trattamento di tempra, sono noti impianti che consentono di trattare una singola barra d’acciaio alla volta oppure gruppi di barre.

Gli impianti di tempra possono inoltre trattare le barre adottando un processo “continuo” oppure un processo “discontinuo o batch”, come definiti di seguito.

Il processo “discontinuo o batch” prevede che la/e barra/e ricevano tutti i trattamenti rimanendo pressoché statiche in una stessa posizione durante sostanzialmente tutto il trattamento, quindi durante le operazioni di riscaldo e raffreddamento.

Un inconveniente degli impianti che utilizzano questo processo “discontinuo” è la disuniformità di trattamento.

Infatti, in questi impianti si ha la necessità di sostenere la barra (o le barre) d’acciaio staticamente durante il trattamento, ciò causando limitazioni alla penetrazione del caldo (nella fase di riscaldamento) o del freddo (nella fase di raffreddamento) là dove la barra (o le barre) poggia/poggiano sul relativo sostegno.

Questo inconveniente è presente sia nel trattamento della singola barra sia, in misura ancor peggiore, nei casi in cui, per aumentare la produttività, si trattino contemporaneamente più barre di acciaio.

L’utilizzo di questa soluzione obbliga, infatti, a disporre le barre sovrapposte e/o adiacenti, distanziate o eventualmente in contatto Luna con l’altra, non omogeneamente distanziate rispetto ai componenti dell’impianto, ciò peggiorando la disuniformità nel trattamento sia nella barra (in particolare dove essa poggia e/o è a contatto con parti dell’impianto) che fra barra e barra.

Sono altresì noti impianti di tempra che prevedono l’utilizzo del processo definito “continuo”, che prevede che la barra avanzi durante il trattamento procedendo quindi in “movimento” da una fase a quella successiva.

Impianti di tempra noti che adottano un processo “continuo” prevedono generalmente di trattare una sola barra alla volta.

Pertanto, una nuova barra da trattare può entrare nell’impianto per la tempra solo dopo che la barra precedente ha percorso una certa distanza tale da permetterne l inserimento, senza rischiare contatti non voluti tra le barre.

Un inconveniente evidente di un impianto per la tempra “continuo” è quindi il notevole limite nella produttività dovuto al trattamento di barre singole.

Inevitabilmente, per aumentare la produttività è possibile modificare un unico parametro, cioè la velocità di avanzamento della barra all’ interno delle macchine di trattamento.

Dato che la distanza percorsa è vincolata al tempo necessario per completare ogni fase (sia quella di riscaldamento che quella di raffreddamento) per effetto della conducibilità dell’acciaio, e dato che diametri di barra maggiori necessitano di più tempo per completare ogni singola fase, è evidente che man mano che il diametro delle barre da trattare aumenta, aumenta anche il tempo che intercorre tra l’inserimento di una barra e quella seguente.

L’inconveniente appena citato si aggrava tanto più quanto aumenta il diametro delle barre trattate.

Infatti, per esigenze fisiche e termodinamiche imputabili alla “conducibilità” del metallo stesso di cui la barra è composta (e al suo diametro) non è consentito aumentare eccessivamente la velocità di avanzamento della barra di acciaio. Infatti, è necessario garantire il corretto tempo di permanenza della barra in ogni fase per permettere sia al calore di raggiungere in profondità la barra sia per l’effetto contrario durante il raffreddamento, imponendo, sostanzialmente, limiti alle velocità a parità di dimensioni dell’impianto per la tempra.

Pertanto, l’aumento della velocità di avanzamento per migliorare la produttività comporterebbe un sovradimensionamento dell’impianto, ciò causando perdita di efficacia del trattamento e inevitabile incremento dei costi.

Gli impianti di tempra noti non permettono quindi di aumentare la produttività senza sacrificare la qualità del trattamento, oppure tali impianti devono essere necessariamente complessi, costosi e sovradimensionati.

È noto inoltre che gli impianti per la tempra prevedono che la macchina di tempra esegua generalmente il brusco raffreddamento delle barre tramite flussi di fluido refrigerante.

È noto anche che le macchine di tempra del tipo con flussi di fluido refrigerante utilizzano un flusso “a cascata” previsto solo in una direzione, per esempio radiale oppure con un flusso dall’alto o dal basso. È altrettanto noto che queste macchine di tempra utilizzano flussi la cui posizione/distanza di erogazione rispetto alla barra di acciaio non è generalmente modificabile.

È noto inoltre che le macchine di tempra utilizzano flussi di fluido refrigerante orientabili o non orientabili e non focalizzati su precise porzioni della barra da raffreddare.

È altresì noto che gli impianti di tempra possono prevedere macchine di tempra che eseguono il brusco raffreddamento tramite immersione nel fluido refrigerante contenuto in una vasca.

Un inconveniente del raffreddamento a immersione è che la movimentazione delle barre dentro una vasca comporta un inevitabile contatto tra le barre e il supporto che le movimenta, ostacolando quindi la dispersione del calore da quelle aree.

Un ulteriore inconveniente è che, durante la fase di immersione, aree delle barre arriveranno a contatto con il fluido refrigerante con tempi diversi.

Un inconveniente, quindi, di queste macchine di tempra note è che il contatto tra metallo e fluido refrigerante è particolarmente disomogeneo. Un ulteriore inconveniente è che in queste macchine di tempra il fluido refrigerante arriva a contatto con la barra di acciaio su aree diverse e in tempi diversi.

La fase di brusco raffreddamento è una fase critica del trattamento di tempra in quanto un’applicazione del fluido di raffreddamento sulle barre di acciaio non omogenea o non simultanea su tutta la superficie della barra può influire sulla uniformità della qualità della tempra e compromettere la qualità delle barre stesse.

Infine, un inconveniente, comune ad entrambe le tipologie di macchine di tempra note è che il trattamento di tempra produce deformazioni e/o piegature delle barre di acciaio trattate.

In base a tutto quanto sopra esposto, esiste pertanto la necessità di perfezionare un impianto per la tempra che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica nota.

In particolare, uno scopo del presente trovato è quello di fornire un impianto per la tempra di tipo “continuo” con elevata produttività.

Un ulteriore scopo del presente trovato è prevedere un impianto per la tempra non eccessivamente ingombrante, nonché relativamente semplice da gestire e funzionale.

Un altro scopo del presente trovato è prevedere un impianto per la tempra che utilizzi apparati di facile manutenzione.

Un ulteriore scopo del presente trovato è fornire un impianto per la tempra efficiente, opportunamente dimensionato e che permetta una vantaggiosa gestione dei costi.

Un altro scopo del presente trovato è fornire una macchina di tempra che preveda un trattamento uniforme delle barre di acciaio.

Un ulteriore scopo del presente trovato è prevedere una macchina di tempra che minimizzi le deformazioni delle barre trattate.

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.

Il presente trovato si riferisce a un impianto per la tempra che utilizza un processo “continuo”, previsto di particolari soluzioni tecniche, caratteristiche geometriche e corrispondenti apparati, per la tempra ad alta produttività di una pluralità di barre di acciaio contemporaneamente.

Secondo il presente trovato, limpianto per la tempra comprende essenzialmente una prima e una seconda linea di trattamento, unite a una rispettiva estremità per mezzo di una stazione di trasferimento.

In una soluzione del presente trovato, le due linee di trattamento sono sostanzialmente parallele e la direzione di avanzamento del materiale da trattare fra la prima e la seconda linea è invertita di 180°.

In una soluzione alternativa, la seconda linea di trattamento è sostanzialmente allineata alla prima linea di trattamento ed in prosecuzione di essa, per cui la stazione di trasferimento determina solo il passaggio da una linea all’altra senza determinarne un cambio di direzione.

E’ anche possibile che le due linee di trattamento siano angolate una rispetto all’altra, ciò in ragione delle dimensioni e/o della logistica dello stabilimento in cui limpianto è installato.

La stazione di trasferimento prevede la movimentazione delle barre di acciaio dalla prima alla seconda linea di trattamento.

Le barre di acciaio da trattare sono fatte avanzare lungo limpianto tramite rulli disposti in serie lungo le due linee di trattamento.

Secondo il trovato, per aumentare la produttività, limpianto per la tempra utilizza rulli che permettono l’avanzamento contemporaneo di più barre parallele ed affiancate fra loro.

Secondo il trovato, almeno nella prima linea di trattamento i rulli presentano una superficie di appoggio avente incavi a forma di V adatti per ricevere e sostanzialmente stabilizzare le barre che trasportano.

Le barre su cui limpianto opera possono avere, ad esempio, diametri compresi tra 15 mm e 100 mm, anche se tale valore non costituisce una limitazione, Gli incavi a forma di V avranno una dimensione coerente con il valore del diametro delle barre che vengono processate nell’impianto.

Tale conformazione dei rulli permette di garantire uniformità di trattamento, uniformità di risultati metallurgici e meccanici, evitare gli shock termici e minimizzare episodi di deformazione delle barre.

A tal proposito, le cavità presenti nei rulli sono ugualmente spaziate e opportunatamente sagomate per prevenire indesiderate oscillazioni delle barre durante l’avanzamento e mantenerle fra loro equidistanti, assicurando in questo modo uniformità di trattamento.

I rulli sono inoltre disposti angolati rispetto all’asse di avanzamento, in modo da indurre una rotazione delle barre lungo l’asse longitudinale mentre queste avanzano.

La spaziatura fra le barre adiacenti e la rotazione contemporanea delle stesse permette di garantire a tutte le generatrici costituenti la superficie delle barre una esposizione sostanzialmente omogenea e simmetrica rispetto all’ambiente circostante.

Lungo la linea di avanzamento è presente un forno di austenizzazione idoneo a garantire una uniforme irradiazione di calore su tutta la lunghezza del rullo, e quindi su tutte le barre disposte su di esso, in modo tale che anche le barre più esterne possano beneficiare delle caratteristiche apportate dal rullo stesso.

In uscita dal forno di austenizzazione, le barre vengono sottoposte al trattamento di tempra mediante una macchina di tempra, la quale ha lo scopo di abbattere bruscamente la temperatura delle barre per mezzo di flussi di fluido refrigerante emessi da elementi di raffreddamento.

Se l’abbattimento di temperatura non avviene in modo omogeneo in tutta la barra, il rischio è di ottenere barre deformate o mal temprate.

La macchina di tempra secondo il presente trovato utilizza elementi di raffreddamento situati sia superiormente che inferiormente ai rulli.

Secondo un aspetto del presente trovato, la distanza tra gli elementi di raffreddamento situati superiormente e i rulli di avanzamento delle barre è regolabile, in modo da permettere di ottenere una migliore simmetria dei flussi di fluido refrigerante che raggiungono le barre.

Per ottimizzare ulteriormente la simmetria, secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, i flussi di fluido sono emessi da ugelli la cui posizione può essere fissa, oppure regolabile almeno per direzione ed angolo di erogazione.

Questi aspetti di regolabilità forniscono l’ulteriore vantaggio di poter eventualmente lavorare contemporaneamente barre di diametro diverso agendo opportunamente sui parametri di posizionamento degli ugelli di erogazione.

A valle della macchina di tempra, una stazione di trasferimento trasferisce le barre raffreddate nella seconda linea di trattamento. Come detto, in una soluzione, non limitativa, del presente trovato la seconda linea è sostanzialmente parallela alla prima e definisce un senso di avanzamento opposto rispetto ad essa.

In un aspetto del trovato, la seconda linea di trattamento presenta rulli di tipo diverso rispetto a quelli della prima linea.

Nella seconda linea di trattamento i rulli sono disposti sostanzialmente ortogonali all’asse di avanzamento delle barre e presentano una superficie piatta il che permette, eventualmente, l’avanzamento di un maggior numero di barre rispetto ai rulli della prima linea, ad esempio per trasportare barre trattate in più cicli ed accumulate, ad esempio, nella stazione di trasferimento.

Rientra comunque nell’ambito del presente trovato che anche nella seconda linea di trattamento i rulli di trasporto delle barre abbiamo la conformazione con incavi a “V” sopra descritta in relazione alla prima linea di trattamento.

Secondo quanto esposto, il trovato prevede un impianto per la tempra che permette di eseguire un processo di tempra contemporaneamente su una pluralità di barre di acciaio, e quindi con il vantaggio di un aumento della produzione sostanzialmente pari al numero di barre trattabili contemporaneamente garantendo inoltre, un’elevata qualità ed uniformità del trattamento.

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 vista schematica dall’alto ed esemplificativa di un impianto per la tempra in accordo con il presente trovato;

- la fig. 2 è una vista prospettica trasversale di un rullo (e barre d’acciaio) previsto per un utilizzo in un impianto per la tempra in accordo con il presente trovato;

- le figg. 3a-3b sono un dettaglio di un rullo di fig. 2;

- la fig. 4 è una sezione trasversale di una macchina di tempra in accordo con il presente trovato;

- la fig. 5 è una sezione longitudinale di specifici elementi della macchina di tempra di fig. 4.

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.

Prima di descrivere le forme di realizzazione, si chiarisce, inoltre, che la presente descrizione non è limitata nella sua applicazione ai dettagli costruttivi e di disposizione dei componenti come descritti nella seguente descrizione utilizzando le figure allegate. La presente descrizione può prevedere altre forme di realizzazione ed essere realizzata o messa in pratica in altri svariati modi. Inoltre, si chiarisce che la fraseologia e terminologia qui utilizzata è a fini descrittivi e non deve essere considerata come limitante.

Il presente trovato si riferisce ad un impianto per la tempra, indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 10, configurato per operare in modalità “continua” su una pluralità di barre di acciaio P. La descrizione che segue e le figure che la accompagnano, al fine di esemplificare il trovato, si riferiscono ad un impianto per la tempra che permette di trattare contemporaneamente un numero di barre di acciaio, di diametro compreso fra 15 mm e 100 mm, pari a dodici (fig. 2). È tuttavia chiaro che forme diverse di realizzazione possono essere previste per trattare un numero diverso di barre di acciaio e con diametri anche diversi, senza per questo uscire dallo scopo del trovato.

In Fig. 1 è raffigurata una vista dall’alto di un impianto per la tempra 10 comprendente due linee di trattamento, rispettivamente una prima linea i l e una seconda linea 12, sostanzialmente parallele fra loro e con direzioni di avanzamento opposte.

L’estremità terminale della prima linea 11, in relazione alla direzione di avanzamento, è associata con l’estremità iniziale della seconda linea 12 per mezzo di una stazione di trasferimento 13.

Secondo altre possibili forme di realizzazione, qui non illustrate, la prima linea 11 e la seconda linea 12 possono essere allineate su una stessa linea di avanzamento, o anche essere angolate fra loro di un qualsiasi angolo, in ragione della logistica di stabilimento e/o delle esigenze di utilizzo. In tal caso, la stazione di trasferimento 13 sarà limitata ad una zona di collegamento fra le due linee.

La prima linea 11 comprende un primo forno 16, o forno di austenizzazione, e una macchina di tempra 17, ed è alimentata, alla sua estremità iniziale, con barre di acciaio P attraverso una stazione di caricamento 14.

La seconda linea 12 comprende un forno di rinvenimento 19 e una stazione di scaricamento 20 delle barre di acciaio (P).

La prima e la seconda linea 11, 12 prevedono una serie di rulli, disposti trasversalmente ad una direzione di avanzamento rispettivamente DI e D2, conformati per muovere contemporaneamente, lungo rimpianto per la tempra 10, una pluralità di barre di acciaio P.

I rulli possono essere disposti sostanzialmente lungo l’intero sviluppo delle linee 11, 12.

I rulli possono inoltre essere disposti in maniera più o meno ravvicinata fra loro secondo necessità.

In accordo con i test effettuati dalla Richiedente, a solo scopo d’esempio e non limitativo del trovato stesso, rimpianto per la tempra qui descritto può raggiungere una produttività, riferita, per esempio, a barre di acciaio (P) di 50 mm di diametro, di circa 3 ton/h e fino a circa 6 ton/h nel caso di barre (P) con diametro di 100 mm.

Resta inteso che tali valori sono puramente indicativi, e possono variare anche di molto in ragione della tipologia di impianto e delle singole esigenze produttive, aumentando o diminuendo il numero di barre trattate contemporaneamente, il loro diametro ed altri parametri progettuali dell’impianto.

La prima linea 11 dell’impianto per la tempra 10 è prevista di rulli 22 in accordo con la fìg. 2, che presentano su una superficie 23 una pluralità di cavità 24 sostanzialmente ortogonali rispetto all’asse Z del rullo 22, definite a forma essenzialmente di V con angolo a, da costole 26 e, in cui ognuna di dette cavità 24 è configurata per ricevere una barra di acciaio P.

Secondo forme di realizzazione, il numero di cavità 24 presente in un rullo 22 può essere compreso tra 6 e 18, preferibilmente tra 8 e 16 più preferibilmente tra 10 e 14, in ragione del numero di barre P da trattare contemporaneamente e compatibilmente con le dimensioni di progetto dei rispettivi forni 16, 19 e macchina di tempra 17. Ad esempio, un rullo 22 può avere una lunghezza, misurata tra due costole 26 estreme, compresa tra 1400 mm e 2000 mm, più preferibilmente tra 1600 mm e 1800 mm. Vantaggiosamente, può essere previsto che i forni 16 e/o 19 e/o la macchina di tempra 17 vengano dimensionati in ragione della lunghezza dei rulli 22.

Le cavità 24 possono essere vantaggiosamente identiche tra loro ed equidistanti. Le cavità 24 possono inoltre essere dimensionate per adattarsi ad una specifica gamma di barre, per esempio, modificando l’ampiezza dell’angolo a. Di conseguenza anche l’altezza delle costole 26 risulterà modificata, evitando involontari e indesiderati contatti accidentali tra barre d’acciaio P posizionate su cavità 24 adiacenti.

Forme di realizzazione prevedono che l’angolo a sia compreso fra 100° e 130°, preferibilmente fra 110° e 120°.

Una forma di realizzazione, esemplificativa e non limitativa, di un rullo 22 come quello rappresentato in figg. 3a-3b, prevede un angolo a della cavità neH’intomo di 115° che permette l’alloggiamento stabile di barre di acciaio P con diametro da 15 mm a 100 mm, mantenendo le barre adeguatamente e vantaggiosamente separate per ricevere un trattamento di tempra omogeneo ed evitando contatti anche accidentali tra di esse.

Come raffigurato in fig. 1, la linea di trattamento 11 può prevedere una serie di rulli 22, di cui in fig. 2, sostanzialmente paralleli fra loro e aventi asse longitudinale inclinato rispetto alla direzione di avanzamento DI delle barre di acciaio P.

Tale inclinazione genera una rotazione delle barre P sul loro asse longitudinale contemporaneo all’avanzamento lungo la linea 11.

L’impianto per la tempra 10 comprende, cooperante con l’estremità iniziale della prima linea 11, una stazione di caricamento 14 configurata per ricevere fasci di barre di acciaio P da temprare e da avviare correttamente all’inizio del trattamento nella prima linea 11.

In particolare, nella stazione di caricamento 14 le barre vengono sparpagliate, singolarizzate ed allineate fra loro per poterle disporre una per ciascuna cavità 24.

Secondo forme di realizzazione, la stazione di caricamento 14 può caricare, contemporaneamente, sui rulli 22 un numero di barre di acciaio P pari al numero di cavità 24.

La stazione di caricamento 14 può essere configurata per immettere contemporaneamente nella prima linea 11 una o più barre P, preferibilmente un numero di barre P pari alle cavità 24 dei rulli 22.

Il caricamento può avvenire con rulli 22 in movimento o fermi.

Preferibilmente, vengono caricate barre di acciaio P aventi circa lo stesso diametro. Non si esclude comunque che le barre P trattate contemporaneamente possano anche avere diametri diversi fra loro.

Le barre di acciaio P caricate sulla linea 11 si spostano dalla stazione di caricamento 14 fino all’ingresso del forno 16 dove vengono portate all’ interno per essere riscaldate.

La velocità di rotazione dei rulli 22 che entrano nel forno 16 può essere regolata in relazione alle esigenze di tempo di trattamento da rispettare, ad esempio in funzione del diametro delle barre di acciaio P, la lunghezza del forno, la temperatura all’ interno del forno 16, in base ai criteri di progettazione utilizzati per la prima fase del processo di tempra.

All’uscita del forno 16 è prevista una macchina di tempra 17, descritta in dettaglio in seguito, prevista per indurre un brusco abbattimento della temperatura delle barre di acciaio P in uscita dal forno 16 tramite erogazione di flussi di fluido refrigerante diretti sulle barre.

Le barre d’acciaio P escono attraverso un setto di chiusura mobile che può essere richiuso al passaggio delle barre per evitare un ingresso di aria ambiente all’ interno del forno 16 stesso.

La velocità di uscita delle barre d’acciaio P è regolabile modificando la velocità di rotazione dei rulli 22 almeno dell’ultima sezione nel forno 16, riducendo in questo modo eventuali sbilanciamenti di temperatura fra le due estremità della barra P dovuti a tempi di uscita troppo lunghi, permettendo quindi di migliorare il processo di tempra.

Le barre d’acciaio P avanzano fino a raggiungere l’estremità finale della prima linea 11, giungendo ad una stazione di trasferimento 13.

La stazione di trasferimento 13 muove le barre P ortogonalmente rispetto alla direzione di movimento della linea 11 verso la linea 12.

La linea 12, diversamente dalla linea 11, può essere prevista di una serie di rulli con una superficie piatta progettati per muovere contemporaneamente un maggior numero di barre d’acciaio P, per esempio, 24. Inoltre questi rulli possono non essere disposti inclinati rispetto alla direzione di avanzamento delle barre ma bensì ortogonalmente.

Questa soluzione è particolarmente vantaggiosa durante un successivo processo di rinvenimento all’interno del forno 19, in quanto le barre P vengono disposte in uno strato unico incrementando il peso lineare della carica con conseguente incremento della produttività della fornace.

Dall’estremità della prima linea 11 le barre P muovono verso il forno di rinvenimento 19, dove subiscono il processo di rinvenimento. Il forno 19, grazie alla struttura di avanzamento a rulli trasversali, può essere realizzato vantaggiosamente di dimensioni compatte.

In altre forme di realizzazione, la seconda linea 12 di trattamento può prevedere rulli 22 configurati come nella prima linea 11 di trattamento.

In ulteriori forme di realizzazione, la seconda linea 12 può essere idoneamente configurata per essere prevista di un forno di rinvenimento 19 della tipologia Walking Beam (WB) o a coclea.

Successivamente al forno di rinvenimento 19, le barre d’acciaio P vengono portate a una stazione di scaricamento 20 in cui, terminato il processo, possono essere temporaneamente stoccate e/o prelevate per successive utilizzazioni.

La stazione di scaricamento 20 può essere posizionata sostanzialmente nelle immediate vicinanze a fianco della stazione di caricamento 14 e quindi condividere una stessa area, per esempio, di uno stabile in cui rimpianto per la tempra 10 è contenuto. In questo modo le operazioni, per esempio, di trasporto in entrata e in uscita delle barre P possono essere facilitate, ed anche la richiesta di personale può essere ridotta. Viene ora descritta una macchina di tempra 17 secondo il presente trovato per il raffreddamento delle barre d’acciaio P in uscita dal forno 16.

Per comprendere i vantaggi previsti dall’utilizzo della macchina di tempra 17 è importante considerare che, come visibile dalle figg. 3a e 3b, barre P di diametro diverso presentano una generatrice inferiore che si mantiene a una distanza sostanzialmente costante da un piano immaginario inferiore ad essa, e una generatrice superiore che varia, la sua distanza da un piano immaginario posto superiormente.

Questo aspetto è particolarmente importante durante il raffreddamento per mezzo di flussi di fluido diretti verso le barre P, in quanto macchine di tempra note non sono in grado di adattare l’altezza del flusso di fluido al diametro delle barre da raffreddare.

Risulta quindi che il raffreddamento delle barre può risultare disomogeneo e/o non simmetrico al variare del diametro delle barre P, in altre parole, porzioni di barra più o meno estese possono essere raggiunte solo parzialmente dal fluido e/o non sono raggiunte affatto dal fluido di raffreddamento, ciò generando indesiderate deformazioni della stessa. La macchina di tempra 17 presenta invece caratteristiche costruttive per ottenere una elevata uniformità di raffreddamento delle barre di acciaio P e al contempo una elevata produttività.

In flg. 4-5 sono visibili sezioni di una macchina di tempra 17 prevista per rispondere alle esigenze dell’ impianto 10.

La macchina di tempra 17 comprende una base 31 e una copertura 32, al cui interno è ricavato uno spazio interno 35, in cui alloggiano rulli 22 e una pluralità di elementi di raffreddamento 36a, 36b disposti rispettivamente superiormente e inferiormente ad essi e configurati per spruzzare fluido refrigerante sulle barre di acciaio P in transito.

I rulli 22 previsti nella macchina di tempra 17 hanno le stesse caratteristiche di quelli previsti nel primo forno 16, cioè presentano cavità di alloggiamento delle singole barre P e sono angolati di un angolo diverso da 90° rispetto alla direzione di avanzamento DI per determinare la rotazione sul loro asse delle barre P nel mentre avanzano.

Nella soluzione illustrata la macchina di tempra è suddivisa in sei sezioni, anche se ciò rappresenta solo un esempio non limitativo. Ciascuna sezione può essere regolata in modo indipendente dalle altre sezioni in termini di portata e di pressione del fluido refrigerante.

La copertura 32 può essere mobile rispetto alla base 31 per mezzo di un organo di sollevamento 34, ciò consentendo alla copertura 32 di essere disimpegnata dalla base 31 e di configurare la macchina di tempra 17 in una configurazione chiusa oppure in una configurazione aperta. La configurazione chiusa è la configurazione adottata per il processo di tempra delle barre mentre la configurazione aperta è particolarmente vantaggiosa per la manutenzione degli elementi interni.

La base 31 comprende cuscinetti 33 opposti fra loro ed allineati longitudinalmente e trasversalmente, detti cuscinetti 33 essendo previsti per accogliere due estremità dell’albero 25 dei rulli 22.

Sulla copertura 32 può essere previsto almeno un motore 39 per azionare martinetti 38 disposti almeno parzialmente all’interno della struttura della copertura 32 in modo tale che una loro estremità si trovi parzialmente dentro lo spazio interno 35.

I martinetti 38 possono essere disposti su due linee sostanzialmente parallele che possono estendersi almeno parzialmente lungo lo sviluppo longitudinale della copertura 32.

I martinetti 38 possono essere allineati fra loro anche lungo l’asse trasversale della copertura 32.

Un guscio 40 è fissato inferiormente alla copertura 32, all’estremità dei martinetti 38 presente nello spazio interno 35.

Al guscio 40, e inferiormente ad esso, è collegata una pluralità di elementi di raffreddamento 36a in modo sostanzialmente parallelo al piano del rullo 22 sottostante.

Azionando i martinetti 38 è possibile regolare l’altezza della pluralità di elementi di raffreddamento 36a rispetto al piano di transito delle barre di acciaio (P) sottostante a seconda, per esempio, del diametro delle barre che in quel momento devono essere raffreddate.

Secondo forme di realizzazione, la pluralità di elementi di raffreddamento 36a ha una corsa che può essere compresa tra 80 mm e 90 mm.

Una pluralità di elementi di raffreddamento 36b è associata alla base 31, disposto su un piano sottostante a quello del rullo 22 e sostanzialmente parallelo ad esso.

La pluralità di elementi di raffreddamento 36a, 36b comprendono una serie di ugelli 42 disposti lungo il loro asse longitudinale configurati per spruzzare fluido refrigerante verso le barre di acciaio P.

Secondo forme di realizzazione, il fluido refrigerante può essere acqua o miscele a differenti concentrazioni di polimero, o olio naturale e/o minerale o altri mezzi tempranti idonei.

La quantità di fluido refrigerante può essere regolata in ragione, per esempio, del diametro delle barre di acciaio P da trattare e/o dell’altezza degli ugelli 42 e/o di altri parametri.

La macchina di tempra 17 può essere prevista di, e/o associata a, impianti di alimentazione del fluido e/o pulizia e ricircolo dello stesso (non raffigurati), idonei a soddisfare le necessità operative per cui la macchina 17 è realizzata.

Gli ugelli 42 sono configurati per essere orientati, cioè spruzzare fluido refrigerante, con un angolo, rispetto al piano orizzontale dei rulli, compreso tra 20° e 45°, preferibilmente tra 25° e 40°, più preferibilmente tra 25° e 35° (fig. 5). Gli ugelli 42 possono essere motorizzati per variare l’angolo di erogazione anche durante il transito delle barre P al di sotto, o al di sopra, di essi.

Vantaggiosamente gli ugelli 42 sono orientati in direzione dell’avanzamento delle barre di acciaio P.

Il numero degli ugelli 42 può essere, preferibilmente, pari al numero di cavità 24 oppure maggiore o minore.

Forme di realizzazione prevedono che gli ugelli 42 possono essere fra loro equidistanti.

La pluralità di elementi di raffreddamento 36a, 36b possono essere disposti fra loro sfalsati in modo tale che l’angolo fra loro sia compreso tra 30° e 90°, preferibilmente tra 40° e 80°, ancor più preferibilmente tra 55° e 65°.

Secondo forme di realizzazione preferite, gli elementi di raffreddamento 36a possono essere orientati in modo da essere perpendicolari, o angolati secondo un angolo voluto, rispetto ai rulli 22 sottostanti.

Gli elementi di raffreddamento 36a, 36b possono avere uno sviluppo in lunghezza rispetto l’asse longitudinale della macchina di tempra 17 compresa fra 3 m e 8m, preferibilmente tra 3 m e 7 m, ancor più preferibilmente tra 4,5 m e 5,5 m.

La pluralità di elementi di raffreddamento 36a, 36b sono fra loro distanziati di una lunghezza compresa tra 300 mm e 800 mm, preferibilmente tra 400 mm e 700 mm, più preferibilmente tra 450 mm e 550 mm.

Forme di realizzazione prevedono che la pluralità di elementi di raffreddamento 36a, 36b siano, preferibilmente ma non necessariamente, equidistanti fra loro.

La pluralità di elementi di raffreddamento 36a, 36b può essere compresa tra 4 e 24, preferibilmente tra 6 e 20, più preferibilmente tra 8 e 16, ancor più preferibilmente tra 10 e 14.

Grazie alla distribuzione degli ugelli 42 sia sopra che sotto il piano di avanzamento definito dai rulli 22, alla capacità degli ugelli 42 di essere orientati e direzionati in modo voluto, alla possibilità di regolare in modo fine la portata e la pressione del fluido di raffreddamento in modo differenziato fra le sezioni, nonché all’ utilizzo dei rulli 22 che permettono di ruotare le barre 22 nel mentre avanzano, si ottiene una ottimale uniformità di trattamento, un ridotto impatto ambientale grazie alla possibilità di non utilizzare polimeri per la maggior parte degli acciai, nonché un facile adattamento dei parametri alle differenti condizioni di trattamento.

È chiaro che all’impianto di tempra, alla macchina di tempra ed al metodo di tempra fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

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 impianto di tempra, macchina di tempra e metodo di tempra, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all’ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (10) per la tempra in continuo di barre di acciaio ad alta produttività, comprendente: - una stazione di caricamento (14) idonea a predisporre una pluralità di barre (P) separate e distanziate fra loro; - una prima linea di trattamento (11) comprendente un forno di austenizzazione (16) per ricevere detta pluralità di barre (P), disposte parallele ed affiancate fra loro, da detta stazione di caricamento (14), e per eseguire su dette barre (P) un primo trattamento di riscaldo, in cui detto forno di austenizzazione (16) comprende mezzi per far avanzare contemporaneamente detta pluralità di barre (P) lungo una direzione di avanzamento (DI) e nel contempo ruotandole sul proprio asse, - una macchina di tempra (17) disposta all’uscita di detto forno di austenizzazione (16) per eseguire su detta pluralità di barre (P) un trattamento di raffreddamento rapido, detta macchina di tempra (17) comprendendo mezzi per far avanzare contemporaneamente detta pluralità di barre (P) nel contempo ruotandole sul proprio asse, e mezzi per erogare un fluido di raffreddamento sia da sopra che da sotto su detta pluralità di barre (P); - una stazione di trasferimento (13) disposta a valle di detta macchina di tempra (17), e - una seconda linea di trattamento (12), disposta a valle di detta stazione di trasferimento (13) e comprendente un forno di rinvenimento (19) per eseguire un trattamento di rinvenimento su detta pluralità di barre (P).
2. 2. Impianto come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda linea (12) è parallela a detta prima linea di trattamento (11) e con direzione di avanzamento (D2) delle barre (P) opposta a quella (DI) della prima linea di trattamento (11).
3. 3. Impianto come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta seconda linea (12) è allineata o angolata rispetto a detta prima linea di trattamento (11).
4. 4. Impianto come ad una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi per far avanzare contemporaneamente detta pluralità di barre (P) nel contempo ruotandole sul proprio asse comprendono rulli (22) aventi su una loro superficie (23) una pluralità di cavità (24) a forma di V definita da un angolo (a) e disposti angolati rispetto alla direzione di avanzamento (DI).
5. 5. Impianto come alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il numero di cavità (24) previste per ciascun rullo (22) è compreso tra 6 e 18, preferibilmente tra 8 e 16, più preferibilmente tra 10 e 14.
6. 6. Impianto come alla rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che l’angolo (a) è compreso tra 100° e 130°, preferibilmente fra 110° e 120°.
7. 7. Impianto come ad una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta seconda linea di trattamento (12) presenta rulli disposti sostanzialmente ortogonali all’asse di avanzamento delle barre e presentanti una superficie piatta.
8. 8. Macchina di tempra (17) per un impianto di tempra di barre di acciaio (P), comprendente una base (31) e una copertura (32), al cui interno è ricavato uno spazio interno (35) caratterizzata dal fatto che in detto spazio interno (35) sono disposti mezzi per far avanzare contemporaneamente detta pluralità di barre (P) nel contempo ruotandole sul proprio asse, definenti un piano di appoggio per dette barre (P), ed una pluralità di elementi di raffreddamento (36a, 36b) disposti rispettivamente superiormente e inferiormente a detti rulli (22) e configurati per spruzzare fluido refrigerante sulle barre di acciaio (P) in transito.
9. 9. Macchina di tempra come alla rivendicazione 8, caratterizzata dal fatta che almeno la pluralità di elementi di raffreddamento (36a) disposta superiormente alle barre (P) è regolabile in altezza rispetto al loro piano di avanzamento.
10. 10. Macchina di tempra come alla rivendicazione 8 e 9, caratterizzata dal fatto che detta pluralità di elementi di raffreddamento (36a, 36b) comprende ugelli (42) disposti affiancati e configurati per spruzzare fluido refrigerante verso dette barre di acciaio (P).
11. 11. Macchina di tempra come alla rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detti ugelli (42) sono configurati per essere orientati con un angolo, rispetto al piano orizzontale definito da detti rulli (22), compreso tra 20° e 45°, preferibilmente tra 25° e 40°, più preferibilmente tra 25° e 35°.
12. 12. Macchina di tempra come una qualsiasi delle rivendicazioni 10 o 11, caratterizzata dal fatto che detti ugelli (42) sono orientati in direzione dell’avanzamento delle barre di acciaio (P).
13. 13. Macchina di tempra come in una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 8 alla 12, caratterizzata dal fatto che detta copertura (32) è mobile rispetto alla base (31) per mezzo di un organo di sollevamento (34) per determinare selettivamente una condizione aperta ed una condizione chiusa di detta macchina di tempra (17).
14. 14. Metodo per il trattamento di tempra di una pluralità di barre di acciaio (P), comprendente: - predisporre una pluralità di barre (P) separate e distanziate fra loro; - inserire detta pluralità di barre (P) in un forno di austenizzazione (16), facendole avanzare e nel contempo ruotandole sul proprio asse, - sottoporre, all’uscita di detto forno di austenizzazione (16), detta pluralità di barre (P) ad un trattamento di raffreddamento rapido in una macchina di tempra (17) facendo avanzare detta pluralità di barre (P) e nel contempo ruotandole sul proprio asse, in cui detto trattamento di raffreddamento rapido prevede di erogare fluido di raffreddamento sia da sopra che da sotto detta pluralità di barre (P); - trasferire detta pluralità di barre in un forno di rinvenimento (19), per eseguire un trattamento di rinvenimento su detta pluralità di barre (P); scaricare dette barre temprate da detto forno di rinvenimento (19).