IT202000011635A1 - Dispositivo per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo - Google Patents
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Description
BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO:
?DISPOSITIVO PER LA TRASMISSIONE DI CORRENTE IN UN PROCESSO DI RISCALDO?
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo tecnico
La presente invenzione ha per oggetto dispositivo per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo in continuo mediante effetto joule ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio secondo la rivendicazione 1.
Il dispositivo di cui sopra nello specifico comprende innovativi elettrodi per la trasmissione di corrente ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio in un processo termico in continuo.
Base evoluzione (tecnica nota)
Nel campo dei trattamenti termici su componenti in acciaio, nel caso di specie nastri, fili, fili schiacciati o trafilati in acciaio, sono differenti e note le tecnologie che permettono di effettuare processi come la tempra, la ricottura, il rinvenimento ed altri; tutti i suddetti trattamenti termici prevedono una fase di riscaldo, fino ad una desiderata temperatura, seguita da una fase di raffreddamento per modificarne le propriet? meccaniche, la struttura cristallografica dei grani ed ancora la distribuzione di specie chimiche all?interno dello stesso elemento in acciaio.
In questo settore si pongono anche gli impianti industriali che trattano nastri di acciaio, piattine, fili schiacciati e/o trafilati in continuo, svolgendo i suddetti da bobine, eseguendo il trattamento e successivamente riavvolgendo gli stessi con velocit? prefissata.
Nella fase di riscaldo viene sostanzialmente fornita energia sotto forma di calore all?elemento in acciaio che deve subire il trattamento termico; detto riscaldo pu? quindi essere effettuato con diverse tecnologie come ad esempio il riscaldo per convezione, conduzione ed irraggiamento che prevedono di introdurre il materiale in una camera riscaldata da bruciatori o da resistenza elettriche.
Il riscaldo indiretto per convezione, conduzione o irraggiamento, prevede il portare in temperatura l?intera struttura coibentata, compreso quindi supporti, pareti e quant?altro, per garantire una uniforme distribuzione del calore nel componente da processare, atto a garantire un trattamento termico uniforme.
Il riscaldo tramite effetto Joule, inteso come ?resistance heating?, prevede il passaggio di una corrente elettrica all?interno dello stesso componente da processare tramite il trattamento termico (riscaldo diretto).
Non verranno considerate le tecnologie di riscaldo tramite effetto Joule che comprendano il riscaldo per induzione, in quanto le stesse sono inadatte a processare i materiali intesi processabili con la tecnologia in oggetto a causa di problemi legati alle difficolt? nella progettazione di un avvolgimento capace di garantire sufficiente omogeneit? di riscaldo ed efficienza per tutte le misure della specifica parte da trattare.
Problema tecnico (tecnica nota)
Ogni differente soluzione sopra menzionata presenta inconvenienti ben definiti; ad esempio, negli impianti a riscaldo indiretto l?impiego di bruciatori o resistenze elettriche implica un'efficienza relativamente bassa, a causa della poca direzionalit? nel flusso di energia/calore, il quale non potendo selettivamente essere trasportato al solo componente da trattare viene diffuso per l?intero ambiente del forno. I costi legati a questa tecnologia sono quindi elevati in quanto comprendono alti costi di coibentazione e bassa efficienza nell?utilizzo della risorsa energetica.
Un ulteriore problema del riscaldo indiretto sono gli elevati tempi morti, dovuti alla necessit? di raffreddare l?intero ambiente prima di poter operare modifiche al dispositivo che opera con detta tecnologia. Il riscaldo diretto aumenta l?efficienza e riduce i tempi morti di riscaldo e raffreddamento.
Nel campo del riscaldo diretto tramite effetto Joule, nello specifico trattamento termico in continuo di nastri, fili, fili schiacciati o trafilati in acciaio, lo stato dell?arte prevede elettrodi simili a rulli a contatto con gli stessi materiali da processare, detti elettrodi muniti di una struttura di sostegno, che deve allo stesso tempo permettere la rotazione di detti rulli metallici ed il passaggio della corrente elettrica fino al componente, in modo da riscaldare lo stesso per effetto Joule. In questo caso, la corrente [Ampere] da trasmettere tramite rulli a contatto con un nastro in acciaio, passa quindi attraverso una sezione molto limitata, generando diverse criticit?. Il contatto fra rullo e materiale deve, infatti, avere una pressione tale da garantire la massima continuit? elettrica possibile per assicurare un buon passaggio della corrente. In mancanza di queste condizioni, si verificano scintille e scariche concentrate che rovinano in modo irreparabile sia la superficie del materiale che quella del rullo. La citata pressione di contatto tuttavia genera deformazioni nel materiale, come ad esempio l?effetto laminazione soprattutto dove la crescente temperatura del materiale ne abbassa in modo sostanziale le propriet? meccaniche.
Ancora, in questa configurazione bisogna elettrificare e far passare corrente in diverse componenti complesse in movimento, ad esempio cuscinetti, supporti e rulli, il che implica che le stesse componenti devono essere in materiali adatti a sostenere questo tipo di sollecitazione.
Sommario (compito tecnico)
In questa situazione il compito tecnico alla base della presente invenzione ? ideare un dispositivo per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo in continuo mediante effetto joule ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio in grado di ovviare sostanzialmente ad almeno parte degli inconvenienti citati.
Uno scopo della presente invenzione ? la realizzazione di un dispositivo che limiti gli effetti indesiderati di componenti metalliche utilizzate come elettrodi nei trattamenti termici in continuo per effetto Joule a riscaldo diretto, come ad esempio scintille, abrasioni, incisioni, deformazioni del materiale ed altro ancora.
Un ulteriore scopo del dispositivo ? prevedere una elevata direzionalit? e selettivit? dell?energia immessa per produrre il riscaldo, quindi prevedere un dispositivo ad elevata efficienza energetica.
Sommario
Il problema tecnico e gli scopi specificati sono raggiunti da un dispositivo per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo in continuo mediante effetto joule ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio in cui ? presente, in una stazione di contatto, almeno un elettrodo in materiale non ferroso.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione sono di seguito chiariti dalla descrizione dettagliata di esecuzioni preferite della stessa, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:
Fig.1 ? uno spaccato di una stazione di contatto mostrante gli elettrodi in una delle disposizioni secondo una delle forme di realizzazione dell?invenzione;
Fig.2 ? una vista laterale dell?interno di una stazione di contatto mostrante gli elettrodi in una ulteriore forma di realizzazione dell?invenzione;
Fig.3 ? uno spaccato di una stazione di contatto per il trattamento termico in continuo tramite effetto Joule a riscaldo diretto, mostrante elettrodi secondo l?arte nota (rulli metallici).
Descrizione dettagliata delle forme di realizzazione preferite
Con riferimento ora alle Fig.1 e 2 vengono mostrate due forme di realizzazione di un dispositivo 1 per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo in continuo mediante effetto joule ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2.
Detto dispositivo 1 ? inserito in una linea di riscaldo per trattamenti termici in continuo di nastri, fili, fili schiacciati e/o trafilati in acciaio 2, dove detta linea comprende almeno una fase di riscaldo.
Una fase di riscaldo di una linea di riscaldo per trattamenti termici pu? comprendere pi? dispositivi 1, attraversati da detti nastri, fili, fili schiacciati e/o trafilati 2, in cui la temperatura aumenta nel senso di avanzamento.
I nastri, fili, fili schiacciati e/o trafilati in acciaio 2 vengono movimentati da mezzi di movimentazione esterni alla linea di riscaldo.
Il termine in continuo qui viene utilizzato in quanto il trattamento termico viene effettuato su una porzione di nastro in acciaio 2 che viene svolto da una bobina, processato in detta linea per trattamenti termici, che quindi continua a processare senza fermarsi, in continuo appunto, detto nastro in acciaio 2.
Preferibilmente, detto dispositivo 1 comprende almeno un elemento di contatto 11 per il processo termico in continuo di nastri, fili, fili schiacciati o trafilati in acciaio 2 mediante effetto Joule.
Detto dispositivo 1, come mostrato in Fig.1 e Fig.2, ? inserito in una struttura esterna portante 12 chiusa, munita di un ingresso 11a e di una uscita 11b, atte a permettere il passaggio in continuo del materiale da trattare 2 attraverso il dispositivo 1. Chiameremo stazione di contatto l?insieme delle parti mostrate in figura 1 e 2.
Detta stazione di contatto comprende ulteriormente almeno una alimentazione elettrica.
Preferibilmente detta stazione di contatto, nella forma di realizzazione mostrata in Fig.1 e 2, comprende ulteriormente mezzi 13 atti a garantire il collegamento fisico ed elettrico di detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2, durante il passaggio di detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 nella stazione di contatto per il trattamento termico.
Detti mezzi 13 possono avere forma qualsiasi, possono comprendere pi? componenti o elementi strutturali differenti, ed essere costituiti da materiali qualsiasi o da combinazioni di materiali, detti elementi atti a garantire il collegamento fisico ed elettrico di detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2, durante il passaggio di detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 nella stazione di contatto per il trattamento termico.
Ancora, preferibilmente in una delle forme di realizzazione preferita dell?invenzione la posizione di detti mezzi 13 ? atta ad essere modificata per garantire posizione e pressione ideale al contatto.
Preferibilmente ancora, detto dispositivo 1 comprende almeno un elettrodo 3, collegato a detti mezzi 13, posizionato all?interno di detta struttura portante 12, in cui detto almeno un elettrodo 3 ? in collegamento fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2.
Detto collegamento ? un contatto fisico ed elettrico atto a permettere il passaggio di corrente elettrica attraverso detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2, in modo da riscaldare alla temperatura desiderata detto materiale da trattare 2.
Il controllo della temperatura desiderata per il processo viene effettuato controllando la quantit? di corrente immessa, quindi fatta passare attraverso detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 tra due o pi? stazioni di contatto.
Preferibilmente, il contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 ? in materiale non ferroso.
Ancora pi? preferibilmente, vi ? almeno una faccia o superficie di detto almeno un elettrodo 3 in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 ? in grafite.
Detta faccia o superficie in materiale non ferroso o grafite pu? essere collegata a detto elettrodo 3 in maniera amovibile, ad esempio tramite mezzi di collegamento filettati o altri mezzi di collegamento dell?arte nota, oppure pu? essere una superficie non ferrosa o in grafite, come ad esempio un foglio o una lamina di grafite, giustapposta tra elettrodo 3 e materiale da trattare 2.
Ancora, in una forma di realizzazione alternativa del dispositivo 1 secondo la presente invenzione, l?intero corpo dell?almeno un elettrodo 3 in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 ? in grafite.
Ancora, preferibilmente, detto dispositivo 1 secondo la presente invenzione, pu? comprendere uno o pi? elettrodi 3, di cui almeno uno di detti elettrodi 3 presenta le caratteristiche inventive gi? citate.
Detti uno o pi? elettrodi 3 possono essere composti da materiali diversi, oppure presentare forme diverse, dove almeno uno di detti elettrodi 3 presenta le caratteristiche inventive gi? citate, senza per questo allontanarsi dal concetto inventivo della presente invenzione.
Le varianti descritte, comprendenti elettrodi 3 con almeno una faccia o superficie in materiale non ferroso, elettrodi 3 con almeno una faccia o superficie in grafite ed elettrodi 3 con l?intero corpo in grafite possono essere utilizzate alternativamente oppure in combinazione ai fini di ottenere il dispositivo 1 secondo la presente invenzione.
Preferibilmente, secondo la presente invenzione, in detta stazione di contatto, il riscaldo in continuo di detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 tramite effetto Joule viene effettuato passando corrente a detto materiale da trattare 2, dove il contatto tra detto materiale da trattare 2 in movimento e detto materiale non ferroso ? un contatto strisciante.
In una forma di realizzazione preferita dell?invenzione detto elettrodo 3 ? di forma prismatica, in modo da offrire una ampia superficie di contatto piana (in contrapposizione al contatto limitato di un rullo, come mostrato in Fig.3, rappresentante l?arte nota).
Si noti che la forma prismatica degli elettrodi 3 ? una delle forme che apporta pi? vantaggi alla forma di realizzazione della presente invenzione; ciononostante, elettrodi 3 di qualsiasi altra forma, con una faccia o superficie o elemento in grafite o materiale non ferroso, atto a ricreare il descritto contatto risultano comunque compresi nel concetto inventivo qui descritto.
Preferibilmente, alternativamente all?elettrodo 3 gi? descritto, detti elettrodi 3 possono essere in numero qualsiasi, detto numero atto a garantire il contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2.
Con riferimento ora alla posizione di detti elettrodi 3 all?interno di detta stazione di contatto, detti elettrodi 3 in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 sono disposti in qualsivoglia modo rispetto a detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2.
Ad esempio, nella forma di realizzazione mostrata in Fig.1, una pluralit? di elettrodi 3 sono disposti appaiati, sopra e sotto al materiale da trattare in acciaio 2.
Ancora pi? preferibilmente, le fila di elettrodi 3 inferiori o le fila di elettrodi 3 superiori sono tra di loro sfalsate, in modo da creare un effetto serpentina tra elettrodo 3 e materiale da trattare di acciaio 2 (Fig.2).
Il dispositivo 1 per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo in continuo mediante effetto joule ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio 2 secondo l?invenzione consegue importanti vantaggi.
Vantaggiosamente infatti detto contatto grafite/acciaio, rispetto alla tecnica nota, avendo la grafite propriet? di conduttore elettrico non metallico, e le propriet? di lubrificante solido inorganico, permette un contatto elettrico con strisciamento di buona qualit? capace di trasmettere corrente e prevenire danni alla superficie del materiale in trattamento.
Ancora, vantaggiosamente rispetto agli elettrodi/rulli dell?arte nota che offrono un contatto metallo/metallo in fase di riscaldo tramite effetto Joule a riscaldo diretto, gli elettrodi in materiale non ferroso garantiscono un contatto metallo/non metallo che non deforma il materiale in trattamento ma semplicemente consuma parzialmente l?elettrodo 3 o la faccia o superficie dell?elettrodo 3, grazie alle propriet? fisiche di detto materiale non ferroso.
Si deve far rilevare che sono state qui descritte ed illustrate solo alcune forme di realizzazione preferite, ma che numerose varianti, aggiunte, modifiche e/o diverse combinazioni dei singoli elementi possono esservi apportate, senza per questo discostarsi dal concetto innovativo generale n? uscire dal suo ambito di protezione come risulta anche dalle rivendicazioni annesse.
Claims (7)
1. Dispositivo (1) per la trasmissione di corrente in un processo di riscaldo in continuo mediante effetto joule ad un nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) comprendente
almeno una struttura portante (12) per il processo di riscaldo in continuo di nastri, fili, fili schiacciati o trafilati in acciaio (2) mediante effetto Joule, e
almeno un elettrodo (3) montato all?interno di detta struttura portante (12) su di un elemento di contatto (11), detto almeno un elettrodo (3) in collegamento fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2), caratterizzato dal fatto che il contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) ? in materiale non ferroso.
2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) ? in grafite.
3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui l?intero corpo di detto elettrodo (3) in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) ? in grafite.
4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) sono previsti elettrodi (3) in numero qualsiasi.
5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) sono previsti elettrodi (3) disposti in qualsivoglia modo rispetto a detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2).
6. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui fila di elettrodi (3) inferiori e fila di elettrodi (3) superiori a detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) sono disposte sfalsate ed atte a prevedere un passaggio a serpentina di detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) tra detti elettrodi (3).
7. Dispositivo (1) una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elettrodo (3) in contatto fisico ed elettrico con detto nastro, filo, filo schiacciato o trafilato in acciaio (2) ? di forma qualsiasi.
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2020
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2021
- 2021-05-12 EP EP21173625.1A patent/EP3913071A1/en active Pending
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