IT202100029639A1

IT202100029639A1 - Impianto di lavorazione di prodotti siderurgici con sistema di separazione e recupero di scaglia

Info

Publication number: IT202100029639A1
Application number: IT102021000029639A
Authority: IT
Inventors: Antonio Nardella; Nino Zanetti
Original assignee: Danieli Off Mecc
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-05-23
Also published as: EP4436730A1; US20250010345A1; WO2023094976A1

Description

TITOLO: IMPIANTO DI LAVORAZIONE DI PRODOTTI SIDERURGICI CON SISTEMA DI SEPARAZIONE E RECUPERO DI SCAGLIA

CAMPO DELLA TECNICA

La presente invenzione ? riferita a un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici, in particolare comprendente almeno una linea di laminazione, costituita ad esempio da un treno di laminazione dotato di una pluralit? di gabbie disposte in serie e atte a ridurre progressivamente lo spessore del prodotto da laminare in direzione di avanzamento, e preferenzialmente dotato di una linea di colata continua disposta a monte della linea di laminazione. Detto impianto, in particolare dette linee sono ulteriormente dotate di:

(a) almeno un sistema di raffreddamento diretto o di pulizia dei prodotti siderurgici, o altro sistema atto a spruzzare acqua sul prodotto in lavorazione; e

(b) almeno un sistema di separazione di miscele, in particolare miscele di natura fangosa, comprendenti almeno acqua e scaglia, derivanti da detto almeno un sistema di raffreddamento diretto o di pulizia dei prodotti siderurgici, o detto altro sistema atto a spruzzare acqua sul prodotto in lavorazione.

Sistemi di pulizia dei prodotti siderurgici sono ad esempio dei discagliatori a getto d?acqua.

STATO DELLA TECNICA

I processo di lavorazione dei prodotti siderurgici prevedono diverse fasi in cui il prodotto ? ad alta temperatura, ad esempio durante la colata e la successiva laminazione. Questo metallo a contatto con l?ambiente subisce un processo di ossidazione che determina la formazione di scaglia, nome generico con cui nel settore si identificano composti di ossidi di ferro che compromettono l'aspetto qualitativo del prodotto nel caso vengano laminate (cd. scaglia impressa), e che comportano un calo peso del prodotto finito. Pertanto, nella produzione di manufatti laminati a caldo ? necessario asportare tale scaglia dalla superficie metallica in alcuni passaggi specifici, ad esempio prima o durante la laminazione. A questo scopo vengono impiegati discagliatori, che in genere rimuovono la scaglia con getti d'acqua ad alta pressione sulla superficie metallica, eventualmente con l?ausilio di dispositivi meccanici. Un discagliatore ? generalmente formato da una o pi? barre spruzzatrici con ugelli che mandano i getti d'acqua in pressione trasversalmente al materiale, in modo da provocare il distacco della scaglia. La scaglia derivante dai processi di laminazione e di colata continua viene anche asportata nelle fasi di raffreddamento del prodotto mediante raffreddamento diretto, tramite il quale un insieme di ugelli spruzzano acqua e/o aria sul prodotto metallico al fine di diminuirne la temperatura (ad esempio nel secondario della colata, oppure tra le gabbie di laminazione). E? evidente che questo tipo di processo impiega notevoli quantit? di acqua (in un impianto per prodotti lunghi ad esempio impiega oltre 1.000 m<3>/h, mentre un impianto per prodotti piani arriva ad usare tranquillamente 10 volte tanto), la quale si trova mescolata a grumi di scaglia eventualmente sporchi di olio lubrificante. Per raccogliere le miscele di acqua e scaglia che si formano durante le fasi di lavorazione del prodotto, attualmente si realizzano profonde fosse scaglia (scale pits), che consentono oltre alla raccolta di questi fanghi misti il successivo processo di separazione dall?acqua della scaglia grossa e pesante mediante decantazione o sedimentazione per gravit? e il rinvio dell?acqua, contenente tuttavia ancora la scaglia fine e leggera, al sistema di trattamento acque dell?impianto (water treatment plant, WTP).

Le acque fangose vengono quindi convogliate tutte insieme alla cosiddetta fossa scaglia, in cui si effettua l?estrazione della scaglia grossa e pesante sedimentata mediante ad esempio benne automatiche.

Per consentire la separazione della scaglia grossa/pesante, lo scale pit ? dimensionato per avere un carico idraulico pari a ~ 20 m<3>/m<2>/h. Lo scale pit che raccoglie tutta l'acqua del circuito di discagliatura/raffreddamento diretto richiede profondit? elevate. A tal proposito c?? la necessit? di far realizzare bacini o vasche solitamente circolari a fondo tronco conico rovesciato molto profonde, tipicamente a 12 - 15 metri di profondit? rispetto al piano 0 su cui sorge l?impianto siderurgico. Per la realizzazione di tali fosse di raccolta (scale pit) si incorre in investimenti molto elevati: costi di opere civili, lunghi tempi di costruzione, problematiche di cantiere (palificazioni, drenaggio (dewatering), interferenza, prolungamento dei cantieri, etc.), manutenzione, installazione delle macchine, ecc. Inoltre, questo sistema di recupero e separazione dei fanghi non ? selettivo ? sono necessari diversi passaggi per separare opportunamente acqua e scaglia.

ESPOSIZIONE DELL?INVENZIONE

L?invenzione si pone lo scopo di superare i suddetti inconvenienti e di proporre un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici con sistemi di raffreddamento diretto o pulizia di prodotti siderurgici ed un sistema di separazione di miscele fangose comprendenti almeno acqua e scaglia derivanti dal raffreddamento diretto e/o dalla pulizia, che riduca il dispendio di opere civili, che sia applicabile a varie configurazioni di impianti di laminazione e/o colata continua e che sia di semplice manutenzione. Un altro scopo dell?invenzione ? quello di fornire un relativo procedimento di separazione di miscele comprendenti almeno acqua e scaglia derivanti dalla pulizia e/o dal raffreddamento diretto di cui sopra. Ulteriori scopi e vantaggi dell?invenzione risultano dalla seguente descrizione.

In un primo aspetto dell?invenzione, lo scopo ? raggiunto mediante un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici secondo la prima rivendicazione e come sopra definito in cui il sistema di separazione comprende:

(b-1) almeno una prima fossa di raccolta delle miscele;

(b-2) almeno una seconda fossa di raccolta delle miscele;

in cui le fosse hanno ognuna una profondit? complessiva < 10 m, preferibilmente < 8 m, ancora pi? preferibilmente < 6,50 m.

Nel caso di fosse poste sotto il livello del suolo, la loro profondit? corrisponde essenzialmente alla profondit? di scavo necessaria per accoglierle partendo dal livello del suolo.

In una variante preferita dell?invenzione, ciascuna fossa comprende:

(i) un canale o un sistema di canali,

(ii) almeno una vasca di raccolta delle miscele in cui sfocia detto canale o detto sistema di canali.

La profondit? complessiva ? da intendersi come la somma della profondit? del canale o del sistema di canali e della vasca, ovvero come la profondit? di scavo necessaria per accogliere l?insieme degli elementi elencati. Nel caso della prima fossa, il canale pu? avere, ad esempio una profondit? di 3,50 m e la vasca di 2,50 m risultando in una profondit? complessiva della fossa di 6,00 m, mentre nel caso della seconda fossa il canale ha una profondit? di 3,50 m e la relativa vasca di 3 m risultando in una profondit? complessiva di 6,50 m. Nel caso in cui porzioni del canale o sistema di canali e della relativa vasca di raccolta dovessero almeno parzialmente trovarsi sullo stesso livello, la profondit? complessiva ? intesa come la somma della profondit? del canale/sistema di canali e della profondit? della vasca meno la profondit? delle porzioni trovantesi sullo stesso livello.

La suddivisione dell?unica fossa classica in due o pi? fosse distinte ha permesso di ridurre la loro profondit? complessiva poich? le miscele possono essere suddivise tra tutte queste fosse. Preferibilmente, i canali o sistemi di canali delle fosse non superano i 4 m di profondit?.

In una variante molto vantaggiosa dell?invenzione, la prima fossa comprende un dispositivo di dragaggio, in particolare un convogliatore raschiante meccanico. Vantaggiosamente, il dispositivo di dragaggio ? disposto nella vasca e la miscela, in particolare proveniente da colata e prima parte del laminatoio, comprendente quantomeno acqua e scaglia di pezzatura grossa raccolte dal canale o sistema di canali della prima fossa, ? diretta direttamente al dispositivo di dragaggio. Preferibilmente, come accennato, il dispositivo di dragaggio ? un convogliatore raschiante che comprende lungo la sua estensione longitudinale un canale con piastre resistenti all?usura all?interno del quale scorrono, guidate da relativi rulli di cui almeno uno motorizzato, in relativi circuiti, due catene parallele tra le quali sono fissate trasversalmente delle palette raschianti (traverse raschianti) parallele fra loro in modo tale che siano in grado di raschiare lungo dette piastre del canale le miscele ovvero i fanghi di acqua e scaglia grossa, accumulandola e facendo avanzare la scaglia decantata nel canale del convogliatore. Vantaggiosamente, in prossimit? dell?ingresso delle miscele nella vasca, trovantesi sopra il convogliatore, le catene dello stesso circuito sono ulteriormente distanziate tra di esse da un ulteriore rullo d?invio. In alternativa, sono ipotizzabili sistemi di dragaggio a nastro con una serie di benne atte a raccogliere e trasportare la scaglia accumulata sul fondo della vasca. Con un tale dispositivo di dragaggio, in particolare un convogliatore raschiante, la scaglia ? rimossa continuamente ed in automatico, e non ? cos? necessario effettuare periodicamente rimozioni con la benna.

L?invenzione ? applicabile in particolare a laminatoi a caldo per prodotti lunghi, blocchi a gabbie veloci (BGV / FFB, Fast Finishing Block), mini-mills, prodotti pesanti (HSeM, Heavy Section Mill) e sistemi composti di colata continua e laminazione in genere, ma ? anche progettabile per laminatoi e macchine di colata per prodotti piani atti alla produzione di nastri (Hot Strip Mills, HSM).

In una variante dell?invenzione ? previsto che la prima fossa abbia delle pareti laterali inclinate, in particolare con un?inclinazione tra 45 e 75?, preferibilmente tra 55 e 65?, pi? preferibilmente circa 60?. Con un?inclinazione di 60? e lo stesso sistema dragante ? possibile raddoppiare la superficie di decantazione rispetto a pareti a 90?.

Preferibilmente, il canale o il sistema di canali comprende una campana di distribuzione che forma l?ingresso in detta almeno una vasca di raccolta delle miscele della prima fossa. Si evitano cos? vie preferenziali con accumulo di scaglia in zone difficoltose ostacolando il corretto processo di dragaggio. Ad esempio, la campana ? posizionata in centro della vasca.

In una variante preferita dell?invenzione, detta almeno una vasca di raccolta delle miscele di detta prima fossa ? dotata nel bordo superiore lungo il perimetro, preferibilmente lungo tutto il perimetro, di una pluralit? di canaline di stramazzo dell?acqua chiarificata che alimentano un?ulteriore vasca di raccolta dell?acqua chiarificata prevista a tal scopo in detta prima fossa, preferibilmente accanto a detta prima vasca di raccolta delle miscele di acqua e scaglia. Questa misura contribuisce ad evitare vie preferenziali con possibile conseguente fuga dei solidi sospesi nell?acqua chiarificata.

Questi accorgimenti permettono di aumentare la portata processabile del sistema con dragaggio, ad esempio da 250 m<3>/h a 500 m<3>/h per i laminatoi e da 300 m<3>/h a 600 m<3>/h per le macchine di colata continua.

Ulteriori varianti dell?invenzione, di seguito descritte, garantiscono, grazie all?eliminazione di sezioni che possono causare difficolt? durante l?uso, una migliore gestione e manutenzione. A tal proposito, l?impianto secondo l?invenzione comprende inoltre una vasca d?emergenza, preferibilmente disposta a lato di detta almeno una vasca di raccolta delle miscele di detta prima fossa ovvero a lato del dispositivo di dragaggio. La vasca di emergenza, preferibilmente, ? realizzata in cemento armato. La vasca di emergenza permette di rinunciare ad una vasca con cesta di emergenza sull?ingresso del dispositivo di dragaggio. Si evitano cos? le problematiche di rimozione del coperchio con acqua e scaglia che continua ad arrivare e le difficolt? di reinserimento della cesta di emergenza a causa della scaglia residua nella vasca ecc. La vasca di emergenza ?, ad esempio, in grado di raccogliere scaglia per una giornata di lavoro, permettendo cos? una manutenzione speciale eventualmente richiesta dall?apparecchiatura. Inoltre, vantaggiosamente, l?ingresso a detta almeno una vasca di raccolta delle miscele di detta prima fossa ? realizzato, preferibilmente come tubazione chiusa, con un by-pass di emergenza atto ad alimentare detta vasca di emergenza. L?impiego di una tubazione chiusa al posto di un canale aperto e di un coperchio su una cesta di emergenza evita spruzzi d?acqua e di scaglia con conseguenti sporcamenti e accumuli di scaglia.

Rispetto ad una vasca di raccolta dell?acqua chiarificata sotto la vasca di raccolta delle miscele e quindi sotto il dispositivo di dragaggio, ? prevedibile una vasca, preferibilmente in cemento armato, a lato della vasca di raccolta delle miscele. Questo facilita la pulizia periodica, non pi? necessaria in uno spazio confinato ed angusto.

In una variante particolarmente preferita dell?invenzione, le fosse sono almeno parzialmente disposte al di sotto di detto almeno un sistema di raffreddamento diretto o di pulizia dei prodotti siderurgici, o di detto altro sistema atto a spruzzare acqua sul prodotto in lavorazione. In particolare, ? vantaggioso di prevedere il canale o sistema di canali almeno parzialmente sotto questi sistemi. Le vasche stesse, come parte del canale o del sistema di canali, possono trovarsi lateralmente a detti sistemi, ma vantaggiosamente sempre sotto il suolo e pi? basso rispetto al canale o sistema di canali. La ridotta profondit? delle fosse, preferibilmente tra 5 e 7 m, permette di localizzarle vantaggiosamente all?interno dello stabilimento che ospita l?impianto di lavorazione dei prodotti siderurgici e non fuori dallo stabilimento come spesso previsto dallo stato dell?arte.

In un?ulteriore variante dell?invenzione, l?impianto di lavorazione dei prodotti siderurgici comprende un treno di laminazione e opzionalmente un discagliatore e una macchina di colata a monte di detto treno di laminazione e/o discagliatore, in cui la prima fossa ? alimentata con miscele derivanti dalla colata, oppure da detto almeno un discagliatore e/o da una o pi? gabbie iniziali del treno di laminazione e in cui detta seconda fossa ? alimentata da uno o pi? gruppi costituiti dalle restanti gabbie del treno di laminazione. Le gabbie di laminazione comprendono relativi sistemi di raffreddamento diretto. Le miscele derivanti da colata, dal discagliatore e/o dal raffreddamento diretto del laminatoio sono quindi suddivise in almeno due flussi, un primo derivante vantaggiosamente dal raffreddamento secondario della colata, dal discagliatore e dalle prime gabbie del treno di laminazione, tutti componenti che in genere producono scaglia grande e pesante, separabile mediante il dispositivo di dragaggio, e un secondo flusso derivante da gabbie successive che man mano producono scaglia sempre pi? fine, che risulta piccola e leggera; il secondo flusso pu? essere pompato dalla relativa vasca di raccolta delle miscele direttamente ad un chiarificatore longitudinale, mentre nello stato dell?arte tutte le miscele dell?intero impianto venivano convogliate insieme in un?unica fossa ed era necessario poi fare la separazione della scaglia pesante e grande da tutto il volume delle miscele raccolte, mentre nell?invenzione ? sufficiente fare questa separazione solo per una porzione delle miscele, e precisamente dal primo flusso. Entrambi i sistemi, classico e nuovo, possono avere una carica idraulica uguale a 20 m<3>/m<2>/h.

Un secondo aspetto dell?invenzione riguarda un procedimento per la separazione di miscele comprendenti acqua e scaglia derivanti da un raffreddamento diretto e/o da una discagliatura di prodotti siderurgici comprendente le seguenti fasi:

(I) produzione di scaglia metallica in un procedimento di ossidazione di un prodotto siderurgico in processi di colata continua e/o di laminazione;

(II) discagliatura a getto d?acqua e/o raffreddamento diretto del prodotto di colata continua e/o di laminazione che risulta nell?accumulo di scaglia nell?acqua di discagliatura e/o di raffreddamento formando dette miscele comprendenti acqua e scaglia;

(III) convogliamento delle miscele con scaglia di pezzature grandi, in almeno una prima fossa con una profondit? complessiva inferiore a 10 m e preferibilmente dotata di un dispositivo di dragaggio, come un convogliatore raschiante, e asporto della scaglia di pezzatura grande, in particolare >500 ?m con detto dispositivo di dragaggio in un apposito contenitore e deviazione dell?acqua chiarificata, in particolare tramite elementi di stramazzo presenti in detta prima fossa;

(IV) convogliamento delle miscele con scaglia di pezzatura fine, in particolare ? 500 ?m, in almeno una seconda fossa con una profondit? inferiore a 10 m e preferibilmente asporto delle miscele con pompe, senza separazione della scaglia dall?acqua, dalla seconda fossa.

Le miscele di acqua e scaglia descritte nella descrizione dell?invenzione sono miscele che comprendono acqua e scaglia, quindi contengono almeno acqua e scaglia, ma possono contenere altri componenti, come ad esempio oli o grassi di lubrificazione.

Un altro aspetto dell?invenzione prevede che l?impianto di lavorazione di prodotti siderurgici comprenda anche solo una macchina di colata continua con scarico dei prodotti colati direttamente in una placca a valle, questa macchina essendo dotata di raffreddamento diretto, in cui l?unit? di separazione comprende solo una fossa con profondit? < 10 m, con una vasca di raccolta delle miscele acqua/scaglia con un dispositivo di dragaggio e un sistema di stramazzo per separare l?acqua chiarificata.

Le caratteristiche e vantaggi descritti per un aspetto dell?invenzione possono essere trasferiti mutatis mutandis agli altri aspetti dell?invenzione.

L?applicabilit? industriale ? ovvia dal momento in cui ? possibile, con gli stessi buoni risultati nella depurazione dell?acqua da scaglia, un notevole risparmio di CAPEX (contrazione da CAPital EXpenditure, cio? le spese in conto capitale). La suddivisione dei flussi, raggruppando da un lato le miscele con scaglia grossa, ad esempio da colata, dal discagliatore e dalle prime gabbie di sbozzatura, e dall?altro lato le acque restanti contenenti scaglia via via pi? fine, permette di dover separare la scaglia grossa solo da una porzione delle acque sporche e permette di pompare e far passare per tubazioni le acque con scaglia pi? fine. Nella prima fossa, infatti, si prevede la veloce sedimentazione di scaglia grossa, pesante e la sua estrazione, il suo dragaggio e lo scarico in un contenitore dedicato, magari direttamente su un camion o un mezzo di trasporto. L?acqua di stramazzo della vasca della prima fossa pu? essere pompata nell?impianto di trattamento idrico per la depurazione finale ad esempio in un chiarificatore longitudinale, dove particelle medie sono rimosse tramite sedimentazione e olio e grassi da uno sfioratore d?olio (oil skimmer). Il secondo flusso, invece, pu? essere raccolto in una vasca (o pi? vasche) piuttosto piccola, di forma ad esempio circolare, adibita all?evitare il deposito di materiali e con pompe sommerse che asportano le miscele raccolte all?impianto di trattamento acque. Si evita cos? il deposito non desiderato di scaglia, e comunque, per qualsiasi inconveniente, le stazioni di pompaggio possono provvedere a lavare l'acqua parzialmente pulita nel canale durante le fasi di re-stranding/manutenzione. La scaglia proveniente da una macchina di colata continua ? raggruppabile nella scaglia del primo flusso di cui sopra (cio? derivante dalle prime gabbie di un laminatoio), anzi la scaglia ? ancora pi? pesante, specialmente nel tratto di raddrizzatura dei prodotti, e si pu? adottare il suddetto sistema, in particolare la fossa con dragaggio, ma essendo l?acqua quasi libera da olio (normalmente usato in laminazione), pu? essere direttamente inviata dopo la separazione della scaglia alla vasca di raccolta dello stramazzo del chiarificatore per la filtrazione finale.

Il concetto chiave del trattamento di acque reflue d?impianto ? quello di avere una pluralit? di fosse di recupero dell?acqua dei raffreddamenti diretti di un laminatoio, fosse di minor profondit? rispetto allo stato dell?arte che ne prevede una sola molto profonda con gran dispendio in termini impiantistici/costruttivi.

La suddivisione in pi? fosse viene fatta partendo in particolare dall?assunto che durante la laminazione, a seguito del riscaldo in forno, l?ossido che si crea sul prodotto, la cosiddetta scaglia, decresce in dimensioni e quantit? man mano che la laminazione prosegue. Questo significa che nelle prime fasi si ha una produzione di scaglia da ossidazione elevata, verso la fine molto piccola. Pertanto gli inventori ritengono sconsigliabile mischiare le acque sporche con questa tipologia di pezzature di scaglia e trattarle tutte insieme per pulirle, ma consigliano di suddividere le acque in base alle diverse pezzature di scaglia e cos? da poterle trattare specificatamente, realizzando impianti pi? semplici e meno costosi.

Gli scopi e i vantaggi detti verranno ulteriormente evidenziati nella descrizione di preferiti esempi di esecuzione dell'invenzione dati a titolo indicativo, ma non limitativo.

Varianti e ulteriori caratteristiche dell?invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. La descrizione dei preferiti esempi di esecuzione dell?impianto e del procedimento secondo l?invenzione viene data a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento agli allegati disegni. In particolare possono variare, ove non specificato diversamente, numero, forma, dimensioni e materiali del sistema e dei singoli componenti e trovare applicazione elementi equivalenti senza deviare dal concetto inventivo.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Fig.1 rappresenta uno schema di principio della separazione di scaglia in un laminatoio secondo lo stato dell?arte.

La Fig.2 rappresenta uno schema di principio della separazione di scaglia in un laminatoio secondo l?invenzione.

La fig.3 rappresenta mezzi di separazione della scaglia in un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici secondo lo stato dell?arte.

La fig.4 rappresenta mezzi di separazione della scaglia in un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici secondo l?invenzione.

La fig.5 rappresenta in sezione un sistema di separazione di scaglia secondo l?invenzione in confronto con un sistema di separazione di scaglia secondo lo stato dell?arte.

Le figg.6 a-c rappresentano in diverse viste un esempio esecutivo di una vasca di raccolta acqua con scaglia con un convogliatore raschiante secondo l?invenzione.

Le figg.7a-d rappresentano in diverse viste pi? in dettaglio un convogliatore raschiante in una vasca di raccolta di acque sporche secondo l?invenzione.

La fig.8 rappresenta un altro esempio esecutivo della vasca per la raccolta della scaglia di pezzatura media-grossa.

DESCRIZIONE DI PREFERITI ESEMPI DI ESECUZIONE

La fig.1 rappresenta uno schema di principio del sistema di raccolta e separazione della scaglia in un laminatoio secondo lo stato dell?arte. Un treno di laminazione 100 ? preceduto preferibilmente da un discagliatore 102. Un prodotto metallico 104 passa attraverso il discagliatore 102 e imbocca il treno di laminazione 100 per essere laminato. I flussi di acqua di raffreddamento diretto (frecce) provenienti dal discagliatore 102 e dal treno di laminazione 100 (ma eventualmente anche dal raffreddamento secondario di una colata disposta a monte, non rappresentata) vengono raccolte in un canale 108, ad esempio che giunge al punto finale di resa ad una profondit? di 9 m, e alimentano successivamente una fossa scaglia/vasca di raccolta 110 attraverso una campana di distribuzione 111. La vasca di raccolta 110 pu? essere situata tipicamente all?esterno dello stabilimento. Quando il livello dell?acqua 116 ha raggiunto lo stramazzo della vasca 110, l?acqua chiarificata (il grosso della scaglia (non rappresentata) per via del suo peso tende a sedimentare sul fondo della vasca 110) trabocca e si versa nella vasca 112 di raccolta dell?acqua chiarificata da dove viene convogliata mediante una stazione di pompaggio 114 ad ulteriori trattamenti, ad esempio ad un chiarificatore longitudinale (non rappresentato). La vasca 112 ? preferibilmente circolare, con un diametro di ad esempio 9 m. La profondit? complessiva P (canale 108 vasca 110 = fossa F) ? di circa 14 m e si trova sotto il suolo 106.

La fig. 2 rappresenta uno schema di principio della separazione di scaglia in un laminatoio secondo l?invenzione. Anche qui ? presente un treno di laminazione 200 preceduto da un discagliatore 202, ed eventualmente da una macchina di colata continua (non rappresentata), attraverso i quali avanza, diminuendo in larghezza/spessore, un prodotto metallico 204. Sono previsti un primo canale 208a e un secondo canale 208b sotto la linea di lavorazione del prodotto metallico. Il primo canale 208a raccoglie le acque con scaglia dal discagliatore 202, dell?eventuale secondario di colata e dalle prime gabbie del treno di laminazione 200, ad esempio gabbie di sbozzatura; il secondo canale 208b raccoglie le acque da raffreddamento diretto dalle restanti gabbie del treno di laminazione 200 e di eventuali sistemi di tempra a valle (non rappresentati). Dal primo canale 208a le acque con scaglia pesante raggiungono una vasca di raccolta 210 in cui ? posto un convogliatore raschiante 270, o draga, azionato da mezzi 268 che asporta la scaglia sedimentata 217 e la fa cadere (freccia S) in un apposito contenitore per l?evacuazione (non rappresentato). L?acqua di stramazzo raggiunge una vasca 212a di raccolta di acqua chiarificata da dove viene pompata tramite una stazione di pompaggio 214a verso un chiarificatore longitudinale (non rappresentato). Le acque raccolte dal secondo canale 208b e comprendenti scaglia pi? leggera, invece, vengono alimentate ad una vasca di raccolta di acqua con scaglia 212b dalla quale l?acqua viene direttamente pompata mediante una relativa stazione di pompaggio 214b al chiarificatore longitudinale (non rappresentato). Visto dal suolo, in via esemplare, la profondit? P1 ? di circa 3,35 m, la profondit? P2 di circa 5,70 m e la profondit? P3, che corrisponde alla profondit? complessiva del sistema fosse, di circa 6,30 m. La vasca di raccolta 212b ? preferibilmente circolare e ha un diametro ad esempio di 5 m. Il canale 208a e la vasca 210, con la vasca 212a, formano la prima fossa F1, e il canale 208b e la vasca 212b la seconda fossa F2.

La fig. 3 rappresenta la separazione di scaglia in un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici secondo lo stato dell?arte. Da diversi impianti di lavorazione metalliche 4, 6, come ad esempio impianti di raffreddamento delle macchine di colata continua, 2, 8, come ad esempio gruppi di discagliatura, treni di laminazione, sistemi di raffreddamento diretto e tempra, ecc., escono acque sporche non solo di oli e grassi dovuti alla lubrificazione di componenti come i rulli di laminazione, ma come visto anche di scaglia staccata in seguito alla movimentazione del prodotto e alla sua lavorazione. Le acque sporche vengono indirizzate a fosse scaglie / vasche di pretrattamento 22 suddivisa normalmente in due camere 22a e 22b separate da uno stramazzo 32. Un misuratore di livello 24 rileva il livello dell?acqua nella vasca 22. Nella prima camera 22a cade per gravit? la scaglia pi? grossa che pu? essere prelevata con una relativa gru magnetica o benna 20. Occorre eseguire normali attivit? di manutenzione per la benna ed il paranco della gru 20. In caso di avaria della benna/paranco di estrazione scaglia, il volume dello scale pit permette un accumulo di scaglia per 2-3 giorni in modo da consentire di eseguire le riparazioni senza fermare l?impianto di purificazione delle acque.

Nella seconda camera 22b uno sfioratore ad olio 26 elimina l?olio in superficie. Primi mezzi di pompaggio 30 prelevano l?acqua per eseguire il lavaggio dei canali di trasporto acqua e scaglia e reintrodurla ad un nuovo trattamento nella prima camera 22a. Secondi mezzi di pompaggio 28 prelevano l?acqua per alimentare una vasca di sedimentazione longitudinale (non rappresentata) e successivi filtri a sabbia. Dagli impianti di tempra e rinvenimento di barre o tondini 8, o dai raffreddamenti per nastri, le acque sporche con scaglia fine vengono invece indirizzate a una vasca di rilancio 38, dotata di un misuratore di livello 34 dell?acqua dove la scaglia fine rimane in sospensione e l?acqua viene pompata con un sistema di pompaggio 36 a ulteriori trattamenti (non rappresentati) di filtraggio.

La fig. 4 rappresenta la separazione di scaglia in un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici secondo l?invenzione. Da diverse aree di lavorazione dei prodotti, come ad esempio una macchina di colata continua 4, 6 dotata di raffreddamento secondario o un laminatoio 2 con eventuale sistema di discagliatura, escono acque di raffreddamento e di discagliatura, in particolare acque sporche di scaglia dalle fasi di lavorazione del prodotto, che vengono indirizzate a una vasca di raccolta 40 nella quale si trova un sistema di dragaggio 46 atto a convogliare la scaglia direttamente a un contenitore o mezzo di rimozione 50. La parte 40a della vasca ? separata, comprende un misuratore di livello 42 e raccoglie l?acqua chiarificata che viene pompata con un relativo sistema di pompaggio 44 a ulteriori trattamenti (non rappresentati). La vasca 40 ? contenuta in un bacino 48 pi? grande che pu? comprendere ulteriori vasche, ad esempio una vasca d?emergenza (non rappresentata). Per il trattamento delle acque sporche provenienti da impianti di tempra, trattamento e rinvenimento di barre o tondini 8, caratterizzate da presenza limitata di scaglia di piccole dimensioni, non cambia niente rispetto allo stato dell?arte illustrato con riferimento alla figura 3. Le acque sporche provenienti da colata, discagliatore, laminatoio 2, incorporanti invece scaglia di maggiori dimensioni, vengono suddivise in due flussi 53 (in base alla composizione dimensionale della scaglia, come illustrato sopra con riferimento alla figura 2) di cui il primo viene indirizzato a un impianto con dragaggio come sopra descritto per le acque provenienti dagli impianti 4 e 6, mentre il secondo raggiunge una vasca di raccolta 52 con misuratore di livello 56 e sistema di pompaggio 58 per pompare le acque con scaglia fine ad ulteriori trattamenti (non rappresentati) di purificazione.

La fig. 5 rappresenta in sezione un sistema per la separazione di scaglia secondo l?invenzione a confronto con un sistema di separazione di scaglia secondo lo stato dell?arte. A sinistra si nota la vasca di raccolta 62 delle acque sporche trovantesi al di sotto di un impianto di laminazione 66 all?interno di uno stabilimento 60. Un convogliatore raschiante 70 supportato da pali 75 e azionato da un motore 68 asporta la scaglia sedimentata, separandola dalle acque sporche derivanti dal laminatoio 66 ed entranti tramite il canale 64 nella vasca 62. Il convogliatore 70 riempie un contenitore o mezzo 72 di evacuazione della scaglia. La nuvola a destra di fig. 5 rappresenta invece il principio secondo lo stato dell?arte in cui ? presente un?unica fossa F molto profonda al di fuori dello stabilimento 60 ed in cui si utilizza un dispositivo con paranco e benna B per la periodica estrazione della scaglia C accumulata nella fossa F.

Le figure 6 a-c rappresentano in diverse viste un esempio esecutivo di una vasca di raccolta acqua con scaglia con un convogliatore raschiante secondo l?invenzione. La fig. 6a ? una vista in sezione laterale di una vasca 62 per la raccolta di acque sporche di scaglia grossa con un sistema di dragaggio 70 in forma di un convogliatore raschiante. I supporti 75 sostengono un canale 73 sul quale cade da un ingresso 76 lungo il livello d?acqua 74 la scaglia, e dove un sistema a catene 71 con palette raschianti movimentato da un motore 68 e guidato attorno a due rulli di rinvio 69 trascina la scaglia in un contenitore o mezzo 72 per l?evacuazione della scaglia raccolta. La figura 6b mostra il convogliatore 70 con motore d?azionamento 68 dall?alto. Tra due catene 71 parallele sono disposte palette raschianti 79 che raschiano lungo le piastre 77 resistenti all?usura del canale e accumulano e trasportano la scaglia. La figura 6c infine ? una vista in sezione trasversale che evidenzia bene l?ingresso 76 che alimenta attraverso un canale o una tubazione chiusa il convogliatore 70 e la vasca 62.

Le figure 7a-d rappresentano in diverse viste un convogliatore raschiante 170 utilizzabile nell?invenzione e disposto in una vasca di contenimento 162 sotto il suolo 163. I supporti 175 sostengono un canale 173 sul quale entra dall?ingresso 176 in forma di una campana di distribuzione l?acqua con le quote di scaglia grossa. La scaglia sedimenta sul canale 173. Il motore 168 aziona le catene 171 supportate su due rulli di rinvio 169 nella direzione della freccia A. Nella figura 7b si nota in una vista in pianta lo stesso sistema dall?alto e si vedono le palette raschianti 179 che raccolgono la scaglia, raschiando sulle piastre 177 del canale 173. Si nota attorno all?ingresso 176 una vasca di raccolta 167 fornita di una canalina 165 per la raccolta di acqua chiarificata di stramazzo. La vasca di raccolta 167 si trova nella vasca maggiore di contenimento 162 (non rappresentata, ma visibile nella figura 7a). Nella vista dall?alto nella figura 7c si nota una griglia 182 per l?accesso da parte di operatori. L?ingresso a campana 176 ? alimentato da preferibilmente due tubazioni chiuse 176a. Sul quadro elettrico 180 ? accennata una porta per accedere all?interno per lavori di manutenzione. La vista frontale della figura 7d evidenzia bene due tubazioni chiuse 176a per il trasporto delle acque sporche che sfociano nella campana di distribuzione 176.

La fig.8, infine, rappresenta in una vista in pianta un altro esempio esecutivo della vasca per la raccolta della scaglia media-grossa. Si nota una vasca principale di contenimento 362 in cui ? situata una vasca pi? piccola 367 di raccolta delle acque sporche nella quale si trova un convogliatore raschiante 370 che trasporta la scaglia grossa in un apposito contenitore 396. La vasca 367 ? provvista di una canalina di scarico con stramazzo 365 che pu? alimentare la vasca dell?acqua chiarificata 390 a lato tramite la tubazione 392. Le acque sporche arrivano attraverso una tubazione chiusa 384 che si suddivide in una tubazione 388 per alimentare l?ingresso 376 e in una tubazione di by-pass 386 che alimenta la vasca 391 che serve, in alternativa, da vasca d?emergenza in caso di necessit? di manutenzione straordinaria del sistema di dragaggio automatico; dalla vasca di emergenza 391, dove decanta la scaglia con volume per alcune ore di autonomia per consentire il ripristino della draga, tramite uno stramazzo l?acqua giunge nella vasca dell?acqua chiarificata 390. Una stazione di pompe 394 serve per svuotare la vasca 390 e per dedicare l?acqua asportata a diverse destinazioni (non rappresentate).

La soluzione a due vasche con minor profondit? secondo l?invenzione permette pi? di dimezzare la profondit? delle fosse necessarie, di ridurre le quantit? di volume di cemento armato necessarie di oltre 1000-1500 m<3>, di ridurre i tempi di costruzione delle opere civili da circa sei mesi a circa un mese, una riduzione del consumo energetico, nonostante la necessit? di avere due stazioni di pompaggio, anche fino a circa 100 MW/anno. La draga ? affidabile e di semplice manutenzione: tipicamente ogni sei mesi si devono girare le traversine di trasporto scaglia (facchini) e ogni anno si deve eseguire la manutenzione completa: cambio catene, facchini e piastre d?usura del fondo inclinato.

I costi per gli scavi e i lavori in cemento armato si abbassano anche di pi? di un milione di Euro. Il volume assoluto dei risparmi dipende ovviamente dalle dimensioni degli impianti realizzati. Inoltre, il sistema secondo l?invenzione scarica la scaglia grossa ben separata dall?acqua.

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Un impianto di lavorazione di prodotti siderurgici, in particolare comprendente almeno una linea di laminazione (200; 2; 66), costituita ad esempio da un treno di laminazione dotato di una pluralit? di gabbie disposte in serie e atte a ridurre progressivamente lo spessore del prodotto da laminare in direzione di avanzamento, e preferenzialmente dotato di una linea di colata continua disposta a monte di detta linea di laminazione (4; 6), in cui detto impianto ? inoltre dotato di:

(a) almeno un sistema di raffreddamento diretto o di pulizia dei prodotti siderurgici (202), o altro sistema atto a spruzzare acqua sul prodotto in lavorazione;

(b) almeno un sistema di separazione di miscele, in particolare miscele di natura fangosa, comprendenti acqua e scaglia, derivanti da detto almeno un sistema di raffreddamento diretto o di pulizia dei prodotti siderurgici (202), o da detto altro sistema atto a spruzzare acqua sul prodotto in lavorazione comprendente:

(b-1) almeno una prima fossa (F1) di raccolta delle miscele;

(b-2) almeno una seconda fossa (F2) di raccolta delle miscele;

in cui dette fosse (F1, F2) hanno ognuna una profondit? complessiva < 10 m, preferibilmente < 8 m, ancora pi? preferibilmente < 6,50 m.

2) L?impianto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuna fossa (F1, F2) comprende:

(i) un canale o un sistema di canali (208a, 208b; 64; 76; 176, 176a; 284, 286, 288), (ii) almeno una vasca di raccolta (210, 212a, 212b; 40, 52; 62; 167; 267) delle miscele in cui sfocia detto canale o detto sistema di canali.

3) L?impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta prima fossa (F1) comprende:

(c) un dispositivo di dragaggio, in particolare un convogliatore raschiante (270; 46; 70; 170; 370).

4) L?impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta prima fossa (F1) comprende delle pareti inclinate, in particolare con un?inclinazione tra 45 e 75?, preferibilmente tra 55 e 65?, pi? preferibilmente di circa 60?.

5) L?impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detto canale o detto sistema di canali (208a; 64; 76; 176, 176a; 284, 286, 288) di detta prima fossa (F1) comprende una campana di distribuzione (176) che forma l?ingresso in detta almeno una vasca di raccolta (210, 212a, 40; 62; 167; 367) delle miscele di detta prima fossa (F1).

6) L?impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una vasca di raccolta (167; 367) delle miscele di detta prima fossa ? dotata nel bordo superiore lungo il perimetro, di una o pi? canaline (165; 365) di stramazzo dell?acqua chiarificata che alimenta/no almeno una vasca di raccolta dell?acqua chiarificata (390) prevista a tal scopo in detta prima fossa.

7) L?impianto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta vasca di raccolta dell?acqua chiarificata (390) ? disposta a lato di detta almeno una vasca di raccolta (367) delle miscele di detta prima fossa.

8) L?impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una vasca d?emergenza (391), preferibilmente a lato di detta almeno una vasca di raccolta (367) delle miscele di detta prima fossa, e dal fatto che l?ingresso (376) a detta almeno una vasca di raccolta (367) delle miscele di detta prima fossa ? realizzato come tubazione chiusa (384, 388) con un by-pass di emergenza (386) atto ad alimentare detta vasca di emergenza (391).

9) L?impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette fosse (F1, F2) sono almeno parzialmente disposte al di sotto di detto almeno un sistema di raffreddamento diretto o di pulizia dei prodotti siderurgici (202), o altro sistema atto a spruzzare acqua sul prodotto in lavorazione.

10) L?impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l?impianto comprende un treno di laminazione (200; 66) e opzionalmente un discagliatore (202) e una macchina di colata a monte di detto treno di laminazione e/o discagliatore, in cui detta almeno una prima fossa (F1) ? alimentata con miscele derivanti dalla colata, oppure da detto almeno un discagliatore (202) e/o da una o pi? di gabbie iniziali del treno di laminazione (200; 66) e in cui detta almeno una seconda fossa (208b, 212b; 52) ? alimentata da uno o pi? gruppi formati dalle restanti gabbie del treno di laminazione.

11) Procedimento per la separazione di miscele comprendenti acqua e scaglia derivanti da un raffreddamento diretto e/o da una discagliatura di prodotti siderurgici comprendente le seguenti fasi:

(II) discagliatura a getto d?acqua e/o raffreddamento diretto del prodotto di colata continua e/o di laminazione che risulta nell?accumulo di scaglia nell?acqua di discagliatura e/o di raffreddamento diretto formando dette miscele comprendenti acqua e scaglia;

(III) convogliamento delle miscele con scaglia di pezzatura grande, in almeno una prima fossa (F1) con una profondit? complessiva inferiore a 10 m e preferibilmente dotata di un dispositivo di dragaggio, come un convogliatore raschiante (270; 46; 70; 170; 370), e asporto della scaglia di pezzatura grande, in particolare > 500 ?m, con detto dispositivo di dragaggio in un apposito contenitore (50; 72; 396) e deviazione dell?acqua chiarificata, in particolare tramite elementi di stramazzo (165; 365) presenti in detta prima fossa (F1);

(IV) convogliamento delle miscele con scaglia di pezzatura fine, in particolare ? 500 ?m, in almeno una seconda fossa (208b, 212b; 52) con una profondit? inferiore a 10 m; e preferibilmente asporto delle miscele con pompe (214b; 58), senza separazione della scaglia dall?acqua, dalla seconda fossa.