ITMI20001510A1 - Dispositivo per l'applicazione di lance di iniezione o bruciatori alle pareti laterali di forni elettrici per la produzione di acciaio. - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

Il presente trovato ha come oggetto un dispositivo per l’applicazione di lance di iniezione o di bruciatori alle pareti laterali di forni elettrici per la produzione di acciaio.

Nella produzione di acciaio con forni elettrici, nelle varie fasi di conduzione del forno, è necessario immettere nel forno diverse sostanze chimiche, con varie finalità a seconda delle fasi di processo.

In particolare, durante la fase di fusione, per preriscaldare il rottame ferroso immesso nel forno e per coadiuvare l'azione degli elettrodi nella fusione, vengono utilizzati bruciatori, denominati "bruciatori oxifuel” che sono applicati alle pareti laterali del forno e che immettono all'interno del forno ossigeno e combustibile per produrre una fiamma di riscaldamento del metallo.

Durante la successiva fase di affinazione, all'interno del forno, vengono immesse diverse sostanze chimiche, come ad'.esempio carbonio sotto forma di polvere di carbone o di grafite, ossigeno, ma anche idrocarburi come ad esempio il metano, con la finalità di ottenere la desiderata formulazione del metallo eliminando sostanze indesiderate e favorendo la formazione di scoria schiumosa al di sopra del metallo liquido mantenendo anche determinate caratteristiche fisico-chimiche per il metallo liquido e per La scoria.

Queste sostanze, nella fase di affinazione, vengono generalmente iniettate nel forno utilizzando lance di iniezione che, mediante un braccio robotizzato, vengono inserite attraverso la porta di scorifica del forno.

L'utilizzo della porta di scorifica del forno per la manipolazione di queste lance di iniezione non è esente da problemi in quanto l'apertura della porta di scorifica, durante il processo di produzione dell'acciaio, influenza negativamente la marcia del forno.

La tendenza attuale è quella di ridurre quanto più possibile l'utilizzo della porta di scorifica per l'iniezione di sostanze chimiche all'interno del forno, concentrando questa attività sulle pareti laterali del forno.

Il montaggio di lance di iniezione sulle pareti laterali del forno non è però esente da problemi ed inconvenienti in quanto, il montaggio delle lance di iniezione sulle pareti laterali del forno porta l'estremità di erogazione delle lance ad essere distanziata superiormente al bagno di metallo liquido e alla scoria in misura maggiore rispetto all'inserimento delle lance di iniezione attraverso la porta di scorifica.

Tale maggiore distanziamento denota l'inconveniente di dar luogo ad una dispersione, all'interno del forno, di sostanze che non possono raggiungere la scoria o il metallo liquido riducendo l'efficacia dell'iniezione delle sostanze chimiche nel forno e provocando una serie di inconvenienti nel complesso di aspirazione dei fumi dal forno.

D'altra parte, la posizione delle lance di iniezione applicate alle pareti laterali del forno non può essere abbassata oltre un certo limite se non riducendo sensibilmente l angolo di incidenza del getto della laneia sul bagno di metallo liquido o sulla scoria. Infatti, quanto più il punto di applicazione della lancia viene abbassato, tanto più deve essere ridotto tale angolo di incidenza per consentire al getto emesso dalla lancia di non interferire con il bordo superiore del materiale refrattario che riveste la zona inferiore delle pareti laterali del forno.

Per risolvere questo problema è stato proposto anche di modificare le pareti laterali del forno prevedendo, in corrispondenza delle zone nelle quali sono destinate ad essere montate le lance di iniezione, un rientro delle pareti laterali del forno. Questo accorgimento denota però l'inconveniente di rendere i condotti di raffreddamento delle pareti laterali del forno, nei quali viene fatta circolare acqua di raffreddamento, più esposti all'azione del rottame e agli effetti termici con pericoli di rottura che possono risultare estremamente pericolosi in quanto, in caso di rottura, si riverserebbe all'interno del forno un'ingente quantità di acqua con il pericolo di esplosioni.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un dispositivo che consenta di applicare lance di iniezione alle pareti laterali di forni elettrici per la produzione di acciaio in posizione ravvicinata alla superficie libera della scoria e del bagno di metallo liquido pur mantenendo un angolo di incidenza del getto emesso dalla lancia di iniezione sulla scoria o sul bagno di metallo liquido sufficientemente ampio per raggiungere un'elevata efficacia di iniezione.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo che possa essere utilizzato, oltre che per l'applicazione di lance di iniezione, anche per l'applicazione di bruciatori del tipo oxi-fuel alle pareti laterali del forno elettrico.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo che, consentendo di montare una lancia di iniezione a ridosso del bagno di metallo liquido e della scoria, conseguendo un angolo di incidenza sufficientemente ampio, riduca la dispersione delle sostanze iniettate superiormente alla scoria e quindi eviti anche i problemi connessi con lo smaltimento dei fumi.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un dispositivo che non alteri la struttura delle pareti laterali dei forni di tipo tradizionale e che offra le massime garanzie di sicurezza durante l'impiego.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo per l'applicazione di lance di iniezione o di bruciatori alle pareti laterali di forni elettrici per la produzione di acciaio, comprendente un corpo di supporto associabile alla parete laterale di un forno a chiusura di un'apertura predefinita su detta parete, in detto corpo di supporto essendo definito un passaggio per l'estremità di erogazione di una lancia di iniezione o di un bruciatore, caratterizzato dal fatto che detto passaggio si sviluppa inclinato verso il basso, secondo il senso di iniezione della lancia o bruciatore che deve alloggiare, e presenta una lunghezza atta a portare il suo sbocco in prossimità della faccia interna dello strato di materiale refrattario ricoprente il tratto inferiore delle pareti laterali del forno.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del dispositivo secondo il tròvato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra il dispositivo secondo il trovato, parzialmente sezionato, applicato alla parete laterale di un forno elettrico per la produzione di acciaio, rappresentato schematicamente e sezionato in un piano verticale;

la figura 2 illustra il dispositivo secondo il trovato visto dal suo lato che è destinato ad essere posizionato all'interno del forno elettrico, e parzialmente sezionato;

la figura 3 è una sezione della figura 2 eseguita lungo l'asse III-III;

la figura 4 è una sezione della figura 3 eseguita lungo l'asse IV-IV; la figura 5 illustra il dispositivo secondo il trovato applicato alla parete laterale di un forno elettrico rappresentato schematicamente e visto dal lato esterno.

Con riferimento alle figure citate, il dispositivo secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo di supporto 2 che è associabile, preferibilmente in modo amovibile, alla parete laterale 3 di un forno elettrico 4 a chiusura di un'apertura 5 predefinita su tale parete laterale 3. Nel corpo di supporto 2, è definito un passaggio 6 per l'estremità di erogazione di una lancia di iniezione 7.

Secondo il trovato, il passaggio 6 si sviluppa inclinato verso il basso, secondo il senso di iniezione della lancia, indicato dalla freccia 8, che deve alloggiare e presenta una lunghezza atta a portare il suo sbocco 9 in prossimità della faccia interna 10 dello strato di materiale refrattario 11 che ricopre il tratto inferiore delle pareti laterali 3 del forno 4.

Opportunamente, il dispositivo secondo il trovato comprende mezzi di raffreddamento del corpo di supporto 2.

Più particolarmente, il corpo di supporto 2 comprende una porzione 12, sostanzialmente piana, che è destinata ad essere disposta nel piano di giacitura della parete 3 del forno nella zona nella quale deve essere applicata. Il passaggio 6 è definito da un corpo tubolare 13 che si aggetta dalla faccia della porzione 12 che è destinata ad essere rivolta verso l interno del forno 4.

I mezzi di raffreddamento comprendono un'intercapedine 14 che è definita nella porzione 12 del corpo di supporto 2. Questa intercapedine 14, mediante setti interni 15, è conformata a labirinto ed è in comunicazione con una luce di ingresso 16 e con una luce di uscita 17 che si aprono sul lato della porzione piana 12 che è destinato ad essere rivolto verso l'esterno del forno. Le luci 16 e 17 sono collegabili rispettivamente ad un condotto di alimentazione di un fluido refrigerante, ad esempio acqua, e ad un condotto di allontanamento di tale liquido refrigerante in modo tale da ottenere, all'interno dell’intercapedine 14, una circolazione del fluido refrigerante per evitare il danneggiamento del dispositivo secondo il trovato a seguito delle elevate temperature che si raggiungono all'interno del forno.

Opportunamente, il corpo tubolare 13 è collegato alla porzione 12 mediante alettature 18.

Queste alettature 18 svolgono la doppia funzione di irrigidire il corpo tubolare 13 e di collegare il corpo tubolare 13 alla porzione 12 nella quale circola il fluido refrigerante in modo tale da ottenere efficacemente anche un raffreddamento del corpo tubolare 13.

Gli interstizi tra le alettature 18, nonché tra le alettature 18 ed un bordo periferico 19 che si estende sui due lati opposti verticali della faccia del corpo di supporto 2 che è destinata ad essere rivolta verso l'interno del forno, sono riempiti con materiale refrattario 20. Sulle alettature 18, nonché sui bordi 19, possono essere previste forature 21 per favorire l'aggrappo del materiale refrattario 20 su questi elementi.

Il materiale refrattario 20, ricoprendo pressoché completamente la superficie del dispositivo che è destinata ad essere posizionata all'interno del forno 4 svolge un'azione di protezione del dispositivo dal calore che si sviluppa all'interno del forno, nonché una protezione contro il pericolo di danneggiamento da parte del rottame immesso all'interno del forno nella fase che precede la fusione.

Preferibilmente, il corpo di supporto 2, il corpo tubolare 13 e le alettature 18 sono realizzati in pezzo unico in materiale ad elevata conducibilità termica, come ad esempio rame, in modo tale da conseguire un ottimo scambio termico fra il dispositivo e il fluido refrigerante che viene fatto circolare all'interno di esso.

Il corpo di supporto 2 è completato da mezzi di fissaggio, costituiti ad ese.mpio da orecchie o ali 23 che sporgono dalla sua faccia che è destinata ad essere rivolta verso l'esterno del forno, mediante i quali è possibile eseguire il fissaggio della lancia 7 sul dispositivo.

Preferibilmente, il condotto tubolare 13 è inclinato rispetto al piano di giacitura della porzione 12 secondo un angolo a che è sostanzialmente compreso tra 30° e 60° in modo tale da conseguire, per il getto che viene emesso dalla lancia di iniezione 7, un elevato angolo di incidenza con il metallo liquido e con la scoria.

Il dispositivo secondo il trovato è destinato ad essere montato sulla parete laterale di un forno immediatamente al di sopra dello strato di materiale refrattario 11 che ricopre la faccia interna della zona inferiore della parete laterale 3, oppure addirittura ad essere inglobato, in prossimità del bordo superiore, in tale strato di materiale refrattario 11.

In questo modo, il dispositivo secondo il trovato consente di posizionare una lancia di iniezione 7 nelle immediate vicinanze del pelo libero della scoria e del metallo liquido all'interno del forno.

Grazie al fatto che il passaggio 6 per la lancia 7 si sviluppa all'interno di un corpo tubolare 13 il cui sbocco 9, quando il dispositivo è montato sulla parete laterale 3 di un forno, viene a trovarsi in prossimità della faccia interna dello strato di materiale refrattario 11, è possibile portare l'estremità di erogazione della lancia 7 nelle immediate vicinanze della scoria che ricopre il bagno di metallo liquido ed è possibile anche mantenere un elevato angolo di incidenza del getto della lancia senza problemi di interferenza tra il getto emesso dalla lancia e lo strato di materiale refrattario 11.

Per questo motivo, è possibile ottenere, mediante il dispositivo secondo il trovato, un'elevata efficienza nell'iniezione, mediante lance, di sostanze chimiche all'interno di un forno elettrico, consentendo a tali sostanze chimiche di raggiungere la scoria e il bagno di metallo liquido con dispersioni minime superiormente alla scoria che non generano problemi per quanto concerne l'impianto di aspirazione e di smaltimento dei fumi dall'interno del forno.

Il dispositivo secondo il trovato, grazie al fatto che non impone rientranze delle pareti laterali del forno evita anche problemi di danneggiamento di tali pareti laterali a seguito di urti da parte del rottame immesso nel forno e delle elevate temperature che si sviluppano all'interno del forno e quindi assicura la massima sicurezza durante la marcia del forno .

E' da notare inoltre che, benché la lancia di iniezione 7 venga portata con la sua estremità di erogazione in prossimità della faccia interna dello strato di materiale refrattario 11, non si hanno problemi per quanto riguarda il danneggiamento della lancia da parte delle temperature che si sviluppano all'interno del forno, in quanto la lancia risulta protetta efficacemente dal corpo tubolare 13 nel quale è inserita. Inoltre, il raffreddamento del corpo tubolare 13 ottiene anche un raffreddamento della lancia 7.

Benché il dispositivo secondo il trovato sia stato concepito in particolare per supportare lance di Iniezione sulle pareti laterali di un forno elettrico, potrà comunque essere utilizzato anche per supportare bruciatori da applicare alle pareti laterali del forno.

In questo caso, anziché la lancia 7, all'interno del condotto tubolare 13, verrà inserita l'estremità di erogazione della fiamma del bruciatore.

La lancia 7, oltre che per iniettare sostanze chimiche allo stato fluido, come ad esempio ossigeno, o altri tipi di gas, nonché sostanze in polvere o in particolare, come ad esempio carbonio in polvere di grafite, calce, o metalli, potrà essere utilizzata per generare una fiamma di riscaldamento in sostituzione degli usuali bruciatori oxi-fuel attualmente impiegati.

Si è in pratica constatato come il dispositivo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto consente di montare, senza problemi, lance di iniezione alle pareti laterali di un forno elettrico portando l'estremità di erogazione delle lance o bruciatori nelle immediate vicinanze della scoria che riveste il bagno di metallo liquido e consentendo di mantenere, per il getto emesso dalla lancia, un angolo di incidenza con la scoria o con il bagno liquido di ampiezza elevata.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo,· inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato tecnica.

Claims (10)

1. R IV E N D I C A Z IO N I 1. Dispositivo per l'applicazione di lance di iniezione o di bruciatori alle pareti laterali di forni elettrici per la produzione di acciaio, comprendente un corpo di supporto associabile alla parete laterale di un forno a chiusura di un'apertura predefinita su detta parete, in detto corpo di supporto essendo definito un passaggio per l'estremità di erogazione di una lancia di iniezione o di un bruciatore, caratterizzato dal fatto che detto passaggio si sviluppa inclinato verso il basso, secondo il senso di iniezione della lancia o bruciatore che deve alloggiare, e presenta una lunghezza atta a portare il suo sbocco in prossimità della faccia interna dello strato di materiale refrattario ricoprente il tratto inferiore delle pareti laterali del forno.
2. 2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di raffreddamento di detto corpo di supporto.
3. 3. Dispositivo, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto comprende una porzione sostanzialmente piana destinata ad essere disposta nel piano di giacitura della parete del forno nella zona nella quale deve essere applicata, detto passaggio essendo definito da un corpo tubolare aggettantesi dalla faccia di detta porzione del corpo di supporto destinata ad essere rivolta verso l'interno del forno. 1.
4. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo tubolare è collegato, alla faccia di detta porzione sostanzialmente piana destinata ad essere rivolta verso l'interno del forno, da alettature.
5. 5. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di raffreddamento comprendono un'intercapedine di circolazione di un fluido refrigerante definita in detto corpo di supporto.
6. 6. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli interstizi tra dette alettature sono riempiti con materiale refrattario.
7. 7. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto e detto corpo tubolare sono realizzati in pezzo unico in materiale ad elevata conducibilità termica . Θ.
8. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo di supporto presenta, sulla sua faccia destinata ad essere rivolta verso l'esterno del forno, mezzi di fissaggio della lancia o bruciatore.
9. 9. Dispositivo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l'asse di detto condotto tubolare è inclinato rispetto al piano di giacitura di detta porzione sostanzialmente piana secondo un angolo a sostanzialmente compreso tra 30° e 60°.
10. 10. Forno elettrico per la produzione di acciaio, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo di supporto per lance di iniezione o bruciatori, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, detto corpo di supporto essendo disposto a chiusura di un'apertura definita nella parete laterale del forno immediatamente al di sopra dello strato di materiale refrattario o in prossimità dell'estremità superiore dello strato dì materiale refrattario ricoprente la zona inferiore delle pareti laterali del forno. il. Dispositivo per l’applicazione di lance di iniezione o di bruciatori alle pareti laterali di forni elettrici per la produzione di acciaio, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.