ITMI20001564A1

ITMI20001564A1 - Forno di riscaldo per acciaio, particolarmente per impianti di laminazione, ad elevata produttivita'

Info

Publication number: ITMI20001564A1
Application number: IT2000MI001564A
Authority: IT
Inventors: Federico Macario
Original assignee: Elti Srl
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-11
Also published as: ITMI20001564A0; IT1318142B1; EP1172621A1

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto un forno di riscaldo per acciaio, particolarmente per impianti di laminazione, ad elevata produttività.

Sono noti forni di riscaldo per eseguire il riscaldamento di prodotti in acciaio, come billette, bramme, tondini, eccetera, prima di eseguirne la Laminazione.

I forni di riscaldo di vecchia concezione sono generalmente costituiti da un corpo del forno nel quale έ definita una camera di riscaldamento che è delimitata da rispettive pareti laterali, da una parete di fondo e da un soffitto o volta con una caratteristica conformazione "a nasi" per suddividere la camera di riscaldamento in varie zone. Anche il fondo della camera presenta generalmente una conformazione analoga a quella della volta per la suddivisione della camera in varie zone di riscaldamento.

All'interno della camera di riscaldamento, è previsto un piano di supporto dei prodotti da riscaldare che è disposto orizzontalmente e sul quale i prodotti vengono fatti avanzare, solitamente a spinta, a partire da un'apertura di ingresso verso un'apertura di uscita.

In questi forni, il riscaldamento viene ottenuto mediante bruciatori che sono applicati alla volta, superiormente al piano di supporto dei prodotti, e, qualora si desideri effettuare un riscaldamento dei prodotti anche dal basso, al fondo della camera al di sotto del piano di supporto.

Questi tipi di forni denotano il problema di avere una struttura molto complessa, dovuta principalmente alla conformazione della volta e del fondo della camera di riscaldamento. Inoltre, questi forni presentano una produttività abbastanza limitata.

I forni di riscaldo di concezione più recente presentano una camera di riscaldamento che è delimitata superiormente da una volta la quale è sagomata per suddividere la camera in due zone principali: una zona di riscaldamento per convezione, situata in prossimità dell'apertura di ingresso dei prodotti, ed una zona di riscaldamento per irraggiamento che si estende dalla zona di riscaldamento per convezione all'apertura di uscita dei prodotti.

Più particolarmente, la volta del forno si sviluppa in un piano sostanzialmente orizzontale nella zona di riscaldamento per irraggiamento e presenta un abbassamento, in prossimità dell'apertura di ingresso, per definire la zona di riscaldamento per convezione.

II riscaldamento dei prodotti immessi nel forno viene attuato mediante bruciatori che sono posti sulla volta del forno nella zona di riscaldamento per irraggiamento e mediante il flusso dei fumi di combustione convogliato attraverso la zona di riscaldamento per convezione.

Questi fumi, in uscita dalla zona di riscaldamento per convezione, vengono utilizzati in un recuperatore, posto superiormente alla volta del forno, per riscaldare l'aria di combustione che alimenta i vari bruciatori. Solitamente, in considerazione dell'elevata temperatura dei fumi, per evitare il danneggiamento del recuperatore, si rende necessario miscelare cali fumi con aria di diluizione all'ingresso del recuperatore

L'aria di combustione viene quindi convogliata ai vari bruciatori mediante una serie di condotti coibentati posti superiormente alla volta del forno.

Anche questi tipi di forni denotano alcuni problemi.

Infatti, la presenza dei bruciatori, nonché dei condotti di convogliamento dell'aria di combustione preriscaldata sulla volta del forno complica strutturalmente la volta del forno ed incide in modo sensibile sui costi di produzione di questi forni.

Inoltre, la zona di riscaldamento per convezione, imponendo una particolare sagomatura della volta del forno, contribuisce ad aggravare ulteriormente questi costi.

Anche l'utilizzo del recuperatone rappresenta una complicazione impiantistica notevole che incide sui costi di produzione e sui costi di manutenzione del forno.

La presenza della zona di riscaldamento per convezione, oltre a comportare un rallentamento nell'avanzamento dei prodotti sottoposti a riscaldamento, per il fatto che, per conseguire la necessaria efficacia di riscaldamento, impone una riduzione dell'altezza del forno in tale zona, limita anche la luce dell'apertura di ingresso del forno rendendo problematici gli interventi di manutenzione attraverso tale apertura.

Per quanto riguarda il funzionamento in generale di questi forni, si riscontra una limitazione della produttività imputabile principalmente al tipo di bruciatori utilizzati ed al riscaldamento dei prodotti attuato in due fasi distinte: una per convezione, di ridotta efficacia, e una per irraggiamento, di maggior efficacia.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un forno di riscaldo per acciaio, particolarmente per impianti di laminazione, che risulti strutturalmente più semplice ed in grado di raggiungere produttività superiori rispetto ai forni di riscaldo di tipo noto.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un forno di riscaldo che, in virtù di un'elevata semplicità strutturale, possa essere prodotto con costi inferiori rispetto a quelli richiesti dai forni di riscaldo di tipo tradizionale.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un forno di riscaldo che risulti di semplice manutenzione.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un forno di riscaldo per acciaio, particolarmente per impianti di laminazione, comprendente un corpo del forno con definita internamente una camera di riscaldamento nella quale sono disposti mezzi di supporto per i prodotti sottoposti a riscaldamento, detta camera presentando una porta di ingresso per i prodotti da riscaldare ed una porta di uscita dei prodotti riscaldati, detta camera di riscaldamento essendo delimitata da un fondo, da pareti laterali e da un soffitto o volta di detto corpo del forno, essendo previsti mezzi di riscaldamento di detta camera di riscaldamento, caratterizzato dal fatto che detto soffitto o volta è sostanzialmente piano e dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono costituiti da bruciatori disposti sulle pareti laterali del corpo del forno.

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

la figura 1 illustra schematicamente il forno di riscaldo secondo il trovato visto lateralmente e sezionato in un piano verticale;

la figura 2 è una sezione schematica della figura 1 eseguita lungo l'asse II-II;

la figura 3 è una sezione schematica ingrandita della figura 1 eseguita lungo l’asse III-III;

la figura 4 è una sezione schematica ed ingrandita della figura 1 eseguita lungo l'asse IV-IV.

Con riferimento alle figure citate, il forno di riscaldo secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo del forno 2 nel quale è definita una camera di riscaldamento 3 nella quale sono disposti mezzi di supporto 4 per i prodotti 5 sottoposti a riscaldamento.

La camera 3 è delimitata da pareti laterali 6, 7, 8, 9, sostanzialmente verticali, da un fondo 10 e da un soffitto o volta 11.

Il forno è provvisto di mezzi di riscaldamento della camera 3.

Secondo il trovato, il soffitto o volta 11 è sostanzialmente piano, preferibilmente orizzontale, per tutta la sua estensione ed i mezzi di riscaldamento sono costituiti da bruciatori 12, 13 che sono disposti sulle pareti laterali del corpo del forno.

La camera 3 presenta una porta di ingresso 14 per i prodotti 5 da sottoporre a riscaldamento ed una porta di uscita 15 per i prodotti riscaldati.

La porta di ingresso 14 è posta su un'apertura di ingresso la quale è definita nella parete laterale 6 che costituisce la parete frontale del forno, mentre la porta di uscita 15 è posta su un'apertura di uscita che è definita sulla parete laterale 7 che costituisce la parete posteriore del forno.

Le porte 14 e 15 sono costituite da serrande che, qualora l'avanzamento dei prodotti 5 nella camera di riscaldamento 3 venga eseguito a spinta, sono mobili verticalmente da una porzione di apertura minima, nella quale consentono il solo transito dei prodotti 5 in ingresso o in uscita dalla camera di riscaldamento 3, ad una posizione di apertura massima nella quale il loro lato inferiore è sostanzialmente a livello della volta 11.

Qualora l'avanzamento dei prodotti 5 nella camera di riscaldamento 3 venga ottenuto in altro modo, come ad esempio mediante l'utilizzo di un piano di supporto con porzioni mobili (avanzamento a suola mobile), le porte 14, 15 potranno anche essere chiuse completamente.

Per il fatto che, grazie alla conformazione piana della volta 11, l'apertura di ingresso e l'apertura di uscita possono occupare pressoché completamente la parete frontale 6 e la parete posteriore 7 del forno, in occasione di interventi di manutenzione o quando è richiesto il rapido raffreddamento dell'interno del forno, è possibile aprire completamente le porte 14 e 15 mettendo a disposizione aperture di accesso molto ampie che rendono agevoli gli interventi di manutenzione e che consentono la rapida evacuazione dell'aria e dei gas posti all'interno del forno.

I bruciatori sono preferibilmente costituiti da bruciatori rigenerativi, preferibilmente del tipo descritto ed illustrato nella domanda di brevetto MI98A-001595 della stessa Richiedente.

I bruciatori 12, 13 sono disposti sulle pareti laterali contrapposte 8 e 9 del corpo 2 del forno e sono disposti a coppie nel senso che ciascun bruciatore 12, 13 posto su una parete laterale risulta affacciato e preferibilmente in allineamento con un corrispondente bruciatore 12, 13 posto sulLa parete laterale opposta 9 del forno.

Preferibilmente, ciascun bruciatore 12, 13 è destinato a funzionare alternativamente rispetto al bruciatore al quale risulta affacciato.

In sostanza, mentre un bruciatore 12, 13 sta funzionando, attraverso il bruciatore che è affacciato a questo, vengono aspirati i fumi derivanti dalla combustione dei bruciatori che stanno funzionando. Questi fumi vengono fatti passare attraverso elementi di scambio termico, posti all'interno del bruciatore, in modo da riscaldarli e tali elementi di scambio termico cederanno il loro contenuto termica all'aria di combustione che viene alimentata al bruciatore quando questo viene attivato.

In questo modo, si consegue un elevato rendimento termico per i bruciatori.

Inoltre, viene preferito, per il forno secondo il trovato, una gestione dei bruciatori del tipo acceso o spento (ON-OFF) nel senso che, ciascun bruciatore, quando viene acceso, viene fatto funzionare al massimo della sua potenzialità. Il riscaldamento della camera 3, viene ottenuto, secondo un andamento di riscaldamento prefissato, dalla porta di ingresso 14 alla porta di uscita 15, azionando secondo una sequenza prefissata, i vari bruciatori 12, 13.

I mezzi di supporto 4 sono preferibilmente costituiti da una rete di elementi tubolari 20 (denominati comunemente "skids") che definiscono un piano di supporto e di scorrimento sostanzialmente orizzontale per i prodotti 5 sottoposti a riscaldamento. Questi elementi tubolari 20 sono connessi a condotti di alimentazione e di circolazione 21 di un fluido di raffreddamento, ad esempio acqua, che viene fatto circolare all'interno degli elementi tubolari 20 per raffreddarli adeguatamente .evitando così che possano essere danneggiati dalle elevate temperature che vengono raggiunte all'interno della camera 3.

Gli elementi tubolari 20 sono opportunamente supportati dalle stesse pareti lacerali 8 e 9 del corpo del forno.

I bruciatori 12 sono disposti superiormente al piano di supporto che è definito dagli elementi tubolari 20 e, qualora richiesto, potranno essere previsti anche bruciatori 13 che sono disposti, per almeno una porzione della camera di riscaldamento 3 che si estende a partire dalla porta di ingi-esso 14, anche inferiormente al piano di supporto e di scorrimento definito dagli elementi tubolari 20.

In questo caso, il fondo 10 del forno presenterà un ribasso limitatamente alla zona nella quale si desidera effettuare il riscaldamento dei prodotti 5 anche dal basso.

A seconda delle esigenze, il piano di supporto e di scorrimento per i prodotti 5 potrà essere realizzato integralmente dagli elementi tubolari 20, oppure, come illustrato, gli elementi tubolari 20 potranno essere utilizzati per supportare i prodotti 5 limitatamente ad una zona dell'estensione della camera 3 mentre la restante parte del piano di supporto può essere costituita da una pavimentazione in refrattario.

Per completezza descrittiva occorre dire che la superficie interna del forno è rivestita, in modo di per sè noto, con materiale refrattario.

Il funzionamento del forno di riscaldo secondo il trovato è il seguente.

I prodotti 5 da sottoporre a riscaldamento vengono progressivamente inseriti all'interno della camera 3 attraverso la porta di ingresso 14 e vengono fatti avanzare, ad esempio mediante la spinta di prodotti 5 che vengono inseriti successivamente all'interno della camera 3, in direzione della porta di uscita 15.

E' da notare che i prodotti 5, appena immessi all'interno della camera di riscaldamento 3, sono sottoposti a riscaldamento mediante irraggiamenco e quindi si ottiene un riscaldamento dei prodotti 5 notevolmente più rapido rispetto a quello ottenibile nella zona di riscaldamento per convezione dei forni di riscaldo di tipo tradizionale.

Durante l'avanzamento all'interno della camera 3, i prodotti 5 subiscono un progressivo riscaldamento che li porta alla desiderata temperatura fino a fuoriuscire dalla porta di uscita 15.

E' da notare che la particolare conformazione della volta 11 del forno, nonché la disposizione dei bruciatori sulle pareti laterali del corpo 2 dal forno, rende la volta del forno estremamente semplice da un punto di vista strutturale consentendo di ridurre in modo sensibile i costi di produzione del forno di riscaldo secondo il trovato rispetto ai costi di produzione richiesti dai forni di riscaldo di tipo tradizionale. Inoltre, il forno di riscaldo secondo il trovato, non avendo una zona di riscaldamento per convezione, può avere un riscaldamento dal basso dei prodotti 5 a partire dalla porta di ingresso 14 e quindi conseguire un'ulteriore maggiore efficacia nel riscaldamento dei prodotti 5.

in sostanza, il forno di riscaldo secondo il trovato, a parità di lunghezza o comunque a parità di superficie della volta, è in grado di garantire una produttività nettamente superiore rispetto ai forni di riscaldo di tipo noto.

Il forno di riscaldo secondo il trovato, grazie alla sua particolare volta ed alla disposizione dei bruciatori, nonché all'impiego di bruciatore di tipo rigenerativo, non necessita di recuperatori e di complessi condotti di alimentazione dell'aria di combustione ai vari bruciatori, conseguendo così un'ulteriore semplificazione impiantistica e riducendo ulteriormente i costi di produzione.

Per il fatto che i bruciatori sono disposti esclusivamente sulle pareti laterali, si ottiene anche un miglioramento all'accessibilità della volta in occasione di interventi di manutenzione.

E'da notare che, nel forno secondo il trovato, l'utilizzo di bruciatori di tipo rigenerativo consente di accedere ai bruciatori, mentre questi non sono attivati, per eseguire eventuali interventi di manutenzione, senza richiedere necessariamente la fermata del forno.

Inoltre, il forno di riscaldo secondo il trovato assicura un controllo del livello di ossidazione dei prodotti 5 sottoposti a riscaldamento con miglioramento della messa a mille, riducendo anche la produzione di scaglia sulla superficie dei prodotti.

Si è in pratica constatato come il forno di riscaldo secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto, con una struttura più semplice, consente di raggiungere produttività nettamente superiori rispetto ai forni di riscaldo di tipo noto.

Il forno di riscaldo 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 della tecnica.

Claims

RI V E N D I C A Z I O N I 1. Forno di riscaldo per acciaio, particolarmente per impianti di laminazione, comprendente un corpo del forno con definita internamente una camera di riscaldamento nella quale sono disposti mezzi di supporto per i prodotti sottoposti a riscaldamento, detta camera presentando una porta di ingresso per i prodotti da riscaldare ed una porta di uscita dei prodotti riscaldati, detta camera di riscaldamento essendo delimitata da un fondo, da pareti laterali e da un soffitto o volta,di detto corpo del forno, essendo previsti mezzi di riscaldamento di detta camera di riscaldamento, caratterizzato dal fatto che detto soffitto o volta è sostanzialmente piano e dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono costituiti da bruciatori disposti sulle pareti laterali del corpo del forno.
2. Forno di riscaldo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti bruciatori sono costituiti da bruciatori rigenerativi.
3. Forno di riscaldo, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detti bruciatori sono montati a coppie con i due bruciatori di una stessa coppia montati sulle due pareti laterali contrapposte del corpo del forno e reciprocamente affacciati in allineamento tra loro.
4. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i due bruciatori di una stessa coppia sono azionabili alternativamente; mentre uno dei due è azionato l'altro aspirando i fumi di combustione da detta camera di riscaldamento e viceversa.
5. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti brucitori sono atti ad essere azionati secondo una logica acceso-spento (ON-OFF).
6. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di supporto comprendono una rete di elementi tubolari (skids) definenti un piano di supporto e di scorrimento sostanzialmente orizzontale per i prodotti sottoposti a riscaLdamento, detti elementi tubolari essendo connessi a mezzi per 1'alimentazione e la circolazione di un fluido di raffreddamento in detti elementi tubolari.
7. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elementi tubolari sono supportati dalle pareti laterali del corpo del forno.
8. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti bruciatori sono disposti superiormente a detto piano di supporto e di scorrimento dei prodotti sottoposti a riscaldamento.
9. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti bruciatori, per almeno una porzione di detta camera di riscaldamento, sono disposti sia superiormente che inferiormente a detto piano di supporto e di scorrimento dei prodotti sottoposti a riscaldamento.
10. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta porta di ingresso e detta porta di uscita sono costituite da serrande disposte in corrispondenza di una rispettiva apertura di ingresso e apertura di uscita, dette serrande essendo mobili verticalmente da una posizione di chiusura o da una posizione di apertura minima, nella quale consentono il solo transito dei prodotti in ingresso o in uscita dalla camera di riscaldamento, ad una posizione di apertura massima nella quale il loro lato inferiore è sostanzialmente al livello di detto soffitto o volta.
11. Forno di riscaldo, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto soffitto o volta è disposto in un piano sostanzialmente parallelo a detto piano di supporto e di scorrimento dei prodotti sottoposti a riscaldamento.
12. Forno dì riscaldo per acciaio, particolarmente per impianti di laminazione, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.