ITMI20002020A1

ITMI20002020A1 - Dispositivo per il trattamento in linea di prodotti metallici laminati.

Info

Publication number: ITMI20002020A1
Application number: IT2000MI002020A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Bordignon; Alfredo Poloni; Franco Alzetta; Daniele Andreatta
Original assignee: Danieli & Co Ohg S P A
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2002-03-15
Also published as: AU2001289874A1; WO2002022282A1; IT1318893B1; US20040011436A1; DE60112459T2; EP1324839B1; ITMI20002020A0; DE60112459D1; ES2247165T3; US6871694B2; ATE301008T1; EP1324839A1

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:

Dispositivo per il trattamento in linea di prodotti metallici laminati".

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo per il trattamento in linea di prodotti metallici laminati allungati, quali barre, piatti, profilati o similari prodotti e al relativo metodo di trattamento in linea. Il dispositivo del tipo prima citato è disposto in linea con il treno di laminazione ed eventualmente con un impianto per il trattamento termico in linea dei prodotti laminati

Stato della tecnica

I prodotti laminati, generalmente si tratta di barre di sezione tonda o quadrata o profilata, provenienti da un treno di laminazione, sono generalmente raffreddati a temperature prossime alla temperatura ambiente per mezzo di una placca di raffreddamento. Il prodoto laminato viene in seguito prelevato e portato in una zona attrezzata con macchine di vario tipo che eseguono le operazioni di pulizia o rifinitura superficiale dei prodotto stesso. Le barre vengono generalmente suddivise in elementi singoli prima di essere inserite all’interno di queste macchine e alla fine del ciclo di pulizia, eseguito con prodotto fermo, esse vengono estratte, eventualmente tagliate a misura e trasportate nella zona di ispezione e controllo per la verifica della loro qualità superficiale ed interna. Eventualmente proseguono il tragitto verso la zona di impaccatura, legatura e stoccaggio. Il processo di pulitura avviene generalmente per lotti, in modo di accelerare la produzione.

Generalmente per la pulitura dei prodotti laminati, quali ad esempio l’eliminazione della scaglia superficiale, si usano dispositivi quali granigliatrici o similari. Queste consistono in un sistema che lancia ad altissima velocità polveri abrasive sulle barre ferme, precedentemente inserite in lotti, svolgendo cosi un’azione di decapaggio meccanico.

In un ulteriore tipo di impianto di finitura dello stato della tecnica si prevede il raffreddamento dei prodotti laminati direttamente in placca di raffreddamento. Vengono poi disposti in linea sistemi per raddrizzare le barre e per eseguire il loro taglio a misura. Dopo il taglio finale, le barre vengono inoltrate nella zona di impaccatura, legatura e stoccaggio.

Per ridurre la temperatura del prodotto di colata fino ad un valore prossimo alla temperatura ambiente e poter eseguire le operazioni di pulitura superficiale e controllo qualitativo fuori linea, nella tecnica nota sono state proposte principalmente due soluzioni.

La prima soluzione consiste nell'utilizzare placche di raffreddamento molto lunghe. Questa soluzione presenta lo svantaggio di accrescere i costi di investimento e di gestione della placca, nonché aumenta notevolmente gli spazi occupati da questa.

La seconda soluzione consiste nell’utilizzare sistemi di raffreddamento forzato, quali ventole, sistemi a spruzzo o similari, direttamente inseriti nella placca. Questa soluzione ha gli svantaggi di accrescere le spese di realizzazione dell'impianto di raffreddamento, di richiedere spazi più ampi, di causare una elevata produzione di vapore e di acqua nebulizzata che vanno ad intaccare tutte le macchine dell’impianto. Nel caso si utilizzassero delle ventole di raffreddamento si avrebbe inoltre un accresciuta rumorosità dell’impianto.

Le soluzioni note dello stato della tecnica sopra accennate presentano dunque una bassa efficienza, una scarsa capacità di controllo della temperatura del prodotto ed elevati costi di investimento e non permettono l’esecuzione della pulizia superficiale e del controllo qualitativo in linea del prodotto laminato.

Riassunto del'invenzione

Uno scopo primario del presente trovato è quello di superare gli inconvenienti sopra lamentati realizzando un dispositivo di trattamento in linea che non presenti gli inconvenienti sopra lamentati.

E’ un ulteriore scopo della presente invenzione di realizzare un dispositivo del tipo sopra citato che effettui il raffreddamento e la pulitura superficiale in linea del prodotto laminato, permettendo di usare dispositivi di finitura più economici con una riduzione del loro invecchiamento.

Non ultimo scopo dell’invenzione è quello di prevedere un dispositivo del tipo sopra citato che realizzi una temperatura e una finitura superficiale del prodotto laminato tale da permettere controlli superficiali e interni in linea con strumenti di tipo usuale e più economici.

Questi scopi, ed altri che risulteranno evidenti alla luce della descrizione qui di seguito, sono raggiunti, conformemente alla rivendicazione 1, mediante un dispositivo per il trattamento di prodotti metallici laminati di forma allungata, quali barre, piatti, profilati o similari, disposto in linea ad un impianto di laminazione e a valle di questo, detti mezzi di trattamento comprendenti una placca di raffreddamento, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trattamento comprendono mezzi di decapaggio disposti in linea a valle di detta placca e a monte di un’area di legatura e/o di impaccatura di detto prodotto metallico.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione il dispositivo di cui sopra è caratterizzato dal fatto di prevedere un tunnel di raffreddamento (cooling box) disposto in linea tra detta placca e detti mezzi di decapaggio.

In una ulteriore forma di realizzazione vantaggiosa dell’invenzione il dispositivo di cui sopra è caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi di controllo della qualità di detti prodotti metallici disposti in un area tra detti mezzi di decapaggio e detta area di impaccatura e/o legatura. Altre forme di realizzazione preferite del dispositivo di trattamento in linea sono descritte in dettaglio nelle rivendicazioni dipendenti.

Grazie a queste caratteristiche il dispositivo per il trattamento di barre, piatti, profilati , ecc. permette di raffreddare questi prodotti, provenienti da un treno di laminazione o da un'area per l’esecuzione dei trattamenti termici in linea, fino ad una temperatura dell’ordine di 300 - 400°C mediante l’impiego di una placca di raffreddamento. All’uscita dalla placca di raffreddamento, i prodotti laminati sono trasferiti nel tunnel di raffreddamento per essere ulteriormente raffreddati in maniera controllata alla temperatura alla quale le operazioni di finitura danno risultati ottimali.

Tale temperatura è vantaggiosamente inferiore ai 100°C. Una temperatura eccessiva, superiore a 100°C, causa infatti una diminuzione della resistenza meccanica del prodotto laminato con un conseguente aumento della rugosità superficiale dovuto all'azione dell’agente abrasivo ad elevata temperatura. Un aumento della rugosità non è però tollerabile per i due motivi principali seguenti.

Per prima cosa essa rende più difficile eseguire in maniera corretta le operazioni di controllo della qualità superficiale. Per questo tipo di operazioni sono utilizzati di preferenza sistemi di rilevazione ad ultrasuoni per il rilevamento di difettosità interne e sistemi a correnti indotte per il rilevamento di difettosità superficiali.

Anche per l’esecuzione dei controlli di qualità si richiedono temperature del prodotto inferiori a 100°C perché al di sopra di tale temperatura si riduce l'accuratezza del risultato e si incorre nel rischio di un’usura superiore degli strumenti stessi o, ancora più grave, di un loro danneggiamento.

Il secondo motivo è che lo scadimento della qualità superficiale non è accettabile per alcuni tipi di prodotti e pertanto sarebbe necessario effettuare ulteriori operazioni di finitura che incrementerebbero i costì di produzione del prodotto.

Mediante la disposizione prima esposta delle varie parti del dispositivo di trattamento si può eseguire un accurato controllo della temperatura del prodotto grazie all’uso in linea del tunnel di raffreddamento, funzionalmente alle successive operazioni, realizzate pure in linea, di pulitura e rifinitura superficiali e di controllo di qualità sia superficiale che interna. Si può inoltre eseguire la pulitura superficiale, funzionalmente alle successive operazioni, sempre in linea, di taglio a misura, di impaccatura e confezionatura delle barre.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo per il trattamento di prodotti metallici laminati illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Fig. 1 rappresenta una vista in pianta schematica di un dispositivo di laminazione e trattamento termico in linea in cui è inserito il dispositivo per il trattamento finale del laminato conforme all’invenzione;

la Fig. 2 rappresenta una vista ingrandita in pianta di una forma di realizzazione del dispositivo per il trattamento in linea conforme all'invenzione;

la Fig. 3 rappresenta una vista laterale longitudinale di un tratto del dispositivo della Fig. 2;

la Fig. 4 rappresenta una vista in pianta schematica di un’altra variante del dispositivo di trattamento della Fig. 2.

Descrizione in dettaglio di una forma di realizzazione preferita dell'invenzione

Con particolare riferimento alla figura 1 citata, un impianto di laminazione e trattamento termico in linea 1 produce il prodotto, dì tipo barre, piatti, profilati o similari, che viene lavorato e termicamente trattato lungo la linea dell'impianto in direzione della freccia 2. Il prodotto viene lavorato nel treno di laminazione 3, seguito da un dispositivo di controllo della temperatura 4, da una cesoia 5, da un blocco di riduzione e calibratura 6, da una cesoia 7 e da una linea di tempra 8 per poi proseguire verso altre fasi di trattamento termico.

A valle della linea di tempra 8 è disposta una placca di raffreddamento 9. All’uscita della linea di tempra 8 è posto un sistema di scarico di barre 10 in placca 9. In opzione a valle della placca 9 è stata posta una camera di rinvenimento 11 nella quale le barre possono essere fatte passare per subire un appropriato trattamento di ricottura o rinvenimento addizionale nel caso in cui sia ritenuto necessario effettuarlo per ottenere un particolare tipo di prodotto. In questo caso il sistema di scaricamento 12 introduce le barre nella placca di raffreddamento 9.

All’uscita della placca 9, le barre sono introdotte in un tunnel di raffreddamento (cooling box) 13 e in seguito nella granigliatrice 14. Infine le barre vengono introdotte nell'area 15 nella quale sono effettuare le operazioni di taglio, di controllo di qualità, di impaccatura e di legatura. La disposizione del tunnel di raffreddamento 13 e della granigliatrice 14 può essere, a seconda della necessità e in funzione delle operazioni da effettuare sui prodotti laminati, in vicinanza di altri dispositivi di trattamento delle barre.

Nella forma di realizzazione principale, rappresentata nella Fig. 2, a valle della granigliatrice 14 è disposta in linea un'area per il controllo di qualità dei prodotti 16, per la quale transitano dopo aver subito una eventuale operazione di taglio a misura e di troncatura, per mezzo di opportuni mezzi di tipo noto e non rappresentati in figura. Dopo il controllo di qualità, i prodotti vengono convogliati verso l’area di confezionatura 15. La Fig. 3 rappresenta una vista laterale della struttura del tunnel di raffreddamento 13 e della granigliatrice 14 disposti una di seguito all’altro, corrispondente alle forme di realizzazione delle figure 1 e 2. Il tunnel di raffreddamento utilizzato nel dispositivo conforme all’invenzione, permette di far passare contemporaneamente, in funzione delle esigenze di produttività e delle dimensioni del prodotto di colata, fino ad un numero opportuno di barre contemporaneamente. Le barre, in transito vengono investite da una serie di getti d’acqua, o di altro fluido refrigerante, in funzione delle loro dimensioni, della forma e della velocità di transito. Alla fine della zona di raffreddamento ad acqua è disposta una zona di asciugatura realizzata mediante utilizzo di getti d’aria 17. La portata d’acqua viene regolata in maniera tale che le barre all'uscita del tunnel di raffreddamento presentino una temperatura inferiore a 100°C, così da poter eseguire direttamente in linea l'operazione di granigliatura. L’utilizzo del tunnel di raffreddamento permette di effettuare una fase ulteriore di raffreddamento efficace e mirata dei prodotti di laminazione e di evitare gli inconvenienti sopra citati che si presentano con il solo utilizzo di una placca di raffreddamento.

A titolo di esempio, si è rilevato che nel caso di prodotto di laminazione con diametro nominale di circa 50 mm e velocità di transito di 0,4 m/sec, per abbassare la sua temperatura da 400°C, assunta all’uscita della placca di raffreddamento, fino a temperature inferiori a 100°C che assume all'ingresso della granigliatrice, viene utilizzata una portata d’acqua di circa 25 m<3>/h per ogni barra transitante. La granigliatrice 14 ha le aperture per l’uscita della polvere abrasiva disposte in posizione trasversale all’asse delle barre per rendere più efficace l'azione di pulitura delle superfici.

La variante di realizzazione della Fig. 4 differisce da quella precedentemente descritta nelle figure 1 e 2 per il fatto che il controllo di qualità non viene effettuato in linea e per il fatto che a valle della placca di raffreddamento 9 e del tunnel di raffreddamento 13 è prevista una sezione di raddrizzatura 21 delle barre. Questa è seguita dalla granigliatrice 14 e da una cesoia 18 per il taglio a misura dei prodotti, che per esempio riducono la lunghezza degli spezzoni di barre da 72 m a segmenti di lunghezza commerciale varianti da 6 a 12 m, e da una eventuale troncatrice 19 per il taglio di finitura delle estremità delle barre e dalla sezione di impaccatura e confezionamento 15.

Se necessario per completare il trattamento dei prodotti metallici, è prevista anche una sezione 20 di trattamento con mezzi anticorrosivi, vernici o mezzi per l’asciugatura, disposti tra la cesoia 18 per il taglio a misura delle barre o la troncatrice 19 e la sezione di impaccatura o confezionamento 15.

In un’altra variante, conforme all'invenzione, la granigliatrice 14 è sostituita con un sistema di discagliatura della superficie del prodotto del tipo a getto d’acqua ad alta pressione o del tipo a decapaggio chimico. Nel dispositivo conforme all’invenzione sopra descritto i prodotti di laminazione quali barre, piatti, profilati o similari sono sottoposti al trattamento secondo le modalità seguenti.

I prodotti metallici di colata, realizzati con un cristallizzatore alimentato in continuo, non illustrato, sono sottoposti ad una laminazione a caldo nel treno di laminazione 3. Dopo altri eventuali trattamenti, che non fanno l’oggetto della presente domanda di brevetto, le barre sono convogliate sulla placca di raffreddamento 9 e proseguono per l’ulteriore fase di raffreddamento lungo un tunnel di raffreddamento 13 ed in successivi sistemi di decapaggio, eventualmente una granigliatrice 14 o altro sistema di decapaggio di tipo equivalente.

Possono opportunamente essere previste ulteriori fasi di taglio a misura, di troncatura di testa e di coda dei prodotti metallici effettuata dopo (a fase di decapaggio e prima della fase di impaccatura e/o legatura. Esse sono effettuate mediante apposite cesoie 18 e troncatrici 19.

Dopo la fase di taglio a misura viene effettuato il controllo di qualità dei prodotti metallici, eseguito mediante strumenti a ultrasuoni o a correnti indotte.

Eventualmente il trattamento comprende l’ulteriore fase di raddrizzatura dei prodotti metallici, eseguita dopo la fase di raffreddamento in detto tunnel di raffreddamento.

Se necessario il trattamento dei prodotti laminati comprende anche una fase di trattamento di detti prodotti con anticorrosivi, vernici o mezzi di asciugatura. Per ultima si esegue la fase di impaccatura e di legatura dei prodotti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il trattamento di prodotti metallici di fusione di forma allungata, quali barre, piatti, profilati o similari, disposto in linea ad un impianto di laminazione (3) e a valle di questo, detti mezzi di trattamento comprendenti una placca di raffreddamento (9), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trattamento comprendono inoltre mezzi di decapaggio (14) disposti in linea a valle di detta placca (9) e a monte di un'area (15) di impaccatura e/o di legatura di detto prodotto metallico.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere un tunnel di raffreddamento (13) disposto in linea tra detta placca (9) e detti mezzi di decapaggio (14).
3. Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi di controllo della qualità (16) di detti prodotti metallici disposti in un area tra detti mezzi di decapaggio (14) e detta area (15) di impaccatura e/o legatura.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo della qualità (16) sono costituiti da strumenti a ultrasuoni o da strumenti a correnti indotte o similari.
5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi per raddrizzare (21) detti prodotti metallici disposti in linea tra detto tunnel di raffreddamento (13) e detti mezzi di decapaggio (14).
6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi di taglio a misura (18) di detti prodotti metallici disposti in linea tra detti mezzi di decapaggio (14) e detta area (15) di impaccatura e/o legatura.
7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi per il taglio di finitura (19) di testa e di coda di detti prodotti metallici disposti in linea tra detti mezzi di decapaggio (14) e detta area (15) di impaccatura e/o legatura.
8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi (20) di trattamento di detti prodotti metallici con anticorrosivi e/o vernice e/o mezzi di asciugatura disposti in linea tra detti mezzi di decapaggio (14) e detta area (15) di impaccatura e/o legatura.
9. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di decapaggio (14) comprendono una granigliatrice o similare.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta granigliatrice (14) produce getti di particelle abrasive intorno ai detti prodotti e disposti su un piano sostanzialmente ortogonale alla direzione di avanzamento di detti prodotti.
11. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di decapaggio (14) comprendono mezzi chimici atti a decapare detti prodotti di colata.
12. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di decapaggio (14) comprendono getti d’acqua atti a decapare detti prodotti di colata.
13. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 12, caratterizzato dal fatto che detto tunnel di raffreddamento (13) dispone nella parte finale di getti di aria (17) per asciugare e/o raffreddare detti prodotti.
14. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto di essere disposto in linea ad un impianto di colata continua.
15. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 14, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di decapaggio (14) in linea sono atti a trattare una o più barre contemporaneamente.
16. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 14, caratterizzato dal fatto che detto tunnel di raffreddamento (13) in linea è atto a convogliare una o più barre contemporaneamente
17. Metodo per il trattamento di prodotti metallici di fusione di forma allungata, quali barre, piatti, profilati o similari mediante il dispositivo conforme alle rivendicazioni da 1 a 16 comprendente le fasi seguenti: a) laminazione a caldo di detti prodotti metallici, b) raffreddamento di detti prodotti per mezzo di una placca di raffreddamento (9), c) decapaggio in linea di detto prodotto metallico mediante mezzi di decapaggio (14), d) impaccatura e/o legatura di detto prodotto metallico in apposita area (15).
18. Metodo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di raffreddamento in linea in un tunnel di raffreddamento (13) dopo la fase di raffreddamento mediante la placca di raffreddamento (9) e prima della fase di decapaggio.
19. Metodo secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che l’ulteriore fase dì raffreddamento in un tunnel di raffreddamento (13) è suddivisa in una fase di raffreddamento con getti d’acqua e in una fase di raffreddamento/asciugatura con getti d’aria (17).
20. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 15 a 19, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di controllo della qualità in linea di detti prodotti metallici dopo la fase di decapaggio e prima della fase di impaccatura e/o legatura.
21. Metodo secondo la rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che la fase di controllo della qualità in linea è eseguita mediante strumenti a ultrasuoni o a correnti indotte.
22. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 18 a 21, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di raddrizzatura di detti prodotti metallici dopo la fase di raffreddamento in detto tunnel di raffreddamento (13) e prima della fase di decapaggio.
23. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 17 a 22, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di taglio a misura di detti prodotti metallici dopo la fase di decapaggio e prima della fase di impaccatura e/o legatura.
24. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 17 a 23, caratterizzato dal fatto di comprendere l'ulteriore fase di pulizia di testa e di coda di detti prodotti metallici dopo la fase di taglio a misura e prima delle fasi dì controllo, di impaccatura e/o legatura.
25. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 17 a 24, caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di trattamento di detti prodotti metallici con anticorrosivi o vernice o mezzi di asciugatura dopo la fase di decapaggio e prima della fase di impaccatura e/o legatura.
26. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 17 a 25, caratterizzato dal fatto che detta fase di decapaggio in linea viene eseguita su una o più barre contemporaneamente in funzione delle esigenze di produttività.
27. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 18 a 26, caratterizzato dal fatto che detta fase di raffreddamento in linea viene eseguita su una o più barre contemporaneamente in funzione delle esigenze di produttività.
28. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 18 a 27, caratterizzato dal fatto che detta fase di raffreddamento in linea è atta ad abbassare la temperatura delle barre a valori inferiori ai 100°C.