ITMI20062189A1

ITMI20062189A1 - Struttura d'arredo per l'appoggio di almeno una porsona in posizione assisa e-o sdraiata e procedimento per la modifica della sua configurazione

Info

Publication number: ITMI20062189A1
Application number: IT002189A
Authority: IT
Inventors: Dionisio Baldassarra
Original assignee: Comodo Italia S R L
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-16
Also published as: EP2087150A1; WO2008059321A1

Description

Franco MARTEGANI

Titolare: TECHINT COMPAGNIA TECNICA

INTERNAZIONALE S.p.A.

Titolo: "Metodo e dispositivo per il trattament pulitura di nastri, trafilati e/o prof

metallici"

<* *>'MI2006 AO 0 2 18 %

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e dispositivo per il trattamento di pulitura di nastri, trafilati e/o profilati metallici, in particolare per il trattamento superficiale di nastri, trafilati e/o profilati metallici che saranno poi sottoposti a successive fasi di lavorazione o che saranno direttamente commercializzati.

La produzione di lamiere sottili e nastri metallici prevede varie fasi di lavorazione che necessitano di trattamenti di pulitura finalizzati alla rimozione di sostanze indesiderate che possono influenzare negativamente la qualità finale del prodotto o ne pregiudicano la lavorazione nelle fasi intermedie del processo produttivo.

Tipicamente la superficie dei nastri laminati risulta contaminata da oli, grassi e residui delle lavorazioni precedenti quali polveri metalliche o strati protettivi. Le prestazioni dei trattamenti che vengono applicati a questi nastri (decapaggi, FrancoMARTEGAN1

deposizioni di strati protettivi metallici, di conversione e/o coating), dipendono in maniera preponderante dal livello di pulitura e di preparazione superficiale del nastro.

Il trattamento delle superfici dei materiali metallici è molto diffuso nella tecnica produttiva in svariati settori. Nastri, trafilati e profilati, in linee combinate od apposite, possono essere soggetti, come detto, oltre che a trattamenti meccanici e termici, a decapaggio, pulitura, rivestimento metallico o verniciatura. Questi trattamenti sono effettuati generalmente in linee di produzione che comprendono separate sezioni nelle quali con fluidi diversi si svolgono le successive fasi di trattamento. In tutti i processi chimico-fisici di trattamento superficiale dei materiali metallici si presenta quindi la necessità, per ottenere qualità elevata del prodotto e/o per evitare consumi eccessivi di prodotti chimici, di rimuovere dalla superficie, con appropriati sistemi di pulizia, sostanze che possono interferire con le successive fasi di trattamento in continuo o sostanze non accettabili sulla superficie del prodotto finito.

Il ruolo di queste sezioni di preparazione risulta critico soprattutto quando la produzione prevede Franco MARTE G ANI

standard qualitativi del prodotto finale particolarmente elevati.

In ogni caso, però, se da un lato la specializzazione della preparazione sarebbe preferibile, perché induce, potenzialmente, la migliore predisposizione della superficie metallica ai successivi trattamenti, dall'altro la complicazione dovuta a metodologie diverse inserite in una stessa linea fa lievitare i costi di manutenzione, dei materiali di consumo, rende più complesso e quindi costoso il lay-out di linea e rende necessaria una maestranza specializzata per un funzionamento ottimale della linea.

Il costo effettivo di tali linee con sezioni di preparazione specializzate cresce anche a causa dell'elevato impatto ambientale: infatti le vasche di pulitura e preparazione contengono, spesso, solventi, acidi, tensioattivi o altri prodotti che necessitano di sistemi di recupero particolarmente complessi, aggravando i costi precedentemente elencati legati alla costruzione della linea e alla sua conduzione e manutenzione.

Di qui la ricerca di un sistema economicamente conveniente di preparazione superficiale, cioè di pulizia e riscaldo, di materiali metallici in lìnee di trattamento in continuo.

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Ormai da alcuni anni sono stati intrapresi vari tentativi per ovviare ai suddetti inconvenienti.

Utilizzando soluzioni liquide a contatto con la superficie del materiale vengono eseguiti svariati trattamenti e per molti processi, come ad esempio lo sgrassaggio, il decapaggio e la passivazione chimica, il ricambio della soluzione è importante ed il trattamento a spruzzo è molto efficace, anche se spesso a questo metodo viene preferito quello meno efficace ad immersione sopratutto per ridurre la complessità delle installazioni necessarie ad evitare fuoriuscite di liquidi o vapori potenzialmente dannosi.

Nei trattamenti superficiali è opportuna e spesso necessaria la preliminare rimozione dell'olio residuo di precedenti lavorazioni o applicato come protettivo, contenente spesso anche polvere, dalla superficie del materiale metallico che deve essere sottoposto ad un trattamento di finitura superficiale. Il processo tradizionalmente adottato a questo scopo utilizza una soluzione acquosa di sgrassanti chimici, mandata da ugelli montati su rampe di spruzzo sulla superficie trattata, o contenuta in vasche nelle quali viene immerso il materiale, eventualmente sottoposto anche a processo elettrolitico. Talvolta la rimozione Franco MARTEGAN1

dell'olio avviene in diversi stadi, anche molto complessi e costosi come ad esempio nel sistema descritto nel brevetto GB2003181 (1978) dove la sezione tradizionale di sgrassaggio di un nastro è preceduta da una sezione nella quale vengono utilizzati solventi quali cloro-fluoro-carburi o tricloro-etano ed anche getti di vapore per disperdere l'olio e riscaldare il materiale trattato. Complessi ed onerosi sistemi di preparazione, controllo e ricircolo della soluzione di sgrassaggio sono necessari per il funzionamento dei sistemi tradizionali e, per la compatibilità ambientale, è necessario anche un oneroso trattamento di neutralizzazione delle soluzioni chimiche utilizzate, potenzialmente inquinanti.

Il decapaggio del materiale metallico ossidato è necessario per rimuovere lo strato superficiale non omogeneo alla lega base. Nelle linee di trattamento continuo il processo di decapaggio avviene con soluzioni acide a temperature normalmente comprese tra 40 e 104°C, a seconda del materiale trattato, degli acidi impiegati e della durata del trattamento. Se il materiale entra freddo ed asciutto nella sezione di decapaggio, per alcuni secondi durante i quali la superficie non è ancora bagnata fino nelle FrancoMARTEGANI

porosità e la soluzione a contatto con la superficie è fredda per il contatto con il materiale non ancora riscaldato, le reazioni chimiche di decapaggio non avvengono in modo efficace. Risulta spesso vantaggioso rimuovere dalle superfici da trattare sostanze, come ad esempio polveri metalliche, che influenzano negativamente il processo di decapaggio o reagiscono chimicamente consumando inutilmente acido costoso, e risulta utile riscaldare ed umidificare il materiale prima del trattamento con acido per permettere l'immediata efficacia del successivo decapaggio, poiché riscaldare ad elevata temperatura la soluzione acida di decapaggio per portare alla temperatura utile di processo il materiale è oneroso a causa della necessità di impiegare materiali resistenti alla corrosione, delicati e costosi.

Nelle linee continue di trattamento superficiale dei materiali metallici, dopo il trattamento con fluidi chimicamente attivi, è sempre presente una sezione di lavaggio costituita di solito da diversi stadi con alimentazione di acqua di lavaggio in controcorrente rispetto al moto del materiale, per realizzare un ridotto fabbisogno di acqua che, inquinata dopo 1'uso, deve essere trattata in un impianto di neutralizzazione degli effluenti. Solitamente l'acqua FrancoMARTEGANI

di lavaggio è riscaldata per una migliore efficacia data dalla viscosità ridotta per la temperatura più elevata e per facilitare la successiva asciugatura del materiale, solitamente effettuata con aria riscaldata soffiata sulla superficie.

Tali metodologie di trattamento delle superfici sono tradizionalmente realizzate con sistemi a spruzzo o ad immersione (anche a più stadi) che sfruttano 1'azione detergente di soluzioni e bagni contenenti agenti chimici.

L'azione detergente delle soluzioni e dei bagni, generalmente riscaldati ad opportune temperature, può essere coadiuvata da azioni meccaniche quali la spazzolatura. Altri metodi si basano su processi di tipo elettrolitico o ad ultrasuoni.

Nell'ambito siderurgico e metallurgico, metodi particolarmente sofisticati come gli ultrasuoni vengono applicati solo di rado dato il loro alto costo di installazione ed esercizio.

Come sopra evidenziato, i processi di tipo chimico, particolarmente diffusi, hanno un costo associato rilevante specialmente se si considerano i prezzi delle materie prime necessarie al loro funzionamento e di tutti i sistemi di riciclo e di abbattimento delle sostanze ad alto impatto ambientale che vengono utilizzate e/o generate.

Nei sistemi di pulitura tradizionali, in grado di ottenere ottimi risultati in termini di rimozione dei contaminanti, la complessità impiantistica è molto elevata, specialmente qualora si utilizzino sistemi misti {ad esempio chimico/elettrolitico/meccanico). Le complessità dei sistemi tradizionali, proprie delle tecnologia utilizzata, sono solo marginalmente semplificabili, anche a fronte di grandi riduzioni delle prestazioni richieste, quando si voglia un'azione di sola sgrossatura, con requisiti finali di contaminazione ammessi meno restrittivi.

Metodi come quello riportato nel brevetto US4252572 (Shaming) partono dall'utilizzo di acqua atomizzata per spruzzamento, propulsa da vapore, addizionabile con consistenti quantità di agenti chimici. Il sistema utilizza in massima parte acqua allo stato liquido. Il vapore ha la sola funzione di riscaldare ed incrementare la pressione della corrente liquida, che, accelerata, costituisce il mezzo pulente.

Come ogni metodo di pulitura a spruzzo ad acqua calda, necessita di portate consistenti, e presenta lo svantaggio di dover prevedere lo scarico e/o il riciclo di ingenti quantità di acqua contaminata FrancoMARTEGANI

dagli oli di processo e dagli eventuali detergenti senza, quindi, un reale risparmio delle sezioni di trattamento reflui.

Anche il brevetto US4569635 (Nicodemus) permette di ottenere una corrente di liquido riscaldato e pressurizzato, utilizzando l'azione propulsiva del vapore che condensa in modo quasi completo nella corrente liquida. Il dispositivo è stato proposto in US'635 senza specifiche indicazioni in merito all'impiego dello stesso per finalità di pulitura. Solo recentemente sono state descritte soluzioni tecniche che, di fatto, rinunciano all'acqua allo stato liquido come mezzo di pulitura in favore del vapore. Queste soluzioni utilizzano come mezzo pulente il vapore misto ad acqua proiettato sul nastro ad elevata velocità per mezzo di ugelli.

E' infatti nota l'efficacia dell'impiego di getti di acqua surriscaldata e di getti di vapore d'acqua per la pulizia ed il riscaldo dei materiali, ma l'impiego di tali mezzi non avviene solitamente nelle linee di trattamento in continuo per la difficoltà di contenimento dei vapori che si sviluppano. Infatti i getti di vapore d'acqua trascinano con sé gli strati adiacenti dell'atmosfera che circonda il getto, con Franco MARTEGANI

un effetto di movimentazione di tale atmosfera e diffusione dei vapori difficilmente controllabile. Infatti, nella configurazione tradizionale dei sistemi che utilizzano getti di fluidi per il trattamento superficiale di nastri, profilati o trafilati metallici, una o più serie di ugelli sono disposti in uno o più piani perpendicolari alla direzione del movimento del materiale. I getti di fluido, che investono contemporaneamente tutta la larghezza della superficie, sono solitamente inclinati con asse con componente parallela alla superficie investita parallela alla direzione del moto del materiale. Con tale configurazione il fluido che arriva sulla superficie del materiale scorre in gran parte longitudinalmente sulla superficie investita, accumu-landosi sulla superficie stessa miscelata con quanto eventualmente rimosso, fino a cadere per effetto della gravità, eventualmente con l'ausilio di mezzi meccanici come ad esempio rulli tergitori o simili. La concentrazione media della sostanza rimossa nel fluido che permane sulla superficie corrisponde approssimativamente al rapporto tra la quantità di sostanza rimossa e la portata di fluido che investe la superficie. Se il trattamento è effettuato con più serie di getti FrancoMARTEGANI

paralleli, gran parte della potenza dei getti di una serie è necessariamente utilizzata per spostare il fluido mandato sulla superficie dalla affiancata serie di getti.

Inoltre nella configurazione tradizionale i getti di fluido, orientati con una importante componente parallela alla direzione del moto del materiale, trascinando con sé gli strati adiacenti dell'atmosfera circostante, creano dinamicamente nell'atmosfera ambiente intorno al materiale una differenza di pressione nella direzione del moto del materiale tale da indurre aspirazione di atmosfera esterna e rispettivamente fuoriuscita dei vapori almeno attraverso le feritoie per il passaggio del materiale nell'elemento di contenimento dei getti normalmente non stagne e difficilmente ben idonee a contenere i vapori che tendono a fuoriuscire. Questo effetto di ventilazione è molto forte nel caso di getti di gas o vapore, con pesanti difficoltà tecniche di contenimento dei vapori utilizzati e/o di quelli che si sviluppano durante il processo; nonostante sia ben nota l'efficacia dell'impiego di getti di acqua surriscaldata e di getti di vapore d'acqua per la rimozione dell'olio, per la pulizia e per il riscaldo dei materiali, 1'impiego di tali FrancoMARTEGANI

mezzi avviene molto raramente nelle linee di trattamento in continuo a causa delle difficoltà di contenimento dei vapori.

Nella configurazione tradizionale dei sistemi di trattamento con getti di fluido di materiali che presentano una elevata estensione in lunghezza, in linee continue, è difficile evitare una difformità di trattamento tra le superfici in dipendenza della loro posizione rispetto alla direzione della forza di gravità: sulle facce superiori il fluido portato dai getti permane molto più a lungo e con spessori medi più elevati che non sulle facce diversamente orientate perché la rimozione del fluido dalle superfici avviene prevalentemente per gravità.

Scopo della presente invenzione è quello di individuare un sistema di pulitura più flessibile, a ridotto impatto ambientale, in grado di adeguare le sue capacità {ed i costi di esercizio) alle reali necessità delle lavorazioni successive ed alla qualità del prodotto finale, superando gli inconvenienti dell'arte nota.

Scopo generale della presente invenzione è perciò quello di risolvere gli inconvenienti sopra citati in maniera semplice, economica e particolarmente funzionale, in particolare nel settore dei processi FrancoMARTEGANI

di trattamento e/o lavorazione in continuo di nastri, trafilati e/o profilati metallici, nei quali è necessario o utile, in una o più fasi, pulire e/o riscaldare e/o umidificare il prodotto metallico in fase di lavorazione.

E' stato sorprendentemente trovato che, mediante un oculato sfruttamento di un agente aggressivo, quale il vapore d'acqua, eventualmente con l'aggiunta di un prodotto detergente, è possibile realizzare un metodo generale di preparazione superficiale di tutte le tipologie di nastro, trafilato e/o profilato metallico in linee continue di produzione e/o trattamento di nastri, trafilati e/o profilati metallici che richiedono, in una o più fasi, di pulire e/o riscaldare e/o umidificare la superficie del materiale trattato.

E' quindi oggetto della presente invenzione un metodo per la preparazione superficiale di nastri, trafilati e/o profilati metallici che prevede il trattamento della superficie del nastro, trafilato e/o profilato metallico mediante l'eiezione sul nastro di un getto di fluido di vapore misto ad acqua, ad alta velocità, con una inclinazione dell'asse del getto di fluido rispetto alla perpendicolare alla superficie del nastro investito, inferiore a 60°.

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Nel presente testo con il termine "fluido" si intende vapore acqueo misto ad una quota variabile fino ad un rapporto 1 a 1 in peso di acqua, eventualmente addizionata con tensioattivi o qualsiasi altro prodotto avente funzione detergente.

In particolare, il metodo secondo la presente invenzione viene condotto ad una pressione del vapore che varia da 1 a 20 bar assoluti.

Preferibilmente, inoltre, il metodo secondo la presente invenzione viene condotto ad una temperatura del vapore che varia da 100° a 250°C.

Il metodo secondo la presente invenzione viene preferibilmente condotto con una quantità d'acqua che varia da 0 al 100% della quantità di vapore (massa in kg).

Preferibilmente, la velocità del getto di fluido varia da Mach 0,2 fino a velocità supersoniche.

In particolare, il metodo secondo la presente invenzione prevede che il getto di fluido è preferibilmente bifase per la presenza di vapore d'acqua e goccioline di liquido.

Inoltre il getto di fluido può essere integrato con additivi per migliorare l'efficienza del processo di preparazione, quali detergenti chimici, soluzioni chimicamente attive, ecc.

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Nel metodo di preparazione superficiale di nastri, trafilati e/o profilati metallici (lunghi) secondo la presente invenzione, il getto di fluido di vapore misto ad acqua è utilizzato in almeno una fase della linea di produzione e/o trattamento in continuo di nastri, trafilati e/o profilati metallici, quale agente per il riscaldo, la pulitura, l'umidificazione, lo sgrassaggio, l'eliminazione di agglomerati superficiali e/o il controllo dell'umidità superficiale.

La presente invenzione consiste essenzialmente nella particolare modalità di distribuzione del getto di fluido di trattamento che può essere inviato tramite dispositivi di eiezione a lama o tramite ugelli che generano sempre un getto di fluido sulla superficie del materiale in movimento. Per effetto di tale distribuzione, quanto si trova sulla superficie del nastro viene spinto in direzione trasversale alla direzione del moto, preferibilmente lungo il percorso più breve, fino oltre il bordo della superficie, o allontanato dalla stessa sospinto dalla componente di rimbalzo del getto fluido che abbandona la superficie. Il flusso deve preferibilmente coprire tutta la larghezza della superficie da trattare del materiale in movimento. In ogni istante sulla FrancoMARTEGANI

superficie trattata le correnti di fluido scorrono direttamente verso ed oltre i bordi o la componente di rimbalzo del fluido si allontana dalla superficie. La procedura può essere ripetuta con più sistemi di getti, eventualmente sfalsati trasversalmente in modo da investire omogeneamente la superficie nella sua larghezza. Le aree colpite dai getti sono preferibilmente in parte sovrapposte, in senso trasversale alla direzione del moto, per ottenere un investimento omogeneo della superficie. Nel caso di un sistema di eiezione con ugelli, la componente parallela alla superficie investita dell'asse del getto forma, rispetto alla direzione del movimento del materiale, un angolo preferibilmente tanto più vicino a quello retto quanto più alto è il rapporto tra la velocità del getto e quella del materiale trattato. L'angolo preferibile è quello per il quale il fluido del getto deviato dall'impatto con la superficie scorre su questa seguendo il percorso più breve verso il bordo più vicino. Lo scostamento angolare della componente parallela alla superficie investita dell'asse del getto dalla perpendicolare alla direzione del moto potrà essere fino a 60°, ma preferibilmente inferiore a 45°. La direzione dell'asse del getto rispetto alla perpendicolare Franco MARTEGAN1

sulla superficie investita è, come detto, inclinata di un angolo compreso tra 0° e 60°.

Qualora debba essere privilegiato l'effetto dell'impatto, ad esempio per rimozione di sostanze aderenti alla superficie, 1'angolo sarà preferibilmente compreso tra 8° e 15°, mentre, se deve essere privilegiato il trasporto del fluido sulla superficie, ad esempio per il trattamento chimico, il risciacquo o il riscaldo, l'angolo sarà preferibilmente superiore a 15°.

La portata e la velocità del getto dipendono dalla dimensione degli ugelli e dalla pressione di alimentazione di questi. Questi parametri, come anche il fluido che forma i getti dipendono dal tipo di trattamento al quale viene sottoposto il materiale, e vengono stabiliti in funzione delle esigenze di processo con le stesse modalità utilizzate per la definizione dei sistemi tradizionali di trattamento a spruzzo o rispettivamente con getti di vapori o gas.

Con il metodo secondo la presente invenzione, le componenti della direzione del getto parallele alla direzione del movimento del materiale sono modeste ed è possibile il contenimento degli spruzzi e dei vapori in modo molto più semplice, economico ed FrancoMARTEGANI

efficace che con le configurazioni tradizionali degli ugelli dove la direzione dei getti, prevalentemente parallela al moto del materiale, induce inevitabilmente nell'elemento di contenimento correnti nell'atmosfera intorno al materiale, dirette verso le feritoie di ingresso o di uscita del materiale, tali da provocare aspirazione di aria esterna e fuoriuscite di vapori, se non sono installati complessi e onerosi sistemi di tenuta e/o di aspirazione ed abbattimento dei vapori.

E' ulteriore oggetto della presente invenzione un dispositivo di eiezione di un getto di fluido per la preparazione superficiale di nastri, trafilati e/o profilati metallici, mediante ugelli e/o dispositivi di eiezione a lama, che prevede un sistema di alimentazione di fluido, formato da un collettore di alimentazione, il collettore di alimentazione essendo provvisto di almeno un ingresso di vapore, di almeno un ingresso di liquido, e di almeno una apertura di alimentazione del fluido ad un condotto accelerante che presenta almeno una apertura di uscita.

Il dispositivo prevede che uno o più ingressi di liquido siano preferibilmente equipaggiati con ugelli distributori in grado di nebulizzare il liquido in Franco MAR.TEGANI

forma di goccioline all'interno della corrente di vapore.

Il condotto accelerante è inoltre delimitato da becchi e da elementi di chiusura laterali.

Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione e i suoi vantaggi nei confronti della tecnica nota risulteranno ancora più chiari ed evidenti da un esame della descrizione seguente e dei disegni allegati in cui:

la Figura 1 rappresenta una forma di attuazione del dispositivo secondo la presente invenzione in una vista prospettica schematica, mentre la Figura 2 è una sezione schematica.

La figura 3 rappresenta un particolare della figura 2 visto da A.

La figura 4 riporta uno schema semplificato di flusso relativo all'installazione del dispositivo secondo la forma applicativa di figura 1 e 2.

Le figure 5 e 6 riguardano forme di realizzazione del dispositivo secondo la presente invenzione, mentre la figura 7 mostra un esempio di pulizia ottenuto sul banco di prova utilizzando campioni di lamiera di acciaio laminata a freddo.

Con riferimento alle figure 1 e 2, il dispositivo (20) è costituito da un sistema di alimentazione FrancoMARTEGANI

vapore (21), formato da un collettore di alimentazione (1), preferibilmente a sezione circolare. Tale collettore di alimentazione (1) è provvisto di uno o più ingressi di vapore (2) e di uno o più ingressi di liquido (3), preferibilmente equipaggiati con ugelli distributori (4) in grado di nebulizzare il liquido in forma di goccioline all'interno della corrente di vapore. Il collettore di alimentazione (1) è inoltre provvisto di una o più aperture (5) attraverso le quali il fluido è alimentato in un condotto accelerante (6) delimitato da due becchi (7) e da elementi di chiusura laterali (8). Becchi (7) ed elementi di chiusura laterali (8) possono essere fissati in vario modo al collettore, ed equipaggiati con elementi di bloccaggio e di registrazione per garantire il corretto montaggio e la regolazione della reciproca posizione (vedi Figura 3, vista "A"). Nel condotto accelerante (6) si verifica un forte incremento della velocità del fluido. Infatti, il fluido attraversando il condotto passa dal valore di pressione interna al collettore di alimentazione (1) al valore di pressione, minore, che vige nell'ambiente esterno. Si realizza una espansione con conseguente trasformazione del salto entalpico in energia cinetica del fluido. Il condotto Franco MARTEGANI

accelerante {6) può essere conformato in modo tale da consentire il raggiungimento di velocità supersoniche del fluido sulla apertura di uscita (9) dello stesso condotto (6).

Il getto (10), preferibilmente bifase per la presenza di goccioline di liquido, proveniente dalla apertura di uscita (9) impatta ad elevata velocità sul nastro (16) e effettua così la sua azione di pulizia, risciacquo e riscaldo.

Il dispositivo rappresentato nelle Figure 1 e 2 può essere alloggiato all'interno di camere di trattamento aventi sviluppo orizzontale oppure verticale, provviste di elementi di guida e supporto per il nastro in movimento (preferibilmente rulli) sia interni sia esterni alla camera stessa. Tali camere possono essere equipaggiate di aperture per l'ingresso e per l'uscita del nastro in movimento, nonché di apposite condotte per l'aspirazione dei vapori da evacuare, e di condotte per il drenaggio della fase liquida che si forma nella camera durante il funzionamento.

A seconda delle esigenze di installazione è possibile scegliere varie modalità di posizionamento del dispositivo secondo la presente invenzione nello spazio, ad esempio con asse longitudinale avente FrancoMARTEGANI

angolazione diversa da 90° rispetto alla direzione di marcia del nastro.

Inoltre, come indicato in precedenza, l'orientamento del getto può essere tale da incidere perpendicolarmente rispetto alla superficie del nastro da pulire o lavare, oppure formare con essa un angolo minore di 90°, come nell'esempio della Figura 2, o maggiore di 90°.

La camera nella quale uno o più dispositivi vengono inseriti può essere sottoposta ad una idonea aspirazione vapori. Inoltre, internamente alla camera, possono essere introdotti dei setti conformati in modo da convogliare opportunamente i flussi che abbandonano la superficie del nastro facilitandone la evacuazione.

Nella Figura 4 è rappresentato un possibile schema semplificato di flusso relativo all'installazione del dispositivo di figura 1 e 2.

Il fluido vapore è alimentato al circuito per mezzo della valvola di intercettazione (11) e la portata di vapore alimentata può essere verificata mediante un misuratore di portata (12). L'organo di regolazione (13) permette di variare la pressione del fluido entro il collettore dì alimentazione (1). A diverse pressioni, lette sul misuratore di pressione (14) FrancoMARTEGANI

corrispondono diverse portate di vapore. Il liquido, che deve essere disponibile in condizioni di pressione superiori rispetto a quelle di lavoro del collettore dì alimentazione (1), è ammesso al circuito del dispositivo per mezzo della valvola dì intercettazione (15). L'organo di regolazione (16) permette di variare la pressione entro uno o più ingressi del liquido (3) per mezzo dei quali il liquido è introdotto nel collettore di alimentazione (1). La pressione nell'ingresso del liquido (3) può essere letta sul misuratore (18). Gli ingressi del liquido (3) possono essere muniti di uno o più ugelli atomizzatori (4). La portata agli ingressi del liquido (3), e quindi al collettore di alimentazione (1) può essere letta sul misuratore (17).

Esempio

Come esempio operativo, è stato sviluppato un banco prova sperimentale in cui sono state provate varie soluzioni di eiezione, sia con ugelli sia con dispositivi di eiezione a lama (vedi Fig. 5).

Un dispositivo per la eiezione del vapore di tipo a lama impiegato sul banco di prova è raffigurato nella Figura 6.

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Nella successiva Figura 7 si riporta un esempio di pulizia ottenuto sul banco di prova utilizzando campioni di lamiera di acciaio laminata a freddo.

Si nota l'effetto particolarmente efficace ed uniforme dell'eiezione a lama sull'area trattata.

Quindi il metodo e il dispositivo secondo la presente invenzione utilizzano la tecnologia del vapore misto ad acqua come mezzo pulente, di riscaldo e risciacquo, eiettato sul nastro per mezzo di una lama di fluido.

Essi presentano il fondamentale vantaggio di ottenere una elevata uniformità di pulitura del nastro, sfruttando l'elevata energia di impatto delle goccioline d'acqua inserite in condizioni di disequilibrio termodinamico all'interno della corrente di vapore ad elevatissima velocità.

Ulteriore vantaggio consiste nel fatto che gli eventuali detergenti possono essere aggiunti in quantità minime, riducendo il problema dell'impatto ambientale.

Inoltre il dispositivo secondo la presente invenzione, privo di parti in movimento, privo di parti a contatto con il nastro e che non necessita di impianti di ricircolo e trattamento soluzioni, risulta estremamente semplice ed economico, riducendo FrancoMARTEGANI

sia i costi di investimento, sia i costi operativi e di manutenzione.

Il sistema secondo la presente invenzione opera poi in condizioni (temperatura e pressione del vapore, quantità d'acqua e di eventuali detergenti additivati) stabili e definite solo da velocità e dimensioni del nastro. Questo implica una riduzione dei controlli necessari per il funzionamento, delle experties, e del numero degli operatori di linea ad esso preposti.

Inoltre l'assenza di rilevanti accumuli liquidi, unitamente alle ridotte dimensioni e peso, conferiscono al sistema secondo la presente invenzione l'ulteriore vantaggio di potere essere applicato in qualsiasi disposizione impiantistica (anche verticale). In tal modo risultano ridotte le richieste di spazio dell'intera linea in nuove realizzazioni e, nel caso di ammodernamenti, è possibile introdurre una sezione di pulitura avente ingombro ridotto in grado di sfruttare gli spazi disponibili. Il peso limitato riduce gli interventi sulle carpenterie di sostegno e le opere civili.

Il metodo e il dispositivo secondo la presente invenzione consentono di ottenere notevoli vantaggi nella realizzazione di sistemi di pulitura e Franco MARTEGANI

sgrassaggio, sostituendo i sistemi correnti che utilizzano soluzioni chimiche o integrando questi come pre-trattamento, con risparmio di prodotti chimici sia per il processo sia per il trattamento di neutralizzazione delle soluzioni chimiche contaminate da olio e di fabbisogno di riscaldo della soluzione chimica.

Il metodo secondo la presente invenzione, inserito a monte del decapaggio chimico, pulisce, riscalda ed umidifica la superficie del materiale, consentendo nella seguente sezione una efficace e immediata azione della soluzione di decapaggio. Per il ridotto fabbisogno di riscaldo del materiale a parità di altre condizioni la temperatura della soluzione di decapaggio, soluzione chimicamente molto aggressiva, può essere più bassa, con riduzione dell'aggressività chimica verso i componenti dell'impianto e riduzione delle perdite di acido per evaporazione. Il metodo e il dispositivo secondo la presente invenzione, inserito a monte di una sezione di decapaggio esistente consente, a parità di condizioni chimiche di decapaggio, l'aumento della velocità di processo con conseguente aumento della produttività.

Il metodo secondo la presente invenzione può vantaggiosamente sostituire o integrare il lavaggio Franco MARTEGANI

tradizionale del materiale dopo qualunque trattamento, riscaldando anche in modo efficace il materiale per facilitarne l'asciugatura. In molti casi può permettere inoltre di evitare l'impiego di costosa acqua demineralizzata per il lavaggio.

Il metodo ed il dispositivo sono vantaggiosamente applicabili anche per trattare le superfici con soluzioni chimiche o con acqua, quando è utile una elevata velocità radente estesa sulla superficie trattata, con rapido ricambio del fluido utilizzato. Questo è il caso ad esempio del decapaggio con soluzione acida di nastri in diverse leghe di acciaio che, impiegando il metodo ed il dispositivo secondo la presente invenzione, può essere realizzato a parità di efficienza in spazi più ridotti oppure a parità di spazio con velocità più elevata o rispettivamente con soluzione chimica meno aggressiva, rispetto ai sistemi tradizionali a spruzzo o ad immersione.

Applicando il metodo secondo la presente invenzione invece il fluido impattante allontana quanto rimosso, con il getto di fluido che spazza trasversalmente in progressione la superficie fino oltre i bordi del materiale trattato, oppure lo allontana dalla superficie stessa utilizzando il rimbalzo del fluido.

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La potenza del getto è in massima parte disponibile per rimuovere sostanze dalla superficie anziché per spostare il fluido di getti paralleli, come avviene nel sistema tradizionale. La velocità con la quale il fluido, insieme a quanto eventualmente asportato, abbandona la superficie è prossima alla velocità del getto, quando il rapporto tra la portata massica del getto e la massa asportata dalla superficie è elevato, come normalmente accade. Il metodo secondo la presente invenzione è perciò molto più efficace del sistema tradizionale per la pulizia della superficie trattata o per il riscaldo sfruttando il calore di condensazione del vapore, o rispettivamente determina una più alta velocità delle reazioni chimiche tra fluido e superficie per effetto della rapida rimozione dei prodotti di reazione, prodotti che tendono ad inibire la reazione chimica quando sono contenuti in elevata concentrazione nello strato limite di soluzione aderente alla superficie.

Con il metodo secondo la presente invenzione il getto di fluido prodotto da ugelli, è orientato in modo che la componente parallela alla superficie investita è prevalentemente trasversale rispetto alla direzione del movimento del materiale. Tale configurazione presenta il vantaggio che le correnti, che si formano Franco MARTEGANI

nell'ambiente circostante i getti, tendono a formare anelli chiusi in piani trasversali ed i vapori e gli spruzzi di rimbalzo sono facilmente trattenuti con semplici elementi di contenimento e convogllamento. Inoltre eventuali prodotti detergenti addizionati possono sfruttare tale condizione di "ristagno" per meglio espletare la loro azione.

Sia per gli ugelli, sia in misura più marcata per il dispositivo di eiezione a lama, può accadere che l'asportazione del fluido avvenga nella direzione di rimbalzo del getto sulla superficie, allontanando gli inquinanti dalla stessa.

Pertanto il dispositivo ad ugelli può risultare, in taluni casi, più idoneo ad effettuare un trattamento chimico o di applicazione di detergente, mentre il dispositivo di eiezione a lama può risultare più idoneo ad effettuare energiche azioni di lavaggio Quindi il metodo e il dispositivo secondo la presente invenzione consentono di sfruttare appieno l'efficienza dell'impiego di un getto di fluido per il trattamento delle superfici di materiali in linee di produzione continua, con il vantaggio economico di minori costi sia di investimento sia di gestione e manutenzione, e permettono anche di realizzare una Franco MARTE G ANI

migliore qualità della produzione ottenuta con la maggiore uniformità di trattamento.

Come detto inoltre le dimensioni del dispositivo secondo la presente invenzione possono essere contenute in modo da consentirne il vantaggioso inserimento anche in linee di produzione esistenti, per migliorare l'efficacia dei processi di trattamento e/o con consistente risparmio di prodotti chimici, migliorando la compatibilità ambientale per mezzo di un minor carico di prodotti inquinanti.

Quindi principale vantaggio del metodo secondo la presente invenzione è la versatilità del sistema. Infatti esso trova impiego, praticamente, in tutto il ciclo produttivo. Il vapore ad alta velocità, in particolare il vapore non completamente secco, consente, infatti, un'ottima rimozione di residui solidi come sporcizia, polveri metalliche, sfridi e cere protettive ancorate alla superficie. L'effetto combinato della temperatura e dell'acqua consentono inoltre di sciogliere e/o dilavare i grassi, ì materiali viscosi e i liquidi.

Il calore del vapore permette inoltre di utilizzare il metodo di preparazione superficiale secondo la presente invenzione anche quale metodo di preriscaldo del nastro, trafilato e/o profilato metallico quando, Franco MARTEGANI

per accelerare il successivo processo, occorre che il prodotto metallico in trattamento sia riscaldato.

La particolare applicazione del vapore d'acqua, secondo il metodo della presente invenzione, sulle superiici del materiale trattato consente di sfruttare efficacemente il calore di condensazione del vapore per il riscaldo e l'energia meccanica del vapore e dell'acqua contenuta nel vapore convogliato sul materiale in movimento attraverso ugelli disposti ed orientati in modo particolare per spazzare in modo progressivo le superfici trasversalmente alla direzione del moto, rimuovendo così efficacemente quanto presente sulla superficie.

Il controllo del grado di umidità del vapore e il controllo del calore trasferito permettono, infine, di ottimizzare la superficie predisponendola sia per lavorazioni in fase umida, come il decapaggio o deposizioni elettrolitiche di elementi quali lo stagno o lo zinco, sia per lavorazioni dove la superficie deve essere rigorosamente secca come la deposizione in fase fusa degli stessi elementi o di altri composti.

Il metodo secondo la presente invenzione è poi estremamente vantaggioso dal punto di vista dell'inquinamento sia della zona di lavoro sia, più Franco MARTEGANI

in generale, dell'inquinamento ambientale: infatti la soluzione a base di vapore acqueo risulta particolarmente environmental-friendly. Il metodo secondo la presente invenzione non richiede infatti la neutralizzazione di particolari agenti chimici "aggiunti", ma soltanto di quelli estratti dalla superficie del metallo trattato, comunque presenti. Anche la scelta di eventuali additivi al vapore d'acqua è effettuata in funzione della tollerabilità ambientale degli stessi.

Ulteriore aspetto vantaggioso del metodo secondo la presente invenzione è che esso consente di standardizzare la procedura di preparazione/pulitura superficiale, in pratica, per ogni fase del processo di finitura di nastri, trafilati e/o profilati lunghi in linee di produzione e/o trattamento in continuo. La standardizzazione così ottenuta migliora l'ottimizzazione della configurazione della linea, consente risparmi nei materiali di consumo, nelle procedure di manutenzione, negli impianti di ritrattamento ambientali, nel costo di investimento associato all'acquisto della linea nel suo complesso. La standardizzazione del metodo di preparazione superficiale consente, infine, di operare la linea Franco MARTEGAN1

con personale addetto meno addestrato ed esposto ad un ambiente più sano.

Riassumendo, a titolo esemplificativo, il metodo e il dispositivo di preparazione superficiale secondo la presente invenzione possono trovare impiego nelle seguenti applicazioni:

in un impianto di decapaggio di nastri, trafilati e/o profilati metallici continui, dove un materiale metallico riscaldato e umidificato fin nelle porosità presenta una reattività decisamente superiore, all'inizio del trattamento chimico, rispetto ad un materiale asciutto e/o freddo.

L'applicazione del metodo secondo la presente invenzione, a monte del trattamento chimico, consente una riduzione della temperatura di decapaggio e, conseguentemente, una minore perdita di acido per evaporazione e/o una maggiore velocità di decapaggio a parità di lunghezza di trattamento. L'ingresso del materiale già caldo consente, inoltre, di ridurre in corrispondenza la capacità di riscaldo della soluzione acida che è solitamente eseguita con costose e relativamente delicate installazioni impiantistiche.

Il metodo e il dispositivo di preparazione superficiale secondo la presente invenzione possono FrancoMARTEGANI

trovare impiego anche in un impianto di trattamento superficiale di nastri, trafilati e/o profilati continui, dove il processo prevede un lavaggio finale. E' infatti conveniente l'impiego del metodo secondo la presente invenzione che consente una pulizia ottimale delle superiici con la condensa del vapore utilizzato, che ha normalmente caratteristiche migliori dell'acqua di lavaggio, ed un buon riscaldo del materiale che facilita la successiva asciugatura, con un costo complessivo inferiore, a parità di risultato.

Il metodo e il dispositivo di preparazione superficiale secondo la presente invenzione possono essere impiegati anche in un impianto, dove è necessario rimuovere sostanze depositate sulla superficie che possono interferire in fasi successive di trattamento.

Infatti l'impiego del metodo secondo la presente invenzione consente una buona rimozione in uno spazio ridotto e con un costo modesto rispetto a sistemi tradizionali che ottengono un analogo risultato.

Si tenga infine conto del fatto che, disponendo di diverse sezioni equipaggiabili con ugelli e/o dispositivi di eiezione a lama, si possono adeguare le varie sezioni di pulitura secondo le specifiche FrancoMARTEGANI

esigenze richieste dal ciclo produttivo (ad esempio: zincatura a caldo, o elettrolitica, verniciatura, ricottura continua e/o decapaggio), per l'ottenimento di uno specifico prodotto.

Claims

Franco MARTEGANI RIVENDICAZIONI 1) Metodo per la preparazione superficiale di nastri, trafilati e/o profilati metallici che prevede il trattamento della superficie del nastro, trafilato e/o profilato metallico mediante l'eiezione sul nastro di getti di fluido, ad alta velocità, con una inclinazione dell'asse del getto di fluido rispetto alla perpendicolare alla superficie del nastro investito, inferiore a 60°.
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere condotto ad una pressione del vapore che varia da 1 a 20 bar assoluti.
3) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere condotto ad una temperatura del vapore che varia da 100° a 250<e>C.
4) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di essere condotto con una quantità d'acqua che varia da 0 al 100% della quantità di vapore (massa in kg).
5) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il getto di fluido è bifase per la presenza di vapore d'acqua e goccioline di liquido. FrancoMARTEGANI 6) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la velocità del getto di fluido varia da Mach - 0,2 fino a velocità supersoniche. 7) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il getto di fluido è integrato con additivi, quali detergenti chimici, soluzioni chimicamente attive, ecc. 8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il getto di fluido di vapore misto ad acqua è utilizzato in almeno una fase di una linea di produzione e/o trattamento in continuo di nastri, trafilati e/o profilati metallici, quale agente per il riscaldo, la pulitura, 1'umidificazione, lo sgrassaggio, l'eliminazione di agglomerati superficiali e/o il controllo dell'umidità superficiale. 9) Dispositivo di eiezione di un getto di fluido per la preparazione superficiale di nastri, trafilati e/o profilati metallici, mediante ugelli e/o dispositivi di eiezione a lama, che prevede un sistema di alimentazione di fluido, formato da un collettore di alimentazione, il collettore di alimentazione essendo provvisto di almeno un ingresso Franco MARTEGANI di vapore, di almeno un ingresso di liquido, e di almeno una apertura di alimentazione del fluido ad un condotto accelerante che presenta almeno una apertura di uscita. 10} Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal prevedere che uno o più ingressi di liquido sono equipaggiati con ugelli distributori di nebulizzazione del liquido in forma di goccioline all'interno della corrente di vapore. 11) Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il condotto accelerante è delimitato da becchi e da elementi di chiusura laterali. 12) Dispositivo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il condotto accelerante è conformato in modo da consentire il raggiungimento di velocità supersoniche del fluido sulla apertura di uscita dello stesso condotto.