ITMI20101523A1 - Pannello raffreddato a fluido per forni metallurgici, sistema di raffreddamento per forni metallurgici comprendente tale pannello e forno metallurgico incorporante gli stessi - Google Patents

Description

Pannello raffreddato a fluido per forni metallurgici, sistema di raffreddamento per forni metallurgici comprendente tale pannello e forno metallurgico incorporante gli stessi.

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La presente invenzione si riferisce a un pannello raffreddato a fluido e a un sistema di raffreddamento comprendente tale pannello per applicazioni in forni metallurgici, in particolare forni ad arco elettrico (EAF) per la produzione dell’acciaio.

La presente invenzione si riferisce anche a un forno metallurgico, in particolare un forno ad arco elettrico (EAF) per la produzione dell’acciaio, incorporante tale pannello o tale sistema di raffreddamento.

Come noto i forni metallurgici e, in particolare, i forni ad arco elettrico per la produzione dell’acciaio di più vecchia generazione comprendono un tino metallico, a sua volta comprendente un bacino o crogiuolo, un mantello e una volta, rivestito internamente con materiale refrattario che, a causa delle sollecitazioni termiche, meccaniche e chimiche subite durante i cicli di funzionamento del forno, à ̈ soggetto a erosione e danneggiamento.

Nei forni metallurgici di più recente concezione le pareti che definiscono il mantello e che si estendono al di sopra del bacino o crogiuolo di contenimento del metallo da trattare ed eventualmente la cupola di chiusura superiore sono realizzate con pannelli metallici raffreddati ad acqua.

Durante il funzionamento del forno, funzionamento che, come noto, à ̈ tipicamente intermittente o discontinuo, tali pannelli sono ciclicamente soggetti a sollecitazioni meccaniche, termiche e chimiche, che, nel tempo, ne danneggiano l’integrità strutturale, provocando, per esempio, la formazione di crepe e fessure.

In particolare, durante la fase di carica del metallo da trattare, tipicamente in forma di rottame, i pannelli e, in particolare, la faccia di essi rivolta all’interno del forno à ̈ soggetta a carichi e azioni meccaniche. Durante le fasi di fusione, formazione e trattamento del bagno metallico, invece, i pannelli sono esposti alle elevate temperature che si generano all’interno del forno.

Come detto, l’entità e la ciclicità delle sollecitazioni meccaniche, termiche e anche chimiche danneggiano l’integrità strutturale dei pannelli e ne riducono sensibilmente la vita media, rendendo necessari frequenti interventi di manutenzione o di sostituzione.

La formazione di fessure e crepe, inoltre, à ̈ causa di perdite di acqua che, se avvengono all’interno del forno, possono generare condizioni operative estremamente pericolose e che possono portare a esplosioni.

Qualora, infatti, l’acqua fuoriuscita dai pannelli sia inglobata nel bagno metallico liquido o s’infiltri nel rivestimento refrattario, l’immediata evaporazione, con incremento di volume, della stessa genera un’improvvisa e rapida espansione ed esplosione. Eventi di tal genere provocano ulteriori danneggiamenti del forno stesso e mettono a repentaglio la sicurezza dell’ambiente operativo.

Al termine di ogni ciclo di funzionamento del forno, l’integrità dei pannelli di raffreddamento à ̈ ispezionata visivamente dagli operatori.

Durante il funzionamento del forno, invece, eventuali perdite di acqua sono rilevate e segnalate mediante sistemi di rilevamento e segnalazione associati al forno.

Sono per esempio noti sistemi di rilevamento e segnalazione di perdite di acqua basati sull’analisi chimica dei gas di scarico del forno dei quali monitorano il contenuto di vapor acqueo e idrogeno.

Sono anche noti sistemi basati sul rilevamento della portata, della pressione e della temperatura dell’acqua che circola nei pannelli, come, per esempio, descritti in US2009/0148800.

Nel caso in cui l’ispezione dei pannelli eseguita fra due cicli di funzionamento successivi del forno evidenzi la presenza di un pannello danneggiato o una perdita di acqua sia segnalata durante il funzionamento del forno, à ̈ necessario provvedere alla sostituzione e riparazione dello stesso. Tali interventi di manutenzione richiedono un fermo prolungato del forno e, quindi, un arresto non programmato della produzione, con conseguenti perdite economiche.

E’ anche possibile che una perdita di acqua sia segnalata durante fasi operative critiche del forno quale, per esempio, quella di spillatura. In tal caso non à ̈ possibile arrestare il forno per intervenire sul pannello danneggiato prima del completamento di tale fase operativa. In tale evenienza, il flusso di acqua che alimenta il pannello in questione viene bloccato; ciò provoca un ulteriore danneggiamento del pannello stesso che, spesso, non à ̈ più riparabile e recuperabile.

Da quanto sopra à ̈ evidente che i pannelli raffreddati ad acqua di tipo noto richiedono frequenti interventi di sostituzione e manutenzione, anche non programmati, che incidono in modo non trascurabile sulla produttività di un forno, il quale deve essere arrestato e mantenuto fermo per il tempo necessario per l’esecuzione di tali interventi.

La vita media dei pannelli stessi, inoltre, Ã ̈ limitata e gli interventi di manutenzione e riparazione degli stessi sono costosi.

E’ altresì evidente che i pannelli raffreddati ad acqua di tipo noto possono causare condizioni operative pericolose sia per l’integrità del forno stesso, sia per gli operatori.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopra indicati della tecnica nota.

Nell’ambito di tale scopo generale, scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un pannello raffreddato a fluido e un sistema di raffreddamento comprendente tale pannello per forni metallurgici che consentano di prolungare la vita media dei pannelli stessi rispetto alla vita media dei pannelli noti.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un pannello raffreddato a fluido e un sistema di raffreddamento comprendente tale pannello per forni metallurgici che garantiscano la sicurezza delle condizioni operative del forno.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un pannello raffreddato a fluido e un sistema di raffreddamento comprendente tale pannello per forni metallurgici che consentano di programmare interventi di manutenzione senza richiedere improvvisi e prolungati arresti del forno stesso, senza incidere sulla produttività del forno.

Altro scopo ancora della presente invenzione à ̈ quello di fornire un pannello raffreddato a fluido e un sistema di raffreddamento comprendente tale pannello per forni metallurgici che richiedano interventi di manutenzione e riparazione minori e meno costosi rispetto a quelli generalmente richiesti dai pannelli e sistemi di raffreddamento per forni metallurgici di tipo noto.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un pannello raffreddato a fluido e un sistema di raffreddamento comprendente tale pannello per forni metallurgici particolarmente semplici e funzionali, con costi contenuti.

Questi scopi secondo la presente invenzione sono raggiunti realizzando un pannello raffreddato a fluido per forni metallurgici come esposto nella rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti 2-8.

Questi scopi sono altresì raggiunti realizzando un sistema di raffreddamento per forni metallurgici come esposto nella rivendicazione 9.

Ulteriori caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti 10-12.

Forma oggetto della presente invenzione anche un forno metallurgico come definito nelle rivendicazioni 13-16.

Le caratteristiche e i vantaggi di un pannello raffreddato a fluido per forni metallurgici e di un sistema di raffreddamento per forni metallurgici comprendente tale pannello secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 Ã ̈ una vista schematica frontale della prima camera del pannello secondo la presente invenzione;

la figura 2 Ã ̈ una vista schematica e in sezione del pannello secondo la presente invenzione;

la figura 3 Ã ̈ una vista frontale della seconda camera del pannello secondo la presente invenzione, priva della piastra di chiusura esterna;

la figura 4 Ã ̈ uno schema rappresentativo del pannello e del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione in una prima configurazione di lavoro;

la figura 5 mostra schematicamente il pannello e il sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione applicati a un forno metallurgico e operanti nella prima configurazione di lavoro;

la figura 6 Ã ̈ uno schema rappresentativo del pannello e del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione in una seconda configurazione di lavoro;

la figura 7 mostra schematicamente il pannello e il sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione applicati a un forno metallurgico e operanti nella seconda configurazione di lavoro.

Con riferimento alle figure, viene mostrato un pannello 1 raffreddato a fluido per forni metallurgici, in particolare forni ad arco elettrico per la produzione dell’acciaio.

Secondo una caratteristica peculiare della presente invenzione il pannello 1 comprende due circuiti di raffreddamento indipendenti e nei quali operano alternativamente e selettivamente due diversi fluidi di raffreddamento R1 e R2, uno dei quali à ̈ di tipo “non-esplosivo†rispetto al bagno metallico che si forma all’interno del forno. Ove, con l’espressione “non-esplosivo†s’intende indicare un fluido di raffreddamento che, anche qualora sia inglobato nel bagno metallico o si infiltri nel rivestimento refrattario, non sia soggetto a immediati e improvvisi incrementi di volume che causano scoppi del bagno metallico stesso o a reazioni simili, come accade per esempio per l’acqua. Un fluido “non-esplosivo†à ̈ per esempio l’aria o altro gas inerte.

In maggior dettaglio, il pannello 1 comprende una prima camera 2 e una seconda camera 3 tra loro indipendenti e alternativamente e selettivamente percorse dal primo fluido di raffreddamento R1 e dal secondo fluido di raffreddamento R2, diverso dal primo.

La prima camera 2 ha una faccia 2A destinata, in condizioni di montaggio, ad affacciarsi verso l’interno di un forno metallurgico F e la faccia opposta 2B in contatto termico con una faccia 3A della seconda camera 3, la cui faccia opposta 3B à ̈ destinata, in condizioni di montaggio, ad affacciarsi all’esterno del forno F.

La prima camera 2 e la seconda camera 3 comprendono ciascuna una rispettiva conduttura a serpentina provvista di un rispettivo ingresso 5, 6 e di un’uscita 7, 8 di un fluido di raffreddamento.

La prima camera 2 à ̈ definita da una pluralità di elementi preferibilmente tubolari 9 disposti tra loro paralleli e raccordati a U. Come si nota dalla figura 1, considerando il pannello 1 in condizioni di montaggio, l’ingresso 5 e l’uscita 7 del fluido di raffreddamento della prima camera 2 sono preferibilmente disposti in una zona mediana del pannello 1 e gli elementi tubolari 9 si sviluppano sostanzialmente, ma non esclusivamente, orizzontalmente. Il flusso del fluido di raffreddamento segue prima un percorso discendente nella metà inferiore della prima camera 2 e poi, risalendo attraverso il condotto di raccordo 10, segue un percorso discendente nella metà superiore della prima camera 2.

La seconda camera 3 comprende una pluralità di setti 11, disposti tra loro paralleli e sfalsati, fra una prima piastra 12, che definisce la faccia 3B destinata, in condizioni di montaggio, ad affacciarsi all’esterno del forno F, e una seconda piastra 13 che definisce la faccia 3A in contatto termico con la faccia 2B della prima camera 2.

In particolare, la seconda piastra 13 à ̈ conformata in modo da accogliere parzialmente gli elementi tubolari 9 e comprende una pluralità di liste interposte agli elementi tubolari 9 e a essi fissate, così che, come appare chiaramente dalla sezione di figura 2, parte della superficie degli elementi tubolari 9 à ̈ direttamente lambita dal fluido di raffreddamento che circola nella seconda camera 3.

La conduttura a serpentina della seconda camera 3 ha andamento analogo a quello della conduttura a serpentina della prima camera 2 e si sviluppa sostanzialmente parallelamente a essa. Anche la disposizione dell’ingresso 6 e dell’uscita 8 della seconda camera 3 à ̈ analoga a quella dell’ingresso 5 e dell’uscita 7 della prima camera 2, così che il flusso del fluido di raffreddamento che percorre la seconda camera 3 segue un percorso analogo a quello sopra descritto.

Come facilmente comprensibile al tecnico del ramo, la forma delle condutture a serpentina della prima camera 2 e della seconda camera 3, la loro disposizione relativa e la posizione degli ingressi 5 e 6 e delle uscite 7 e 8 possono essere diversi da quelli descritti con riferimento a una possibile, ma non esclusiva, forma di realizzazione come rappresentata negli allegati disegni. Gli elementi tubolari 9, per esempio, potrebbero avere sezione diversa da quella circolare o essere sostituiti da canali; gli ingressi 5 e 6 e le uscite 7 e 8 potrebbero essere poste un’estremità del pannello 1; le condutture a serpentina della prima camera 2 e della seconda camera 3 potrebbero essere disposte tra loro ortogonali o incrociate.

L’intero pannello 1 à ̈ realizzato in metallo, preferibilmente in rame.

Entrambi l’ingresso 5 della prima camera 2 e l’ingresso 6 della seconda camera 3 sono destinati a essere posti in comunicazione fluida sia con una prima linea di alimentazione 14 del primo fluido di raffreddamento R1, sia con una seconda linea di alimentazione 15 del secondo fluido di raffreddamento R2 per il tramite di rispettive valvole d’intercettazione 16 e 17.

Analogamente, entrambe l’uscita 7 della prima camera 2 e l’uscita 8 della seconda camera 3 sono destinate a essere poste in comunicazione fluida sia con una prima linea di scarico 18 del primo fluido di raffreddamento R1, sia con una seconda linea di scarico 19 del secondo fluido di raffreddamento R2 per il tramite di rispettive valvole d’intercettazione 20 e 21.

Ciascuna delle quattro valvole d’intercettazione 16, 17, 20 e 21 à ̈ del tipo a quattro vie e almeno due posizioni.

Come già sopra indicato, il primo fluido di raffreddamento R1 e il secondo fluido di raffreddamento R2, che percorrono alternativamente e selettivamente la prima camera 2 e la seconda camera 3, sono tra loro diversi e uno di essi à ̈ di tipo “non-esplosivo†. Nella presente descrizione si assume che il secondo fluido di raffreddamento R2 sia di tipo “non-esplosivo†, potendo, per esempio, essere costituito da aria o altro gas inerte, mentre il primo fluido di raffreddamento R1 à ̈ acqua. Si precisa che il primo fluido di raffreddamento R1 e il secondo fluido di raffreddamento R2 potrebbero differire da acqua e aria, ciò che rileva à ̈ che uno di tali due fluidi sia di tipo “non-esplosivo†.

Il pannello 1 à ̈ destinato a essere applicato a un forno metallurgico F, in particolare un forno ad arco elettrico per la produzione dell’acciaio, come componente delle pareti del mantello, del tetto o della volta e anche del condotto di evacuazione dei gas di scarico.

Nelle figure 5 e 7 à ̈ schematicamente raffigurato un forno F comprendente un bacino o crogiuolo 100 in materiale refrattario chiuso superiormente da un mantello e da una volta (non raffigurata), ove il mantello à ̈ realizzato con una pluralità di pannelli 1 secondo la presente invenzione.

Ciascun pannello 1 à ̈ montato in modo tale che la faccia 2A della prima camera 2 sia rivolta all’interno del forno F e la faccia 3B della seconda camera 3 sia rivolta all’esterno del forno F.

In condizioni operative, il pannello 1 assume due configurazioni di lavoro che sono schematizzate rispettivamente nelle figure 4-5 e 6-7. Si precisa che, al solo fine di una maggior chiarezza di rappresentazione, nelle figure 4 e 6 la prima camera 2 e la seconda camera 3 del pannello 1 sono state raffigurate solo schematicamente e tra loro separate; mentre nelle figure 5 e 7 sono state omesse le linee di alimentazione 14, 15 e di scarico 18, 19.

In una prima configurazione di lavoro (figure 4 e 5), quella generalmente adottata durante il funzionamento del forno F, la prima camera 2 Ã ̈ attraversata dal primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) e la seconda camera 3 Ã ̈ attraversata dal secondo fluido di raffreddamento R2 (aria).

La valvola d’intercettazione 16 che collega la prima linea di alimentazione 14 e la seconda linea di alimentazione 15 all’ingresso 5 della prima camera 2, infatti, à ̈ in posizione tale da consentire il flusso dalla prima linea di alimentazione 14 alla prima camera 2, impedendo il flusso dalla seconda linea di alimentazione 15 alla prima camera 2.

Corrispondentemente, la valvola d’intercettazione 20 che collega l’uscita 7 della prima camera 2 alla prima linea di scarico 18 e alla seconda linea di scarico 19 à ̈ in posizione tale da consentire il flusso dalla prima camera 2 verso la prima linea di scarico 18, impedendo quello verso la seconda linea di scarico 19.

Analogamente, la valvola d’intercettazione 17 che collega la prima linea di alimentazione 14 e la seconda linea di alimentazione 15 all’ingresso 6 della seconda camera 3 à ̈ in posizione tale da consentire il flusso dalla seconda linea di alimentazione 15 alla seconda camera 3, impedendo il flusso dalla prima linea di alimentazione 14 alla seconda camera 3.

Corrispondentemente, la valvola d’intercettazione 21 che collega l’uscita 8 della seconda camera 3 alla prima linea di scarico 18 e alla seconda linea di scarico 19 à ̈ in posizione tale da consentire il flusso dalla seconda camera 3 verso la seconda linea di scarico 19, impedendo quello verso la prima linea di scarico 18.

In tale prima configurazione di lavoro, quindi, il primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) circola nella prima camera 2, quella che si affaccia direttamente all’interno del forno F, e il secondo fluido di raffreddamento R2 (aria) circola nella seconda camera 3, quella che si affaccia all’esterno del forno F.

Entrambi il primo e secondo fluido di raffreddamento R1 e R2, sebbene con efficienze diverse, avendo diversa capacità termica (maggiore per l’acqua e minore per l’aria), contribuiscono allo scambio termico fra l’ambiente interno al forno F e l’esterno del pannello 1, grazie al contatto termico fra la prima camera 2 e la seconda camera 3.

Come noto, la porzione del pannello 1 (la prima camera 2) che si affaccia all’interno del forno F à ̈ ciclicamente soggetta a sollecitazioni meccaniche, termiche e chimiche che ne possono compromettere l’integrità portando, per esempio, alla formazione di crepe e fessure attraverso le quali il primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) può trafilare entrando in contatto con il bagno metallico generando potenziali pericoli di esplosione.

Qualora, con sistemi e dispositivi noti, venga rilevata e segnalata una perdita del primo fluido di raffreddamento R1 all’interno del forno F, il pannello 1 viene fatto operare in una seconda configurazione di lavoro opposta alla prima, in cui cioà ̈ il primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) viene fatto circolare nella seconda camera 3 e il secondo fluido di raffreddamento R2 (aria), quello “non-esplosivo†, viene fatto circolare nella prima camera 2.

In tale seconda configurazione di lavoro (figure 6 e 7), le valvole d’intercettazione 16, 17, 20 e 21 assumono la posizione opposta a quella che assumono nella prima configurazione di lavoro sopra descritta.

In particolare la valvola d’intercettazione 16 che collega la prima linea di alimentazione 14 e la seconda linea di alimentazione 15 all’ingresso 5 della prima camera 2, infatti, à ̈ in posizione tale da bloccare il flusso dalla prima linea di alimentazione 14 alla prima camera 2, consentendo, invece, il flusso dalla seconda linea di alimentazione 15 alla prima camera 2.

Corrispondentemente, la valvola d’intercettazione 20 che collega l’uscita 7 della prima camera 2 alla prima linea di scarico 18 e alla seconda linea di scarico 19 à ̈ in posizione tale da impedire il flusso dalla prima camera 2 verso la prima linea di scarico 18 e consentire, invece, quello verso la seconda linea di scarico 19.

Analogamente, la valvola d’intercettazione 17 che collega la prima linea di alimentazione 14 e la seconda linea di alimentazione 15 all’ingresso 6 della seconda camera 3 à ̈ in posizione tale da impedire il flusso dalla seconda linea di alimentazione 15 alla seconda camera 3 e consentire, invece, il flusso dalla prima linea di alimentazione 14 alla seconda camera 3.

Corrispondentemente, la valvola d’intercettazione 21 che collega l’uscita 8 della seconda camera 3 alla prima linea di scarico 18 e alla seconda linea di scarico 19 à ̈ in posizione tale da impedire il flusso dalla seconda camera 3 verso la seconda linea di scarico 19 e consentire quello verso la prima linea di scarico 18.

In tale seconda configurazione di lavoro, quindi, nella prima camera 2, quella che si affaccia direttamente all’interno del forno F e che ha subito un danno strutturale, circola il secondo fluido di raffreddamento R2 (aria), quello “non-esplosivo†, così che eventuali perdite di esso all’interno del forno F non generano alcuna condizione di potenziale pericolo.

Nella seconda camera 3, quella che si affaccia all’esterno del forno F, invece, circola il primo fluido di raffreddamento R1 (acqua).

Si nota che anche in tale seconda condizione di lavoro si ha un efficiente scambio termico fra l’interno del forno F e l’esterno del pannello 1, nonostante il secondo fluido di raffreddamento R2 (aria) abbia, in generale, una capacità termica minore del primo fluido di raffreddamento R1 (acqua).

Grazie, infatti, all’elevata conducibilità termica del metallo con il quale à ̈ realizzato il pannello 1 e al contatto termico fra la prima camera 2 e la seconda camera 3, il calore assorbito dal secondo fluido di raffreddamento R2, che circola nella prima camera 2, viene trasmesso al primo fluido di raffreddamento R1 (acqua), che circola nella seconda camera 3.

Tale condizione limita i danni che il pannello 1 potrebbe subire qualora un cedimento dello stesso sia rilevato durante una fase operativa critica del forno (es. spillatura) che non possa essere interrotta.

I pannelli ad acqua di tipo noto, qualora subiscano un danno durante una fase operativa critica del forno, vengono resi inoperativi, interrompendo il flusso di acqua a essi diretto. Ciò, come detto, li espone a gravi sollecitazioni termiche che li danneggiano irreparabilmente.

Al contrario, il pannello 1 secondo la presente invenzione, grazie all’inversione del flusso del primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) e del secondo fluido di raffreddamento R2 (aria) fra la prima camera 2 e la seconda camera 3, rimane operativo garantendo un buono scambio termico in condizioni di sicurezza del forno.

Si nota, inoltre, che, in tale seconda configurazione di lavoro, facendo circolare il secondo fluido di raffreddamento R2 (aria), cioà ̈ quello “nonesplosivo†, nella prima camera 2, quella che si affaccia direttamente all’interno del forno F e che ha subito un danno strutturale, la prima camera 2 à ̈ completamente svuotata dal primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) e ogni possibile residuo di tale primo fluido di raffreddamento R1 (acqua) à ̈ completamente eliminato, impedendo, quindi, che esso possa trafilare all’interno del forno F. Si elimina, così, qualsiasi potenziale rischio di esplosione.

Nelle figure 5 e 7 à ̈ schematicamente rappresentato il sistema di raffreddamento di cui alle figure 4 e 6 completo di un possibile dispositivo di comando 22 delle valvole d’intercettazione 16, 17, 20 e 21 e a sua volta pilotato da un’unità di controllo e pilotaggio 23 in funzione dei segnali rilevati da un sistema di rilevamento 24 di perdite del primo fluido di raffreddamento R1 da parte della prima camera 2.

Il sistema di rilevamento 24 delle perdite del primo fluido di raffreddamento R1 può essere uno dei vari sistemi attualmente noti e non forma oggetto della presente invenzione. Esso, per esempio, potrebbe comprendere misuratori della portata, della pressione e della temperatura del primo fluido di raffreddamento R1 circolante nella prima camera 2 o essere basato sull’analisi dei gas di scarico del forno.

Come facilmente comprensibile al tecnico del ramo, inoltre, il sistema di raffreddamento à ̈ completato da serbatoi di alimentazione e raccolta dei fluidi di raffreddamento, scambiatori di calore, pompe, compressori, valvole e altri dispositivi di regolazione e controllo non descritti e rappresentati nel dettaglio, potendo gli stessi essere di varia tipologia ed essere disposti in diverse configurazioni circuitali.

Analogamente, nella presente descrizione e nelle allegate figure non sono stati dettagliati ulteriori particolari del forno, quali per esempio, gli elettrodi, le culle di supporto, il canale di spillatura e simili, in quanto noti al tecnico del ramo e non facenti parte della presente invenzione.

Si à ̈ in pratica constatato come la presente invenzione raggiunga gli scopi prefissati.

Il pannello raffreddato a fluido e il sistema di raffreddamento di un forno metallurgico incorporante tale pannello consentono, infatti, di allungare la vita media e limitare i danni e i costi di riparazione del pannello stesso rispetto ai pannelli raffreddati ad acqua di tipo noto.

Qualora, infatti, il pannello secondo la presente invenzione, operante in condizioni usuali - cioà ̈ nella prima configurazione di lavoro in cui il primo fluido di raffreddamento (acqua) circola nella prima camera e il secondo fluido di raffreddamento (aria) circola nella seconda camera – subisca un danno rilevato durante una qualsiasi fase operativa del forno, anche una fase critica che non può essere interrotta, i flussi del primo fluido di raffreddamento e del secondo fluido di raffreddamento vengono invertiti e il pannello rimane operativo, garantendo un buono scambio termico fra l’interno del forno e l’esterno del pannello.

Ciò limita i danni subiti dal pannello secondo la presente invenzione rispetto a quelli subiti dei pannelli raffreddati ad acqua di tipo noto, i quali, qualora danneggiati in una fase operativa critica del forno, vengono resi inoperativi fino al completamento del ciclo di funzionamento del forno stesso, con conseguente possibile loro completo e irrimediabile danneggiamento.

Il pannello e il sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione, inoltre, consentono di limitare gli interventi di manutenzione e di programmarli alle sole fasi inoperative del forno, evitando la necessità di improvvisi e prolungati arresti di produzione.

Il pannello e il sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione, inoltre, consentono la continuità del funzionamento del forno in condizioni di sicurezza anche quando si verifichi una perdita del fluido di raffreddamento all’interno del forno.

Infatti, qualora, a partire dalla prima configurazione di lavoro del pannello secondo la presente invenzione, in cui il primo fluido di raffreddamento (acqua) circola nella prima camera (quella rivolta all’interno del forno) e il secondo fluido di raffreddamento “non-esplosivo†(aria) circola nella seconda camera (quella rivolta all’esterno del forno), si rilevi una perdita del primo fluido di raffreddamento all’interno del forno, à ̈ sufficiente invertire i flussi del primo e del secondo fluido di raffreddamento nella prima e nella seconda camera, mantenendo il forno operativo in condizioni di sicurezza.

Con tale inversione, infatti, nella prima camera del pannello secondo la presente invenzione, cioà ̈ la camera rivolta all’interno del forno e che ha subito un danno (crepa, fessurazione o simili), circola il secondo fluido di raffreddamento, fluido che à ̈ scelto fra quelli “non-esplosivi†, come, per esempio, l’aria o altro gas inerte, così che una sua perdita all’interno del forno non genera alcuna condizione di potenziale pericolo.

Il flusso di tale secondo fluido di raffreddamento (aria) nella prima danneggiata camera del pannello secondo la presente invenzione elimina, inoltre, qualsiasi residuo in essa presente del primo fluido di raffreddamento (acqua), eliminando il rischio che tali residui possano trafilare nel forno.

I due flussi del primo e del secondo fluido di raffreddamento, grazie al contatto termico fra la prima camera e la seconda camera e all’elevata conducibilità termica del metallo con il quale à ̈ realizzato il pannello secondo la presente invenzione, garantiscono inoltre un efficace scambio termico e raffreddamento del forno.

Il pannello raffreddato a fluido e il sistema di raffreddamento incorporante tale pannello per forni metallurgici così concepiti sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’invenzione; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1) Pannello (1) raffreddato a fluido per forni metallurgici (F), caratterizzato dal fatto di comprendere una prima camera (2) avente una faccia (2A) destinata, in condizioni di montaggio, ad affacciarsi verso l’interno di un forno metallurgico (F) e la faccia opposta (2B) in contatto termico con una faccia (3A) di una seconda camera (3) la cui faccia opposta (3B) à ̈ destinata, in condizioni di montaggio, ad affacciarsi all’esterno di detto forno metallurgico (F), in cui detta prima camera (2) e detta seconda camera (3) sono tra loro indipendenti e in cui detta prima camera (3) comprende un ingresso (5) e un’uscita (7) di un fluido di raffreddamento e detta seconda camera (3) comprende un ingresso (6) e un’uscita (8) di un fluido di raffreddamento, detto pannello (1) assumendo una prima configurazione di lavoro, in cui detta prima camera (2) à ̈ attraversata da un primo fluido di raffreddamento (R1) e detta seconda camera (3) à ̈ attraversata da un secondo fluido di raffreddamento (R2) diverso da detto primo fluido di raffreddamento, e una seconda configurazione di lavoro, in cui detta prima camera (2) à ̈ attraversata da detto secondo fluido di raffreddamento (R2) e detta seconda camera (3) à ̈ attraversata da detto primo fluido di raffreddamento (R1).
2. 2) Pannello (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima camera (2) e detta seconda camera (3) comprendono ciascuna una rispettiva conduttura a serpentina connessa al rispettivo detto ingresso (5, 6) e alla rispettiva detta uscita (7, 8) di fluido di raffreddamento.
3. 3) Pannello (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dette condutture a serpentina hanno sostanzialmente lo stesso andamento e sono tra loro sostanzialmente parallele od ortogonali.
4. 4) Pannello (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detta conduttura a serpentina di detta prima camera (2) à ̈ definita da una pluralità di elementi tubolari (9) raccordati a U.
5. 5) Pannello (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta conduttura a serpentina di detta seconda camera (3) à ̈ definita da una pluralità di setti (11) interposti fra una prima piastra (12) che definisce detta faccia (3B) destinata, in condizioni di montaggio, ad affacciarsi all’esterno di detto forno metallurgico (F) e una seconda piastra (13) conformata per accogliere detti elementi tubolari (9).
6. 6) Pannello (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che à ̈ realizzato in metallo, preferibilmente rame.
7. 7) Pannello (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che uno fra detto primo fluido di raffreddamento (R1) e detto secondo fluido di raffreddamento (R2) à ̈ un fluido non-esplosivo alle condizioni di lavoro interne a detto forno metallurgico.
8. 8) Pannello (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo fluido di raffreddamento (R1) à ̈ acqua e detto secondo fluido di raffreddamento (R2) à ̈ aria o un gas inerte.
9. 9) Sistema di raffreddamento per forni metallurgici, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un pannello (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, una prima linea di alimentazione (14) di detto primo fluido di raffreddamento (R1) e una seconda linea di alimentazione (15) di detto secondo fluido di raffreddamento (R2) entrambe in comunicazione fluida con l’ingresso (5, 6) di detta prima camera (2) e di detta seconda camera (3) per il tramite di rispettive valvole d’intercettazione (16, 17), una prima linea di scarico (18) di detto primo fluido di raffreddamento (R1) e una seconda linea di scarico (19) di detto secondo fluido di raffreddamento (R2) entrambe in comunicazione fluida con l’uscita (7, 8) di detta prima camera (2) e di detta seconda camera (3) per il tramite di rispettive valvole d’intercettazione (20, 21).
10. 10) Sistema secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette valvole d’intercettazione (16, 17, 20, 21) comprende una valvola direzionale a quattro vie e almeno due posizioni.
11. 11) Sistema secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo (22) di comando di dette valvole d’intercettazione atto a comandare le valvole d’intercettazione (16, 17) associate all’ingresso (5, 6) di detta prima camera (2) e di detta seconda camera (3) fra una prima posizione, corrispondente a detta prima configurazione di lavoro del pannello (1), in cui detta prima linea di alimentazione (14) del primo fluido di raffreddamento (R1) alimenta detta prima camera (2), ma non la seconda camera (3), e detta seconda linea di alimentazione (15) del secondo fluido di raffreddamento (R1) alimenta detta seconda camera (3), ma non la prima camera (2), e una seconda posizione, corrispondente a detta seconda configurazione di lavoro del pannello (1), in cui detta prima linea di alimentazione (14) del primo fluido di raffreddamento (R1) alimenta detta seconda camera (3), ma non la prima camera (2), e detta seconda linea di alimentazione (15) del secondo fluido di raffreddamento (R2) alimenta detta prima camera (2), ma non la seconda camera (3), e le valvole d’intercettazione (20, 21) associate all’uscita (7, 8) di detta prima camera (2) e di detta seconda camera (3) fra una corrispondente prima posizione, in cui l’uscita (7) di detta prima camera (2) à ̈ in comunicazione con detta prima linea di scarico (18) del primo fluido di raffreddamento (R1), ma non con detta seconda linea di scarico (19) del secondo fluido di raffreddamento (R2), e l’uscita (8) di detta seconda camera (3) à ̈ in comunicazione con detta seconda linea di scarico (19) del secondo fluido di raffreddamento (R2), ma non con la prima linea di scarico (18), e una seconda posizione, in cui l’uscita (7) di detta prima camera (2) à ̈ in comunicazione con detta seconda linea di scarico (19) del secondo fluido di raffreddamento (R2), ma non con la prima linea di scarico (18), e l’uscita (8) di detta seconda camera (3) à ̈ in comunicazione con detta prima linea di scarico (18) del primo fluido di raffreddamento (R1), ma non con la seconda linea di scarico (19).
12. 12) Sistema secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di comando (22) à ̈ pilotato da un’unità di controllo e pilotaggio (23) in funzione dei segnali rilevati da un sistema di rilevamento (24) di perdite di detto primo fluido di raffreddamento da parte di detta prima camera (2).
13. 13) Forno metallurgico (F) comprendente un bacino (100) in materiale refrattario di contenimento del metallo da trattare e dal cui bordo perimetrale si erge un mantello chiuso superiormente da un tetto, caratterizzato dal fatto che almeno uno fra detto mantello e detto tetto comprendono almeno un pannello (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8.
14. 14) Forno (F) secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detta parete comprende una pluralità di detti pannelli tra loro affiancati.
15. 15) Forno (F) secondo la rivendicazione 13 o 14, caratterizzato dal fatto che à ̈ un forno ad arco elettrico di produzione di acciaio.
16. 16) Forno (F) secondo una o più delle rivendicazioni da 13 a 15, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di raffreddamento secondo una o più delle rivendicazioni da 9 a 12.