ITMI981010A1 - Sistema a rulli per il trasporto di lamiere in forni a tunnel - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto di invenzione industriale

dal Titolo: "Sistema a rulli per il trasporto di lamiere in forni a tunnel",

Scenario dell'invenzione.

La presente invenzione concerne un sistema per supportare e trasportare in forni a tunnel lamiere provenienti dalla colata continua degli impianti di laminazione dì nastro, comportante, almeno: - un albero portante tubolare preferibilmente raffreddato da liquido circolante al suo interno; - ruote complesse di appoggio e trascinamento comprendenti rulli metallici anulari;e - rivestimenti di materiale refrattario.

Tecnica Nota.

Nei forni a tunnel di mantenimento e di egualizzazione della temperatura di lamiere di acciaio di notevoli spessori, provenienti dalla colata continua degli impianti di laminazione del nastro a caldo in partenza da bramme sottili con spessori ad esempio tra 40 e 100 millimetri, vengono correntemente impiegati sistemi comportanti, su un albero tubolare a circolazione interna di liquido,due o più rulli sui quali le lamiere stesse vengono supportate e trasportate.

Per temperature di forno inferiori a circa 1120°C possono venire usati anche rulli non raffreddati, costituiti da un corpo tubolare portante, correntemente ottenuto per centrifugazione di acciaio o leghe resistenti al calore. Questi rulli sono in grado di supportare i notevoli carichi del caso, pur raggiungendo essi stessi la temperatura del forno,ma per ragioni di maggiore sicurezza e soprattutto per temperature di impiego oltre i 1120°C, vengono correntemente preferiti e largamente impiegati rulli cosiddetti "bagnati".

Essi sono costituiti da un albero tubolare in acciaio, internamente raffreddato mediante un passaggio controllato dell'acqua, sul quale vengono posti, con diversi sistemi di fissaggio, alcuni dischi, in numero variabile ad esempio da tre a cinque ed anche più, ottenuti di solito di fusione in pezzo unico, o in composizione di pezzi vari in leghe o acciai alto legati resistenti al calore.

Questi dischi, noti anche con la denominazione di "ruote", subiscono un raffreddamento parziale a causa del contatto con l'albero portante raffreddato ad acqua e riescono pertanto senza deformarsi a trasmettere il carico, costituito dalle bramme sottili, direttamente sull'albero raffreddato con liquido e sono pertanto sicuramente in grado di sopportare carichi notevoli anche in caso di fermata dei rulli.

Ad evitare eccessive perdite di calore tramite l'acqua di raffreddamento, tutte le parti dell'albero tubolare che verranno a trovarsi all'interno del forno, ad eccezione soltanto di quelle direttamente interessate dalle dette ruote, vengono correntemente isolate in vari modi e prevalentemente con rivestimenti refrattari in uno o più strati ancorati direttamente sulla superficie del corpo tubolare mediante opportuni ganci, di solito saldati direttamente sull'albero.

Tra i diversi inconvenienti di questi rulli il principale è costituito dalla facilità di danneggiamento del rivestimento refrattario isolante soprattutto a causa delle sollecitazioni di flessione rotante degli alberi sotto carico e delle deformazioni elastiche ad esse connesse. Questi rulli convenzionali, con il procedere del degrado del rivestimento refrattario, perdono progressivamente il loro grado di isolamento termico con la conseguenza di forti aumenti nella entità del calore asportato dal forno, cosa che costringe a togliere tutto il sistema a rullo dal forno per inviarlo alla più vicina officina in grado di riparare i danni subiti con operazioni spesso complicate e dispendiose in termini di tempo e denaro.

In effetti in queste operazioni sono coinvolti due traslochi (dal sito del forno verso l'officina e da questa, dopo riparazione,di nuovo al forno) e smontaggi e rimontaggi di rulli pesanti e complessi, arresti del forno tanto più lunghi quanto più lunghe sono le dette operazioni ecc. ecc. I sistemi classici non prevedono mezzi e misure contro le sollecitazioni a flessione, le condense ecc.ecc.

Primo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un sistema a rullo "bagnato" che elimini gli inconvenienti della tecnica nota e non richieda in particolare trasporti, smontaggi e riparazioni in officina.

Altro scopo del trovato è quello di provvedere un sistema a rullo bagnato del tipo precisato nel preambolo della rivendicazione 1 e nella relativa introduzione della descrizione, che abbia una strutura composita articolata nel senso di essere formata da componenti associati in maniera da essere facilmente disassemblati e riassemblati in situ dopo sostituzione del componente avariato.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di provvedere un sistema a rullo bagnato che oltre alla completa e facile smontabilità dei suoi componenti, sottragga i rivestimenti refrattari isolanti associati ai rulli alla nefasta influenza della flessione rotante dell'albero e all'azione di condense del liquido di raffreddamento nella zona di contatto diretto con l'albero tubolare a circolazione di liquido (preferibilmente acqua).

Questo ed altri scopi sono raggiunti col sistema a rulli secondo l'invenzione che è caratterizzato in particolare da almeno: primi mezzi di trascinamento interposti tra la parete esterna dell'albero e la parete interna del rullo per l'assemblaggio e disassemblaggio di questi componenti; e secondi mezzi di distanziamento longitudinale tra detti primi mezzi, per sottrarre i rivestimenti refrattari alla nefasta influenza della flessione rotante dell'albero e contemporaneamente proteggerli dall'azione di condense del liquido di raffreddamento. Le ulteriori caratteristiche del trovato sono recitate nelle rivendicazioni riportate in calce che si ritengano qui incorporate.

I diversi aspetti e vantaggi dell'invenzione appariranno più chiaramente dalla descrizione seguente delle forme di realizzazione rappresentate, a titolo illustrativo e non limitativo, nei disegni di accompagnamento nei quali:

la fig. 1 è una vista complessiva frontale su scala ridotta di un "rullo";

la fig.1A è una vista frontale parzialmente sezionata di un albero complesso secodo il trovato;

le figure 2 e 3 sono viste in sezione su scala ingrandita sopratutto della zona centrale d'albero provvista dei mezzi di trascinamento e di distanziamento in due forme di realizzazione dell'invenzione;

le figure 2A e 2B sono le sezioni trasversali dell'albero con quattro chiavette; e

la fig. 3A è la sezione trasversale centrale dell'albero a due chiavette,fatte con piani aventi per tracce le linee A-A e B-B di fig.2; e la fig. 4 è uno schema a blocchi del modo operativo preferito per la realizzazione dell'invenzione.

Nelle figure si sono indicati con ATP (01) l'albero tubolare portante, con MT i mezzi di trascinamento che nella forma di realizzazione più semplice e preferita dell'invenzione sono chiavette CH,con TUI (06, 07) il tubo di base della cartuccia distanziale TUO, con RU le ruote a rullo consistenti della razza RA e del rivestimento RR di refrattario sulla periferia della detta razza, con TRA l’intercapedine, con PG la pigiata di refrattario isolante sul tubo di cartuccia, con FAL gli eventuali fori di alleggerimento nel corpo della ruota CR, con LA la lamiera trasportata dalla sommità dello strato di refrattario sulle razze, con GA (10) gli eventuali ganci di ancoraggio della pigiata di refrattario, con 2SA (04) i semianelli terminali, con SO i soffietti, con COMP (05) i compensatori ad almeno un'estremità e con LF il liquido di raffreddamento.

Tanto per fissare meglio le idee e per consentire una più facile comprensione del trovato conviene riferirsi (senza con ciò introdurre limitazioni) ad un caso reale di rulli di questo tipo utilizzati ora con successo in un forno a tunnel (non rappresentato) in cui il forno, con pareti in refrattario di spessore ad es. di 300 millimetri e con una luce di interno forno ad es. di 2 metri, è impiegato per il mantenimento in temperatura a circa 1200°C di brarrme larghe fino a 1560 millimetri, con spessore ad es.da 50 a 100 millimetri.

Il dimensionamento tipico di albero portante "bagnato" ATP per questo forno prevederebbe (a titolo puramente esemplificativo) quattro ruote RR 1-4 portanti, con diametro esterno ad es. da 300 a 360 o più millimetri e con larghezza di appoggio carico da 40 a 70 millimetri.

Il detto albero tubolare portante ATP raffreddato internamente con opportuno passaggio d'acqua, ha un diametro esterno di circa 120 - 170 millimetri, con spessore di parete da 20 a 35 millimetri.

Secondo un primo aspetto del trovato, in corrispondenza delle (esemplificative) quattro ruote RU 1-4, che distano tra di loro circa da 200 a 400 millimetri si applicano mezzi di trascinamento MT preferibilmente a forma di chiavette CH, in numero variabile per una corretta trasmissione del moto dell'albero alle ruote stesse.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione,per mantenere la corretta distanza tra dette ruote vengono infilati sull'albero dei distanziali DIS, preferibilmente a forma di cartucce CU, distanziali costituiti, nel trovato, da un tubo di acciaio TUI resistente al calore, di spessore adeguato, normalmente da 3 a 10 millimetri con diametro interno di poco superiore al diametro del tubo portante.

In una forma di realizzazione preferita, analoghe cartucce possono essere applicate alle estremità dell'albero con un opportuno prolungamento fino a metà,o più dello spessore del rivestimento refrattario delle pareti del forno, dove le cartucce stesse verranno completate con uno o più compensatori di dilatazione termica COMP.

Le cartucce suddette, nella loro parte interesata all'interno del forno sono completate con un rivestimento refrattario PG ad uno o più strati sovrapposti.

In tal modo si ottengono cartucce isolanti termicamente in cui il materiale refrattario isolante non è più sottoposto alle sollecitazioni di flessione rotante e quindi non è più soggetto alle conseguenti degradazioni per formazioni di cricche e distacchi di materiale.

Si evita anche in tal modo un contatto diretto del refrattario con eventuali condense d'acqua, poiché è sperimentalmente provato che in condizioni normali di esercizio il tubo portante della cartuccia raggiunge temperature nettamente superiori a quelle che potrebbero permettere la formazione di condense d'acqua.

Il sistema costruttivo del trovato come sopra descritto permette un costante basso consumo di energia calorica ed allo stesso tempo facilita enormemente ogni possibile intervento di manutenzione, essendo tutto l'insieme dei componenti facilmente smontabile e facilmente sostituibile in modo completo, o parziale direttamente a lato del forno stesso, senza l'intervento di officine specializzate.

L'invenzione comprende anche un metodo o modo operativo per l'efficiente realizzazione del sistema de quo, le cui fasi o stadi principali sono rappresentati nel sistema a blocchi di fig.4.

Nello stadio I si allestisce l'albero tubolare portante ATP (01) dotato dei dispositivi per la circolazione interna del fluido di raffreddamento, (non rappresentati per non complicare ulteriormente i disegni, tanto più che questi dispositivi possono essere classici);nello stadio successivo II si ricavano su detto albero ATP, per saldatura, inserimento o lavorazione alla macchina, i mezzi di trascinamento MT secondo il trovato che, nel caso più semplice e preferito, assumono la forma di chiavette; nello stadio III si applicano su MT i rulli di appoggio; nello stadio VI si applicano i mezzi distanziali DIS che nella forma di realizzazione preferita sono costituiti da cartucce CU prefabbricate staccabili; nello stadio V si applicano gli anelli terminali consistenti di due semianelli; nello stadio VI si applicano i soffietti di estremità; nello stadio VII si dispone dell'albero o rullo complesso smontabile che và montato nel forno nel sito di quest'ultimo.

In caso di avaria o interventi manutentivi, sempre rimanendo in detto sito si ripetono in successione inversa le fasi VI',V ,IV , III', II' cioè si smontano i soffietti, gli anelli,le cartucce distanziali, i rulli di appoggio, e in caso di necessità, anche le chiavette; ad albero smontato si sostituisce il pezzo avariato e, sempre rimanendo nel sito del forno, si rimonta il tutto e lo si rimette in esercizio nel forno che è così rimasto inoperativo per un tempo minimo.

Il trovato è stato descritto con riferimento alle forme di realizzazione rappresentate nei disegni al solo scopo di facilitarne la comprensione. Ovviamente esso è suscettibile di quelle varianti,modifiche, sostituzioni e simili che per essere a portta di mano del tecnico medio del ramo vanno considerate come naturalmente ricadenti nell'ambito e nello spirito della presente invenzione.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema per supportare e trasportare in forni a tunnel lamiere provenienti dalla colata continua degli impianti di laminazione di nastro, comportante, almeno: - un albero portante tubolare preferibilmente raffreddato da liquido circolante al suo interno; - ruote complesse di appoggio e trascinamento comprendenti rulli metallici anulari;e - rivestimenti di materiale refrattario; caratterizzato da: - primi mezzi di trascinamento interposti tra la parete esterna dell'albero e la parete interna del rullo per l'assemblaggio e disassemblaggio di questi e altri componenti; e - secondi mezzi di distanziamento longitudinale tra detti primi mezzi, per sottrarre i rivestimenti refrattari alla nefasta influenza della flessione rotante dell'albero e contemporaneamente proteggerli dall'azione di condense del liquido di raffreddamento.
2. 2) Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di interposizione e trascinamentosono preferibilmente a forma di chiavette sono associati all'albero portante per saldatura o incassamento, o sono ricavati sull'albero per lavorazione alla macchina.
3. 3) Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti secondi mezzi sono cartucce distanziali costituite da un tubo in acciaio resistente al calore.
4. 4) Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che le dette cartucce sono applicate anche alle estremità terminali del rivestimento refrattario fino ad almeno una metà dello spessore di detto rivestimento.
5. 5) Sistema secondo la rivendicazione 4, in cui le cartucce terminali sono completate da almeno un compensatore di dilatazione.
6. 6) Sistema a rullo composito, smontabile in loco, con protezione contro le sollecitazioni a flessione rotante dell'albero e contro l'azione di condense del liquido di raffreddamento circolante all'interno dell'albero tubolare, sostanzialmente secondo quanto descritto e rappresentato.
7. 7) Metodo per la fabbricazione, l'esercizio e la riparazione di sistemi a rulli secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato almeno dagli stadi seguenti: - I) si allestisce un albero portante cavo con circolazione interna di liquido di raffreddamento: - II) si ricavano e posizionano su di esso i mezzi di interposizione e trascinamento preferibilmente a forma di chiavette; - III) si infilano sui mezzi II) i rulli di appoggio sull'albero con l'esterno; - IV) si inseriscono i mezzi di distanziamento preferibilmente in forma di cartucce prefabbricate staccabili; - V) si applicano i semianelli terminali; - VI) si applicano i soffietti di estremità; e - VII) si ottiene il rullo composita smontabile che nel caso di interventi manutentivi si smonta sul sito di esercizio e si rimonta ibidem dopo sostituzione del componente avariato.