ITPD20110002A1 - Struttura di rivestimento interno per un crogiuolo di forno industriale per la fusione di materiali metallici e particolarmente di acciaio - Google Patents

Description

STRUTTURA DI RIVESTIMENTO INTERNO PER UN CROGIUOLO DI FORNO INDUSTRIALE PER LA FUSIONE DI MATERIALI METALLICI E PARTICOLARMENTE DI ACCIAIO

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto una struttura di rivestimento interno per un crogiuolo di forno industriale per la fusione di materiali metallici e particolarmente di acciaio.

Oggigiorno il principale metodo per la fusione dei rottami ferrosi prevede il ricorso a forni ad arco elettrico.

In tali forni ad arco elettrico vengono riversati i rottami ferrosi, che vanno a cadere sul fondo del crogiuolo, e una pluralità di elettrodi, portati dalla volta del crogiuolo, producono un arco elettrico atto a riscaldare i rottami fino a fusione.

L'acciaio fuso si accumula sul fondo del crogiolo e ivi permane fino allo scarico ad una temperatura tra i 1400°C ed i 1600°C.

Il fondo del crogiuolo à ̈ generalmente dato da un bacino strutturale in cemento speciale avente diametro esterno tra i 6 ed i 12 metri, il quale à ̈ ricoperto da un rivestimento in refrattario di uno spessore tra i 60 e gli 80 centimetri, atto ad assorbire gli urti dei rottami riversati nel crogiuolo, ed a mantenere la temperatura dell'acciaio fuso senza reagire con esso, nonchà ̈ al contempo, fornire una certa protezione termica per il bacino in cemento.

Generalmente, il rivestimento in refrattario à ̈ dato da due o più strati di mattoni in materiale refrattario, posati con intercalare di giunzione ciascuno strato alla stregua di una parete edilizia.

Tale rivestimento noto in mattoni di materiale refrattario, pur ampiamente impiegato in quanto rispondente alle esigenze tecniche, presenta alcuni importanti inconvenienti.

Un primo di tali inconvenienti à ̈ dato dal fatto che tale rivestimento a pareti di mattoni sovrapposte richiede moltissimo tempo sia per essere dismesso, quando consumato ed inutilizzabile, sia per la successiva costruzione di uno nuovo.

Normalmente la somma del tempo di attesa per il raffreddamento di un crogiuolo, più il tempo per la dismissione del rivestimento in refrattario da eliminare, più il tempo di costruzione del nuovo rivestimento in refrattario, à ̈ di circa quindici giorni, a fronte di un tempo di vita di un generico rivestimento in refrattario che à ̈ similmente di quindici giorni circa.

L'ampiezza di tale intervallo di tempo à ̈ così rilevante che solitamente una acciaieria deve essere dotata di due forni elettrici in parallelo, preposti per condividere solo gli elettrodi, in modo che quando uno à ̈ in manutenzione, à ̈ utilizzabile l'altro.

Complessivamente quindi un'acciaieria ogni mese deve praticare la demolizione di due rivestimenti in refrattario e la ricostruzione di altrettanti nuovi rivestimenti, con costi assai rilevanti sia in termini di manodopera che di materie prime.

Un secondo inconveniente dei rivestimenti in refrattario di tipo noto, Ã ̈ dato dallo spessore dei medesimi, generalmente tra i 60 e gli 80 centimetri a seconda delle dimensioni complessive del crogiuolo.

Fermo restando lo spessore del bacino in cemento, che definisce la struttura portante del crogiolo, lo spessore del rivestimento incide direttamente sulla capienza del crogiolo, dal momento che tanto più spesso à ̈ il rivestimento, tanto minore à ̈ il volume di acciaio fuso che il fondo del crogiuolo à ̈ capace di portare.

Il compito del presente trovato à ̈ quello di realizzare una struttura di rivestimento interno per un crogiuolo per forni industriali per la fusione di materiali metallici ed in particolare di acciaio, capace di ovviare agli inconvenienti della tecnica nota.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una struttura di rivestimento interno per un crogiuolo di forno industriale per la fusione di materiali metallici e particolarmente di acciaio, più semplice e rapido da ripristinare per quel che riguarda il rivestimento in materiale refrattario.

Un altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una struttura di rivestimento interno che in sede di ripristino del materiale refrattario comporti uno smaltimento di materiale di scarto inferiore rispetto al notorio.

Un ulteriore scopo del trovato à ̈ quello di mettere a punto una struttura di rivestimento interno che metta a disposizione del crogiuolo stesso un volume di contenimento per l'acciaio fuso maggiore, a parità di bacino in cemento, rispetto ai fondi di crogiuolo noti.

Non ultimo scopo del trovato à ̈ quello di realizzare una struttura di rivestimento interno per un crogiuolo di forno industriale per la fusione di materiali metallici e particolarmente di acciaio, realizzabile con impianti e tecnologie note.

Questo compito, nonchà ̈ questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una struttura di rivestimento interno per un crogiuolo per forni industriali per la fusione di materiali metallici e particolarmente per acciaio, preposto ad essere posato su di un bacino strutturale di un crogiuolo, che si caratterizza per il fatto di comprendere:

- un rivestimento monostrato in materiale refrattario di protezione prevalentemente meccanica dagli urti determinati dai rottami immessi nel crogiuolo,

e, interposto tra detto bacino strutturale e tale rivestimento monostrato in materiale refrattario, - un multistrato d'isolamento termico a base di aerogel,

detto rivestimento monostrato essendo definito da pannelli monolitici, in materiale refrattario, sagomati per essere posati affiancati ad interessare tutta la superficie interna di detto bacino strutturale con il soprastante multistrato di isolamento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di due forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, della struttura di rivestimento interno per un crogiuolo secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 illustra una vista laterale in sezione schematica di un forno elettrico per la fusione di acciaio dotato di un crogiuolo con struttura di rivestimento interno secondo il trovato;

- la figura 2 rappresenta uno spaccato prospettico di una prima forma realizzativa di una struttura di rivestimento interno secondo il trovato;

- la figura 3 rappresenta una vista schematica in sezione della parete di una struttura di rivestimento interno secondo il trovato;

- la figura 4 esemplifica in esploso una prima forma realizzativa di una struttura di rivestimento interno di crogiuolo secondo il trovato;

- la figura 5 rappresenta una prospettica della struttura di rivestimento interno secondo il trovato nella sua prima forma realizzativa;

- la figura 6 rappresenta un particolare in esploso della struttura di rivestimento interno secondo il trovato in una sua seconda forma realizzativa;

- la figura 7 rappresenta una prospettica della struttura di rivestimento interno secondo il trovato nella sua seconda forma realizzativa.

Con riferimento alle figure citate, una struttura di rivestimento interno per un crogiuolo per forni industriali per la fusione di materiali metallici ed in particolare di acciaio à ̈ indicato nel suo complesso con il numero 10.

In figura 1 Ã ̈ esemplificata una struttura di rivestimento interno 10 come parte di un crogiuolo 11 di un forno industriale 12, forno industriale ad esempio per la fusione di rottami di acciaio A, forno ad esempio di tipo elettrico ad elettrodi B, e con sistema di caricamento dall'alto C.

Tale rappresentazione applicativa à ̈ da intendersi ovviamente esemplificativa della struttura di rivestimento interno 10 secondo il trovato, e non limitativa.

Tale struttura di rivestimento interno 10 Ã ̈ preposta ad essere posata all'interno di un bacino strutturale 13, esterno, in cemento speciale, ad esempio in cemento al quarzo, di un crogiuolo 11. Tale struttura di rivestimento interno 10 comprende:

- un rivestimento monostrato in materiale refrattario 14 di protezione prevalentemente meccanica dagli urti determinati dai rottami immessi nel crogiuolo, e, interposto tra detto bacino strutturale 13 e tale rivestimento monostrato in materiale refrattario 14,

- un multistrato d'isolamento termico 15 a base di aerogel.

Il rivestimento monostrato 14 Ã ̈ definito da pannelli monolitici 16, 17 e 18, in materiale refrattario, sagomati per essere posati affiancati ad interessare tutta la superficie interna di detto bacino strutturale 13 con il soprastante multistrato di isolamento 15.

Tali pannelli monolitici sono più sotto meglio descritti.

Il multistrato d'isolamento termico 15 comprende, nell'esempio realizzativo qui descritto e ben schematizzato in figura 3, un primo materassino in tessuto ceramico 19, posto in adiacenza a detto rivestimento in materiale refrattario 13, e un secondo materassino 20 a base di aerogel.

Il secondo materassino 20 a base di aerogel à ̈ qui esemplificato come comprendente almeno due strati di Pyrogel® 21 e 22, e preferibilmente quattro sovrapposti strati di Pyrogel® 21, 22, 23, 24.

Il primo materassino in tessuto ceramico 19 ha spessore di circa un centimetro, ed à ̈ preposto ad una diminuzione della temperatura di circa 400°C tra una sua prima faccia, addossata a detto rivestimento in materiale refrattario 14 e la sua opposta seconda faccia, a contatto con il secondo materassino 20 a base di aerogel.

Il secondo materassino 20 a base di aerogel ha uno spessore complessivo di circa quattro centimetri, ed à ̈ preposto ad una diminuzione della temperatura di circa 800°C tra una sua prima faccia addossata a detto primo materassino 19 e l'opposta seconda faccia, addossata al bacino strutturale 13.

L'impiego del multistrato d'isolamento termico 15 a base di aerogel, grazie alle sue note proprietà di elevatissimo isolamento termico, consente di adottare un rivestimento in materiale refrattario 14 assai più contenuto in termini di spessore rispetto ai rivestimenti in refrattario di tipo noto.

Ad esempio, su di un crogiuolo di diametro esterno di circa 12 metri, lo spessore di refrattario in assenza del multistrato d'isolamento termico 15 Ã ̈ circa tra i 60 e gli 80 centimetri, mentre in presenza del multistrato d'isolamento 15 Ã ̈ realizzabile di soli 20 centimetri circa.

Una simile importante riduzione di spessore consente di avere a parità di bacino strutturale 13 un crogiuolo avente capienza del 20 - 30% maggiore rispetto ai crogiuoli con rivestimento interno di tipo noto, la qual caratteristica consente al forno elettrico di lavorare circa il 20 - 30% di rottame metallico da fondere in più con circa lo stesso costo energetico.

Inoltre, un importante vantaggio che si ottiene mediante l'adozione di tale multistrato di isolamento 15 à ̈ dato dal fatto che il ridotto spessore del rivestimento in materiale refrattario 14 à ̈ realizzabile in un singolo strato, anzichà ̈ in due o tre strati come nei crogiuolo noti.

In particolare, nella struttura di rivestimento interno 10 secondo il trovato, il rivestimento in materiale refrattario 14 Ã ̈ dato, come sopra accennato, da un singolo strato di pannelli monolitici 16, 17 e 18 sagomati per essere posati affiancati ad interessare tutta la superficie interna di detto bacino strutturale 13.

In particolare, negli esempi realizzativi qui descritti, il rivestimento in materiale refrattario 14 Ã ̈ dato da due serie di pannelli, 16 e 17, definenti ciascuna la superficie di un segmento sferico, e da una calotta sferica inferiore 18, come ben visibile nelle figure 2, 4 e 5.

Tale numero di due serie di pannelli à ̈ ovviamente da intendersi indicativo e non limitativo.

In particolare, una prima serie di pannelli à ̈ costituita da primi pannelli 16 aventi una porzione perimetrale 25 a spessore diminuito per la giustapposizione con una controsagomata seconda porzione porzione perimetrale 26 di un secondo pannello 17 affiancato nella direzione definita da un corrispondente meridiano riferito alla calotta sferica inferiore 18.

In una seconda forma realizzativa di un fondo di crogiuolo secondo il trovato, rappresentata nelle figure 6 e 7 e ivi indicata complessivamente con il numero 110, una prima serie di pannelli à ̈ costituita da primi pannelli 116 aventi una porzione perimetrale 125 a spessore diminuito per la giustapposizione con una controsagomata seconda porzione perimetrale 126 di un secondo pannello 117 del medesimo settore sferico, e quindi affiancato nella direzione definita da un corrispondente parallelo riferito alla calotta sferica inferiore 118.

Un simile rivestimento in materiale refrattario 14, a pannelli 16, 17 e 18 parzialmente sovrapponibili in corrispondenza dei bordi di giustapposizione, e posabile, determina un enorme risparmio di tempo e di materia prima, da una parte per la velocità di montaggio, bastandosi ragionevolmente due operatori preposti a movimentare tali pannelli e posarli affiancati in modo predefinito, dall'altra parte per lo spessore degli stessi pannelli e del rivestimento complessivo che à ̈ di circa un quarto rispetto allo spessore dei rivestimenti in refrattario allestiti nei crogiuoli di tipo noto.

Similmente, la rimozione del rivestimento 14 a pannelli à ̈ anch'esso molto più rapido rispetto alla rimozione di tre sovrapposte pareti di mattoni di refrattario posate con l'adozione di apposito intercalare di giunzione.

In più, il multistrato d'isolamento termico 15 a base di aerogel consente di ottenere il necessario preriscaldamento del rivestimento in refrattario molto più rapidamente rispetto al notorio, dal momento che la dispersione termica verso il bacino strutturale 13 viene abbattuta dal multistrato d'isolamento termico 15 stesso.

Si à ̈ in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti.

In particolare, con il trovato si à ̈ messa a punto una struttura di rivestimento interno di crogiuolo per forni industriali per la fusione di materiali metallici, più semplice e rapida da ripristinare per quel che riguarda il rivestimento in materiale refrattario.

Inoltre, con il trovato si à ̈ messa a punto una struttura di rivestimento interno di crogiuolo che in sede di ripristino del materiale refrattario comporta uno smaltimento di materiale di scarto inferiore di circa il 60% rispetto al notorio, con tutti i vantaggi che ne conseguono.

Ulteriormente, con il trovato si à ̈ realizzata una struttura di rivestimento interno che mette a disposizione del crogiuolo stesso un volume di contenimento per l'acciaio fuso maggiore, a parità di bacino in cemento, rispetto ai rivestimenti di crogiuolo noti.

Non ultimo, con il trovato si à ̈ realizzata una struttura di rivestimento interno di crogiuolo per forni industriali per la fusione di materiali metallici ed in particolare di acciaio, realizzabile con impianti e tecnologie note.

Il trovato, così concepito, à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Struttura di rivestimento interno (10) per un crogiuolo (11) per forni industriali (12) per la fusione di materiali metallici e particolarmente per acciaio, preposta ad essere posata all'interno di un bacino strutturale (13), esterno, di un crogiuolo (11), che si caratterizza per il fatto di comprendere: - un rivestimento monostrato in materiale refrattario (14) di protezione prevalentemente meccanica dagli urti determinati dai rottami immessi nel crogiuolo, e, interposto tra detto bacino strutturale (13) e tale rivestimento monostrato in materiale refrattario (14), - un multistrato d'isolamento termico (15) a base di aerogel, detto rivestimento monostrato (14) essendo definito da pannelli monolitici (16, 17, 18), in materiale refrattario, sagomati per essere posati affiancati ad interessare tutta la superficie interna di detto bacino strutturale (13) con il soprastante multistrato di isolamento (15).
2. 2) Struttura di rivestimento interno secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto multistrato d'isolamento termico (15) comprende almeno un primo materassino in tessuto ceramico (19), posto in adiacenza a detto rivestimento in materiale refrattario (14), e un secondo materassino (20) a base di aerogel.
3. 3) Struttura di rivestimento interno secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto secondo materassino (20) a base di aerogel comprende almeno due strati di Pyrogel® (21, 22), e preferibilmente quattro sovrapposti strati di Pyrogel® (21, 22, 23, 24).
4. 4) Struttura di rivestimento interno secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo materassino in tessuto ceramico (19) ha spessore di circa un centimetro, ed à ̈ preposto ad una diminuzione della temperatura di circa 400°C tra una sua prima faccia, addossata a detto rivestimento in materiale refrattario (14) e la sua opposta seconda faccia, a contatto con il secondo materassino (20) a base di aerogel.
5. 5) Struttura di rivestimento interno secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto secondo materassino (20) a base di aerogel ha uno spessore complessivo di circa quattro centimetri, ed à ̈ preposto ad una diminuzione della temperatura di circa 800°C tra una sua prima faccia addossata a detto primo materassino (19) e l'opposta seconda faccia, addossata al bacino strutturale (13).
6. 6) Struttura di rivestimento interno secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che detto rivestimento in materiale refrattario (14) Ã ̈ dato da almeno una serie di pannelli (16) definenti la superficie di un segmento sferico, e da una calotta sferica inferiore (18).
7. 7) Struttura di rivestimento interno secondo le rivendicazioni precedenti, che si caratterizza per il fatto che una prima serie di pannelli à ̈ costituita da primi pannelli (16) aventi una porzione perimetrale (25) a spessore diminuito per la giustapposizione con una controsagomata seconda porzione porzione perimetrale (26) di un secondo pannello (17) affiancato nella direzione definita da un corrispondente meridiano riferito alla calotta sferica inferiore (18).
8. 8) Struttura di rivestimento interno secondo le rivendicazioni da 1 a 7, che si caratterizza per il fatto che una prima serie di pannelli à ̈ costituita da primi pannelli (116) aventi una porzione perimetrale (125) a spessore diminuito per la giustapposizione con una controsagomata seconda porzione porzione perimetrale (126) di un secondo pannello (117) affiancato nella direzione definita da un corrispondente parallelo riferito alla calotta sferica inferiore (118).