ITRM990802A1 - Linea ad elevata automazione per la produzione da ciclo elettrico di acciaio. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha come oggetto una linea ad elevata automazione per la produzione da ciclo elettrico di acciaio di qualità, comprendente un sistema di alimentazione continua di materiale ferroso in un forno elettrico, un forno elettrico, reattori atti ad operare le necessarie operazioni metallurgiche ed una stazione di solidificazione in continuo .

Sono note alcune configurazioni di linee produttive per la produzione da ciclo elettrico di acciaio, ciascuna delle quali si caratterizza per aver ottimizzato alcuni segmenti impiantistici ma non la linea nel suo complesso.

Alcuni segmenti di linea con problematiche ancora non del tutto risolte sono:

* il sistema di caricamento del forno elettrico, a caricamento continuo o discontinuo, quest'ultimo con problemi di impatto ambientale durante le fasi di caricamento rottame e con problemi connessi a insoddisfacente controllo della temperatura e della analisi chimica dell'acciaio allo spillaggio, incompatibili con una gestione automatica della linea in caduta di temperatura; * il sistema di alimentazione elettrica del forno, a corrente alternata o a corrente continua, quest'ultima preferibile per i minori disturbi indotti sulla rete elettrica, minor rumore e minor consumo di elettrodo;

* l’impiantistica e le fasi operative a valle del forno e prima del colaggio in colata continua.

Riguardo le suddette fasi operative, attualmente dopo lo spillaggio di acciaio liquido dal forno elettrico in siviera (reattore tipicamente non sigillato), quest'ultima, dopo le necessarie operazioni metallurgiche e di riscaldo, attraverso ad esempio un carroponte, viene trasferita in un sistema detto a torretta girevole ( two position ladle car) , in grado di accogliere due siviere, e viene posizionata nella sede libera delle due possibili sedi del sistema a torretta che è posto superiormente ad una paniera a monte delle linea di solidificazione in continuo.

Il tempo di travaso ossia di completo svuotamento dell'acciaio liquido contenuto nella prima siviera, il tempo di attesa della seconda siviera inerente l'intervallo di tempo intercorrente tra l'arrivo in posizione e l'inizio del travaso prima di alimentare la paniera (reattore tipicamente non sigillato) di colata continua, il nuovo posizionamento della prima siviera nella zona di spillaggio dal forno elettrico, sono fasi che condizionano fortemente in modo negativo il controllo -della temperatura e della analisi chimica incidendo anche sui tempi di fabbricazione e quindi sulla produttività della linea .

Pertanto, tra la fase di spillaggio e quella di colaggio sono richiesti numerosi interventi atti a fornire adeguati apporti migliorativi.

In termini di supplementari apporti energetici allo scopo di garantire adeguati controlli della temperatura, utilizzando ad esempio sistemi di riscaldo ad arco elettrico, ed in termini di supplementari trattamenti metallurgici atti a favorire l'ottenimento delle richieste gamme di prodotti .

Infine la geometria della paniera a carattere non regolare, generalmente di forma quadrangolare, richiede numerosi interventi correttivi quali ad esempio l’installazione di dighe per l'ottimizzazione della fluidodinamica e per favorire la decantazione delle inclusioni, la presenza di sistemi di riscaldo, ad esempio mediante arco elettrico, per l'omogeneizzazione termica del bagno metallico.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è quello di fornire una linea ad elevata automazione per la produzione da ciclo elettrico di acciaio di qualità migliorata, ad alta produttività, ridotte perdite energetiche e ridotto impatto ambientale, che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tali inconvenienti vengono risolti dalla presente linea ad elevata automazione per la produzione da ciclo elettrico di acciaio comprendente:

* un sistema di alimentazione in continuo di materiale ferroso che presenta una stazione di identificazione ed eventuale evacuazione di materiale ferroso radioattivo, una stazione di preriscaldamento ed una-stazione di misura della portata di materiale ferroso;

* un forno elettrico, alimentato da detto sistema di alimentazione, per la fusione di detto materiale ferroso in acciaio liquido parzialmente trattato;

* un primo reattore siderurgico, alimentato con acciaio liquido da detto forno elettrico;

* mezzi per la movimentazione di detto primo reattore siderurgico da una postazione posizionata inferiormente a detto forno elettrico ad una piattaforma mobile posizionata superiormente ad un secondo reattore siderurgico, alimentato da detto primo reattore ed avente rispetto a detto reattore una capacità maggiore; * una stazione di distribuzione dell'acciaio liquido proveniente dal secondo reattore siderurgico; e

* una stazione di solidificazione in continuo dell'acciaio liquido, alimentata da detta stazione di distribuzione.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo una sua forma di realizzazione preferita, fornita a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento al disegno annesso in cui la figura mostra una vista schematica di una linea ad elevata automazione per la produzione da ciclo elettrico di acciaio.

Con riferimento alla figura annessa, è rappresentata una linea per la produzione di acciaio nella sua globalità.

Da sinistra a destra, essa comprende un sistema di alimentazione 1 in continuo di materiale ferroso 2, ad esempio rottami metallici, ferroleghe e additivi.

Detto sistema di alimentazione 1 comprende mezzi di trasporto, quali sistemi a magnete nel caso di materiali magnetici o quali sistemi ad afferraggio con pinze nel caso di materiali non magnetici, tali da depositare il materiale ferroso su un nastro trasportatore 3 oppure su una tavola vibrante ad elevata sezione trasversale.

Il sistema di alimentazione 1 comprende inoltre una stazione di identificazione ed eventuale evacuazione 22 di materiale radioattivo, in grado di esaminare il materiale metallico in entrata e togliere eventualmente dalla linea il materiale inquinato in modo da non penalizzare la produttività dell'impianto in genere.

Il sistema di alimentazione 1 comprende anche, preferibilmente a valle della stazione di identificazione ed evacuazione 22, una stazione di preriscaldamento 4 per riscaldare il materiale ferroso 2 prima che esso sia immesso nel forno elettrico 6 che segue.

Preferibilmente in corrispondenza della stazione di preriscaldamento 4, il sistema di alimentazione 1 comprende infine una stazione di misura della portata 5 di materiale ferroso 2.

Il sistema di alimentazione 1 alimenta un forno elettrico 6 costituito da un involucro 7 che definisce una camera di forno 8 che a sua volta accoglie un bagno 9 di materiale metallico liquido parzialmente trattato.

Il forno 6 è del tipo elettrico a corrente continua, opera a bagno piatto, e presenta una colonna elettrodica 10 opposta ad una suola conduttrice 11 convenientemente raffreddata.

La colonna elettrodica 10 è del tipo monoelettrodo a ridotto consumo di grafite con possibilità di termodistruggere sostanze inquinanti ed al tempo stesso apportatrici di energia chimica.

Il forno elettrico 6 è del tipo di forma circolare o ovalizzata, ed è tale da svolgere le principali funzioni metallurgiche, ovvero di defosforazione, decarburazione, denitrurazone.

A titolo esemplificativo viene di seguito riportata una tabella rappresentativa dei principali parametri operativi del forno elettrico 6 operante secondo quanto descritto dalla presente invenzione.

La funzione metallurgica preposta avviene con efficacia per via della presenza costante <' >di un bagno metallico sostanzialmente liquido continuamente alimentato e di una scoria di composizione controllabile ed in sostanziale equilibrio chimico con detto bagno metallico.

La linea di produzione secondo l'invenzione comprende, a valle del forno 6, un primo reattore 12, sostanzialmente chiuso e di forma cilindrica, che opera in presenza costante di un bagno metallico e che viene alimentato di materiale lìquido parzialmente trattato, ovvero derivante da detta funzione di metallurgia primaria.

Il reattore 12 svolge funzione di metallurgia secondaria, che comprende desolforazione, disossidazione, alligazione, decantazione, con l'ottenimento di materiale liquido trattato.

La funzione metallurgica preposta avviene sostanzialmente in caduta di temperatura e dipende ovviamente dalla categoria di acciaio che si vuole ottenere. Per casi specifici può essere previsto un sistema di riscaldamento aggiuntivo per il primo reattore 12 o per il secondo reattore 15.

Su detto primo reattore 12 agiscono opportuni mezzi di movimentazione 14 che lo movimentano dal forno elettrico 6 ad una piattaforma mobile 13 in modo tale da alimentare con acciaio liquido trattato e sotto battente, attraverso uno speciale condotto 16, un secondo reattore 15, anch'esso sostanzialmente chiuso e di forma cilindrica.

I mezzi di movimentazione operano quando nel primo reattore le operazioni di trattamento metallurgico hanno avuto l'esito desiderato.

II condotto 16, detto anche snorkel, è costituito da due porzioni distinte, la superiore 16a e l'inferiore 16b, collegate tra loro. La porzione superiore 16a presenta un diametro maggiore di quello della porzione inferiore 16b che -è sostituibile periodicamente.

Il secondo reattore 15 ha una capacità maggiore del primo reattore 12, opera in presenza costante di un bagno metallico in modo da svolgere funzione di polmone metallurgico, e da favorire la decantazione delle inclusioni, con efficacia maggiore di una tradizionale paniera o tundish.

Il livello 23 del bagno metallico 24 contenuto nel secondo reattore 15 si muove in modo da mantenere nel secondo reattore 15 una quantità di liquido sempre presente e raggiunge un valore massimo allo svuotamento del primo reattore 12 attraverso lo snorkel 16.

Connesso al secondo reattore 15, la sezione di impianto comprende una stazione 17 che svolge funzione di distribuzione del metallo fuso proveniente dal secondo reattore 15 e funzione di regolazione della portata di detto metallo destinato alle linee di colata continua comprendenti le stazioni di solidificazione 18 e i rulli di guida e di estrazione 19.

La linea di produzione comprende inoltre un pulpito di regolazione e controllo 20 fisso, collegato a moduli mobili 22 posizionati su appositi sistemi di movimentazione 21, ad esempio binari, in modo da poter esercitare la sua funzione di controllo ed intervento sulle varie sezioni della linea, quali la sezione dove avviene il caricamento ed il preriscaldamento del materiale metallico, la sezione dove avviene la fusione, le operazioni metallurgiche e la sezione dove avviene il colaggio.

La linea di produzione sopra descritta costituisce una linea fortemente automatizzata a partire dal carico del rottame sul convogliatore 3.

I ro.ttami inquinanti, perché radioattivi, vengono estratti automaticamente senza implicare riduzioni di produttività.

La stazione 5 attraverso la misura della portata di rottame consente di alimentare in modo costante il forno 6.

La particolare colonna elettrodica 10 impiegata consente, insieme alla riduzione del consumo di grafite, la termodistruzione di sostanze liquide o gassose, tossico e/o nocive insieme a sostanze di tipo commerciale.

Lo spillaggio di materiale fuso a migliorato controllo analitico avviene in costanza di temperatura, mentre è previsto il completamento delle funzioni metallurgiche in caduta di temperatura, a seconda del tipo di acciaio desiderato .

Le funzioni metallurgiche sopra menzionate avvengono in reattori· semplici e di facile movimentazione, in condizioni di ripetibilità e controllabilità.

Inoltre, vengono ottenuti minori consumi di energia elettrica per effetto del preriscaldamento del materiale ferroso (rottami), e minori perdite termiche lungo la linea. Queste ultime permettono di operare in caduta di temperatura evitando una stazione di riscaldo dedicata con un risparmio di energia elettrica stimato in 40-50 kWh/t e senza consumi addizionali di grafite.

Infine la linea oggetto della presente invenzione consente anche un risparmio del costo dei refrattari di linea stimato nel 15-20%.

La caratteristica della presente linea di operare in atmosfera controllata e con forno e reattori sostanzialmente sigillati, consente di produrre acciai a più basso tenore di azoto (inferiore di almeno 10 ppm) e con minor contenuto di inclusioni anche per effetto della particolare configurazione geometrica dei reattori.

Alla sopra descritta linea per la produzione dell'acciaio un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate<' >

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Linea ad elevata automazione per la produzione da ciclo elettrico di acciaio comprendente: * un sistema di alimentazione (1) in continuo di materiale ferroso (2) che presenta una stazione di identificazione ed eventuale evacuazione (22) di materiale ferroso radioattivo, una stazione di preriscaldamento (4) ed una stazione di misura (5) della portata di materiale ferroso (2); * un forno elettrico (6), alimentato da detto sistema di alimentazione (1), per la fusione di detto materiale ferroso (2) in acciaio liquido parzialmente trattato; * un primo reattore siderurgico (12), alimentato con acciaio liquido proveniente da detto forno elettrico (6); * mezzi per la movimentazione (14) di detto primo reattore siderurgico (12) da una postazione posizionata inferiormente a detto forno elettrico (6) ad una piattaforma mobile (13) posizionata superiormente ad un secondo reattore siderurgico (15), alimentato da detto primo reattore (12) ed avente rispetto a detto primo reattore (12) una capacità maggiore; * una stazione di distribuzione (17) dell'acciaio liquido proveniente dal secondo reattore siderurgico (15); e * una stazione di solidificazione in continuo (18) dell'acciaio liquido, alimentata da detta stazione di distribuzione (17).
2. 2 . Linea ad elevata automazione secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di alimentazione (1) comprende un nastro trasportatore (3).
3. 3. Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, operante in atmosfera controllata e nella porzione di linea delimitata tra lo spillaggio dal forno elettrico (6) e la stazione di solidificazione in continuo (18) del materiale ferroso liquido, sostanzialmente in caduta di temperatura.
4. 4 . Linea ad elevata automazione secondo la rivendicazione 1, in cui la stazione di identificazione ed eventuale evacuazione (22) di materiale radioattivo, monitora il flusso di materiale ferroso (2) in entrata ed elimina il materiale inquinato.
5. 5. Linea ad elevata automazione secondo la rivendicazione 1, in cui il forno elettrico (6) è preferibilmente del tipo a corrente continua monoelettrodo ed opera a bagno piatto.
6. 6. Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il forno elettrico (6) è preferibilmente del tipo ovalizzato .
7. 7 . Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il forno elettrico (6) è sede di operazioni metallurgiche di defosforazione, decarburazione e denitrurazione.
8. 8 . Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo reattore (12), di forma sostanzialmente chiusa e cilindrica, è sede di operazioni di disossidazione, desolforazione ed alligazione.
9. 9. Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo reattore (15), di forma sostanzialmente chiusa e cilindrica, è sede di operazioni metallurgiche addizionali e di decantazione delle inclusioni.
10. 10. Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta stazione di distribuzione (17) del materiale ferroso liquido trattato proveniente dal secondo reattore siderurgico (15), svolge funzione di regolazione della portata di detto materiale ferroso liquido.
11. 11. Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detta piattaforma mobile (13) comprende almeno uno condotto (16) del tipo atto ad operare con colaggio sottobattente.
12. 12. Linea ad elevata automazione secondo la rivendicazione 10, in cui il condotto (16) di travaso del metallo liquido comprende una porzione superiore (16a) non consumabile ed una porzione inferiore (16b) consumabile, detta porzione superiore (16a) presentando un diametro -maggiore di quello della porzione inferiore (16b).
13. 13. Linea ad elevata automazione secondo una delle rivendicazioni precedenti, che comprende un pulpito (20) fisso con funzioni di controllo ed un sistema di movimentazione (21) con unità mobili (22) per interventi di manutenzione e controllo processo lungo la linea.