ITUD20120142A1 - CONTINUOUS POWER SUPPLY AND PRE-HEATING SYSTEM FOR ELECTRIC ARC FURNACE - Google Patents
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Description
Descrizione del Brevetto d’invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Industrial Invention Patent entitled:
“SISTEMA DI ALIMENTAZIONE CONTINUA E PRERISCALDO CARICA PER FORNO ELETTRICO AD ARCO” "CONTINUOUS FEEDING SYSTEM AND PREHEATING CHARGE FOR ELECTRIC ARC OVEN"
Settore di applicazione Application sector
Questa invenzione si riferisce a un sistema di alimentazione continua e preriscaldo della carica per forni elettrici ad arco utilizzati per la produzione di acciaio liquido con rottame d’acciaio, ghisa e materiale ferroso preridotto. Il calore utilizzato per il preriscaldamento della carica è recuperato dai fumi caldi aspirati dal sistema di depolverizzazione del forno e può, eventualmente, essere in parte fornito da appositi bruciatori installati sul sistema di alimentazione continua del forno. This invention refers to a continuous feeding and preheating system of the charge for electric arc furnaces used for the production of liquid steel with steel scrap, cast iron and pre-reduced ferrous material. The heat used for preheating the charge is recovered from the hot fumes sucked in by the kiln dedusting system and can, if necessary, be partially supplied by special burners installed on the continuous power supply system of the kiln.
La produzione di acciaio con forno elettrico ad arco costituisce un metodo di primaria importanza per l’industria mondiale dell’acciaio, perché consente di riciclare il rottame ferroso disponibile in ampia quantità e, rispetto al processo in altoforno, non richiede grandi quantità di carbon coke, la cui produzione ancora oggi genera un grave inquinamento atmosferico. The production of steel with an electric arc furnace is a method of primary importance for the global steel industry, because it allows the recycling of ferrous scrap available in large quantities and, compared to the blast furnace process, does not require large quantities of carbon coking , whose production still generates severe air pollution today.
Nonostante le loro intrinseche qualità ambientali, i forni elettrici ad arco sono dei forti consumatori di energia, ma negli ultimi anni sono stati fatti dei progressi per il contenimento dei consumi. La riduzione del consumo di energia, oltre a comportare un risparmio sui costi di esercizio dei forni elettrici ad arco, è oggi un’esigenza universalmente sentita, perché con un minore consumo energetico si riduce il surriscaldamento dell’atmosfera terrestre dovuto all’emissione di gas con effetto serra e, per questo motivo, le procedure di autorizzazione ambientale vigenti in molti paesi impongono l’utilizzo di BAT - Best Available Techniques per la realizzazione di nuovi impianti siderurgici. Despite their intrinsic environmental qualities, electric arc furnaces are heavy energy consumers, but progress has been made in the last few years to contain consumption. The reduction of energy consumption, in addition to leading to savings on the operating costs of electric arc furnaces, is now a universally felt need, because with a lower energy consumption the overheating of the earth's atmosphere due to the emission of gas is reduced. with greenhouse effect and, for this reason, the environmental authorization procedures in force in many countries require the use of BAT - Best Available Techniques for the construction of new steel plants.
La presente invenzione risolve gli aspetti negativi dei sistemi noti di alimentazione continua e preriscaldo della carica per forni elettrici ad arco, alimentati sia con corrente alternata che con corrente continua, e si presta a essere impiegata anche con altri tipi di forni, quali ad esempio i forni ad arco sommerso, al plasma o a induzione, sia nell’industria siderurgica che in altri settori. The present invention solves the negative aspects of the known systems of continuous feeding and preheating of the charge for electric arc furnaces, fed both with alternating current and with direct current, and is also suitable for use with other types of furnaces, such as for example the submerged arc, plasma or induction furnaces, both in the steel industry and in other sectors.
Lo stato della tecnica The state of the art
Allo stato attuale della tecnica, uno dei più diffusi sistemi di alimentazione continua e preriscaldo della carica per forni elettrici ad arco è rappresentato dall’invenzione di John A. Vallomy, descritta dal brevetto US 4,543,124, che è stata sviluppata negli ultimi trenta anni con i miglioramenti descritti nei brevetti US 6,155,333, US 6,450,804 e US 7,767,136. La base dei sistemi citati nei brevetti sopra indicati è un trasportatore di lunghezza variabile connesso ad un’apertura realizzata sul fianco del forno elettrico ad arco. Un primo tratto del trasportatore, aperto nella parte superiore, è utilizzato per il caricamento del rottame dall’alto, mediante gru con elettromagnete di sollevamento o altro sistema, mentre la seconda parte del trasportatore è racchiusa in un tunnel di preriscaldo, che è percorso in controcorrente dai fumi caldi aspirati dal sistema di depolverizzazione del forno. La posizione della presa di aspirazione di fumi divide il trasportatore nelle sue due parti essenziali: la parte aperta per il caricamento dall’alto e la parte chiusa per il convogliamento dei fumi aspirati dal forno. Per limitare l’ingresso di aria esterna nel tratto di preriscaldo, il brevetto US 6,155,333 utilizza (Fig. 5) una combinazione di tenute meccaniche e una “tenuta dinamica”, che è sostanzialmente un’altra presa di aspirazione posta a valle della zona di carico del trasportatore. I fumi aspirati da questa presa, dopo trattamento in un ciclone sono scaricati come “aria pulita”. Il funzionamento di tale sistema di tenuta si è rilevato problematico e nell’invenzione US 7,767,136 la “tenuta dinamica” è stata infatti sostituita da una serie di tenute meccaniche, utilizzate in gruppi comprendenti fino a cinque elementi, la cui manutenzione è onerosa. In the current state of the art, one of the most widespread continuous feed and charge preheating systems for electric arc furnaces is represented by the invention of John A. Vallomy, described in US patent 4,543,124, which has been developed in the last thirty years with the improvements described in US 6,155,333, US 6,450,804 and US 7,767,136. The basis of the systems cited in the patents indicated above is a conveyor of variable length connected to an opening made on the side of the electric arc furnace. A first section of the conveyor, open in the upper part, is used for loading the scrap from above, by means of a crane with lifting electromagnet or other system, while the second part of the conveyor is enclosed in a preheating tunnel, which is run through counter-current from the hot fumes sucked in by the oven's dedusting system. The position of the fumes intake port divides the conveyor into its two essential parts: the open part for loading from above and the closed part for conveying the fumes drawn from the oven. To limit the entry of external air into the preheating section, US patent 6,155,333 uses (Fig. 5) a combination of mechanical seals and a "dynamic seal", which is substantially another intake inlet located downstream of the load of the transporter. The fumes sucked in by this outlet, after treatment in a cyclone, are discharged as "clean air". The operation of this sealing system was found to be problematic and in the invention US 7,767,136 the "dynamic seal" was in fact replaced by a series of mechanical seals, used in groups comprising up to five elements, whose maintenance is expensive.
E’ evidente come l’infiltrazione nel sistema di aria esterna fredda comporti una minore efficienza di recupero del calore dai fumi generati dal forno e un aumento del volume gassoso trattato dall’impianto di depolverizzazione a sevizio del forno stesso, con conseguenti maggiori oneri di investimento, manutenzione e consumo energetico del sistema di aspirazione e filtrazione dei fumi. Inoltre, il raffreddamento causato dall’aria esterna rende difficoltoso il raggiungimento delle temperature necessarie per un efficiente controllo del monossido di carbonio, dei composti organici volatili e delle diossine che si formano all’ interno del forno e nel tunnel di preriscaldo del rottame. It is evident that the infiltration of cold external air into the system involves a lower efficiency of heat recovery from the fumes generated by the furnace and an increase in the gaseous volume treated by the dedusting system serving the furnace itself, with consequent greater investment costs. , maintenance and energy consumption of the fume extraction and filtration system. In addition, the cooling caused by the outside air makes it difficult to reach the temperatures necessary for an efficient control of carbon monoxide, volatile organic compounds and dioxins that are formed inside the furnace and in the scrap preheating tunnel.
Il brevetto US 6,155,333 rivendica l’uso di un trasportatore costituito da un lungo canale vibrante per il trasporto continuo del rottame nel forno, una soluzione che pone il problema della tenuta contro le infiltrazioni di aria esterna lungo i due lati del trasportatore. Tale problema è stato affrontato con delle tenute longitudinali ad acqua, descritte nel brevetto US 6,450,804 (Pos. 100 di Fig. 8, 9 e 10). Le tenute ad acqua sono complesse, perché il livello dell’acqua deve essere continuamente ripristinato a causa dell’evaporazione, e la loro manutenzione risulta impegnativa. US patent 6,155,333 claims the use of a conveyor consisting of a long vibrating channel for the continuous transport of the scrap into the furnace, a solution that poses the problem of sealing against the infiltration of external air along the two sides of the conveyor. This problem has been faced with longitudinal water seals, described in US patent 6,450,804 (Pos. 100 of Fig. 8, 9 and 10). Water seals are complex, because the water level must be continuously restored due to evaporation, and their maintenance is demanding.
Oltre che dal punto di vista delle tenute laterali, il trasportatore a canale vibrante risulta problematico per la rottura a fatica degli elementi di sospensione e la produzione di vibrazioni e rumore, senza contare l’impegnativo dimensionamento strutturale dell’intero sistema e delle sue fondazioni. In addition to the side seals point of view, the vibrating channel conveyor is problematic for the fatigue breaking of the suspension elements and the production of vibrations and noise, not to mention the demanding structural sizing of the entire system and its foundations.
Durante alcune fasi del processo, ad esempio quando dal forno è scaricata la scoria, il forno deve poter ruotare di un certo angolo su sé stesso, e quindi i sistemi noti sopra citati comprendono un sistema di disimpegno del trasportatore del rottame dal forno, che è realizzato in vari modi. Tale sistema è utilizzato anche per facilitare la manutenzione. Ad esempio, nel brevetto US 6,450,804 l’intero sistema di alimentazione e preriscaldo è posto su carrelli con ruote, che lo fanno arretrare scorrendo su delle rotaie, mentre nei brevetti US 6,155,333 e US 7,767,136 l’inclinazione del forno è consentita dall’arretramento della sola parte terminale del trasportatore di preriscaldo, che si sposta all' indietro grazie ad un carrello che scorre su rotaie. E’ evidente che tutte queste soluzioni di scollegamento del sistema dal forno, oltre che ad essere costose, pongono dei problemi di affidabilità a causa della loro complicazione. During some phases of the process, for example when the slag is discharged from the furnace, the furnace must be able to rotate by a certain angle on itself, and therefore the known systems mentioned above include a system for disengaging the scrap conveyor from the furnace, which is made in various ways. This system is also used to facilitate maintenance. For example, in US patent 6,450,804 the entire feeding and preheating system is placed on trolleys with wheels, which make it move backwards by sliding on rails, while in US patents 6,155,333 and US 7,767,136 the inclination of the furnace is allowed by the retraction of the only the terminal part of the preheating conveyor, which moves backwards thanks to a trolley that runs on rails. It is evident that all these solutions for disconnecting the system from the oven, as well as being expensive, pose reliability problems due to their complication.
Il problema più grave dei trovati sopra citati è costituito dalla loro scarsa efficienza di scambio termico, derivante dal fatto che i fumi caldi estratti dal forno passano sopra al letto di rottame trasportato dal canale vibrante e non lo attraversano. La ridotta superficie del rottame che entra in contatto con i fumi caldi ed il minimo tempo di contatto non consentono di ottenere un elevato recupero energetico dai fumi caldi aspirati dal forno. Questa considerazione, che è una diretta conseguenza del meccanismo di scambio termico, trova evidenza nel dispositivo rappresentato con la Pos. 36 della Fig. 7 del brevetto US 6,155,333, che consiste in un deflettore inteso ad indirizzare i fumi caldi verso la massa interna del rottame. Ammesso che questo dispositivo possa essere in pratica utilizzato, è evidente che l' attraversamento da parte dei fumi caldi può interessare soltanto una piccola parte del rottame presente su tutta la lunghezza del canale vibrante di preriscaldo. Inoltre, il trasporto con canale vibrante non consente di avere un’elevata altezza dello strato di rottame, con la conseguenza che il tempo di contatto con il fumo caldo è molto limitato, perché la velocità di avanzamento del rottame lungo il canale deve essere sostenuta per garantire l’elevato flusso volumetrico richiesto per assicurare la capacità produttiva del forno. Si è cercato di ovviare a quest’ultimo inconveniente allungando la lunghezza del tratto di preriscaldo del trasportatore, con conseguente aumento dell’ingombro del sistema. Il problema è particolarmente sentito negli interventi di revamping dell’acciaieria, quando gli spazi disponibili sono spesso insufficienti per ospitare un sistema di lunghezza eccessiva. The most serious problem of the above-mentioned findings is their poor heat exchange efficiency, deriving from the fact that the hot fumes extracted from the furnace pass over the scrap bed transported by the vibrating channel and do not pass through it. The reduced surface of the scrap that comes into contact with the hot fumes and the minimum contact time do not allow to obtain a high energy recovery from the hot fumes sucked from the furnace. This consideration, which is a direct consequence of the heat exchange mechanism, is evident in the device represented with Pos. 36 of Fig. 7 of US patent 6,155,333, which consists of a deflector intended to direct the hot fumes towards the internal mass of the scrap . Admitting that this device can be used in practice, it is evident that the hot fumes can only affect a small part of the scrap present along the entire length of the vibrating preheating channel. Furthermore, the transport with vibrating channel does not allow to have a high height of the scrap layer, with the consequence that the contact time with the hot smoke is very limited, because the speed of advancement of the scrap along the channel must be sustained for guarantee the high volumetric flow required to ensure the production capacity of the furnace. An attempt was made to remedy this latter drawback by lengthening the length of the conveyor preheating section, with a consequent increase in the overall dimensions of the system. The problem is particularly felt in steel mill revamping interventions, when the available spaces are often insufficient to accommodate a system of excessive length.
La recente pubblicazione “The Evolution of thè Consteel EAF” di C. Giavani et al. (AIM Workshop, Milan 29-30 March 2012), che descrive i miglioramenti apportati all’invenzione di John Vallomy, non presenta una soluzione per nessuno degli inconvenienti sopra citati. Questa pubblicazione, illustrando la ricerca condotta sulla penetrazione della fiamma all’interno del rottame presente sul canale vibrante, conferma indirettamente la necessità di utilizzare dei bruciatori ausiliari a forte penetrazione per riscaldare anche il rottame che non è esposto al flusso dei fumi caldi aspirati dal forno. The recent publication “The Evolution of the Consteel EAF” by C. Giavani et al. (AIM Workshop, Milan 29-30 March 2012), which describes the improvements made to John Vallomy's invention, does not present a solution for any of the aforementioned drawbacks. This publication, illustrating the research carried out on the penetration of the flame inside the scrap present on the vibrating channel, indirectly confirms the need to use auxiliary burners with strong penetration to heat even the scrap that is not exposed to the flow of hot fumes drawn from the furnace. .
Il presente brevetto consente di superare tutti gli svantaggi ed inconvenienti sopra elencati, realizzando un nuovo sistema caratterizzato da elevata efficienza di recupero del calore dei fumi, eccellente tenuta contro le infiltrazioni di aria esterna e la fuoriuscita di fumi inquinanti, migliore controllo delle emissioni atmosferiche di monossido di carbonio e composti organici tossici, ingombro limitato, assenza di vibrazioni, semplicità costruttiva, affidabilità e basso costo di costruzione e gestione. This patent allows to overcome all the disadvantages and drawbacks listed above, realizing a new system characterized by high efficiency of heat recovery of the fumes, excellent seal against the infiltration of external air and the escape of polluting fumes, better control of atmospheric emissions of carbon monoxide and toxic organic compounds, limited size, absence of vibrations, construction simplicity, reliability and low cost of construction and management.
Essenza dell’invenzione Essence of the invention
Gli obiettivi del trovato sono raggiunti secondo le caratteristiche della rivendicazione principale e/o di qualsiasi altra rivendicazione riportata in questo testo brevettuale. The objects of the invention are achieved according to the characteristics of the main claim and / or of any other claim reported in this patent text.
Scopo principale del presente trovato è quello di realizzare un sistema di caricamento continuo del forno elettrico ad arco con preriscaldo del rottame caricato, che consenta di recuperare con un’elevata efficienza il calore dei fumi estratti dal sistema di depolverizzazione a servizio del forno, aumentando nel contempo la capacità produttiva del forno. The main purpose of the present invention is to provide a continuous loading system for the electric arc furnace with preheating of the loaded scrap, which allows the heat of the fumes extracted from the dedusting system serving the furnace to be recovered with high efficiency, increasing in at the same time the production capacity of the oven.
Il sistema utilizza un trasportatore a pavimento mobile, costituito da elementi longitudinali (stecche) 3 con movimento alternativo programmato, suddiviso in due tratti di lunghezza variabile. Il primo tratto del trasportatore 4, provvisto di pareti laterali di contenimento 9, è aperto nella parte superiore, dove è presente una tramoggia per facilitare il caricamento del rottame dall’alto mediante carriponte, o gru a braccio articolato, dotati di elettromagnete di sollevamento 10 o benna. Nel secondo tratto del medesimo trasportatore 5, che è completamente chiuso da due pareti laterali e da una copertura, avviene lo scambio termico tra i fumi estratti dal forno e il rottame che avanza in senso contrario. L’estremità del trasportatore opposta a quella di carica dall’alto s’interfaccia con un’apertura ricavata nel fianco del tino del forno 1, e in parte anche nella volta apribile dello stesso. Le stecche del pavimento mobile di trasporto fuoriescono leggermente dal tunnel di preriscaldo e scaricano il rottame direttamente nel bagno liquido contenuto dal forno. The system uses a mobile floor conveyor, consisting of longitudinal elements (slats) 3 with programmed reciprocating movement, divided into two sections of variable length. The first section of the conveyor 4, provided with side containment walls 9, is open in the upper part, where there is a hopper to facilitate the loading of the scrap from above by means of overhead cranes, or articulated arm cranes, equipped with a lifting electromagnet 10 or bucket. In the second section of the same conveyor 5, which is completely closed by two side walls and a cover, the heat exchange takes place between the fumes extracted from the furnace and the scrap which advances in the opposite direction. The end of the conveyor opposite the loading end from above interfaces with an opening made in the side of the vat of the kiln 1, and partly also in the opening vault of the same. The slats of the mobile transport floor protrude slightly from the preheating tunnel and unload the scrap directly into the liquid bath contained by the furnace.
Nel tratto che entra in contatto con i fumi caldi aspirati dal forno, le stecche del pavimento mobile, le pareti laterali e la copertura del trasportatore hanno una costruzione resistente al calore, ad esempio sono raffreddate ad acqua o ad aria, oppure fatte con acciai resistenti alle alte temperature. In particolare, la copertura del trasportatore, che non entra in contatto con il rottame e quindi non è soggetta ad usura, può convenientemente essere realizzata con materiale refrattario in modo da limitare le perdite di calore attraverso di essa. In the section that comes into contact with the hot fumes drawn from the oven, the slats of the movable floor, the side walls and the conveyor cover have a heat-resistant construction, for example they are cooled with water or air, or made of resistant steel at high temperatures. In particular, the conveyor cover, which does not come into contact with the scrap and therefore is not subject to wear, can conveniently be made of refractory material so as to limit heat losses through it.
Il funzionamento del trasportatore a pavimento mobile è noto ed avviene in quattro fasi. Le stecche del pavimento sono mosse longitudinalmente da attuatori elettrici, pneumatici o idraulici che comandano tre, quattro o più gruppi di stecche solidali tra loro. Nel caso di tre gruppi, sono rese solidali la stecca n. 1, la n. 4, la n. 7 e così via. Nel caso di quattro gruppi, sono rese solidali la stecca n. 1, la n. 5, la n. 9 e così via. In alternativa, può essere previsto un attuatore per ciascuna stecca, fermo restando il movimento sincronizzato di un intero gruppo di stecche rese virtualmente solidali come indicato sopra. Lo spostamento di un terzo, o di un quarto, della superficie del pavimento non riesce a spostare longitudinalmente il materiale depositato sopra di esso, che rimane fermo a causa dell’attrito con i rimanenti due terzi, o tre quarti, delle stecche. I gruppi di stecche sono mossi in sequenza nella stessa direzione per circa 30-50 cm, secondo tempi programmati dal sistema di controllo del pavimento. Durante le fasi di spostamento dei singoli gruppi di stecche, una parte del rottame cade nel forno attraverso le aperture che si creano sotto il rottame quando le stecche si spostano nella direzione contraria a quella di caricamento nel forno. Quando le stecche si ritrovano nuovamente tutte allineate, esse vengono mosse simultaneamente verso il forno e un nuovo ciclo di avanzamento, realizzato in quattro, o cinque fasi, può iniziare. Le stecche del pavimento mobile sono sostenute da una serie di supporti trasversali a cavalletto 14, intervallati longitudinalmente, sopra ai quali scorrono le stecche che strisciano su superfici di contatto lubrificate o a basso coefficiente di attrito. Le stecche sono posizionate a contatto tra di loro, in modo da realizzare una superficie orizzontale a tenuta di gas. A valle della zona di carico rottame dall’alto 4, posizionate tra due supporti successivi al di sotto del pavimento mobile, si trovano delle camere a tenuta, realizzate con una costruzione resistente al calore (pareti raffreddate ad acqua o ad aria, oppure realizzate con materiali resistenti alle alte temperature). Le camere inferiori sono messe in comunicazione tra di loro attraverso delle aperture 15, in modo da formare un unico plenum di aspirazione, che è collegato mediante una o più tubazioni all’ impianto di depolverizzazione del forno. Le camere sottostanti al pavimento mobile sono così mantenute a pressione negativa, in modo da far confluire nelle stesse i fumi caldi aspirati dal forno, i quali, dopo aver attraversato il rottame che si trova sul pavimento mobile, passano attraverso due fessure longitudinali 8 poste ai lati del pavimento mobile stesso. La differenza di pressione dovuta al passaggio dei fumi attraverso le due fessure di comunicazione tra il trasportatore ed il plenum sottostante, consente di distribuire uniformemente la portata di fumi lungo l’intera lunghezza del tratto di preriscaldo del pavimento mobile. The operation of the mobile floor conveyor is known and takes place in four phases. The slats of the floor are moved longitudinally by electric, pneumatic or hydraulic actuators that control three, four or more groups of slats integral with each other. In the case of three groups, the stick n. 1, n. 4, n. 7 and so on. In the case of four groups, the stick n. 1, n. 5, no. 9 and so on. Alternatively, an actuator can be provided for each slat, without prejudice to the synchronized movement of an entire group of slats made virtually integral as indicated above. The displacement of a third, or a quarter, of the floor surface fails to longitudinally move the material deposited above it, which remains stationary due to friction with the remaining two thirds, or three quarters, of the slats. The groups of slats are moved in sequence in the same direction for about 30-50 cm, according to times programmed by the floor control system. During the movement phases of the individual groups of slats, a part of the scrap falls into the furnace through the openings that are created under the scrap when the slats move in the opposite direction to that of loading into the furnace. When the slats are all aligned again, they are moved simultaneously towards the oven and a new advancement cycle, carried out in four or five phases, can begin. The slats of the movable floor are supported by a series of transversal trestle supports 14, spaced longitudinally, over which the slats slide, sliding on lubricated or low-friction contact surfaces. The slats are positioned in contact with each other, so as to create a horizontal gas-tight surface. Downstream of the top 4 scrap loading area, positioned between two successive supports below the movable floor, there are sealed chambers, made with a heat-resistant construction (water or air-cooled walls, or made with materials resistant to high temperatures). The lower chambers are put in communication with each other through openings 15, so as to form a single suction plenum, which is connected by one or more pipes to the de-dusting system of the furnace. The chambers underneath the movable floor are thus kept at negative pressure, so as to allow the hot fumes sucked by the furnace to flow into them, which, after passing through the scrap on the movable floor, pass through two longitudinal slits 8 placed at the sides of the movable floor itself. The pressure difference due to the passage of fumes through the two communication slots between the conveyor and the underlying plenum, allows the flow of fumes to be evenly distributed along the entire length of the preheating section of the mobile floor.
Le due stecche che si trovano sui lati esterni del pavimento mobile, possono essere sagomate con due rilievi (Fig. 3), uno dei quali scorre all’interno di una scanalatura realizzata sulla traversa di supporto delle stecche, in modo da impedire il loro movimento laterale. Il rilievo superiore, invece, serve a prevenire l’ingresso di materiale nella camera sottostante. The two slats located on the external sides of the movable floor can be shaped with two reliefs (Fig. 3), one of which slides inside a groove made on the support crosspiece of the slats, in order to prevent their movement. lateral. The upper relief, on the other hand, serves to prevent the entry of material into the underlying chamber.
Come illustrato nella Fig. 10, le fessure longitudinali sono assenti nel tratto di carico del trasportatore dall’alto 4, in cui le stecche di estremità scorrono praticamente a contatto con le pareti della tramoggia di carico 9. As shown in Fig. 10, the longitudinal slots are absent in the loading section of the conveyor from above 4, in which the end slats slide practically in contact with the walls of the loading hopper 9.
Uno dei vantaggi del sistema sopra descritto è rappresentato dal fatto che il fumo attraversa l’intera altezza del rottame e quindi la superficie di rottame interessata dallo scambio termico è molto più grande rispetto al caso del trasportatore a canale vibrante utilizzato nei sistemi noti. L’efficienza di scambio termico risulta così più elevata, sia per il fatto che i fumi caldi entrano in contatto con una superficie di rottame molto superiore, sia perché il tempo disponibile per lo scambio termico fumi-rottame è maggiore, grazie alla minore velocità media di avanzamento del rottame, che può essere caricato sul trasportatore a pavimento mobile con uno strato di maggiore altezza rispetto a quella consentita dai trasportatori a canale vibrante. One of the advantages of the system described above is represented by the fact that the smoke crosses the entire height of the scrap and therefore the scrap surface affected by the heat exchange is much larger than in the case of the vibrating channel conveyor used in known systems. The heat exchange efficiency is thus higher, both due to the fact that the hot fumes come into contact with a much higher scrap surface, and because the time available for the fumes-scrap heat exchange is greater, thanks to the lower average speed. advancement of the scrap, which can be loaded on the mobile floor conveyor with a layer of greater height than that allowed by vibrating channel conveyors.
Le camere inferiori 7 sono dotate di porte di accesso a tenuta per consentire la loro pulizia programmata. The 7 lower chambers are equipped with sealed access doors to allow their scheduled cleaning.
Le camere inferiori possono essere utilizzate come camere di post-combustione per l’abbattimento dei composti inquinanti trascinati dal forno e dovuti al riscaldamento del rottame. In questo caso può essere previsto l’ingresso controllato di una certa quantità di aria comburente nelle camere. Oppure, la post-combustione può avvenire in un’apposita camera collocata a valle del sistema di preriscaldo. The lower chambers can be used as post-combustion chambers for the abatement of polluting compounds carried by the furnace and due to the heating of the scrap. In this case, the controlled entry of a certain amount of combustion air into the chambers can be envisaged. Or, post-combustion can take place in a special chamber located downstream of the preheating system.
Il problema delle precarie tenute laterali, tipico del sistema con trasportatore a canale vibrante, è risolto dal pavimento a stecche mobili, che non richiede alcuna particolare tenuta nel senso longitudinale. Qualora il sistema sia utilizzato soltanto come sistema di alimentazione continua del forno, senza particolari finalità di preriscaldo del rottame, le camere inferiori e le relative fessure longitudinali di collegamento sono assenti e la tenuta longitudinale è assicurata da due semplici tenute a strisciamento poste tra le pareti laterali del trasportatore e le due stecche esterne del pavimento. The problem of precarious lateral seals, typical of the vibrating channel conveyor system, is solved by the floor with movable slats, which does not require any particular sealing in the longitudinal direction. If the system is used only as a continuous feeding system of the furnace, without particular purpose of preheating the scrap, the lower chambers and the relative longitudinal connection slots are absent and the longitudinal seal is ensured by two simple sliding seals placed between the walls side of the conveyor and the two external floor slats.
Quando il trasportatore deve disimpegnarsi dal forno per consentire la sua inclinazione, come richiesto dalle esigenze di produzione, tutte le stecche del pavimento sono arretrate per una certa distanza (Figure 6 e 7). Ciò avviene prevedendo tre diversi punti di fine corsa per le stecche: il primo è quello più avanzato verso il forno, il secondo corrisponde alla posizione di lavoro del pavimento mobile ed è posto a circa 30-50 cm dal punto precedente (le stecche si muovono alternativamente tra questi due punti), mentre il terzo punto di fine corsa, più distante, è utilizzato solo quando il trasportatore deve essere disaccoppiato dal forno. In quest’ultima circostanza, anche il tunnel di riscaldo deve scollegarsi dal forno e ciò avviene mediante un manicotto mobile (Figure 6 e 7), oppure grazie al sollevamento e contemporaneo arretramento della parte finale del tunnel (Figure 4 e 5). Lo scollegamento del tunnel dal forno avviene mediante attuatori elettrici o idraulici diversi da quelli che azionano il pavimento mobile. Per l' arretramento del pavimento mobile possono essere previsti degli attuatori, idraulici o elettrici, con tre posizioni di fine corsa, due di lavoro ed una di scollegamento dal forno, oppure possono essere utilizzati degli attuatori indipendenti che agiscono in serie rispetto agli attuatori utilizzati per l’avanzamento del rottame. When the conveyor has to disengage from the oven to allow its inclination, as required by the production needs, all the slats of the floor are set back for a certain distance (Figures 6 and 7). This occurs by providing three different end-of-stroke points for the slats: the first is the one more advanced towards the oven, the second corresponds to the working position of the mobile floor and is placed about 30-50 cm from the previous point (the slats move alternatively between these two points), while the third, more distant end-of-stroke point is used only when the conveyor must be decoupled from the oven. In the latter circumstance, the heating tunnel must also disconnect from the furnace and this is done by means of a mobile sleeve (Figures 6 and 7), or thanks to the simultaneous lifting and retraction of the final part of the tunnel (Figures 4 and 5). The disconnection of the tunnel from the furnace takes place by means of electric or hydraulic actuators other than those that activate the mobile floor. For the retraction of the mobile floor, hydraulic or electric actuators can be provided, with three end-of-stroke positions, two for work and one for disconnection from the oven, or independent actuators can be used which act in series with respect to the actuators used for the advancement of the scrap.
E’ previsto un sistema di tenuta per evitare l’infiltrazione di aria esterna in corrispondenza dell’apertura di ingresso del rottame nel tunnel di riscaldo. La tenuta è realizzata da un gruppo di elementi affiancati 19, contrappesati individualmente, che possono ruotare verso l’alto di un certo angolo quando sono spinti dal rottame durante la fase di avanzamento prevista dal ciclo programmato di trasporto (Figure 8 e 9). Il sistema di tenuta descritto riduce al minimo l’area libera tra il rottame e la parte superiore del tunnel di riscaldo ed è in grado di compensare anche una distribuzione disuniforme del rottame nel senso trasversale del trasportatore (Fig. 10). Per una tenuta ancora più efficace contro le infiltrazioni di aria esterna, il sistema sopra descritto può essere dotato di cortine d’aria 22 integrate nei dispositivi mobili che assicurano la tenuta. In questo modo, la distanza operativa delle cortine d’aria è ridotta, rispetto ad un sistema con cortina d’aria fissa, e quindi la portata d’aria necessaria per realizzare una buona tenuta è sensibilmente inferiore, con conseguente minore consumo energetico del ventilatore a servizio del sistema a cortina d’aria. A sealing system is provided to prevent the infiltration of external air at the entrance opening of the scrap into the heating tunnel. The seal is made by a group of elements 19 side by side, individually counterweighted, which can rotate upwards by a certain angle when pushed by the scrap during the advancement phase envisaged by the programmed transport cycle (Figures 8 and 9). The sealing system described minimizes the free area between the scrap and the upper part of the heating tunnel and is also able to compensate for an uneven distribution of the scrap in the transverse direction of the conveyor (Fig. 10). For an even more effective seal against external air infiltrations, the system described above can be equipped with air curtains 22 integrated into the mobile devices that ensure the seal. In this way, the operating distance of the air curtains is reduced, compared to a system with a fixed air curtain, and therefore the air flow required to achieve a good seal is significantly lower, with consequent lower energy consumption of the fan. at the service of the air curtain system.
Le cortine d’aria mobili, una per ciascun elemento di tenuta, sono alimentate da una soffiante comune, mentre la distribuzione dell’aria attraverso i vari elementi è ottenuta accoppiando l’asse cavo 23 di rotazione degli stessi con una tubazione pressurizzata mediante un ventilatore. La tenuta tra asse cavo e tubazione fissa è ottenuta con un sistema assiale di tenuta. Lungo l’asse cavo di rotazione è prevista una serie di aperture, una per ciascun elemento di tenuta, che mettono in comunicazione l’interno dell’asse con i vari elementi di tenuta. In questo modo, le cortine d’aria sono attive in tutte le posizioni del settore angolare di lavoro, senza la necessità di ricorrere a tubazioni flessibili per l’alimentazione dell’aria pressurizzata. The mobile air curtains, one for each sealing element, are fed by a common blower, while the distribution of the air through the various elements is obtained by coupling the hollow axis 23 of rotation of the same with a pressurized pipe by means of a fan . The seal between the hollow shaft and the fixed pipe is obtained with an axial sealing system. Along the hollow axis of rotation there is a series of openings, one for each sealing element, which connect the inside of the axis with the various sealing elements. In this way, the air curtains are active in all positions of the angular work sector, without the need to resort to flexible pipes for the supply of pressurized air.
Illustrazioni dei disegni Drawings illustrations
Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno evidenti dalla seguente descrizione a titolo esemplificativo preferenziale di realizzazione, peraltro non limitativo, e nelle sette tavole di disegno allegate, ove: These and other characteristics of the present invention will appear evident from the following description by way of preferential example of construction, however not limiting, and in the seven attached drawing tables, where:
- la Fig. 1 mostra, in vista di pianta, il forno elettrico ad arco con il sistema di alimentazione continua e preriscaldo della carica; - Fig. 1 shows, in plan view, the electric arc furnace with the continuous feeding and preheating system of the charge;
- la Fig. 2 mostra, in vista di pianta, il funzionamento del pavimento mobile con stecche a movimento alternato; - Fig. 2 shows, in plan view, the operation of the mobile floor with alternating movement slats;
- la Fig. 3 mostra, in vista di sezione trasversale, il trasportatore a pavimento mobile sezionato in corrispondenza di una camera inferiore e della presa di aspirazione dei fumi; - Fig. 3 shows, in cross-sectional view, the mobile floor conveyor sectioned in correspondence with a lower chamber and the fumes suction intake;
- la Fig. 4 mostra, in vista di sezione longitudinale, il forno elettrico ad arco con il sistema di alimentazione continua e preriscaldo della carica; - Fig. 4 shows, in longitudinal section, the electric arc furnace with the continuous feeding and preheating system of the charge;
- la Fig. 5 mostra la stessa sezione di Fig. 4 con il sistema disaccoppiato dal forno elettrico a seguito del sollevamento dell’elemento terminale della camera di preriscaldo; - la Fig. 6 mostra, in vista di sezione longitudinale parziale, il sistema di disaccoppiamento del tunnel di preriscaldo dal forno mediante manicotto mobile; - Fig. 5 shows the same section as Fig. 4 with the system decoupled from the electric oven following the lifting of the terminal element of the preheating chamber; - Fig. 6 shows, in partial longitudinal section view, the decoupling system of the preheating tunnel from the furnace by means of a mobile sleeve;
- la Fig. 7 mostra, in vista di sezione longitudinale parziale, il sistema di disaccoppiamento del tunnel di preriscaldo dal forno mediante arretramento del tronco terminale del tunnel; - Fig. 7 shows, in partial longitudinal section view, the decoupling system of the preheating tunnel from the furnace by retracting the terminal section of the tunnel;
la Fig. 8 mostra, in vista di sezione longitudinale, un ingrandimento del sistema di tenuta posto all’ingresso del tunnel di preriscaldo (sistema di tenuta sollevato); Fig. 8 shows, in longitudinal section, an enlargement of the sealing system placed at the entrance to the preheating tunnel (sealing system raised);
- la Fig. 9 mostra, in vista di sezione longitudinale, un ingrandimento del sistema di tenuta posto all’ingresso del tunnel di preriscaldo (sistema di tenuta in posizione di lavoro); - Fig. 9 shows, in longitudinal section view, an enlargement of the sealing system placed at the entrance to the preheating tunnel (sealing system in the working position);
- la Fig. 10 mostra, in vista di sezione trasversale, il dispositivo di tenuta posto all’ingresso del tunnel di preriscaldo. - Fig. 10 shows, in cross-sectional view, the sealing device placed at the entrance to the preheating tunnel.
Come si rileva dalle figure allegate, trattasi di un nuovo sistema di alimentazione continua e di preriscaldo del rottame per forno elettrico ad arco 1 caratterizzato sostanzialmente dall’essere formato da un trasportatore a pavimento mobile 2, con stecche a movimento alternativo 3. Il trasportatore è suddiviso in due parti, una aperta di carico del rottame dall’alto 4 ed una chiusa di preriscaldo (tunnel) 5. Le due parti del trasportatore sono separate da un sistema di tenuta 6 contro le infiltrazioni di aria esterna e da una serie di camere inferiori (plenum) 7 comunicanti con la zona di preriscaldo del rottame attraverso due fessure longitudinali laterali 8. I plenum di aspirazione sono collegati al sistema di aspirazione e depurazione dei fumi del forno elettrico, che non è illustrato sui disegni. As can be seen from the attached figures, this is a new system for the continuous feeding and preheating of scrap for electric arc furnace 1 substantially characterized by being formed by a mobile floor conveyor 2, with reciprocating movement slats 3. The conveyor is divided into two parts, an open one for loading the scrap from the top 4 and a closed one for preheating (tunnel) 5. The two parts of the conveyor are separated by a sealing system 6 against infiltration of external air and by a series of chambers lower (plenum) 7 communicating with the scrap preheating zone through two lateral longitudinal slots 8. The suction plenums are connected to the fume extraction and purification system of the electric furnace, which is not shown in the drawings.
Il sistema utilizza un trasportatore a pavimento mobile 2, costituito da elementi longitudinali (stecche) con movimento alternativo programmato 3, suddiviso in due tratti di lunghezza variabile. Il primo tratto del trasportatore, provvisto di pareti laterali di contenimento, è aperto nella parte superiore, dove è presente una tramoggia 9 per facilitare il caricamento del rottame dall’ alto mediante carroponte o gru a braccio articolato dotati di elettromagnete di sollevamento 10 o benna. Nel secondo tratto del medesimo trasportatore, che è completamente chiuso da due pareti laterali e da una copertura, avviene lo scambio termico tra i fumi estratti dal forno e il rottame che avanza in senso contrario 11. L’estremità del trasportatore opposta a quella di caricamento dall’alto s’interfaccia con un’apertura 12 ricavata nel fianco del forno, e in parte anche nella volta apribile dello stesso. Le stecche 3 del pavimento mobile di trasporto fuoriescono leggermente dal tunnel di preriscaldo e scaricano il rottame direttamente nel forno. The system uses a mobile floor conveyor 2, consisting of longitudinal elements (slats) with programmed reciprocating movement 3, divided into two sections of variable length. The first section of the conveyor, equipped with side containment walls, is open at the top, where there is a hopper 9 to facilitate the loading of scrap from above by means of an overhead crane or articulated boom crane equipped with a lifting electromagnet 10 or bucket. In the second section of the same conveyor, which is completely closed by two side walls and a cover, the heat exchange takes place between the fumes extracted from the furnace and the scrap which advances in the opposite direction 11. The end of the conveyor opposite to the loading one from above it interfaces with an opening 12 obtained in the side of the oven, and partly also in the opening vault of the same. The slats 3 of the mobile transport floor protrude slightly from the preheating tunnel and unload the scrap directly into the furnace.
Nel tratto che entra in contatto con i fumi caldi aspirati dal forno, le stecche del pavimento mobile, le pareti laterali e la copertura del trasportatore hanno una costruzione resistente al calore, ad esempio sono raffreddate ad acqua o ad aria, oppure sono realizzate con acciai resistenti alle alte temperature. In particolare, la copertura 13 del trasportatore, che non entra in contatto con il rottame e quindi non è soggetta ad usura, può convenientemente essere realizzata con materiale refrattario in modo da limitare le perdite di calore attraverso di essa. In the section that comes into contact with the hot fumes drawn from the oven, the slats of the movable floor, the side walls and the conveyor cover have a heat-resistant construction, for example they are cooled with water or air, or are made of steel resistant to high temperatures. In particular, the conveyor cover 13, which does not come into contact with the scrap and therefore is not subject to wear, can conveniently be made of refractory material so as to limit heat losses through it.
Il funzionamento del trasportatore a pavimento mobile è noto ed avviene in quattro fasi, come illustrato in Fig. 2. Le stecche del pavimento sono mosse longitudinalmente da attuatoli elettrici, pneumatici o idraulici che comandano tre, quattro o più gruppi di stecche solidali tra loro. Nel caso di tre gruppi, sono rese solidali la stecca n. 1, la n. 4, la n. 7 e così via; questa soluzione è illustrata in Fig. 2. Nel caso di quattro gruppi, sono rese solidali la stecca n. 1, la n. 5, la n. 9 e così via. In alternativa, può essere previsto un attuatore per ciascuna stecca, fermo restando il movimento sincronizzato di un intero gruppo di stecche rese virtualmente solidali come indicato sopra. Lo spostamento di un terzo, o di un quarto, della superficie del pavimento non riesce a far avanzare il materiale depositato sopra di stesso, che rimane fermo a causa dell’attrito con i rimanenti due terzi, o tre quarti, delle stecche. I diversi gruppi di stecche sono mossi in sequenza nella stessa direzione per circa 30-50 cm, secondo tempi programmati dal sistema automatico di azionamento del pavimento. Durante le fasi di spostamento dei singoli gruppi di stecche (fasi 1, 2 e 3 di Fig. 2), il rottame che si trova sulla parte terminale del pavimento cade per gravità nel forno a causa degli spazi liberi che si formano sotto il rottame quando le stecche si spostano nella direzione contraria a quella di caricamento nel forno. Quando le stecche si ritrovano nuovamente tutte allineate (posizione D), esse vengono mosse simultaneamente verso il forno (fase 4: da posizione D a posizione A) e un nuovo ciclo di avanzamento, realizzato in quattro, o cinque fasi a seconda del numero dei gruppi di stecche solidali tra loro, può iniziare. Il pavimento mobile sopra descritto è già ampiamente utilizzato per movimentare le merci trasportate degli autotreni (sia in fase di caricamento che di svuotamento); l’elevata affidabilità del sistema ne ha consentito la diffusione anche per il trasporto di materiali particolarmente difficili da movimentare con altri tipi di trasportatori, quali ad esempio i rifiuti e il rottame metallico. La capacità volumetrica di movimentazione, oltre che dalle dimensioni del sistema, dipende dall’altezza dello strato di materiale e dalla velocità media di avanzamento, che è determinata dalla corsa delle stecche del pavimento e dai tempi del ciclo di azionamento delle stesse. The operation of the mobile floor conveyor is known and takes place in four phases, as illustrated in Fig. 2. The floor slats are moved longitudinally by electric, pneumatic or hydraulic actuators which control three, four or more groups of slats integral with each other. In the case of three groups, the stick n. 1, n. 4, n. 7 and so on; this solution is illustrated in Fig. 2. In the case of four groups, the slat n. 1, n. 5, no. 9 and so on. Alternatively, an actuator can be provided for each slat, without prejudice to the synchronized movement of an entire group of slats made virtually integral as indicated above. The displacement of a third, or a quarter, of the floor surface fails to advance the material deposited on it, which remains stationary due to friction with the remaining two thirds, or three quarters, of the slats. The different groups of slats are moved in sequence in the same direction for about 30-50 cm, according to times programmed by the automatic floor drive system. During the displacement phases of the individual groups of slats (phases 1, 2 and 3 of Fig. 2), the scrap located on the terminal part of the floor falls by gravity into the furnace due to the free spaces that form under the scrap when the slats move in the opposite direction to that of loading into the oven. When the slats are all aligned again (position D), they are moved simultaneously towards the oven (phase 4: from position D to position A) and a new advancement cycle, carried out in four or five phases depending on the number of groups of slats in solidarity with each other, can begin. The mobile floor described above is already widely used to move goods transported by trucks (both during loading and unloading); the high reliability of the system has made it possible to spread it also for the transport of materials that are particularly difficult to handle with other types of conveyors, such as waste and scrap metal. The volumetric handling capacity, as well as the size of the system, depends on the height of the layer of material and the average speed of advancement, which is determined by the stroke of the floor slats and the times of the activation cycle of the same.
Come illustrato nella Fig. 4, le stecche del pavimento mobile 3 sono sostenute da una serie di supporti trasversali a cavalletto 14, intervallati longitudinalmente, sopra ai quali scorrono le stecche strisciano su superfici di contatto lubrificate o a basso coefficiente di attrito. Le stecche sono posizionate a contatto tra di loro, in modo da realizzare una superficie orizzontale che è sostanzialmente a tenuta di gas. Quando il materiale caricato nel forno non presenta il rischio di intasamento, come nel caso di caricamento di pellets di preridotto, le stecche possono essere distanziate tra loro per consentire il passaggio dei fumi provenienti dal forno attraverso le fessure longitudinali che si creano tra le stecche. Al di sotto del pavimento mobile, posizionate tra due supporti successivi, si trovano una o più camere a tenuta 7, realizzate con una costruzione resistente al calore (pareti raffreddate ad acqua o ad aria, oppure realizzate con materiali resistenti alle alte temperature). Le camere inferiori sono messe in comunicazione tra di loro attraverso delle aperture 15, in modo da formare un unico plenum di aspirazione, che è collegato mediante una o più prese di aspirazione 16 ad una tubazione che porta i fumi aspirati all’impianto di depolverizzazione del forno. Le camere sottostanti al pavimento mobile sono così mantenute a pressione negativa, in modo da far confluire nelle stesse i fumi caldi aspirati dal forno, i quali, dopo aver attraversato il rottame che si trova sul pavimento mobile, passano attraverso due fessure longitudinali 8 poste ai lati del pavimento mobile stesso. La caduta di pressione dovuta al passaggio dei fumi attraverso le due fessure di comunicazione tra il trasportatore ed il plenum sottostante, consente di distribuire uniformemente la portata di fumi lungo l’intera lunghezza del tratto di preriscaldo del pavimento mobile. As shown in Fig. 4, the slats of the movable floor 3 are supported by a series of transversal trestle supports 14, spaced longitudinally, over which the slats slide and slide on lubricated or low-friction contact surfaces. The slats are positioned in contact with each other, so as to create a horizontal surface which is substantially gas-tight. When the material loaded into the oven does not present the risk of clogging, as in the case of loading pre-reduced pellets, the slats can be spaced apart to allow the fumes coming from the oven to pass through the longitudinal slits created between the slats. Below the mobile floor, positioned between two successive supports, there are one or more sealed chambers 7, made with a heat-resistant construction (water or air-cooled walls, or made with materials resistant to high temperatures). The lower chambers are put in communication with each other through openings 15, so as to form a single suction plenum, which is connected by one or more suction inlets 16 to a pipe that carries the suctioned fumes to the dedusting system of the oven. The chambers underneath the movable floor are thus kept at negative pressure, so as to allow the hot fumes sucked by the furnace to flow into them, which, after passing through the scrap on the movable floor, pass through two longitudinal slits 8 placed at the sides of the movable floor itself. The pressure drop due to the passage of fumes through the two communication slots between the conveyor and the underlying plenum, allows the flow of fumes to be evenly distributed along the entire length of the preheating section of the mobile floor.
Uno dei vantaggi del sistema sopra descritto è rappresentato dal fatto che il fumo attraversa l’intera altezza del rottame e quindi la superficie di rottame interessata dallo scambio termico è molto più grande rispetto al caso del trasportatore a canale vibrante utilizzato nei sistemi noti. L’efficienza di scambio termico risulta così più elevata, sia per il fatto che i fumi caldi entrano in contatto con una superficie di rottame molto superiore, sia perché il tempo disponibile per lo scambio termico fumi-rottame è maggiore, grazie alla minore velocità media di avanzamento del rottame, che può essere caricato sul trasportatore a pavimento mobile con uno strato di maggiore altezza rispetto a quella consentita dai trasportatori a canale vibrante. One of the advantages of the system described above is represented by the fact that the smoke crosses the entire height of the scrap and therefore the scrap surface affected by the heat exchange is much larger than in the case of the vibrating channel conveyor used in known systems. The heat exchange efficiency is thus higher, both due to the fact that the hot fumes come into contact with a much higher scrap surface, and because the time available for the fumes-scrap heat exchange is greater, thanks to the lower average speed. advancement of the scrap, which can be loaded on the mobile floor conveyor with a layer of greater height than that allowed by vibrating channel conveyors.
Le camere inferiori possono essere utilizzate come camere di post-combustione per l' abbattimento dei composti inquinanti trascinati dal forno e dovuti al riscaldamento del rottame. In questo caso può essere previsto l’ingresso controllato di una certa quantità di aria comburente nelle camere. Oppure, la post-combustione può avvenire in un’apposita camera collocata a valle del sistema di preriscaldo. The lower chambers can be used as post-combustion chambers for the abatement of polluting compounds carried by the furnace and due to the heating of the scrap. In this case, the controlled entry of a certain amount of combustion air into the chambers can be envisaged. Or, post-combustion can take place in a special chamber located downstream of the preheating system.
Il problema delle tenute laterali, tipico del sistema con trasportatore a canale vibrante, è risolto dal pavimento a stecche mobili, che non necessita di alcuna particolare tenuta nel senso longitudinale. Qualora il sistema sia utilizzato soltanto come sistema di alimentazione continua del forno, senza particolari finalità di preriscaldo del rottame, le camere inferiori e le relative fessure longitudinali di collegamento sono assenti e la tenuta longitudinale è assicurata da due semplici tenute a contatto poste tra le pareti laterali del trasportatore e le due stecche esterne del pavimento. The problem of lateral seals, typical of the vibrating channel conveyor system, is solved by the floor with movable slats, which does not require any particular seal in the longitudinal direction. If the system is used only as a continuous feeding system of the furnace, without particular purpose of preheating the scrap, the lower chambers and the relative longitudinal connection slits are absent and the longitudinal seal is ensured by two simple contact seals placed between the walls side of the conveyor and the two external floor slats.
Quando il trasportatore a pavimento mobile deve disimpegnarsi dal forno per consentire la sua inclinazione, tutte le stecche del pavimento sono arretrate per una certa distanza. Ciò avviene prevedendo tre diversi punti di fine corsa per le stecche: il primo è quello più avanzato verso il forno, il secondo corrisponde alla posizione di lavoro del pavimento mobile ed è posto a circa 30-50 cm dal punto precedente (nella normale condizione di caricamento del forno le stecche si muovono alternativamente tra questi due punti), mentre il terzo punto di fine corsa, più distante, è utilizzato solo quando il trasportatore deve essere disaccoppiato dal forno. In quest’ultima circostanza, anche le pareti laterali e la copertura del tunnel di preriscaldo devono scollegarsi dal forno e ciò avviene mediante un manicotto telescopico 17 (Figure 6 e 7), oppure grazie al sollevamento e contemporaneo arretramento dell’elemento terminale 18 del tunnel (Figure 4 e 5). When the moving floor conveyor has to disengage from the oven to allow it to be tilted, all floor slats are set back for a certain distance. This occurs by providing three different end-of-stroke points for the slats: the first is the one more advanced towards the oven, the second corresponds to the working position of the mobile floor and is placed at about 30-50 cm from the previous point (in the normal condition of loading the furnace, the slats move alternately between these two points), while the third end-of-stroke point, more distant, is used only when the conveyor must be uncoupled from the furnace. In the latter circumstance, the side walls and the cover of the preheating tunnel must also be disconnected from the furnace and this is done by means of a telescopic sleeve 17 (Figures 6 and 7), or thanks to the simultaneous lifting and retraction of the terminal element 18 of the tunnel. (Figures 4 and 5).
Lo scollegamento dell’elemento terminale del tunnel di preriscaldo dal forno avviene mediante attuatori elettrici o idraulici diversi da quelli che azionano il pavimento mobile. Per l’arretramento del pavimento mobile possono essere previsti degli attuatori idraulici, pneumatici o elettrici, con tre posizioni di fine corsa, due di lavoro ed una di scollegamento dal forno, oppure possono essere utilizzati degli attuatori indipendenti che agiscono in serie rispetto agli attuatori utilizzati per l’avanzamento del rottame. The disconnection of the terminal element of the preheating tunnel from the furnace takes place by means of electric or hydraulic actuators other than those that operate the mobile floor. For the retraction of the mobile floor, hydraulic, pneumatic or electric actuators can be provided, with three end-of-stroke positions, two for work and one for disconnection from the oven, or independent actuators acting in series with respect to the actuators used can be used. for the advancement of scrap.
A causa dell’azione dei ventilatori dell’impianto di depurazione dei fumi prodotti dal forno, il tunnel di preriscaldo si trova in leggera depressione rispetto alla pressione atmosferica e quindi è previsto un sistema di tenuta 6 per evitare l’infiltrazione di aria esterna in corrispondenza dell’apertura di ingresso del rottame nel tunnel di preriscaldo. Il sistema di tenuta è illustrato in dettaglio nelle Figure 8, 9 e 10. Due to the action of the fans of the purification plant of the fumes produced by the furnace, the preheating tunnel is in a slight depression with respect to the atmospheric pressure and therefore a sealing system 6 is provided to prevent the infiltration of external air in correspondence the entrance opening of the scrap into the preheating tunnel. The sealing system is detailed in Figures 8, 9 and 10.
La tenuta è realizzata da un gruppo di elementi affiancati, contrappesati individualmente, che possono ruotare verso l’alto di un certo angolo quando sono spinti dal rottame durante la fase di avanzamento prevista dal ciclo programmato di trasporto (fase 4 di Fig. 2), questo sistema di tenuta riduce al minimo la superficie della sezione trasversale libera tra il rottame e la parte superiore del tunnel di riscaldo e, come illustrato in Fig. 10, è in grado di compensare anche una distribuzione disuniforme del rottame nel senso trasversale del trasportatore. Grazie al pavimento mobile, la resistenza che gli elementi di tenuta esercitano sul rottame che avanza nel tunnel è trascurabile e non può quindi ostacolare l’avanzamento del rottame, come invece accadrebbe nel caso di un trasportatore a vibrazioni. The seal is made by a group of side-by-side elements, individually counterweighted, which can rotate upwards by a certain angle when pushed by the scrap during the advance phase foreseen by the programmed transport cycle (phase 4 of Fig. 2), this sealing system minimizes the surface of the free cross-section between the scrap and the upper part of the heating tunnel and, as shown in Fig. 10, is also able to compensate for an uneven distribution of the scrap in the transverse direction of the conveyor. Thanks to the movable floor, the resistance that the sealing elements exert on the scrap advancing in the tunnel is negligible and therefore cannot hinder the advancement of the scrap, as would happen in the case of a vibration conveyor.
II contrappeso 20 collegato a ciascun elemento oscillante di tenuta mediante un cavo di acciaio ed un sistema di carrucole 21. Al posto dei contrappesi a gravità, è possibile anche l’utilizzo di sistemi elettronici di compensazione del peso, che annullano il peso degli elementi di tenuta 19 creando sul cavo di sospensione una forza leggermente inferiore a quella derivante dal peso dell’elemento. The counterweight 20 connected to each oscillating sealing element by means of a steel cable and a system of pulleys 21. In place of the gravity counterweights, it is also possible to use electronic weight compensation systems, which cancel the weight of the seal 19 creating a slightly lower force on the suspension cable than that deriving from the weight of the element.
Per una tenuta ancora più efficace contro le infiltrazioni di aria esterna in corrispondenza dell’ingresso del rottame nel tunnel di preriscaldo, il sistema sopra descritto può essere dotato di cortine d’aria 22 integrate nei dispositivi mobili di tenuta 19. Con la soluzione prevista dalla presente invenzione, la distanza operativa delle cortine d’aria è ridotta, rispetto ad un sistema con cortina d’aria fissa, e quindi la portata d’aria necessaria per realizzare una buona tenuta è sensibilmente inferiore, con conseguente minore consumo energetico del ventilatore a servizio del sistema a cortina d’aria. For an even more effective seal against the infiltration of external air at the entrance of the scrap into the preheating tunnel, the system described above can be equipped with air curtains 22 integrated in the mobile sealing devices 19. With the solution provided by the present invention, the operating distance of the air curtains is reduced compared to a system with a fixed air curtain, and therefore the air flow necessary to achieve a good seal is significantly lower, with consequent lower energy consumption of the fan. service of the air curtain system.
Le cortine d’aria mobili, una per ciascun elemento di tenuta, sono alimentate da un ventilatore comune, mentre la distribuzione dell’aria attraverso i vari elementi di tenuta 19 è ottenuta accoppiando l’asse cavo 23 di rotazione degli stessi con una tubazione pressurizzata collegata al ventilatore. Lungo l’asse cavo di rotazione è prevista una serie di aperture, una per ciascun elemento di tenuta, che mettono in comunicazione l’intemo dell’asse con i vari elementi di tenuta. In questo modo, le cortine d’aria sono attive in tutte le posizioni del settore angolare di lavoro. The movable air curtains, one for each sealing element, are fed by a common fan, while the distribution of the air through the various sealing elements 19 is obtained by coupling the hollow axis 23 of their rotation with a pressurized pipe. connected to the fan. Along the hollow axis of rotation there is a series of openings, one for each sealing element, which put the inside of the axis in communication with the various sealing elements. In this way, the air curtains are active in all positions of the angular working sector.
In alternativa al sistema di distribuzione dell’aria sopra descritto, è possibile ricorrere a delle tubazioni flessibili che collegano i vari elementi di tenuta (mobili) ad una tubazione (fissa) collegata alla bocca di mandata del ventilatore che genera la portata d’aria richiesta per il funzionamento della cortina. As an alternative to the air distribution system described above, it is possible to use flexible pipes that connect the various (movable) sealing elements to a (fixed) pipe connected to the outlet of the fan which generates the required air flow. for the operation of the curtain.
II sistema di tenuta sopra descritto riduce efficacemente le infiltrazioni d’aria esterna nel sistema e quindi consente di ridurre la portata di fumi trattata dall’impianto di depurazione fumi, limitando così il consumo dei ventilatori di aspirazione fumi. The sealing system described above effectively reduces the infiltration of external air into the system and therefore allows to reduce the flow of fumes treated by the fume purification system, thus limiting the consumption of the smoke extraction fans.
L’attraversamento del rottame da parte dei fumi comporta una certa perdita di carico per il circuito dei fumi, della quale si deve tener conto nel calcolo della pressione dei ventilatori dell’impianto depurazione fumi. Qualora la natura del materiale caricato nel forno comportasse una perdita di pressione superiore a quella desiderata, è possibile inviare direttamente all’impianto depurazione fumi parte dei fumi aspirati dal forno mediante una tubazione di by-pass 24, la cui apertura può essere regolata in modo automatico intervenendo sulla serranda 25 collocata sulla tubazione di by-pass. L’apertura della serranda di by-pass può essere regolata automaticamente in funzione del valore impostato per la depressione all’interno del forno. In questo modo si evita la fuoriuscita di fumi dal forno quando il rottame non è sufficientemente permeabile ai fumi. Il sistema di by-pass sopra descritto può essere utilizzato anche per evitare la fusione localizzata del rottame nel tunnel di preriscaldo dovuta ad un’eccessiva temperatura di riscaldamento. Quando la serranda di by-pass è completamente aperta, la portata di fumi che attraversano il rottame è praticamente nulla e da questo punto di vista il sistema si comporta come i sistemi noti. The passage of the scrap by the fumes involves a certain loss of pressure for the smoke circuit, which must be taken into account when calculating the pressure of the fans of the fumes purification system. If the nature of the material loaded into the kiln involves a loss of pressure higher than the desired one, it is possible to send part of the fumes sucked from the kiln directly to the fume purification system by means of a by-pass pipe 24, whose opening can be adjusted so automatic acting on the damper 25 located on the by-pass pipe. The opening of the by-pass shutter can be adjusted automatically according to the value set for the depression inside the oven. This prevents fumes from escaping from the furnace when the scrap is not sufficiently permeable to the fumes. The by-pass system described above can also be used to avoid localized melting of the scrap in the preheating tunnel due to an excessive heating temperature. When the by-pass damper is completely open, the flow of fumes passing through the scrap is practically zero and from this point of view the system behaves like known systems.
E’ anche possibile prevedere un’altra serranda in corrispondenza del tratto di tubazione 26, a monte della confluenza tra la tubazione di aspirazione dal plenum e la tubazione di by-pass (Fig. 3). Questa seconda serranda consente di escludere l’ingresso dei fumi nel plenum 7 attraverso le fessure longitudinali. It is also possible to provide another damper in correspondence with the section of pipe 26, upstream of the confluence between the suction pipe from the plenum and the by-pass pipe (Fig. 3). This second damper allows you to exclude the entry of fumes into the plenum 7 through the longitudinal slits.
II trovato, naturalmente, non è limitato all’esempio di realizzazione sopra descritto, a partire dal quale si potranno prevedere altre forme ed altri modi di realizzazione, ed i particolari di esecuzione potranno comunque variare senza per questo uscire dall’essenza del trovato cosi come enunciato e di seguito rivendicato. The invention, of course, is not limited to the exemplary embodiment described above, starting from which other forms and other embodiments can be provided, and the details of execution can in any case vary without thereby departing from the essence of the invention as well as stated and claimed below.
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