ITUD20130128A1 - Impianto siderurgico a linea di co-laminazione multipla e relativo metodo di produzione - Google Patents

Description

Descrizione

"IMPIANTO SIDERURGICO A LINEA DI CO-LAMINAZIONE MULTIPLA E RELATIVO METODO DI PRODUZIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad un impianto siderurgico, ed al relativo metodo, per la realizzazione di prodotti metallici lunghi, quali barre, tondini per calcestruzzo armato, vergelle, travi, od altri profili utilizzabili ad esempio nell’ ingegneria meccanica o civile.

In particolare, il presente trovato è relativo ad un impianto combinato di colata e laminazione, per la laminazione diretta di semilavorati di colata continua secondo processi definiti “endless” e “semi-endless”.

STATO DELLA TECNICA

E’ noto che prodotti metallici lunghi, ossia aventi una dimensione longitudinale predominante rispetto alla sezione trasversale, vengono normalmente prodotti mediante laminazione di semilavorati lunghi derivanti da colata continua del metallo, ad esempio acciaio.

I prodotti finiti sono generalmente barre, tondini per calcestruzzo armato, vergelle, travi, od altri profili, ottenuti dalla trasformazione di billette o blumi, a sezione quadrata, rettangolare, o tonda.

Sono noti impianti siderurgici di produzione di un laminatoio è collegato ad una macchina di colata a valle di quest’ultima lungo una direzione di lavorazione.

In tali impianti noti, una linea di laminazione è posta a valle di una linea di colata continua, e può essere ad esempio allineata e direttamente accoppiata ad essa, definendo una linea di co-laminazione, senza quindi la previsione di dispositivi intermedi, trasferitori, navette, piani traslanti, vie a rulli mobili, od altro, che spostano attivamente il metallo colato, ad esempio traslandolo lungo direzioni trasversali alla direzione di lavorazione.

Tali impianti noti possono eseguire un processo produttivo senza soluzione di continuità, anche noto come “endless”, nel quale il semilavorato di colata continua è unico e si estende dalla zona di solidificazione dell’acciaio fuso fino ad una zona di imbocco del laminatoio.

Tale semilavorato unico viene laminato progressivamente lungo la linea di laminazione a valle della linea di colata continua, permettendo di ridurre il numero di imbocchi su tutte le gabbie del treno di laminazione e quindi la probabilità che si verifichino incagli, consentendo un’elevata produttività.

Tale impianto combinato noto consente anche di ridurre le potenze di schiaccio necessarie nella prima porzione del laminatoio, nonché di sfruttare l’elevata temperatura del semilavorato di colata e di ridurre la quantità di tagli di spuntatura, permettendo un contenimento dei costi operativi grazie all’aumento della resa.

Inoltre, un impianto provvisto di una linea di co-laminazione può mettere in atto anche un processo di produzione di tipo semi-endless, nel quale il laminatoio riceve dalla colata continua materiale definito da una successione discreta di semilavorati, tagliati a misura da un gruppo di taglio, anziché un unico semilavorato continuo. II gruppo di taglio può essere utilizzato nelle fasi di partenza e di fermata della macchina di colata, ad esempio per effettuare le cosiddette spuntature di testa e di coda, oppure quando si verifica un fermo-impianto del laminatoio, ad esempio in seguito ad un intervento di manutenzione o di attrezzaggio dello stesso, oppure in seguito ad un incaglio o ad un altro problema od inconveniente.

In tali situazioni, in cui il laminatoio non è in grado di ricevere materiale da laminare, vengono prodotti, utilizzando il gruppo di taglio anzidetto, semilavorati di colata aventi una certa lunghezza prestabilita, i quali vengono quindi inviati in aree di stoccaggio per essere lavorati successivamente nel laminatoio, una volta ripristinato. Sono altresì noti impianti nei quali due linee di colata alimentano una linea di laminazione a valle della macchina di colata e che lavorano secondo un processo di tipo semi-endless.

Nell’ottica di realizzare prodotti competitivi e concorrenziali, è sentita la necessità di aumentare la produttività degli impianti siderurgici, nonché di contenerne sprechi e consumi energetici al fine di aumentare la resa e ridurre i costi di produzione.

Gli impianti abbinati di colata continua e laminazione noti possono essere limitati in questo senso, non riuscendo a soddisfare la necessità anzidetta, e risentendo in misura notevole delle fermate, programmate o accidentali, del laminatoio.

La limitazione di cui sopra risulta particolarmente importante soprattutto nel caso di impianti siderurgici a linea unica di co-laminazione, nei quali un qualsiasi ritardo o inconveniente nella laminazione può provocare il rallentamento, nonché la fermata, della macchina di colata continua a monte e, di conseguenza, anche dell’intera acciaieria asservita a ciascun impianto siderurgico.

Inoltre, qualora all’impianto siderurgico mono-linea sia richiesto un aumento della produttività oraria, tale aumento può essere ottenuto solamente con l’incremento della velocità di colata. L’incremento della velocità di colata ha tuttavia un limite tecnologico determinato, per ogni macchina di colata continua e per ogni tipologia di prodotto, dal fatto che velocità troppo elevate sia penalizzano, fino a rendere impossibile, la colabilità del semilavorato di colata, sia ne compromettono la qualità, con conseguenti ricadute negative sul processo di laminazione e quindi sulla qualità del prodotto finito.

Uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto combinato di colata continua e laminazione, ed un relativo metodo, per la produzione di prodotti metallici lunghi che garantisca una produttività elevata riducendo al minimo gli spazi occupati.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di sfruttare al massimo il ciclo dell’ acciaieria a monte minimizzando il numero di movimentazioni necessarie per alimentare le macchine di colata poste a valle .

È pure uno scopo del presente trovato quello di massimizzare la resa dell’impianto, e del relativo metodo, riducendo al minimo gli scarti di materiale durante il processo di lavorazione.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di sfruttare al massimo l’entalpia posseduta dall’acciaio liquido di partenza, in particolare dei semilavorati di colata continua, per contenere i costi di esercizio ed il dispendio energetico dell’impianto. Ancora, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto siderurgico, ed un relativo metodo di produzione, per la produzione di prodotti metallici lunghi che sia flessibile, potendo ad esempio realizzare una pluralità di fasi di produzione in modo adattabile ad una pluralità di diverse condizioni di funzionamento o tipologia di prodotto da realizzare.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un impianto siderurgico secondo il presente trovato, che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti, comprende una macchina di colata continua ed un laminatoio disposto a valle della macchina di colata continua, contiguo ed in successione diretta ad essa.

Secondo un aspetto caratteristico del presente trovato, la macchina di colata continua è provvista di almeno due linee di colata ed il laminatoio è provvisto di almeno due linee di laminazione, in cui ciascuna linea di colata è allineata ad una rispettiva linea di laminazione definendo complessivamente almeno due linee di colaminazione disposte affiancate lungo rispettive direzioni di lavorazione. L’impianto siderurgico comprende, inoltre, un unico apparato di alimentazione di metallo fuso, e le almeno due linee di colata sono configurate per ricevere metallo fuso da esso.

In questo modo si ottiene il vantaggio di poter produrre prodotti metallici lunghi mediante laminazione diretta di semilavorati di colata, in modo continuo e senza soluzione di continuità con due linee di co-laminazione indipendenti, ciascuna avente sia una prima parte dedicata alla colata continua, sia una seconda parte dedicata alla laminazione. Inoltre, le almeno due linee di co-laminazione sono, secondo il trovato, vantaggiosamente ravvicinate, almeno nella prima parte anzidetta, data la presenza dell’apparato di alimentazione unico.

Si possono quindi ottenere produttività elevate, anche nell’ordine, ad esempio, delle 150 t/h quando entrambe le linee di co-laminazione sono attive contemporaneamente.

Secondo aspetti del presente trovato, le linee di co-laminazione possono essere tra loro parallele lungo tutta la propria estensione dalla macchina di colata al laminatoio. Secondo ulteriori aspetti del presente trovato, le linee di co-laminazione possono essere reciprocamente inclinate, ad esempio divergenti, rispetto ad un asse mediano comune. Tale inclinazione, ad esempio divergenza, secondo il trovato, può interessare anche solo una parte delle linee di co-laminazione.

In forme di realizzazione del presente trovato, le linee di co-laminazione sono tra loro distanziate, in corrispondenza del suddetto apparato di alimentazione, di una distanza definente un primo interasse tra le linee di colata.

Secondo aspetti del presente trovato, le linee di co-laminazione sono tra loro distanziate, in corrispondenza della parte terminale del laminatoio, di una distanza definente un secondo interasse, maggiore del suddetto primo interasse.

Il suddetto secondo interasse ha, secondo il trovato, una lunghezza che supera la lunghezza del primo interasse almeno del 100%, fino anche del 300%, o oltre.

In questo modo si ottiene il vantaggio di poter contenere la larghezza complessiva dell’impianto siderurgico riducendo al minimo gli interassi tra le linee di colaminazione compatibilmente con le necessità di posizionamento e movimentazione delle apparecchiature sia di colata che di laminazione.

Secondo aspetti del presente trovato, rimpianto siderurgico comprende almeno un’unità centrale di gestione collegata almeno ad un gruppo estrattore di ciascuna di dette almeno due linee di colata e ad un dispositivo di regolazione del flusso di metallo fuso dal suddetto apparato di alimentazione ad un corrispondente cristallizzatore di ciascuna linea di colata.

Tale unità centrale di gestione è configurata per controllare indipendentemente ed autonomamente almeno ciascun gruppo estrattore e ciascun dispositivo di regolazione, per variare selettivamente la velocità di colata di ciascuna linea di colata, in modo indipendente e autonomo rispetto alPalmeno un’altra linea di colata.

Da ciò consegue il vantaggio di ottenere un’elevata flessibilità dell’impianto siderurgico secondo il presente trovato, il quale permette una gestione indipendente delle linee di colata, e di conseguenza consente di ottenere prodotti diversi anche tra una linea e l’altra, nonché di regolare la produttività delle due linee di co-laminazione a seconda delle esigenze impiantistiche. Si può quindi mantenere ottimizzate le velocità di colata, e di conseguenza anche quelle di laminazione, per ottenere sempre, in qualsiasi condizione di richiesta produttiva, la migliore qualità del prodotto finito. Rientra nel presente trovato anche un metodo per la produzione di prodotti metallici lunghi, comprendente colata continua e laminazione a valle della colata continua, che prevede la fornitura di metallo fuso da un unico apparato di alimentazione alle almeno due linee di co-laminazione affiancate lungo rispettive direzioni di lavorazione, la colata del metallo fuso lungo almeno due linee di colata affiancate, e, senza soluzione di continuità, la laminazione del metallo colato ricevuto dalle due linee di colata lungo almeno due linee di laminazione affiancate delle linee di co-laminazione.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 è una vista schematica in pianta di forme di realizzazione di un impianto siderurgico secondo il presente trovato;

- la fig. 2 è una vista schematica frontale parzialmente sezionata, di una parte deirimpianto di fig. 1;

- la fig. 3 è una variante di fig. 1;

- la fig. 4 è una variante di fig. 3;

Nella descrizione che segue, numeri di riferimento uguali indicano parti uguali dell’impianto siderurgico secondo il presente trovato, anche in forme di realizzazione diverse fra loro. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si farà ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o più esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio è fornito a titolo di illustrazione del trovato e non è inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un’ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sarà comprensivo di tali modifiche e varianti.

Con riferimento alle figure allegate, un impianto siderurgico a linea di colaminazione multipla per la produzione di prodotti metallici lunghi secondo il presente trovato è indicato nel suo complesso con il riferimento numerico 10.

In accordo con la presente descrizione, con l’espressione “linea di co-laminazione” si intende che una linea di colata è allineata, cioè in asse, rispetto alla rispettiva linea di laminazione a valle, od almeno rispetto ad un tratto iniziale della linea di laminazione, senza quindi la previsione di dispositivi intermedi, trasferitori, navette, piani traslanti, vie a rulli mobili, od altro, che spostano attivamente il metallo colato, ad esempio traslandolo lungo direzioni trasversali ad una direzione di avanzamento e lavorazione.

In accordo con la presente descrizione, inoltre, limpianto siderurgico è configurato per effettuare la solidificazione di metallo, ad esempio acciaio, liquido, in semilavorati di colata e per produrre prodotti laminati metallici lunghi a partire da tali semilavorati.

I semilavorati di cui sopra possono essere blumi o billette a sezione circolare, rettangolare, quadrata, o poligonale, tipicamente utilizzati per la produzione di barre, tondini, vergelle, profili, oppure possono anche essere beam-blank a sezione sostanzialmente ad “H” per la produzione di travi o profili.

Nel prosieguo della descrizione ed eventualmente nelle rivendicazioni verrà utilizzato il termine billetta per identificare uno qualsiasi dei semilavorati di colata continua sopra menzionati.

In forme di realizzazione, l’impianto siderurgico 10 può raggiungere, per le sezioni lavorate alle velocità maggiori, una produttività oraria di circa 150 t/h di prodotti laminati, potendo anche superare 1-1,5 Mt di produttività annuale.

L’impianto siderurgico 10 secondo il presente trovato include una macchina di colata continua 11 ed un apparato di laminazione, o laminatoio, 12, posizionato a valle della macchina di colata continua 11.

La macchina di colata continua 11 ed il laminatoio 12 sono contigui e posti in successione l’uno all’altra secondo una direzione di lavorazione, o di flusso.

In accordo con la presente descrizione, con l’espressione “direzione di lavorazione”, si può identificare la direzione e verso di avanzamento del flusso di materiale durante il processo di colata e lavorazione realizzato in una linea di colaminazione dell’impianto siderurgico 10.

In forme di realizzazione descritte utilizzando la figura 1 la direzione di lavorazione di ciascuna linea di co-laminazione viene indicata ad esempio dall’asse F. In ulteriori forme di realizzazione esemplificative, descritte con riferimento alle figure 3 e 4, possono essere presenti direzioni di lavorazione distinte, ad esempio reciprocamente inclinate, indicate nelle figure 3 e 4 con gli assi Fa e Fb.

In forme di realizzazione, la macchina di colata continua 11 ed il laminatoio 12, inoltre, condividono un medesimo asse di lavorazione X, sicché i semilavorati di colata possono essere direttamente accolti dal laminatoio 12. In questo modo, è possibile realizzare un processo di lavorazione senza soluzione di continuità, o endless, dalla colata dell’acciaio liquido all’ottenimento dei prodotti laminati metallici lunghi. Nel processo endless, con l’espressione “semilavorato di colata” si intende un'unica billetta, avente una lunghezza che va dalla zona di solidificazione della macchina di colata continua 11 all’imbocco del laminatoio 12.

L’impianto siderurgico 10 è anche adatto ad effettuare un processo di lavorazione semi-endless, ossia nel quale l’alimentazione dei semilavorati di colata al laminatoio 12 avviene con parziale soluzione di continuità. Nel processo semi-endless, il laminatoio 12 viene alimentato con segmenti di lunghezza voluta, ad esempio compresa tra 12 m e 80 m.

In forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, l’impianto siderurgico 10 include, inoltre, una o più vie di trasferimento 19 che collegano la macchina di colata 11 al laminatoio 12.

Le figure allegate sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione dell’impianto siderurgico 10 nelle quali la macchina di colata continua 11 è provvista di almeno due linee di colata, ad esempio una prima linea di colata 11 a ed una seconda linea di colata 11b, tra di loro autonome ed indipendenti.

In possibili forme di realizzazione, le due linee di colata 11a, 1 lb possono essere disposte in geometria parallela tra loro e ad esempio anche al suddetto asse di lavorazione X, cioè presentando le rispettive direzioni di lavorazione indicate dagli assi F che sono paralleli fra loro, come ad esempio descritto utilizzando la figura 1. In ulteriori possibili forme di realizzazione, le due linee di colata Ila, 1 lb possono essere disposte leggermente inclinate, cioè con le rispettive direzioni di lavorazioni indicate dagli assi Fa e Fb che sono inclinate, in particolare divergenti l’una rispetto all’altra (si veda ad esempio figura 3 e figura 4), con riferimento ad un teorico asse mediano, ad esempio definito dall’asse di lavorazione X, come verrà meglio spiegato nel prosieguo della descrizione.

In forme di realizzazione, ciascuna delle due linee di colata prima I la e seconda l lb, può includere, inoltre, un gruppo estrattore 16 configurato per estrarre continuamente, e contemporaneamente nel caso ad esempio delle due linee di colata 1 la e 1 lb, le billette in via di solidificazione dalla lingottiera.

Procedendo secondo le direzioni di lavorazione indicate dagli assi F (ad esempio fig. 1), Fa ed Fb (ad esempio figg. 3 e 4), le billette nella macchina di colata 11 vengono progressivamente solidificate, generalmente mediante raffreddamento forzato, ad esempio ad acqua, o aria-acqua.

La macchina di colata 11 può includere, ad esempio per ciascuna linea di colata I la, llb, un gruppo di taglio 17, che è configurato per intervenire nel caso, ad esempio, di processo produttivo semi-endless oppure, ad esempio, nel processo produttivo endless se si verificano emergenze, quali ad esempio incagli, per cui è necessario fermare il laminatoio 12.

Il gruppo di taglio 17, che può essere di tipo meccanico, ad esempio una cesoia, oppure termochimico, ad esempio un sistema di ossitaglio a cannelli ossiacetilenici, è configurato per effettuare il taglio a misura delle billette ottenendo billette di una lunghezza pre-determinata, ad esempio da 12 a 16 metri, ma anche fino ad 80 metri, idonea a permetterne lo stoccaggio ed una successiva laminazione.

Ciascun gruppo di taglio 17 è posizionato al termine di una corrispondente via di trasferimento intermedia, ad esempio una via a rulli, 18 che congiunge il gruppo estrattore 16 ed il gruppo di taglio 17 stesso.

In forme di realizzazione esemplificative, può essere previsto che a ciascuna linea di colata I la, l lb sia rispettivamente allineata, lungo l’asse di lavorazione X, una corrispondente linea di laminazione 12a, 12b. In questo modo, la prima linea di colata 1 la e la prima linea di laminazione 12a definiscono una prima linea di co-laminazione 100a, mentre la seconda linea di colata Ila e la seconda linea di laminazione 12a definiscono una seconda linea di co-laminazione 100b. E quindi possibile che, a regime, il laminatoio 12 effettui la laminazione delle billette direttamente e senza soluzione di continuità. Nel processo endless, rimpianto siderurgico può processare ad esempio un’unica billetta per ciascuna linea di co-laminazione 100a, 100b, la quale unica billetta si può estendere dalla parte iniziale della macchina di colata continua 11 fino almeno ad una parte intermedia del laminatoio 12.

Con riferimento a forme di realizzazione esemplificative descritte utilizzando le figure 1, 3 e 4, per ciascuna linea di co-laminazione 100a, 100b, può essere prevista una via di trasferimento 19, ad esempio a rulli, configurata per collegare la macchina di colata continua 11 al laminatoio 12, in parte inclusa nella macchina di colata continua 11 ed in parte nel laminatoio 12.

Tale via di trasferimento 19 può essere interposta, ad esempio, tra la sopraccitata via di trasferimento intermedia 18 ed un treno di sbozzatura 22 del laminatoio 12, nel quale vengono effettuate le prime deformazioni della billetta stessa, ossia tipicamente quelle che necessitano della maggiore potenza. 22 può definire una zona di lavorazione preliminare del laminatoio 12, a monte della cosiddetta finitura, come meglio spiegato di seguito.

La via di trasferimento 19 può includere una parte terminale che funge da tratto di alimentazione 20 aH’intemo del laminatoio 12.

Nel caso, ad esempio, di funzionamento a regime dell’ impianto siderurgico 10 secondo un processo di tipo endless, la billetta proveniente dalla via di trasferimento intermedia 18 della macchina di colata continua 11 può essere trascinata lungo la via di trasferimento 19 ed essere movimentata attraverso dispositivi di riscaldamento rapido, quali ad esempio uno o più forni ad induzione 21, presenti in corrispondenza dell’ anzidetto tratto di alimentazione 20.

Quando invece il laminatoio 12 non è in grado di ricevere materiale dalla colata continua 11, ad esempio nel caso di arresti della laminazione per effettuare operazioni di manutenzione programmata del laminatoio 12, oppure di attrezzaggio per il cambio delle sezioni da produrre, oppure ancora nel caso di eventi accidentali, quali incagli o malfunzionamenti, il gruppo di taglio 17 può essere attivato ed intervenire per la produzione di billette in segmenti.

Nel caso ad esempio di funzionamento semi-endless o discontinuo, i forni ad induzione 21 ricevono billette in segmenti.

In ogni caso, i forni ad induzione 21, posti tipicamente a monte del treno di sbozzatura 22, possono ad esempio essere configurati per riscaldare la billetta fino ad una temperatura di inizio laminazione, normalmente compresa tra 1050°C e 1200°C. In forme di realizzazione, il laminatoio 12 include, a valle del treno di sbozzatura 22, un treno intermedio 23 di laminazione, che è configurato per sagomare il prodotto in uscita dal treno di sbozzatura 22 secondo passaggi successivi di deformazione che consentono di ottenere un prodotto avente una sezione trasversale intermedia tra quella finale del prodotto laminato e quella iniziale della billetta colata.

A valle del treno intermedio 23, il laminatoio 12 include un treno finitore 24 di laminazione, il quale è configurato per effettuare una o più operazioni di laminazione per la finitura e l’ottenimento del prodotto laminato finale.

II laminatoio 12 può anche includere, a valle del treno finitore 24, apparati di movimentazione, raccolta e stoccaggio dei prodotti laminati.

La Richiedente ha condotto sperimentazioni che dimostrano che Γ anzidetto processo di tipo endless può consentire all’impianto siderurgico 10 di minimizzare gli scarti, e di conseguenza di ottenere una resa (o yield), intesa come rapporto tra il peso del prodotto metallico finito e la quantità di acciaio fuso di partenza, superiore al 98%, anche uguale o superiore al 99%.

In possibili casi esemplificativi, in cui ad esempio un’acciaieria debba produrre 1 Mt/anno di prodotto metallico finito, ossia in uscita dal laminatoio 12, una possibile produttività oraria che deve essere garantita dall’impianto siderurgico 10 può essere di circa 150 t/h, tenuto conto della suddetta resa, delle fermate programmate e considerando un normale ciclo annuale d’acciaieria di circa 6700 ore nette di produzione.

Una produttività di questo tipo non è ottenibile, al momento attuale, con un’unica linea di co-laminazione, in quanto per alcune dimensioni di prodotto tipicamente utilizzate per la produzione di prodotti metallici lunghi, le billette dovrebbero essere colate a velocità superiori ai 10 m/min, ad esempio 12 m/min per una billetta a sezione quadrata di 165 mm di lato. Ciò determinerebbe l’impossibilità di ottenere la solidificazione della prima pelle in lingottiera, e quindi la non colabilità del prodotto, nonché l’impossibilità di controllare e gestire la microstruttura interna e quindi la qualità delle billette stesse e del prodotto finito.

È in quest’ottica di necessità di ottenere elevate produttività annuali che il presente impianto siderurgico 10 include almeno le due linee di co-laminazione 100a, 110b sopraccitate.

Inoltre, almeno per contenere gli spazi occupati dallimpianto siderurgico 10, almeno nella zona interessata dalla macchina di colata continua 11, a monte delle due linee di colata I la, l lb può essere previsto un unico apparato di alimentazione di metallo fuso ad entrambe le linee di colata 11a, 11b, quale un’unica paniera 14, cui afferiscono le due linee di co-laminazione 100a, 100b dell’impianto siderurgico 10 qui descritto. Dall’unica paniera 14, infatti, si possono dipartire sia la prima linea di colata 1 la che la seconda linea di colata l lb.

Nella paniera 14 viene riversato, ad esempio, acciaio liquido in modo continuo da siviere 15 susseguentisi, tipicamente secondo un tempo di ciclo, o “tap-to-tap time”, del forno fusorio, il quale scandisce sostanzialmente la tempistica operativa di un’intera acciaieria e, di conseguenza, anche dell’impianto siderurgico 10.

La figura 2 è utilizzata per descrivere schematicamente possibili forme di realizzazione della parte iniziale della macchina di colata continua 11 che può comprendere una siviera 15 configurata per riversare il proprio contenuto di metallo fuso nella paniera 14, la quale a sua volta è configurata per alimentare le due linee di colata Ila, llb.

In forme di realizzazione, può essere previsto un cassetto-siviera 25, tipicamente posizionato sul fondo della siviera 15, configurato per il passaggio dell’acciaio dalla siviera 15 alla paniera 14. Tale cassetto-siviera 25 può essere posizionato sul fondo della siviera 15 e aperto all’inizio di ogni singola colata e chiuso allo svuotamento della siviera 15 o ad esempio in caso di emergenza, se possibile.

In possibili implementazioni, il cassetto-siviera 25 può essere configurato anche per regolare il flusso di acciaio per la paniera 14 sottostante alla siviera 15.

In forme di realizzazione, può essere previsto un elemento di protezione del flusso, ad esempio uno scaricatore 26, posizionato al di sotto del cassetto-siviera 25 e collegato a quest’ultimo. Lo scaricatore 26 è ad esempio forato in modo passante lungo una propria direzione longitudinale, a definire un canale di passaggio del flusso di metallo fuso verso la paniera 14.

Ad esempio, lo scaricatore 26 può essere configurato come un condotto essenzialmente di forma tubolare, con un ingresso ed un’uscita alle due estremità terminali, di forma oblunga che si protende dal fondo del cassetto-siviera 25 verso la paniera 14. Ad esempio, lo scaricatore 26 può essere realizzato in materiale refrattario ceramico.

Con riferimento alla figura 2, in uso, lo scaricatore 26 può essere parzialmente immerso nel bagno liquido presente nella paniera 14, in modo che il flusso di acciaio dalla siviera 15 alla paniera 14 non sia a contatto con l’aria.

La paniera 14 che, come detto, è unica per entrambe le linee di colata Ila, l lb, presenta, sul proprio fondo, aperture di alimentazione. Le due linee di colata Ila, llb ricevono l’acciaio fuso dalla paniera 14 in modo autonomo attraverso le aperture di alimentazione. In particolare, può essere prevista una prima apertura di alimentazione 27a dalla quale fuoriesce l’acciaio destinato alla prima linea di colata Ila, ed una seconda apertura di alimentazione 27b dalla quale fuoriesce l’acciaio destinato alla seconda linea di colata 1 lb.

Le due aperture di alimentazione 27a, 27b sono tra loro separate di distanza che ad esempio definisce l interasse-linea 11 delle linee di colata 11a, 11b, almeno in corrispondenza della paniera 14.

Tale interasse-linea II può essere compreso tra circa 2.000 mm e circa 5.000 mm, in ragione del tipo di prodotto colato e della tipologia di attrezzatura di colata, nonché delle specifiche esigenze ed ingombri del laminatoio 12.

Nelle forme di realizzazione descritte utilizzando la figura 1, le linee di colaminazione 100a e 100b sono parallele tra loro e tale interasse-linea II è costante lungo l’asse di lavorazione X e definisce la separazione delle stesse linee di colaminazione 100a, 100b lungo tutta la propria estensione, dalla macchina di colata 11 al laminatoio 12.

In questo modo, è possibile ottenere un impianto siderurgico 10 a linea di colaminazione multipla, ad esempio a doppia linea di co-laminazione, 100a, 100b, avente anche elevata compattezza, in quanto consente di condividere tra le due linee di co-laminazione 100a, 100b la parte di gestione e ripartizione dell’acciaio fuso.

L’acciaio proveniente dalla paniera 14 può essere riversato in cristallizzatori, ad esempio rispettivamente un primo cristallizzatore 29a per la prima linea di colata I la, ed un secondo cristallizzatore 29b per la seconda linea di colata 1 lb, nei quali avviene la solidificazione della prima pelle delle billette.

A tale scopo, i cristallizzatori 29a, 29b possono essere raffreddati, ad esempio mediante circuiti di raffreddamento nei quali scorre liquido di raffreddamento, ad esempio acqua, quali ad esempio uno o più canali di raffreddamento 30 ricavati assialmente nello spessore degli stessi cristallizzatori 29a, 29b, oppure definiti da intercapedini. I circuiti di raffreddamento e la portata di liquido di raffreddamento che scorre al loro interno sono configurati per asportare il calore dall’acciaio liquido, provocare un raffreddamento superficiale rapido e causare la conseguente solidificazione dello strato più esterno della billetta, per la formazione della cosiddetta prima pelle.

Per agevolare la lubrificazione e lo scorrimento della billetta lungo la parete interna del corrispondente cristallizzatore 29a, 29b, in alcune possibili implementazioni può essere previsto che il cristallizzatore 29a, 29b sia configurato per oscillare verticalmente (frecce in figura 2).

In possibili forme di realizzazione descritte utilizzando la figura 2, possono essere previsti scaricatori, o tuffanti, 28, per guidare e proteggere il flusso di acciaio dalla paniera 14 ai cristallizzatori 29a, 29b. Tali scaricatori, o tuffanti, 28 permettono di eliminare la turbolenza del flusso di acciaio liquido.

In possibili forme realizzative, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, può essere previsto un dispositivo di regolazione, configurato per regolare il flusso di acciaio dalla paniera 14 ai cristallizzatori 29a, 29b delle due linee di colata Ila, llb. Ad esempio, in possibili implementazioni il dispositivo di regolazione può comprendere un cassetto paniera 32 (ad esempio a sinistra in fig. 2), oppure in altre possibili implementazioni alternative, il dispositivo di regolazione può comprendere un asta tampone, o “stopper” 132 (ad esempio a destra in fig. 2).

Nelle possibili implementazioni in cui è presente il cassetto paniera 32 come dispositivo di regolazione, esso può includere una piastra forata fissa 33, una piastra forata mobile 34 ed un modulo di comando 35. Il modulo di comando 35 può essere configurato per muovere la piastra forata mobile 34 rispetto alla piastra forata fissa 33 per variare T allineamento dei rispettivi fori e quindi definire un canale di alimentazione conseguentemente più o meno ampio. L’ampiezza del canale di alimentazione può dipendere dalla velocità di colata che si vuole ottenere.

Nelle possibili implementazioni in cui è presente un’asta tampone, o stopper, 132 come dispositivo di regolazione, essa può essere mobile e può essere collegata ad un modulo di comando 135 configurato per controllarne l’altezza in funzione della velocità di colata che si vuole ottenere. La punta dell’asta tampone, o stopper, 132 viene avvicinata od allontanata dalla relativa apertura di alimentazione 27a, 27b determinandone una maggiore o minore occlusione, e conseguentemente aprendo una maggiore o minore sezione utile di passaggio dell’acciaio. Più ampia è la sezione utile di passaggio, maggiore è il flusso di acciaio che passa dalla paniera 14 alle linee di colata Ila, 1 lb, e di conseguenza la velocità di colata.

In possibili forme di realizzazione, combinabili con le forme di realizzazione qui descritte, la macchina di colata 11 può comprendere un’unità centrale di gestione 36 di tipo elettronico collegata a, e configurata per controllare, comandare e gestire, in modo indipendente o combinato, almeno la parte di macchina di colata 11 descritta utilizzando la fig. 2, ad esempio il cassetto siviera 25, i cassetti paniera 32, o eventualmente gli stopper 132 (mediante i rispettivi moduli di comando 35, 135), le oscillazioni dei cristallizzatori 29a, 29b, ed i gruppi estrattori 16.

Può essere previsto che ciascuna linea di colata Ila, 11 b possa essere gestita indipendentemente ed autonomamente rispetto all’altra linea di colata 11 b, I la mediante l’unità centrale di gestione 36.

Ad esempio, può essere previsto sia che la prima linea di colata Ila possa processare billette alla medesima velocità della seconda linea 1 lb, sia che la billetta presente nella prima linea Ila possa essere processata ad una velocità di colata superiore o inferiore rispetto alla billetta presente nella seconda linea di colata 1 lb. Tale esigenza di variare le velocità tra le linee di colata Ila, 1 lb può essere dovuta alla necessità di ottenere, in uscita dai cristallizzatori 29a, 29b, billette tra loro diverse, per dimensioni o caratteristiche microstrutturali, oppure alla necessità di lavorare a velocità diverse nelle linee laminazione 12a, 12b, per ottenere prodotti finiti diversi, oppure al fatto che vi è la necessità di far fronte ad inconvenienti od incidenti avvenuti lungo una delle due linee di co-laminazione 100a, 100b.

È infatti possibile che l’unità centrale di gestione 36 intervenga impostando variazioni delle velocità e dei parametri di colata di una o di entrambe le linee di colata Ila, 1 lb, in risposta a variazioni nelle condizioni di laminazione della rispettiva linea di laminazione 12a, 12b, o di entrambe le linee di laminazione 12a e 12b.

In questo modo, può essere possibile ottenere prodotti finiti diversi tra le due di colaminazione 100a, 100b, sia processando semilavorati di colata diversi, sia processando semilavorati di colata uguali a velocità diverse.

Tali possibilità conferiscono notevole flessibilità operativa all’impianto siderurgico 10 di cui si discute.

Ulteriore flessibilità all’impianto siderurgico 10 è conferita dal fatto che, nel caso in cui la produttività richiesta sia compatibile con quella che può essere fornita da una sola linea di co-laminazione 100a, 100b, ad esempio entro le 75 t/h, può essere possibile mantenere attiva una sola delle due linee di co-laminazione 100a, 100b, per far fronte a tale richiesta.

Il mantenere una sola linea di co-laminazione 100a, 100b attiva può avere anche il vantaggio di effettuare lavorazioni ad una sola linea in condizioni di velocità ottimali per l’ottenimento di un prodotto finito di qualità.

È anche possibile, grazie alla presenza di due linee di co-laminazione 100a, 100b a gestione indipendente, effettuare l’attrezzaggio di una linea di colata I la, 1 lb, o di una linea di laminazione 12a, 12b, mentre l’altra linea di colata 1 lb, Ila, o di laminazione 12b, 12a, può procedere con la propria attività. Da ciò risulta quindi che anche fermate obbligate delle linee di co-laminazione 100a, 100b possono essere effettuate singolarmente senza arrestare la produzione dell’impianto siderurgico 10, come avverrebbe nel caso mono-linea, ma solo limitandola temporaneamente.

Le figure 3 e 4 sono utilizzate per descrivere forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, in cui almeno una delle linee di colaminazione 100a, 100b è, per almeno un suo tratto, in particolare almeno per le due linee di colata I la, llb, inclinata rispetto ad un asse mediano comune. In possibili implementazioni tale inclinazione può essere di un angolo di inclinazione maggiore di 0° e fino a 5°, in particolare compreso tra 0,5° e 3,5°, più in particolare tra 1° e 2°. In possibili forme di realizzazione, entrambe le due linee di colata Ila, l lb sono inclinate l’una rispetto all’altra, in particolare sono reciprocamente divergenti su un piano orizzontale, rispetto al citato asse mediano comune e definiscono rispettive differenti direzioni di lavorazione Fa e Fb, inclinate, in particolare divergenti, tra loro. Tale inclinazione, in particolare divergenza, può essere vantaggiosa in quanto consente di prevedere una distanza minima tra le due linee di colata 11a, 11b presso la paniera 14, in modo che quest’ultima sia più compatta possibile, ed una distanza maggiore tra le linee di colata Ila, llb e le successive linee di colata 12a, 12b sufficiente ad esempio a consentire interventi di manutenzione, sostituzione, estrazione o simili, sulle unità o gruppi che compongono le due linee di colaminazione 100a, 100b, anche operando all’interno tra queste ultime.

Con riferimento alle figure 3 e 4 vengono descritte esemplificativamente forme di realizzazione in cui le due linee di colata Ila, llb sono entrambe inclinate in modo reciprocamente speculare rispetto all’asse di lavorazione X.

Possono, altresì, essere previste soluzioni nelle quali le linee di colata 11a, 11b sono asimmetricamente inclinate rispetto all’asse di lavorazione X, oppure soluzioni in cui una sola delle linee di colata 1 la, l ib ò inclinata ed una è parallela all’asse di lavorazione X.

Ne può conseguire che, se le linee di colata Ila, llb sono reciprocamente inclinate, lo sono anche le linee di laminazione 12a, 12b, così come se le lìnee di colata 11a, 11b sono tra loro parallele, lo sono anche le linee di laminazione 12a, 12b.

In accordo con possibili implementazioni, descritte con riferimento ad esempio alla figura 3, le linee di laminazione 12a, 12b possono essere reciprocamente inclinate lungo le direzioni di lavorazione Fa ed Fb solamente per un segmento o tratto limitato della loro estensione, ad esempio compreso tra il tratto di alimentazione 20 dei forni ad induzione 21 ed il treno sbozzatore 22, oppure tra il tratto di alimentazione 20 ed il treno intermedio 23, essendo il segmento rimanente parallelo all’asse di lavorazione X.

Ulteriori soluzioni realizzative, descritte con riferimento alla figura 4, possono prevedere che le linee di co-laminazione 100a, 100b siano definite da linee di colata I la, llb reciprocamente divergenti e da linee di laminazione 12a, 12b tra loro parallele.

In forme di realizzazione con linee di co-laminazione 100a, 100b divergenti, descritte ad esempio utilizzando le figg. 3 e 4, si viene a determinare un secondo interasse linea 12, in corrispondenza del treno finitore 24, maggiore del primo interasse linea II tra le aperture di alimentazione 27a, 27b della paniera 14.

Tale secondo interasse linea 12 è configurato per permettere sia l’alloggiamento delle apparecchiature di laminazione a cavallo delle rispettive linee di laminazione 12a, 12b, sia la movimentazione della componentistica che deve essere rimossa per effettuare l’attrezzaggio e la manutenzione delle stesse linee di laminazione 12a, 12b, ad esempio i cilindri calibratori.

Secondo forme di realizzazione, la lunghezza del secondo interasse linea 12 può essere maggiore almeno tra il 100% ed il 300% in più della lunghezza del primo interasse linea II, ad esempio almeno il 100% in più, in particolare almeno il 150% in più, più in particolare almeno il 200% più, ancor più in particolare almeno il 250% in più, anche fino al 300% in più, o oltre, della lunghezza del primo interasse linea II, a seconda delle specifiche esigenze progettuali e/o operative.

Rientra nel presente trovato anche un metodo per la produzione di prodotti metallici lunghi, comprendente colata continua e laminazione a valle della colata continua, che prevede:

- fornitura di metallo fuso dalla paniera 14 alle due linee di co-laminazione 100a, 100b disposte affiancate lungo le rispettive direzioni di lavorazione F, Fa, Fb;

- colata del metallo fuso ricevuto dalla paniera 14 lungo le due linee di colata Ila, 1 lb affiancate delle linee di co-laminazione 100a, 100b;

- laminazione del metallo colato ricevuto dalle due linee di colata Ila, 1 lb lungo almeno due linee di laminazione 12a, 12b affiancate delle linee di co-laminazione 100a, 100b.

In possibili implementazioni del metodo qui descritto, le due linee di colaminazione 100a, 100b possono essere configurate per produrre prodotti metallici lunghi in accordo con la presente descrizione, i quali sono realizzati differenti tra loro dalle due linee di co-laminazione 100a, 100b in termini almeno di forma della sezione e/o area della sezione.

È chiaro che all’impianto siderurgico 10 fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz’altro realizzare molte altre forme equivalenti di impianto siderurgico, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto siderurgico per la produzione di prodotti metallici lunghi, comprendente una macchina di colata continua (11) ed un laminatoio (12) disposto contiguo ed in successione diretta a valle della macchina di colata continua (11), caratterizzato dal fatto che la macchina di colata continua (11) è provvista di almeno due linee di colata (Ila, l lb) ed il laminatoio (12) è provvisto di almeno due linee di laminazione (12a, 12b), in cui ciascuna linea di colata (Ila, llb) è allineata ad una rispettiva linea di laminazione (12a, 12b) definendo complessivamente almeno due linee di co-laminazione (100a, 100b) disposte affiancate lungo rispettive direzioni di lavorazione (F, Fa, Fb), detto impianto comprendendo un unico apparato di alimentazione (14) di metallo fuso, dette almeno due linee di colata (Ila, llb) essendo configurate per ricevere metallo fuso da detto unico apparato di alimentazione (14).
2. 2. Impianto siderurgico come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una via di trasferimento (19) di semilavorati di colata dalla macchina di colata (11) al laminatoio (12), configurata per collegare ciascuna di dette linee di colata (I la, 1 lb) ad una corrispondente linea di laminazione (12a, 12b).
3. 3. Impianto siderurgico come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto unico apparato di alimentazione (14) è configurato per alimentare dette almeno due linee di colata (I la, 1 lb) attraverso corrispondenti aperture di alimentazione (27a, 27b) separate tra loro di una distanza definente un primo interasse linea (II) tra dette almeno due linee di colata (Ila, llb).
4. 4. Impianto siderurgico come in una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette almeno due linee di co-laminazione (100a, 100b) sono parallele tra loro lungo una direzione di lavorazione (F) comune.
5. 5. Impianto siderurgico come in una o l’altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che dette almeno due linee di co-laminazione (100a, 100b) sono tra loro divergenti su un piano orizzontale rispetto ad un asse mediano comune almeno presso dette almeno due linee di colata (1 la, 1 lb).
6. 6. Impianto siderurgico come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che dette almeno due linee di co-laminazione (100a, 100b) sono orientate secondo direzioni di lavorazione (Fa, Fb) reciprocamente inclinate e divergenti a partire da detto apparato di alimentazione (14).
7. 7. Impianto siderurgico come nelle rivendicazioni 3 e 5 o 3 e 6, caratterizzato dal fatto che dette almeno due linee di co-laminazione (100a, 100b) sono tra loro separate, in corrispondenza di una zona terminale di detto laminatoio (12), di una distanza pari ad un secondo interasse linea (12), maggiore di detto primo interasse linea (II).
8. 8. Impianto siderurgico come nella rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la lunghezza di detto secondo interasse linea (12) è maggiore della lunghezza di detto primo interasse linea (II) almeno del 100%.
9. 9. Impianto siderurgico come in una o l’altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un’unità centrale di gestione (36) collegata almeno ad un gruppo estrattore (16) di ciascuna di dette almeno due linee di colata (I la, 1 lb) e ad un dispositivo di regolazione (32, 132) del flusso di metallo fuso da detto apparato di alimentazione (14) ad un corrispondente cristallizzatore (29a, 29b) di ciascuna di dette almeno due linee di colata (1 la, 1 lb), detta unità centrale di gestione (36) essendo configurata per controllare indipendentemente ed autonomamente almeno ciascun gruppo estrattore (16) e ciascun dispositivo di regolazione (32, 132) per variare selettivamente la velocità di colata di ciascuna linea di colata (I la, 1 lb), in modo indipendente e autonomo rispetto all’almeno un’altra linea di colata (11 b, I la).
10. 10. Metodo per la produzione di prodotti metallici lunghi, comprendente colata continua e laminazione a valle della colata continua, caratterizzato dal fatto che prevede: - fornitura di metallo fuso da un unico apparato di alimentazione (14) ad almeno due linee di co-laminazione (100a, 100b) disposte affiancate lungo rispettive direzioni di lavorazione (F, Fa, Fb), - colata del metallo fuso ricevuto dall’unico apparato di alimentazione (14) lungo almeno due linee di colata (Ila, llb) affiancate delle linee di co-laminazione (100a, 100b); - laminazione del metallo colato ricevuto dalle almeno due linee di colata (Ila, l lb) lungo almeno due linee di laminazione (12a, 12b) affiancate delle linee di colaminazione (100a, 100b).