ITUD940093A1 - Sottolingottiera a pareti per colata continua - Google Patents

Abstract

Sottolingottiera a pareti sottili per colata continua di bramrne, billette o blumi, applicata ad una lirgottiera (11) comprendente almeno un cristallizzatore (12) cooperante con uno scaricatore(13) idoneo a scaricare il metallo fuso da colare, detto cristallizzatore (12) essendo associato ad un sistema di raffreddamento primario a circuito chiuso comprendente una camera di raffreddamento (23) a circolazione interna di fluido refrigerante, essendo costituita in più elementi (10a) autonomi definenti una sezione sostanzialmente uguale a quella della bramma, billetta o blumo (22) in transito ogni elemento (10a) della sottolingottiera comprendendo almeno una parete esterna (16) ed una parete interna (17) definenti una camera chiusa (18) di circolazione fluido refrigerante in pressione, la parete esterna (16) presentando mezzi di alimentazione (20) e mezzi di scarico (19) fluido refrigerante, la parete interna (17) presentando uno spessore dell'ordine di 4?10 mm, la pressione del fluido refrigerante essendo definita dalle spinte e deformazioni della parete interna (17) derivanti dal surriscaldamento.

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"SOTTOLINGOTTIERA A PARETI SOTTILI PER COLATA CONTINUA"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forma oggetto del presente trovato una sottolingottiera a pareti sottili per colata continua come espressa nella rivendicazione principale .

La sottolingottiera secondo il trovato si applica nella colata continua di bramine sottili e medie, di billette, di blumi , ecc., di sezione tonda, quadrata, poligonale o di altra sezione analoga.

Nel seguito della descrizione si parlerà preferenzialmente di bramme ma intendendo che la sottolingottiera di cui al presente trovato si applica a tutti i tipi di prodotti ottenuti per colata continua come sopra indicati.

STATO DELLA TECNICA

Nel processo di colata continua sono ben noti i problemi che riguardano il raffreddamento della bramma colata.

Detto raffreddamento deve infatti risolvere il compromesso di solidificare il più rapidamente possibile la bramma colata senza che si creino tensioni nella pelle in fase di formazione.

Dette tensioni vengono spesso a determinare l'insorgere di cricche e deformazioni sulla pelle solidificata che incidono sul livello qualitativo del prodotto finale.

E' nota la tecnica di prevedere, all'uscita ed in prosecuzione del cristallizzatore oscillante che definisce la forma specifica della bramma colata, una sottolingottiera in cui è presente un sistema di raffreddamento intensivo.

In detta sottolingottiera, la bramma in transito subisce una rapida sottrazione di calore per l'azione di mezzi di raffreddamento ad alta efficienza .

In alcuni casi, il fluido refrigerante viene direttamente inviato a contatto della pelle solidificata della bramma stessa.

Questo tipo di raffreddamento intensivo, a causa della presenza nella bramma di un cuore liquido, determina l'insorgere di una struttura cristallina eterogenea che può essere fonte di una pluralità di inconvenienti quali la fragilità della bramma, la formazione di cricche per la presenza di tensioni interne, la presenza di scarsa coesione nella zona centrale ed altri inconvenienti ancora.

Tutti questi inconvenienti influiscono negativamente sull'utilizzo e sulle lavorazioni successive sul prodotto ottenuto.

Nella tecnica nota sono presenti vari tipi di sottolingottiere, sia per la formazione di bramine di sezione quadrata o rettangolare, sia per bramme di sezione tonda.

Generalmente, le prime sono formate da quattro o più elementi o piastre disposte secondo i lati di un riquadro e scostate negli angoli di convergenza.

Le seconde sono formate da elementi a guscio ordinati secondo una circonferenza, come si può vedere ad esempio dallΈΡ-Α-0268143.

Il documento US-A-2698467 illustra una sottolingottiera riportante perifericamente delle scanalature elicoidali.

Detto documento non insegna però nè ad adeguare la dimensione della sottolingottiera alle dimensioni reali della barra in transito nè a garantire sulla bramma la voluta pressione.

Il documento EP-A-0367024, a nome della stessa proponente, insegna a prevedere una sottolingottiera· costituita da una pluralità di elementi indipendenti, autonomi, mobili ed autocentranti, in cui i fianchi di ciascun elemento definiscono con quelli dell'elemento contiguo delle fessure ad andamento non parallelo rispetto all’asse ed alla superficie della bramma in fase di solidificazione. Questa soluzione, sia pur soddisfacente, non risolve completamente i problemi, risulta di costruzione, di utilizzo e di manutenzione complesse e non garantisce un livello di raffreddamento del tutto efficiente.

Per risolvere i problemi come lamentati nella tecnica nota e per ottenere altri ed ulteriori vantaggi, la proponente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale.

Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale.

Lo scopo del trovato è quello di realizzare una sottolingottiera applicata ad una lingottiera per colata continua in cui sia possibile eseguire un raffreddamento accelerato ed intensivo ad alta efficienza.

Secondo il trovato, la sottolingottiera è longitudinalmente fissa ed è costituita in più elementi la cui intersezione dei piani definisce una sezione chiusa sostanzialmente analoga a quella della bram a, della billetta o del blumo in transito.

Ognuno di detti elementi costituenti la sottolingottiera presenta una struttura scatolare definita da una parete esterna e da una parete interna.

Dette pareti, interna ed esterna, definiscono tra loro la camera di circolazione del fluido refrigerante in pressione.

La parete interna, ossia la parete affacciata alla bramma in transito presenta, secondo il trovato, uno spessore estremamente ridotto, dell'ordine di 4+10 miri, vantaggiosamente di circa 5+6 rum.

Secondo il trovato, la naturale tendenza alla deformazione di detta parete interna, stando le elevatissime temperature in gioco ed il ridotto spessore, viene controbilanciata dalla pressione del fluido refrigerante circolante all'interno della camera di circolazione fluido.

La pressione del fluido refrigerante contro la parete interna determina una spinta elastica, controbilancia le tensioni derivanti dalla deformazione per surriscaldamento e mantiene detta parete interna di fatto aderente alla pelle in solidificazione della bramma.

Ciò determina un miglioramento della costanza e dell'uniformità dello scambio termico fra fluido refrigerante in pressione e bramma.

Secondo una variante, ogni elemento costituente la sottolingottiera è costituito a sua volta da una pluralità di pannelli sostanzialmente verticali associati uno all'altro.

Secondo un'ulteriore variante, gli spigoli della bramma non risultano raffreddati dalla parete interna della sottolingottiera, allo scopo di minimizzare le cricche longitudinali sulla superficie della bramma.

Secondo un'altra variante ancora, gli spigoli della bramma possono essere almeno parzialmente raffreddati, ad esempio mediante erogazione di getti d'acqua .

Secondo il trovato, almeno il lato della parete esterna rivolto verso la camera di circolazione fluido refrigerante in pressione è sagomato e conformato in modo voluto allo scopo di rompere il filetto fluido, forzando e rendendo vorticoso i moto del fluido refrigerante, migliorando così lo scambio termico.

Secondo una variante, sul lato della parete interna rivolto verso la camera di circolazione fluido refrigerante vengono ricavate una pluralità di cave o di altri elementi perturbatori distruttori dello strato limite di superficie determinando un'ulteriore accentuazione dello scambio termico. Gli elementi costituenti la sottolingottiera secondo il trovato sono vantaggiosamente associati a mezzi di pressione elastica di per sè noti idonei a mantenere in continuo il contatto con la bramma in transito.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo non limitativo ed illustrano alcune soluzioni preferenziali del trovato.

Nelle tavole abbiamo che:

- la fig. 1 illustra con una sezione longitudinale una lingottiera per colata continua attrezzata con una sottolingottiera secondo il trovato;

- la fig. 2 illustra in scala ingrandita una parziale sezione longitudinale della parete della sottolingottiera secondo il trovato;

- la fig. 3 illustra la sezione secondo A-A di fig.

1;

- la fig. 4 illustra una variante di fig. 3;

- la fig. 5 illustra in scala ingrandita una parziale sezione longitudinale della parete del cristallizzatore;

- la fig. 6 illustra una variante di fig. 5;

- la fig. 7 illustra la vista secondo C-C di fig. 6; - la fig. 8 illustra la vista secondo D-D di fig. 5; - la fig. 9 illustra la sezione secondo B-B di fig. 7.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La sottolingottiera 10 secondo il trovato si applica ad una lingottiera 11 comprendente un cristallizzatore 12 oscillante all’interno del quale si colloca lo scaricatore 13, la cui bocca di uscita viene posta al di sotto del menisco di metallo liquido .

Detto cristallizzatore 12 coopera con un sistema di raffreddamento primario a circuito chiuso comprendente una camera 23 di circolazione fluido refrigerante contigua alla parete del cristallizzatore 12 affacciata al metallo liquido.

II cristallizzatore 12 presenta un sistema di raffreddamento ad alta efficienza.

Nel caso di specie , la parete 25 del cristallizzatore 12 affacciata alla bramma, alla billetta od al blumo 22 coopera, con il suo lato non rivolto verso la bramma 22 in transito, con una parete 26 a definire una camera di sezione ridotta per il transito, in controcorrente rispetto alla direzione di colata, del fluido refrigerante.

Su detta parete 26 (vedi figg. 5 e 6) vengono ricavati, in modo consecutivo, una pluralità di restringimenti progressivi di sezione 27 seguiti da allargamenti 28 che servono per rompere il filetto fluido e che determinano sul fluido refrigerante una sorta di effetto venturi che crea turbolenza nel moto ed aumenta l'efficacia del raffreddamento.

Ancora, sul lato della parete 25 non affacciato alla bramma 22, vengono ricavate una pluralità di cave 29 che servono per rompere lo strato limite superficiale che il fluido refrigerante crea sulla parete stessa.

Dette cave 29 possono avere andamento sostanzialmente verticale 29a (figg. 6, 7 e 9) ed essere definite da risalti superficiali 30 ricavati longitudinalmente alla parete stessa 25.

Secondo ulteriori varianti reai izzat ive, dette cave 29 possono avere andamento orizzontale o sostanzialmente orizzontale 29b, ovvero ancora andamento inclinato 29c (fig. 8).

Nel cristallizzatore 12 si ha la formazione nella bramma 22 di un primo spessore 14 di pelle solidificata mentre il cuore 15 della bramma colata rimane sostanzialmente liquido.

In uscita ed in prosecuzione del cristallizzatore 12 è presente la sottolingottiera 10 secondo il trovato .

Nel caso di specie, illustrato nelle figg. 3 e 4, la sottolingottiera 10 è costituita da quattro elementi IOa disposti perifericamente alla bramma 22 e definenti una sezione di transito di dimensioni sostanzialmente coniugate alla sezione della bramma 22 stessa.

In particolare, nel caso di fig. 3, il prodotto colato presenta una sezione sostanzialmente quadrata, mentre nel caso di fig. 4 la sezione del prodotto è sostanzialmente rettangolare.

Ogni elemento IOa presenta una struttura scatolare comprendente una prima parete esterna 16 ed una seconda parete interna 17 definenti tra loro una camera 18 di circolazione fluido refrigerante in pressione .

La parete esterna 16 presenta almeno un condotto 20 di alimentazione fluido refrigerante in pressione ed almeno un condotto 19 di scarico fluido refrigerante in pressione, detti condotti 19-20 essendo associati a mezzi 31 di regolazione ed interruzione flusso.

La parete interna 17 è affacciata alla bramma 22 in transito e presenta uno spessore molto ridotto, dell'ordine di 4+10 mm, vantaggiosamente di circa 5+6 mm.

Secondo il trovato, la naturale tendenza alla deformazione della detta parete interna 17, dovuta all'elevatissimo scambio termico con la bramma 22 in transito ed accentuata dal ridotto spessore della parete 17 stessa, viene compensata agendo sulla pressione del fluido refrigerante circolante all'interno della camera 18.

Detta pressione agisce contro la parete interna 17 determinando una spinta elastica nella direzione della bramma 22, controbilanciando le spinte derivanti dalla deformazione e mantenendo di fatto la parete 17 in condizioni di aderenza con la pelle solidificata 14 della bramma 22.

Ciò permette anche di mantenere costante ed uniforme lo scambio termico fra fluido refrigerante e bramma 22, detto scambio termico assumendo valori molto elevati stando lo spessore estremamente ridotto della parete interna 17.

Secondo il trovato, il lato della parete esterna 16 rivolto verso la camera 18 di circolazione fluido refrigerante è sagomato e conformato in modo voluto allo scopo di rompere il filetto fluido, rendendo vorticoso il cammino del fluido refrigerante e più efficace lo scambio termico.

Nella soluzione illustrata in fig. 2, detta conformazione prevede un'alternanza di restringimenti ed allargamenti allo scopo di determinare sul fluido circolante una sorta di effetto venturi, che rende vorticoso il moto del fluido e accentua lo scambio termico.

Secondo una variante, il lato della parete interna 17 rivolto verso la camera 18 di circolazione fluido presenta una pluralità di elementi perturbatori, nel caso di specie in forma di cave 21, in cui il fluido refrigerante si insinua determinando la rottura dello strato limite di superficie, il che porta ad un’ulteriore accentuazione dello scambio termico. Secondo il trovato dette cave 21 possono avere andamento orizzontale o sostanzialmente orizzontale, inclinato od anche andamento sostanzialmente verticale, secondo quanto già visto in relazione alle pareti del cristallizzatore 12.

Ogni elemento IOa della sottolingottiera 10 presenta mezzi elastici 24, associati ad una struttura fissa di supporto 32, che sono idonei a mantenere il contatto fra parete 17 e bramma 22 in transito e ad esercitare una voluta pressione sulla bramma 22.

Secondo la variante di fig. 4, ogni elemento IOa costituente la sottolingottiera 10 è configurato in una pluralità di pannelli verticali 110, ognuno presentante le proprie pareti, interna 17 ed esterna 16, e la camera 18 di circolazione fluido refrigerante.

Detti pannelli verticali 110 possono, secondo una variante, cooperare in modo autonomo con detti mezzi elastici 24 di regolazione posizione allo scopo di fornire un adeguamento indipendente l'uno dall'altro.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Sottolingottiera a pareti sottili per colata continua di bramme, billette o blumi, applicata ad una lingottiera (11) comprendente almeno un cristallizzatore (12) cooperante con uno scaricatore (13) idoneo a scaricare il metallo fuso da colare, detto cristallizzatore (12) essendo associato ad un sistema di raffreddamento primario a circuito chiuso comprendente una camera di raffreddamento (23) a circolazione interna di fluido refrigerante, caratterizzata dal fatto che è costituita in più elementi (10a) autonomi definenti una sezione sostanzialmente uguale a quella della bramma, billetta o blumo (22) in transito, ogni elemento (IOa) della sottolingottiera comprendendo almeno una parete esterna (16) ed una parete interna (17) definenti una camera chiusa (18) di circolazione fluido refrigerante in pressione, la parete esterna (16) presentando mezzi di alimentazione (20) e mezzi di scarico (19) fluido refrigerante, la parete interna (17) presentando uno spessore dell'ordine di 4÷10 iran, la pressione del fluido refrigerante essendo definita dalle spinte e deformazioni della parete interna (17) derivanti dal surriscaldamento.
2. 2 Sottolingottiera come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la parete interrisc (17) presenta uno spessore dell'ordine di 5÷6 mm. 3 - Sottolingottiera come alla rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il lato a contatto con il fluido refrigerante della parete interna (17), rivolto verso la camera (18) di circolazione fluido, presenta mezzi idonei (21) a rompere lo strato limite ed a rendere perturbato e vorticoso il moto del fluido refrigerante. 4 - Sottolingottiera come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il lato della parete esterna (16) rivolto verso la camera (18) di circolazione fluido presenta una pluralità di riduzioni progressive di sezione transito perturbanti il moto del fluido refrigerante. 5 - Sottolingottiera come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che gli elementi (IOa) presentano una larghezza inferiore al relativo lato della bramma, billetta o blumo (22). 6 - So11olingot tiera come ad una delle rivendicazioni precedenti fino a 5, caratterizzata dal fatto che gli spigoli della bramma, billetta o blumo (22) non vengono raffreddati. 7 - So ttolingottiera come ad una delle rivendicazioni precedenti fino a 5, caratterizzata dal fatto che gli spigoli della braimma, billetta o blumo (22) vengono almeno parzialmente raffreddati da getti d’acqua. 8 - Sottolingottiera come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ogni elemento (IOa) costituente la sottolingottiera (10) è configurato in una pluralità di pannelli (110) affiancati sostanzialmente paralleli all'asse di transito della braimma, billetta o blumo (22). 9 - Sottolingottiera come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che ogni elemento (IOa) costituente la sottolingottiera (10) è associato a mezzi di posizionamento a pressione elastica verso la bramma, billetta o blumo (22).